Radioattività: differenze tra le versioni

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{{nd|l'emittente radiofonica di [[Trieste]]|Radio Attività}}

{{F|fisica|gennaio 2010}}

[[File:ISO 7010 W003.svg|min|Segnale di pericolo di radioattività secondo la norma internazionale [[ISO 7010]]]]

La '''radioattività''', o '''decadimento radioattivo''', è un insieme di processi [[Fisica nucleare e subnucleare|fisico-nucleari]] attraverso i quali alcuni [[nucleo atomico|nuclei atomici]] ''instabili'' o ''radioattivi'' ([[radionuclide|radionuclidi]]) decadono ([[trasmutazione|trasmutano]]), in un certo lasso di tempo detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore raggiungendo uno stato di maggiore stabilità con emissione di [[radiazioni ionizzanti]] in accordo ai [[principio|principi]] di [[E=mc²|conservazione della massa/energia]] e della [[Legge di conservazione della quantità di moto|quantità di moto]]. Il processo continua più o meno velocemente nel tempo finché gli elementi via via prodotti, eventualmente a loro volta radioattivi, non raggiungono una condizione di stabilità attraverso la cosiddetta [[catena di decadimento]].

La '''radioattività''', o '''decadimento radioattivo''', è un insieme di processi [[Fisica nucleare|fisico-nucleari]] attraverso i quali alcuni [[nucleo atomico|nuclei atomici]] instabili ([[radionuclide|radionuclidi]]) decadono [[trasmutazione|trasmutandosi]] in altri nuclei aventi energia inferiore emettendo [[radiazioni ionizzanti]]. Questi processi avvengono in accordo con i [[principio di conservazione|principi di conservazione]] [[Principio di conservazione massa-energia|della massa-energia]], [[Legge di conservazione della quantità di moto|della quantità di moto]] e [[Legge di conservazione del momento angolare|del momento angolare]].

I decadimenti radioattivi seguono la legge matematica nota come [[Decadimento esponenziale|andamento esponenziale negativo]],<ref>{{Cita libro|nome=Walter D.|cognome=Loveland|nome2=David J.|cognome2=Morrissey|nome3=Glenn T.|cognome3=Seaborg|titolo=Modern Nuclear Chemistry|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119348450|accesso=13 luglio 2024|edizione=1|data=27 marzo 2017|editore=Wiley|lingua=en|ISBN=978-0-470-90673-6|DOI=10.1002/9781119348450}}</ref> secondo la quale esiste per ciascuno di essi un tempo caratteristico che viene di solito espresso come [[vita media]] o come [[Emivita (fisica)|emivita]] (o tempo di dimezzamento) di quella specie radioattiva.<ref>{{Cita web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Nuclear/halfli.html#c1|titolo=Radioactive Half-Life|sito=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|accesso=13 luglio 2024}}</ref> Vita media ed emivita sono quantità tra loro proporzionali: l'una o l'altra possono essere usate per descrivere la rapidità del processo di decadimento e godono entrambe della proprietà di non dipendere dalla quantità iniziale della specie radioattiva.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Jessie A. Key and David W.|cognome=Ball|data=2014|titolo=Half-Life|lingua=en|accesso=13 luglio 2024|url=https://ecampusontario.pressbooks.pub/introductorychemistry/chapter/half-life-2/}}</ref>

Il processo di decadimento continua più o meno velocemente nel tempo finché gli elementi via via prodotti, eventualmente a loro volta radioattivi, non raggiungono una condizione di stabilità attraverso la cosiddetta [[catena di decadimento]].<ref>{{Cita|Parodi, Ostili e Onori|pp. 523-524}}.</ref> La radioattività ha consentito lo sviluppo di numerose [[Tecnologia nucleare|tecnologie nucleari]] impiegate principalmente in ambito medico ([[medicina nucleare]]), industriale, militare e agricolo.

== Storia ==

{{vedi anche|Storia della radioterapia|Storia della radioprotezione}}

La scoperta dei [[raggi X]] avvenne da parte di [[Wilhelm Conrad Röntgen]] nel [[1895]]. Nel [[1896]] [[Antoine Henri Becquerel]], durante uno studio sulle relazioni inter correnti tra [[fosforescenza]] e [[Raggi X]], scoprì la radioattività naturale dell'[[uranio]]. Nel [[1898]] [[Marie Curie|Maria Skłodowska]] (più nota come Marie Curie) e [[Pierre Curie]] scoprirono, selezionando la pechblenda, gli elementi radioattivi polonio e radio.

[[File:Paul Nadar - Henri Becquerel.jpg|min|[[Antoine Henri Becquerel]]]]

[[File:Marie Curie c1920.jpg|min|[[Marie Curie]]]]

[[File:X-ray_by_Wilhelm_Röntgen_of_Albert_von_Kölliker's_hand_-_18960123-02.jpg|min|[[Raggi X]]]]

La scoperta dei [[raggi X]] avvenne da parte di [[Wilhelm Conrad Röntgen]] nel [[1895]]. Nel [[1896]] [[Antoine Henri Becquerel]], durante uno studio sulle relazioni intercorrenti tra [[fosforescenza]] e [[raggi X]], scoprì la radioattività naturale dell'[[uranio]]. Nel [[1898]] [[Marie Curie]] e [[Pierre Curie]] scoprirono, selezionando la [[Uraninite|pechblenda]], in italiano nota come uraninite, gli elementi radioattivi [[polonio]] e [[Radio (elemento chimico)|radio]].

