Cos'è la radioattività e tipologie di decadimenti radioattivi
La radioattività è la proprietà di alcuni elementi di emettere radiazioni ionizzanti. Esistono tre diversi tipi di radioattività che si differenziano dal tipo di particella emessa a seguito del decadimento. Le particelle emesse vengono indicate con il nome generico di radiazioni.
o Decadimento alfa
o Decadimento beta
o Decadimento gamma
Figura 4: Il potere penetrante delle diverse radiazioni
Decadimento Alfa (α ): Consideriamo un nucleo con numero atomico Z e numero di massa A. In seguito ad un decadimento alfa, il nucleo emette una particella a, cioè un nucleo di elio composto da due protoni e due neutroni, e si trasforma in un nucleo diverso, con numero atomico (Z - 2) e numero di massa (A – 4). Un esempio è il decadimento dell’uranio-238 in torio-234 (Figura 3). Le radiazioni alfa, per la loro natura, sono poco penetranti e possono essere completamente bloccate da un semplice foglio di carta (Figura 4).
Decadimento Beta (β): Il nucleo emette un elettrone e un antineutrino di tipo elettronico (vedi sezione sui neutrini) e si trasforma in un nucleo con numero atomico (Z + 1) ma stesso numero di massa A. Un esempio è il decadimento del Cobalto-60 in Nichel-60 (Figura 5). Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle alfa, ma possono essere completamente bloccate da piccoli spessori di materiali metallici (ad esempio, pochi millimetri di alluminio).
Decadimento Gamma (γ ): Il nucleo non si trasforma ma passa semplicemente in uno stato di energia inferiore ed emette un fotone. La radiazione gamma accompagna solitamente una radiazione alfa o una radiazione beta. Infatti, dopo l'emissione alfa o beta, il nucleo è ancora eccitato perché i suoi protoni e neutroni non hanno ancora raggiunto la nuova situazione di equilibrio: di conseguenza, il nucleo si libera rapidamente del surplus di energia attraverso l'emissione di una radiazione gamma. Per esempio il cobalto-60 si trasforma per disintegrazione beta in nichel-60, che raggiunge il suo stato di equilibrio emettendo una radiazione gamma (Figura 5). Al contrario delle radiazioni alfa e beta, le radiazioni gamma sono molto penetranti, e per bloccarle occorrono materiali ad elevata densità come il piombo (Figura 4)
Come si misura la radioattività?
Hans Geiger, fisico tedesco nato nel 1882 e morto nel 1945, sviluppa nel 1910 il primo dispositivo in grado di misurare la radioattività. Geiger conseguì il dottorato in fisica a Erlangen nel 1906, poi andò a Manchester, dove fu assistente di Rutherford. L'apparecchio da lui ideato, costituito essenzialmente da un tubo riempito di gas e attraversato da un filo ad alto potenziale elettrico, sfruttava la ionizzazione del gas prodotta dal passaggio delle particelle alfa; la breve corrente che si instaurava veniva misurata da un elettrometro collegato al filo. Perfezionato nei decenni successivi, il contatore Geiger-Müller ancora oggi è uno strumento insostituibile per misurare la radioattività.