La radioattività non è opera dell’uomo, che, al contrario, la subisce fin dalla sua apparizione sulla Terra, ma un processo naturale, antico quanto l’Universo; essa è presente nelle stelle, sulla Terra e nei nostri stessi corpi. La radioattività infatti è l’emissione di energia dovuta al decadimento dei nuclei di alcuni tipi di atomi e isotopi.
Gli atomi sono composti da un nucleo circondato da una nuvola di elettroni. Il nucleo, di carica positiva, che bilancia perfettamente la carica negativa degli elettroni è composto da particelle più piccole chiamate protoni e neutroni. I protoni hanno una carica positiva, mentre i neutroni non hanno carica. La radioattività, pur essendo nell’immaginario collettivo un qualcosa di molto pericoloso, può essere utilizzata in molti ambiti da quello medico a quello della ricerca e a quello della datazione dei fossili o delle rocce.
I nuclei radioattivi sono nuclei instabili che decadono emettendo particelle come: fotoni, elettroni, neutrini, protoni, neutroni o particelle alfa (due protoni e due neutroni legati insieme che formano un nucleo di elio). Alcune di queste particelle sono note come particelle ionizzanti. Le particelle ionizzanti posseggono energia sufficiente per allontanare gli elettroni dagli atomi o dalle molecole. Il grado di radioattività dipende dalla frazione di nuclei instabili e dalla frequenza con cui questi nuclei decadono in altri elementi.
Gli effetti della radioattività sono legati al tipo e all’energia delle particelle prodotte durante il decadimento nucleare. Ad esempio, i neutrini attraversano costantemente la Terra, mentre le particelle alfa vengono bloccate da un semplice foglio di carta. La radioattività può causare danni ai materiali e ai tessuti vegetali, animali e umani.
La radioattività può essere inoltre utilizzata per generare energia utilizzabile da satelliti e veicoli spaziali che non possono attingere all’energia del Sole per via della distanza, per l’imaging medico, per trattamenti mirati contro il cancro, per la datazione radiometrica e per la ricerca sulle leggi della natura e sull’origine della materia.
La radioattività è presente da sempre sulla Terra, fin dalle sue origini. Lo studio è però molto recente, iniziato nel 1896. La fonte più grande di radiazioni proviene dal radon presente in natura nell’aria. Il nostro pianeta possiede ancora un nucleo fluido proprio grazie all’abbondanza di elementi radioattivi. Il calore, prodotto dagli elementi radioattivi ha permesso alla Terra di mantenere il suo calore per miliardi di anni, senza gli elementi radioattivi oggi il nucleo darebbe freddo e non potrebbe produrre il campo magnetico che permette al nostro pianeta di avere un’atmosfera, acqua liquida e vita.
La radioattività è stata scoperta nel 1896 dai fisici Henri Becquerel, Pierre Curie e Marie Curie, fornendo indizi sulle leggi che governano la natura. Oggi, il DOE Office of Science supporta esperimenti di decadimento nucleare per rispondere a domande fondamentali che ancora non hanno avuto una risposta.
Perché c’è più materia che antimateria?
Cos’è la materia oscura?
Perché i neutrini hanno una massa così piccola?
Queste domande non hanno ancora ricevuto una risposta nonostante le ricerche e gli studi compiuti osservando l’universo o studiando gli elementi in laboratorio.
La società tecnologica moderna non può in alcun modo prescindere dall’utilizzo degli isotopi radioattivi. La radioattività ha un ampio spettro di utilizzi in medicina, chimica, energia, scienze ambientali, scienze dei materiali, produzione e sicurezza nazionale. Un obiettivo del DOE Isotope Program è supportare la ricerca e lo sviluppo di metodi e tecnologie per produrre isotopi che negli Stati Uniti scarseggiano e ridurre cosi la dipendenza dalle forniture provenienti dall’estero. Ad esempio, il programma DOE Isotope produce attinio-225, che è in fase di studio per l’uso nei trattamenti contro il cancro, così come il berkelio-249, che è stato utilizzato nella recente scoperta dell’elemento sintetico 117 ottenuto in laboratorio.