Gli esperimenti di Becquerel consistevano nell'esporre alla luce del sole una sostanza fosforescente disposta su un involucro di carta opaco in cui vi era una lastra fotografica destinata a rivelare l'emissione non luminosa della sostanza. La scelta cadde sul solfato di uranio, che sviluppava una [[fosforescenza]] molto viva. Gli esperimenti mostravano che la [[lastra fotografica]] veniva impressionata dopo una debita illuminazione, il che confermava l'ipotesi di Becquerel. Ben presto, però, Becquerel osservò un fenomeno del tutto nuovo e inatteso: si accorse che la lastra veniva impressionata anche al buio. Becquerel ipotizzò che la sostanza continuasse ad emettere radiazioni derivate dall'illuminazione anche dopo la fine dell'esposizione ai raggi solari. Dopo ripetuti esperimenti con materiali diversi, si verificò che le radiazioni non dipendevano dalla caratteristica della fosforescenza della sostanza, ma dall'uranio.

Questa scoperta aprì un nuovo filone di ricerca orientata a determinare l'eventuale presenza in natura di altri elementi che presentassero la stessa proprietà dell'uranio e, soprattutto, la natura di ciò che veniva emesso.

Gli esperimenti di Becquerel consistevano nell'esporre alla luce del sole una sostanza fosforescente disposta su un involucro di carta opaco in cui vi era una lastra fotografica destinata a rivelare l'emissione non luminosa della sostanza. La scelta cadde sul solfato di uranio che sviluppava una [[fosforescenza]] molto viva. Gli esperimenti mostravano che la lastra fotografica veniva impressionata dopo una debita illuminazione, il che confermava l'ipotesi di Becquerel. Ben presto però Becquerel osservò un fenomeno del tutto nuovo e inatteso: si accorse che la lastra veniva impressionata anche al buio. Becquerel ipotizzò che la sostanza continuasse a emettere radiazioni derivate dall'illuminazione anche dopo la fine dell'esposizione ai raggi solari. Dopo ripetuti esperimenti con materiali diversi, si verificò che le radiazioni non dipendevano dalla caratteristica della fosforescenza della sostanza ma dall'uranio.

Fu Marie Curie che iniziò a misurare la radiazione dell'uranio mediante la [[piezoelettricità]], scoperta dal marito Pierre in collaborazione con il fratello [[Jacques Curie|Jacques]], facendo ionizzare l'aria tra due [[Elettrodo|elettrodi]] e provocando il passaggio di una piccola [[Corrente elettrica|corrente]], di cui misurava l'intensità in rapporto alla pressione su un cristallo necessaria a produrre un'altra corrente di intensità tale da bilanciare la prima. Il sistema ideato funzionò, tanto che Pierre Curie abbandonò il suo lavoro per affiancare la moglie in tali ricerche. Fu proprio Marie a proporre il termine ''radioattività'' per indicare la capacità dell'uranio di produrre radiazioni e dimostrò la presenza di tale radioattività anche in un altro elemento: il [[torio]]. Con il marito Pierre, saggiando il contenuto di uranio della [[Uraninite|pechblenda]] al fine di raffinare tale elemento, rilevò che alcuni campioni erano più radioattivi di quanto lo sarebbero stati se costituiti di uranio puro e ciò implicava che nella pechblenda fossero presenti elementi in quantità minime non rilevate dalla normale analisi chimica e che la loro radioattività fosse molto elevata.

Questa scoperta aprì un nuovo filone di ricerca orientata a determinare l'eventuale presenza in natura di altri elementi che presentassero la stessa proprietà dell'uranio e soprattutto la natura di ciò che veniva emesso.

Il passo successivo fu quello di esaminare tonnellate di pechblenda (delle miniere di Joachimstal in [[Cecoslovacchia]]), che vennero stipate in una baracca nella quale era stata installata un'officina e, nel 1898, si isolò una piccola quantità di polvere nera avente radioattività pari a circa 400 volte quella di un'analoga quantità di [[uranio]]. In tale polvere era contenuto un nuovo elemento dalle caratteristiche simili al [[tellurio]] (sotto il quale venne successivamente sistemato nella [[Tavola periodica degli elementi|tavola periodica]]), che fu chiamato [[polonio]] in onore della [[Polonia]], paese natale di Marie. La scoperta fu annunciata dal suo amico [[Gabriel Lippmann]] con una nota all'[[Accademia francese delle scienze|Accademia delle Scienze di Parigi]]. L'ulteriore lavoro conseguente al rilievo che quest'ultimo elemento, il polonio, non potesse giustificare gli alti livelli di radioattività rilevati, condusse, sempre nel 1898, alla scoperta di un elemento ancor più radioattivo del polonio, avente proprietà simili al [[bario]] e dal quale fu separato mediante cristallizzazioni frazionate, che fu chiamato [[Radio (elemento chimico)|radio]], dal latino ''radium'', ovvero "raggio". Anche tale scoperta fu oggetto di una nota scritta in collaborazione con [[Gustave Bémont]], che aveva lavorato con i coniugi Curie. Il resoconto di tale lavoro divenne nel [[1903]] la tesi di dottorato di Marie Curie.

