La radioattività ci circonda: proviene dal suolo, dallo spazio, è nelle rocce e in molti oggetti di uso quotidiano. Noi stessi siamo radioattivi per l’isotopo di carbonio 14 contenuto nei nostri corpi.
È possibile misurare la radioattività di questi oggetti e dei vari ambienti in cui viviamo tramite un rivelatore Geiger: uno strumento in grado di registrare il passaggio della radiazione gamma (fotoni ad alta energia) che lo attraversa.
Ci sono infatti tre tipi principali di radiazione provenienti dai decadimenti nucleari.
Questo fenomeno ha luogo quando nuclei troppo grandi con un eccesso di protoni, neutroni o entrambi, tendono spontaneamente a liberarsi delle “particelle in eccesso”, mutando in un nucleo più stabile, emettendo vari tipi di particelle energetiche e potenzialmente ionizzanti.
A seconda del tipo di particelle emesse, i decadimenti sono classificati in:
– Il decadimento alfa (α), che libera un nucleo di elio, il quale si ferma in pochi millimetri d’aria o in un foglio di carta.
– Il decadimento beta (β), che può liberare un elettrone (β-) o un positrone (β+), fermati da un foglio di alluminio.
– I raggi gamma (γ), che possono penetrare centimetri di cemento o una parte del corpo umano.
– I raggi X, che attraversano il corpo umano e possono essere utilizzati per produrre radiografie.
Il rivelatore Geiger è acquistabile online al prezzo di circa 50-100 euro e ci consente di misurare di persona la radiazione gamma. Esistono strumenti più complessi, in grado di rivelare anche i raggi alfa (nuclei di elio) e di fare spettrometria per conoscere le specie nucleari presenti nell’atmosfera e nel suolo, ma il contatore Geiger rimane imbattuto per costo e semplicità di utilizzo.
Se si volesse misurare la radioattività di oggetti di uso comune si potrebbero usare le seguenti cose.
Sveglie con il quadrante fosforescente
Oggetti ormai rari, contengono radio che, decadendo, produce la luce che rende visibili le lancette di notte. Le sveglie sono in sé innocue, ma nel 1917 le operaie che dipingevano i numeri sui quadranti degli orologi, note come “le ragazze del radio”, morirono di tumore perché leccavano il pennello intinto nel radio per mantenerne la forma fine, non sapendo di star lavorando con un materiale altamente velenoso.
Bottoni, collane, piatti di vetro di uranio
Negli anni ’20, il vetro di uranio era largamente usato nella produzione di bigiotteria e accessori per la casa: collane, bottoni e braccialetti. L’uranio decade molto lentamente emettendo particelle alfa, per cui la maggior parte della radioattività non è rivelabile con un contatore Geiger classico, che comunque registra un aumento di più di dieci volte rispetto al fondo naturale.
Rivelatori di fumo
Ormai in disuso, questi rivelatori utilizzano le particelle alfa (nuclei di elio) emesse nel decadimento dell’americio 241. Il fumo impedisce alle particelle di raggiungere il sensore e fa scattare l’allarme. Ormai sono stati rimpiazzati da altri sistemi, ma si trovano ancora nelle toilette degli aerei. Questa radiazione non è rilevabile con un rilevatore Geiger.
Lenti fotografiche
Il torio è usato in una serie di lenti fotografiche, per il loro elevato indice di rifrazione che ne fa delle ottime lenti. Sono molto radioattive, ma per quante foto possiate fare, la vostra dose resterà bassa.
Lampade a gas da campeggio
La mantellina delle lampade a gas da campeggio è di torio, molto più attivo dell’uranio, utilizzato per emettere una luce bianca e brillante. Anche questo materiale ha un decadimento alfa, per cui il contatore Geiger misura solo una frazione della reale attività.
Frutta
Le banane contengono l’isotopo radioattivo del potassio-40 (125 Becquerel/kg, ossia 125 decadimenti al secondo per chilo di banane). Noci del Brasile (600 Bq/kg). Mirtilli, di solito dell’est Europa, contengono cesio-137 liberato dall’incidente di Chernobyl. Questa radiazione non è rilevabile con un rilevatore Geiger.
Acque termali
Contengono spesso materiale radioattivo. Sono paradossalmente pubblicizzate come curative, ma in realtà contengono radiazione alfa (fino a sei volte la radiazione massima ammessa nell’acqua in bottiglia), che invece causa un danno maggiore alle cellule. In ogni caso, l’intensità e l’esposizione non le rendono pericolose per la salute.
Aerei
Non sono radioattivi, ma volano a circa 11.000 metri da terra, dove il flusso di particelle cosmiche raggiunge il suo massimo. Lo spazio è infatti “radioattivo”, ossia permeato di radiazione ionizzante di alta energia, soprattutto protoni ed elettroni, ma anche nuclei pesanti. Queste particelle collidono con l’atmosfera producendo uno sciame di particelle che raggiunge il suo massimo proprio in prossimità della quota di volo degli aerei. A seguito di questa continua pioggia di radiazione, piloti e assistenti di volo sono soggetti a una dose addizionale di radiazione pari ad una TAC all’anno (5 mSv).
Case di tufo, cantine, seminterrati
Contengono radon, un gas radioattivo prodotto dall’uranio e dal torio presenti nelle rocce vulcaniche. Il gas è chimicamente neutro ma più pesante dell’aria e tende ad accumularsi in luoghi chiusi e non aerati, come le cantine o i seminterrati. L’esposizione varia molto a seconda degli edifici, ma può comportare un rischio per la salute, soprattutto se si tratta di scuole o abitazioni.
Sigarette
Contengono polonio-210. Il polonio viene inalato con il fumo e fissato sulla giunzione bronchiale dal catrame. È stato stimato che un fumatore di un pacchetto di sigarette al giorno è esposto a circa quattro TAC (100 mSv) all’anno e che il 10% dei tumori ai polmoni (circa 20.000 casi all’anno in Europa) causati dalle sigarette sono dovuti alla radiazione in esse contenute. Per far smettere di fumare basterebbe scrivere “radioattivo” sui pacchetti di sigarette.
Attività didattica
Con un contatore Geiger si può misurare la radioattività in vari punti della città, nelle varie stanze della scuola, misurando i conteggi ai vari piani, notando se c’è un incremento e dove. È poi possibile studiare la variazione dei conteggi nel corso dei giorni, delle ore.
L’esperimento può continuare in gita scolastica: possiamo infatti verificare di quanto crescono i conteggi all’aumentare dell’altitudine (ad esempio in aereo o andando in montagna), in prossimità di marmo o materiale vulcanico come il tufo.
Si può poi misurare la radioattività di alcuni degli oggetti già menzionati, magari procurandosi la vecchia sveglia della nonna con i quadranti fosforescenti o le mantelline delle lampade da campeggio di torio. Ricordiamoci che il contatore Geiger non è in grado di rivelare il radon (decade alfa) e la radiazione nel cibo (la quantità di materiale radioattivo è – per fortuna! – troppo piccola).