Fu Marie Curie che iniziò a misurare la radiazione dell'uranio mediante la [[piezoelettricità]], scoperta dal marito Pierre in collaborazione con il fratello Jacques, facendo ionizzare l'aria tra due elettrodi e provocando il passaggio di una piccola corrente di cui misurava l'intensità in rapporto alla pressione su un cristallo necessaria a produrre un'altra corrente tale da bilanciare la prima. Tale sistema funzionò e il marito Pierre abbandonò il suo lavoro per affiancare la moglie in tali ricerche. Fu Marie a proporre il termine radioattività per indicare la capacità dell'uranio di produrre radiazioni e dimostrò la presenza di tale radioattività anche in un altro elemento: il [[torio]]. Con il marito Pierre, saggiando il contenuto di uranio della [[Uraninite|pechblenda]] al fine di raffinare tale elemento, rilevò che alcuni campioni erano più radioattivi di quanto lo sarebbero stati se costituiti di uranio puro e ciò implicava che nella pechblenda fossero presenti elementi in quantità minime non rilevate dalla normale analisi chimica e che la loro radioattività fosse molto alta.

Ai tempi della scoperta non si conoscevano gli effetti nocivi sulla salute delle radiazioni, e agli inizi del secolo furono reclamizzati tanti prodotti additivati con radio, decantandone proprietà salutari. La stessa Marie Curie negò sempre la sua pericolosità, mentre oggi i suoi abiti, libri e strumenti sono avvicinabili dagli studiosi solo con le dovute protezioni radiologiche.

Il passo successivo fu quello di esaminare tonnellate di pechblenda (delle miniere di Joachimstal in [[Cecoslovacchia]]) che vennero stipate in una baracca nella quale era stata installata un'officina e, nel 1898, isolò una piccola quantità di polvere nera avente radioattività pari a circa 400 volte quella di un'analoga quantità di [[uranio]]. In tale polvere era contenuto un nuovo elemento dalle caratteristiche simili al [[tellurio]] (sotto il quale venne successivamente sistemato nella tavola periodica) che fu chiamato [[polonio]] in onore della [[Polonia]], paese natale di Marie. Tale scoperta fu annunciata dal suo amico [[Gabriel Lippmann]] con una nota all'[[Accademia delle scienze francese|Accademia delle Scienze di Parigi]]. L'ulteriore lavoro conseguente al rilievo che quest'ultimo elemento, il polonio, non potesse giustificare gli alti livelli di radioattività rilevati, condusse, sempre nel 1898, alla scoperta di un elemento ancor più radioattivo del polonio, avente proprietà simili al [[bario]] e dal quale fu separato mediante cristallizzazioni frazionate, che fu chiamato [[Radio (elemento chimico)|radio]] per la sua intensa radioattività. Anche tale scoperta fu oggetto di una nota scritta in collaborazione con [[Gustave Bémont]] che aveva lavorato con i coniugi Curie. Il resoconto di tale lavoro divenne nel 1903 la tesi di dottorato di Maria Sklodowska Curie.

==Descrizione==

{{vedi anche|Radionuclide}}

=== Stabilità ===

Ogni [[atomo]] è formato da un [[nucleo atomico|nucleo]] contenente [[protone|protoni]], [[neutrone|neutroni]] e da un numero di [[elettrone|elettroni]] che gli orbitano intorno, equivalente a quello dei [[protone|protoni]]. Essendo tutti carichi positivamente i protoni tendono a respingersi per via della [[forza di Coulomb]] e, se non ci fossero altre forze a tenerli uniti, i nuclei non sarebbero stabili. A rendere invece stabili i nuclei atomici è la cosiddetta ''[[Interazione forte|forza nucleare forte]]''.

Quando le forze all'interno del nucleo non sono però perfettamente bilanciate (ovvero il nucleo è instabile) questo tende spontaneamente a raggiungere uno stato stabile attraverso l'emissione di una o più particelle.

Molti deglidei [[IsotopoNuclide|isotopinuclidi]] esistenti in natura sono stabili, però alcuni isotopinuclidi naturali e buona parte deglidi isotopiquelli artificiali sono instabili. Tale instabilità induce la spontanea trasformazione, cioè decadimento, in altri isotopinuclidi; chequesta si accompagna con l'emissione di [[Particella subatomica|particelle atomichesubatomiche]]. QuestiI isotopinuclidi soggetti a decadimento sono chiamati isotopinuclidi radioattivi, radionuclidi, o, con riferimento all'[[elemento chimico]] di appartenenza, radioisotopi. La disintegrazione (o decadimento radioattivo) ècomporta la trasformazione di un atomo radioattivo che decade in un altro atomo, il quale può essere anch'esso radioattivo oppure stabile.

La maggior parte deglidei [[Isotopo|isotopi]]nuclidi teoricamente possibili è instabile, solo una stretta fascia di rapporti ''Z/A'' ([[numero atomico]] su [[numero di massa]], cioè numero di [[Protone|protoni]] su somma di [[Neutrone|neutroni]] e [[Protone|protoni]]) risulta invece stabile. In particolare, per numeri atomici bassi (fino a circa ''Z''=20) sono stabili gli isotopi che hanno un rapporto ''Z/A'' di circa ½ (cioè hanno lo stesso numero di protoni e neutroni); per atomi più pesanti il numero di neutroni deve eccedere leggermente inil numero di protoni. Per ''Z'' > 82 non ci sono isotopi stabili.

=== Meccanismo ===

[[File:Alpha_Decay.svg|min|[[Decadimento alfa]]]]

[[File:CNO_Cycle.svg|min|[[Ciclo del carbonio-azoto-ossigeno|Ciclo CNO nelle stelle]]]]

Storicamente (in seguito agli studi di [[Ernest Rutherford]]) i decadimenti nucleari sono stati raggruppati in tre classi principali:

* [[decadimento alfa]]

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* [[Raggi gamma|decadimento gamma]]

A questa prima classificazione, in seguito a ulteriori investigazioni sul fenomeno, si sono aggiunte l'emissione di neutroni, la [[cattura elettronica]], l'emissione di protoni e la [[fissione spontanea]]. Mentre il [[decadimento alfa]] e il [[decadimento beta]] cambiano il numero di protoni nel nucleo e quindi il numero di elettroni che vi orbitano attorno (cambiando così la natura chimica dell'atomo stesso), il [[Raggi gamma|decadimento gamma]] avviene fra stati eccitati dello stesso nucleo e comporta solo la perdita di energia.

=== TempoVita di decadimentomedia ===

[[File:Plot-exponential-decay.png|min|Esempi di [[decadimento esponenziale]]]]

Il momento esatto in cui un atomo instabile decadrà in uno più stabile è ritenuto casuale e impredicibile. Ciò che si può fare, dato un campione di un particolare [[isotopo]], è notare che il numero di decadimenti rispetta una precisa legge statistica. L'attività, cioè il numero di decadimenti che ci si aspetta avvenga in un intervallo ''dt'',<ref>{{Treccani|attività|attività}}</ref> è proporzionale al numero ''N'' di atomi (o nuclei) presenti.

Sia <math>N(t)</math> un elevato numero di nuclei radioattivi ([[Radionuclide|radionuclidi]]) di una data sostanza al tempo <math>t</math>, la funzione <math>f</math> di nuclei che decade nell'intervallo di tempo infinitesimo <math>dt</math> è data da

Il momento esatto in cui un atomo instabile decadrà in uno più stabile è ritenuto casuale e impredicibile. Ciò che si può fare, dato un campione di un particolare [[isotopo]], è notare che il numero di decadimenti rispetta una precisa legge statistica. Il numero di decadimenti che ci si aspetta avvenga in un intervallo ''dt'' è proporzionale al numero ''N'' di atomi presenti. Questa legge può essere descritta tramite la [[equazione differenziale]] del primo ordine (in cui λ è la costante di decadimento):

:<math> \dot N= -\lambda N </math>

: <math>f = \lambda \,\mathrm{d}t</math>

con questa [[Metodi di soluzione analitica per equazioni differenziali ordinarie#Equazioni differenziali a variabili separabili|soluzione]] (in cui <math>e</math> è il [[e (costante matematica)|numero di Eulero]]):

: <math> N(t) = N_0 e^{-\lambda t } \;</math>

dove <math>\lambda</math> è detta costante di decadimento; è caratteristica della sostanza in questione e rappresenta il numero medio di decadimenti del singolo nucleo nell'unità di tempo. La variazione del numero <math>N(t)</math> di nuclei nell'intervallo <math>dt</math> è data da

: <math>\mathrm{d}N = -\lambda N(t)\,\mathrm{d}t</math>

da cui l'attività risulta essere

: <math>\dot{N}(t)= \Bigl|\frac{\mathrm{d} N}{\mathrm{d} t}\Bigr|= \lambda N(t)</math>

che è un'[[equazione differenziale]] del primo ordine. La soluzione fornisce il numero di nuclei non ancora decaduti al tempo <math>t</math>,

:<math>N(t) = N_0 \exp (- \lambda t)</math>

che rappresenta un [[decadimento esponenziale]]. Bisogna notare che questa rappresenta solamente una soluzione approssimata, in primo luogo perché rappresenta una funzione continua, mentre l'evento fisico reale assume valori discreti, poiché descrive un processo casuale, solo statisticamente vero. Comunque, poiché nella gran parte dei casi ''N'' è estremamente grande, la funzione fornisce un'ottima approssimazione.

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Queste relazioni ci permettono di vedere che molte delle sostanze radioattive presenti in natura sono ormai decadute, e quindi non sono più presenti in natura, ma possono essere prodotte solo artificialmente. Per avere un'idea degli ordini di grandezza in gioco, si può dire che la vita media dei vari radionuclidi può variare da 10⁹ anni fino a 10⁻¹² secondi.

L'insieme degli elementi ottenuti per decadimenti successivi costituisce una famiglia radioattiva. In natura esistono tre famiglie radioattive principali: la famiglia del [[Radio (elemento chimico)|radio]] (di cui fa parte l'U-238 e per questo talvolta chiamata anche serie dell'[[uranio]]), quella dell'[[attinio]] e quella del [[torio]].

=== FontiMisura didella radioattività ===

La radioattività si misura mediante l'attività dell'isotopo che la genera. L'attività si misura in:

* [[Becquerel]]

* [[Rutherford (unità di misura)|Rutherford]]

* [[curie (unità di misura)|Curie]] (obsoleto)

* [[GRapi]] ([[mineralogia]])

* [[Sievert]]

* [[Gray (unità di misura)]]

* [[Rad (unità di misura)]]

* [[Röntgen (unità di misura)]]

== Fonti di radioattività ==

La radioattività presente nell'ambiente può essere di natura sia artificiale che naturale: il contributo principale alla [[dose assorbita]] annualmente da ciascun individuo deriva dalla radioattività naturale, che è responsabile di circa l'80% della dose totale. Di questa, circa il 30% è dovuta al [[potassio]] (isotopo ⁴⁰K, generato per irraggiamento del potassio naturale dai raggi cosmici che riescono ad arrivare al suolo): il 15% al gas [[radon]] emanato dal sottosuolo, il 15% dai [[Materiale da costruzione|materiali da costruzione]] e il 13% (al livello del mare) dalla [[Raggi cosmici|radiazione cosmica]]. Più si sale in quota, più la radiazione cosmica aumenta, perché si assottiglia lo strato di aria che ne assorbe la maggior parte: a 5500 metri di altitudine la dose annuale assorbita sale a circa il doppio di quella al livello del mare.

[[File:Cosmic_ray_flux_versus_particle_energy.svg|min|Flusso di [[raggi cosmici]]]]

La radioattività presente nell'ambiente può essere di natura sia artificiale che naturale: il contributo principale alla [[dose assorbita]] annualmente mediamente da ciascun individuo deriva dalla radioattività naturale, che è responsabile di circa l'80% della dose totale. Di questa, circa il 30% è dovuta al [[potassio]] (isotopo ⁴⁰K, generato per [[irraggiamento]] del potassio naturale dai raggi cosmici che riescono ad arrivare al suolo): il 15% al gas [[radon]] emanato dal sottosuolo, il 15% dai [[Materiale da costruzione|materiali da costruzione]] e il 13% (al [[livello del mare]]) dalla [[Raggi cosmici|radiazione cosmica]]. Più si sale in quota, più la radiazione cosmica aumenta, perché si assottiglia lo strato di aria che ne assorbe la maggior parte: a 5500 metri di altitudine la dose annuale assorbita sale a circa il doppio di quella al livello del mare. Il potassio 40 è responsabile di quasi tutta la radioattività naturale presente all'interno del corpo umano.

Il potassio 40 è responsabile di quasi tutta la radioattività naturale presente all'interno del corpo umano.

Le fonti artificiali (o tecnologiche) a cui si può venire in contatto volontariamente sono principalmente legate all'impiego dei radioisotopi in medicina a scopo diagnostico ([[medicina nucleare|scintigrafia]]) o terapeutico ([[Radioterapia|Brachiterapia]], [[Telecobaltoterapia|cobaltoterapia]], [[medicina nucleare|Terapia radiometabolica]]), mentre eventuali contatti involontari possono essere causati con fonti radioattive usate in attività militari, od eventuali fughe radioattive legate all'uso civile nelle [[centrali nucleari]].

Esistono tre forme distinte di radioattività classificate per [[modo di decadimento]]: sono i [[Particella α|raggi alfa]], i [[Particella β|raggi beta]] e i [[raggi gamma]]. A queste tre forme si aggiungono i neutroni liberi derivanti dalla fissione spontanea degli elementi più pesanti. Ognuno di questi tipi di radioattività ha proprietà e pericolosità diverse. La tabella elenca le forme di radioattività, le particelle coinvolte, la distanza percorsa, la capacità di provocare fissione e [[trasmutazione]].

{| class="wikitable"

Riga 64 ⟶ 100:

! Tipo di emissione!! Particella!! Distanza percorsa in aria!! provoca trasmutazione!! provoca fissione

|-

| [[decadimento alfa|Raggi alfa]] || [[Elio|{{apici e pedici|p=4|b=2}}He]] || circa 6-76–7&nbsp;cm || Sì || Sì

|-

| [[decadimento beta|Raggi beta]] || [[Elettrone|elettroni]] (β⁻) e positroni (β⁺) || circa 5-7 metri || No || No

Riga 75 ⟶ 111:

|}

I raggi alfa e beta sono composti di particelle con [[carica elettrica]], perciò interagiscono quasi immediatamente con la materia circostante, e vengono assorbiti quasi tutti entro una determinata distanza: i raggi gamma e i neutroni invece, elettricamente neutri, vengono assorbiti solo per urto diretto contro un atomo o un nucleo atomico, e percorrono distanze molto maggiori. Inoltre non esiste una distanza limite per il loro assorbimento ma vengono assorbiti esponenzialmente: cioè, all'aumentare del cammino percorso dal fascio, "sopravvive" una frazione sempre più piccola (per l'impossibilità pratica attuale di misurarla, ma stimata sempre diversa da zero) delle particelle originarie.

=== Radiazione secondaria ===

Riga 88 ⟶ 124:

L'effetto delle radiazioni nucleari su materiale non vivente è dovuto sostanzialmente a due cause: la [[ionizzazione]] e conseguente rottura dei legami chimici e la trasmutazione di alcuni nuclei in altri elementi. <!--Il potere ionizzante di una emissione radioattiva aumenta con la carica elettrica della particella emessa: è massimo quindi per i raggi alfa e minimo per i raggi gamma e i neutroni. -->

=== Simbolo di pericolo ===

[[File:Radioactive.svg|min|Pittogramma che indica la presenza di radiazioni<ref>{{Cita web|url=http://www.ilpost.it/2017/11/12/simbolo-radioattivita/|titolo=Da dove arriva il simbolo della radioattività|editore=Il Post.it|giorno=12|mese=11|anno=2017}}</ref>]]

[[File:Logo iso radiation.svg|min|Pittogramma che indica pericolo radiazioni. Sostituisce il classico simbolo giallo solo in alcune situazioni.]]

Il [[simbolo di radiazione ionizzante]] è costituito dal trifoglio caratteristico. Luoghi con livelli pericolosi di radiazioni ionizzanti sono indicati da cartelli con questo simbolo. I cartelli sono generalmente posizionati al limite di un'area controllata di radiazioni o in qualsiasi luogo dove i livelli di radiazione sono significativamente superiori a causa dell'intervento umano.

=== Effetti sui materiali ===

La trasmutazione rende necessaria una attenta scelta degli acciai e delle altre leghe metalliche destinate a operare in ambienti radioattivi, perché l'accumulo radioattivo ne cambia la [[composizione chimica]] e fisica e può far loro perdere le necessarie caratteristiche di [[resistenza meccanica]], stabilità e durata nel tempo, chimica e fisica; anche il cemento va incontro agli stessi inconvenienti, seppure in modo meno marcato. Inoltre, i nuclei trasmutati sono in parte anch'essi radioattivi; perciò il materiale, se esposto in via permanente alle radiazioni, con il passare del tempo accumula al suo interno isotopi instabili e diventa sempre più radioattivo. Questo è il motivo principale per cui le [[Centrale elettronucleare|centrali nucleari]] hanno un limite di vita operativa prefissato (alcuni decenni), al termine del quale devono essere smantellate.

Inoltre la radioattività è in grado di rendere inutilizzabile un [[circuito elettronico]] basato su [[semiconduttore|semiconduttori]], trasmutando gli atomi di [[silicio]] e alterando le deboli concentrazioni di elementi droganti da cui tali componenti elettronici derivano le loro capacità.

=== Effetti biologici ===

Riga 116 ⟶ 157:

==== Sistema nervoso ====

Il [[sistema nervoso centrale]] è tra i tessuti meno radiosensibili, mentre la colonna vertebrale e i nervi periferici lo sono di più. Con forti dosi assorbite si può avere una [[ischemia]], per via del danno subito dai capillari cerebrali.

==== Tiroide e sistema endocrino ====

La [[tiroide]], la l'[[ipofisi|ghiandola pituitaria]], lei [[surrene|surrenalisurreni]] e le altre [[ghiandola|ghiandole]] non sono particolarmente radiosensibili. Per motivi metabolici però la tiroide concentra in sé quasi tutto lo [[iodio]] presente nell'organismo; essendo l'isotopo radioattivo I¹³¹I molto comune, quest'organola ghiandola può assorbire dosi massicce di radioattività se si respira aria o si ingeriscono alimenti contaminati.

Nel caso di esposizione ad alti livelli di radioattività in persone con meno di 40 anni, le ricerche documentano un effetto positivo dello [[ioduro di potassio]] contro il rischio di sviluppare tumori e malformazioni alla tiroide.<ref>{{Cita web|url=https://www.adnkronos.com/internazionale/esteri/paura-nucleare-in-danimarca-esaurite-le-compresse-di-iodio_2uI5s8UeAkR8OTSDTnC4x4|titolo=Nucleare, paura in Danimarca: esaurite compresse di iodio|autore=Adnkronos|sito=Adnkronos|data=19 giugno 2024|accesso=20 giugno 2024}}</ref>

==== Occhio ====

Riga 128 ⟶ 171:

==== Fegato, reni, cuore e sistema circolatorio ====

Sono tutti organi molto poco radiosensibili. Il [[fegato]] e la [[cistifellea]] possono ricevere danni in caso di contaminazione con particolari isotopi radioattivi, come l'[[oro]]; ma in generale si registra un danno solo con dosi di radiazione molto elevate.

==== Pelle e capelli ====

Riga 140 ⟶ 183:

Da notare che non tutte le specie animali e vegetali hanno la stessa suscettibilità alle radiazioni: per esempio gli [[Blattodea|scarafaggi]] possono sopportare senza gravi danni tassi di radioattività molto al di sopra di quelli letali per l'uomo, e un [[Bacteria|batterio]], il ''[[Deinococcus radiodurans]]'', sopravvive a dosi di radiazioni 1000 volte superiori alla dose letale per l'uomo

=== Effetti nell'uomonegli esseri umani ===

[[File:Radioactive.svg|thumb|Simbolo che indica la presenza di radioazioni.<ref>{{Cita web|url=http://www.ilpost.it/2017/11/12/simbolo-radioattivita/|titolo=Da dove arriva il simbolo della radioattività|editore=Il Post.it|giorno=12|mese=11|anno=2017}}</ref>]]

[[File:Logo iso radiation.svg|thumb|Simbolo che indica pericolo radiazioni. Sostituisce il classico simbolo giallo solo in alcune situazioni.]]

{{vedi anche|Malattia acuta da radiazione}}

[[File:Autophagosomes.jpg|min|[[Malattia acuta da radiazione]]]]

Gli effetti delle radiazioni ionizzanti si suddividono in "Effetti Deterministici" ed "Effetti Stocastici" (ICRP 60 International Commission on Radiological Protection), a seconda se sono correlati direttamente o meno alla dose assorbita. Per via della suscettibilità al cancro al seno, le donne hanno un 40% di probabilità in più di accusare effetti stocastici rispetto agli uomini.

Gli effetti delle radiazioni ionizzanti si suddividono in "Effetti Deterministici" ed "Effetti Stocastici" (ICRP 60 International Commission on Radiological Protection<ref>{{Cita web |url=https://www.icrp.org/publication.asp?id=icrp%20publication%2060 |titolo= ICRP Publication 60. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection |lingua= en }}</ref>), a seconda se sono correlati direttamente o meno alla dose assorbita. Per via della suscettibilità al cancro al seno, le donne hanno un 40% di probabilità in più di accusare effetti stocastici rispetto agli uomini.

==== Effetti deterministici ====

Riga 153 ⟶ 195:

* La loro gravità cresce al crescere della dose assorbita (perciò detti anche "effetti graduati").

Gli effetti deterministici sono eritemi cutanei, particolari dermatiti (''dermatiti da radiazioni'' appunto), cataratta, anemia e [[leucopenia]]. Nei casi più gravi si hanno emorragie delle mucose e del tratto intestinale, perdita di capelli e peli. Se la dose assorbita non era letale, gli effetti deterministici regrediscono nel giro di alcune settimane, con sopravvivenza e guarigione più o meno completa.

==== Effetti stocastici ====

* Non dipendono dalla dose assorbita;

* Derivano da danni al [[nucleo cellulare]] e in particolare al DNA;

* Non si manifestano subito; possono verificarsi o meno, in un futuro imprecisato;

Dopo l'irraggiamento, il DNA potrà essere danneggiato in maniera reversibile o irreversibile; nel caso in cui la struttura del DNA non venisse riparata (o riparata in modo errato) la cellula darebbe vita a una progenie di cellule geneticamente modificate che dopo un certo periodo di latenza potranno dar luogo a patologie come tumori o leucemie. Aumenta pertanto la probabilità che il paziente, prima o poi, venga colpito da certi tipi di [[Neoplasia|tumore]].

Per via degli effetti gravi provocati da forti dosi di radiazione, alcune persone soffrono di [[radiofobia]]: hanno cioè una paura sproporzionata anche nei confronti di dosi di radiazione relativamente modeste, vicine al [[Fondo di radioattività naturale|fondo naturale]].

==Usi in medicina==

==Medicina nucleare==

Le particelle beta vengono usate per la [[Tomografia a emissione di positroni|PET]], ovvero Tomografia a Emissione di Positroni (altro termine con cui vengono indicate le particelle β⁺).<br />I raggi X vengono utilizzati per le radiografie utilizzando la proprietà di queste radiazioni di penetrare in modo diverso i tessuti con minor o maggiore densità.

{{Vedi anche|Medicina nucleare}}

La [[radioterapia]] comprende quei trattamenti medici che fanno uso di [[radiazioni ionizzanti]] per curare tumori. A titolo di esempio, la [[tomografia a emissione di positroni]], o PET, fa uso di [[particelle beta]], mentre i [[raggi X]] vengono utilizzati per le radiografie utilizzando la proprietà di queste radiazioni di penetrare in modo diverso i tessuti con minor o maggiore densità.

== MisuraIl dellaradio radioattivitànella società ==

[[File:Marie Curie c. 1898 (cropped).jpg|min|Marie Curie]]

La radioattività si misura mediante l'attività dell'isotopo che la genera. L'attività si misura in:

* [[Becquerel]]

Nel periodo immediatamente successivo alla [[prima guerra mondiale]], caratterizzato da un fiorente sviluppo industriale e tecnologico, l’attenzione pubblica si concentrò particolarmente su un nuovo campo della scienza, la radioattività. Quest’ultima fu scoperta in una serie di esperimenti condotti da [[Wilhelm Conrad Röntgen|Röntgen]], [[Antoine Henri Becquerel|Becquerel]] e [[Marie Curie]] tra il 1895 e il 1898, e poco dopo iniziò a svilupparsi l’idea secondo cui il [[Radio (elemento chimico)|radio]] avesse straordinarie proprietà curative, ma anche rivitalizzanti. Il primo che giunse a tale conclusione fu [[Joseph John Thomson|Joseph Thomson]] che ipotizzò che il potere curativo delle [[Sorgente idrotermale|fonti termali]] fosse dovuto alla presenza di bassi livelli di radioattività. Nonostante fosse noto che alte esposizioni a [[Radionuclide|sostanze radioattive]] fossero altamente nocive, sempre più medici iniziarono a concordare con la conclusione di Thomson, a tal punto che all’inizio del Novecento [[Ormesi|l’ormesi]] da radiazione era una verità indiscussa. Ecco quindi che la radioattività inizia ad avere un ruolo centrale in ambito medico, ma anche e soprattutto in quello sociale: il radio inizia ad essere diluito in [[Sostanza pura|sostanze]] di vario tipo con il fine di ottenere [[Crema viso|creme per il viso]], [[Tonico (cosmetico)|tonici]], [[Cosmesi|cosmetici]], [[Profilattico|preservativi]], sali da bagno, [[Vernice|vernici]], ma anche abiti che risplendevano all’oscurità. Ne sono esempi la “''Créme Activa''” e il tonico per i capelli “Curie”; la prima presumeva di donare vitalità alla [[cute|pelle]], preservandone la giovinezza, il secondo veniva utilizzato nella speranza di mantenere una chioma folta. A questi si aggiungono la “Borsa Cosmos” utilizzata come rimedio contro l’[[artrite]] e il [[dentifricio]] al radio per lo sbiancamento dentale. Per concludere, era possibile acquistare “Revigorator” e “[[Radithor]]”, due bevande contenenti rispettivamente radio e sali di radio, assunte con l’obiettivo di curare il [[Tumore dello stomaco|cancro allo stomaco]], [[Disturbo mentale|malattie mentali]] o per ripristinare il vigore sessuale. La propaganda giocò un ruolo fondamentale nella diffusione di tali articoli che nel giro di pochissimo tempo divennero i prodotti prediletti dell'alta società a tal punto che alcune aziende spacciavano per “radioattive” merci che in realtà non lo erano.<ref name=:2/><ref name=:1/>

* [[Rutherford (unità di misura)|Rutherford]]

* [[curie (unità di misura)|Curie]]

[[File:Undark (Radium Girls) advertisement, 1921.jpg|min|Pubblicità del 1921 per Undark, un prodotto della Radium Luminous Material Corporation, coinvolta nello scandalo delle Radium Girls]]

Gli svariati usi in campo medico ed industriale tuttavia, iniziarono a rivelarsi come causa di un incremento nel [[tasso di mortalità]] tra [[radioterapia|radioterapisti]], ricercatori ed il pubblico in generale. Ne sono un esempio le ''[[Ragazze del radio|Radium girls]]'', termine utilizzato per indicare tutte quelle donne che attorno agli anni venti del Novecento vennero assunte alla ''United States Radium Corporation'', un'azienda che realizzava orologi radio [[luminescenza|luminescenti]], quindi luminosi al buio, forniti ai militari durante la prima guerra mondiale; tali operaie erano solite affilare il pennello con le labbra in modo da ottenere una maggiore precisione nel loro lavoro, assorbendo in questo modo piccole quantità di sostanze radioattive contenute nella vernice. La maggior parte di queste donne svilupparono diverse forme di cancro, proprio a causa della radioattività delle vernici da loro utilizzate, evidenziando così il rischio della sostanza allora così popolare. Molti altri furono coloro che morirono o si ammalarono a causa dell'utilizzo di prodotti contenenti radio, come [[Irène Joliot-Curie]], figlia dei coniugi Curie e la stessa Marie Curie ammise, nella sua autobiografia, che tale sostanza potesse nuocere alla salute.<ref name=:2>{{Cita web|url=https://www.swissinfo.ch/ita/economia/donne-orologi-radio-svizzera/46696806|titolo=Le donne che rendevano luminescenti orologi e sveglie|autore=Ayse Turcan, Traduzione dal tedesco: Luigi Jorio|sito=SWI swissinfo.ch|lingua=it|accesso=16 maggio 2022}}</ref><ref name=:1>{{Cita libro|titolo=Le Scienze, n. 302|url=http://archive.org/details/lescienze-302|accesso=16 maggio 2022|data=1993}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.iltascabile.com/scienze/radioattivita-moda/|titolo=Quando la radioattività era di moda|sito=Il Tascabile|data=20 novembre 2018|lingua=it|accesso=16 maggio 2022}}</ref>

== Note ==

<references/>

== Voci correlateBibliografia ==

* {{cita libro|autore=Giorgio Bendiscioli|titolo=Fenomeni Radioattivi. Dai nuclei alle stelle|editore=Springer|anno=2013|ISBN=978-88-470-5452-3}}

* {{Cita libro|autore=Gian Paolo Parodi|autore2=Marco Ostili|autore3=Guglielmo Mochi Onori|titolo=L'Evoluzione della Fisica-Volume 3|anno=2006|editore=Paravia|cid=Parodi, Ostili e Onori|isbn=88-395-1611-5}}

* {{cita libro|autore=Maurizio Pelliccioni|titolo=Fondamenti Fisici della Radioprotezione|editore=Pitagora Editrice Bologna|anno=1993|ISBN=88-371-0470-7}}

* {{cita libro|autore=Ugo Amaldi|titolo=Fisica delle Radiazioni|editore=Bollati Boringhieri|anno=1971|ISBN=88-339-5063-8}}

== Voci correlate ==

* [[Attività (fisica)]]

* [[Catena di decadimento]]

* [[Chimica nucleare]]

* [[Decadimento alfa]]

* [[Decadimento beta]]

* [[Dose assorbita]]

* [[Dose equivalente]]

* [[Dose efficace]]

* [[IsolaDose di stabilitàequivalente]]

* [[Modello a guscio]]

* [[Catena di decadimento]]

* [[Radiochimica]]

* [[Sievert]]

* [[Gray (unità di misura)]]

* [[Isola di stabilità]]

* [[Radiazione]]

* [[Rad (unità di misura)]]

* [[Radiochimica]]

* [[Raggi gamma]]

* [[Röntgen (unità di misura)]]

* [[Röntgen equivalent man]]

* [[Sievert]]

* CPM (cicli al minuto)

* [[Tecnologia nucleare]]

== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==