LA SCIENZA PER TUTTI

RICORDANDO AYRTON.....

Anche quest'anno vorrei dedicare un semplice post al grande Ayrton che, pur non avendo particolari collegamenti con il titolo e lo scopo di questo blog, ha dato tanto a chi come me ama la F1 ma non solo....grande uomo fuori e dentro la pista!

Grazie Ayrton!

LE TAPPE DELLA RADIOATTIVITA'!

Ecco una rapida carrellata degli eventi che hanno caratterizzato la scoperta ed evoluzione del concetto di radioattività:

• 1896 - Becquerel durante uno studio sulle relazioni intercorrenti tra fosforescenza e raggi X osservò che l’uranio emetteva delle radiazioni capaci di impressionare una lastra fotografica, benché protetta da uno schermo opaco ai raggi luminosi; scopre così quasi casualmente il fenomeno della radioattività.
• 1898 - Le ricerche iniziate da Becquerel vengono riprese dagli scienziati francesi Marie e Pierre Curie, i quali scoprono che emettere radiazioni penetranti era una proprietà dell’atomo e non dipendeva dallo stato chimico o fisico dell’elemento, e diedero al fenomeno il nome di radioattività. Analizzando l’intensità della radiazione emessa per mezzo di una camera di ionizzazione, essi riconoscono che i minerali dell’uranio hanno un’attività radioattiva maggiore rispetto ai sali usati da Becquerel. Poiché non erano noti elementi sufficientemente radioattivi da giustificare le radiazioni osservate, i due scienziati dedussero che i minerali analizzati fossero composti da sostanze ignote estremamente instabili. Dopo una serie di esperimenti scoprirono due nuovi elementi radioattivi: il polonio e il radio. La radioattività del torio venne osservata successivamente dalla stessa Marie Curie.
• 1899 - Vengono scoperte rispettivamente dal chimico francese André-Louis Debierne e dai fisici inglesi Ernest Rutherford e Frederick Soddy la radioattività dell'attinio e del radon.
• 1899-1903 - Intenso studio delle proprietà delle radiazioni ad opera di vari studiosi,che portano a conoscenze definitive sulla natura dei raggi alfa (in modo particolare Rutherford), beta e gamma.
• 1903 - Rutherford e Soddy riconoscono nella radioattività una manifestazione della trasmutazione spontanea degli elementi radioattivi, una delle scoperte più importanti per lo sviluppo della radioattività e per l'intera fisica.
• 1911 - Rutherford, in seguito agli esperimenti di H.Geiger e E.Marsden sulla diffusione della particella alfa, suggerisce il modello dell’ atomo che da lui e dal fisico teorico danese Bohr prende il nome.
• 1911-1913 - O.von Baeyer,O.Hahn e L.Meitner registrano i primi spettri di raggi beta.
• 1913 - K.Fajans e F.Soddy completano con le essenziali "leggi di spostamento" la teoria delle trasmutazioni.
• 1919 - Rutherford e J.Chadwick scoprono la "disintegrazione artificiale".
• 1932 - Cockcroft e Walton scoprono la disintegrazione per mezzo di ioni accelerati artificialmente; Chadwick, Becker, Joliot e Bothe scoprono il neutrone
• 1933 - Anderson, Blackett e Occhialini scoprono l'elettrone positivo (positrone)
• 1934 - Curie e Joliot scoprono la radioattività artificiale con particelle alfa; nello steso anno Fermi scopre la radioattività artificiale con neutroni.

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CENNI DI RADIOATTIVITA'

Tempo fa avevo lasciato in sospeso, parlando degli elementi transuranici, un argomento vastissimo come la RADIOATTIVITA’ e di cui vale secondo me la pena dare delle informazioni e nozioni basilari relativamente facili da “digerire”.

Lo scopo unificante di questo post è appunto quello di trattare in poche righe questo importante fenomeno che entra in gioco ogni volta che si parla di centrali nucleari (vedi il caso di Fukushima) e in ogni caso di elementi chimici molto pesanti.

Innanzitutto bisogna sapere che  dentro il nucleo atomico sono presenti due forze contrapposte: l'interazione nucleare forte, che lega tra di loro i nucleoni (protoni e neutroni), e la repulsione elettrostatica, che costringe i protoni a respingersi reciprocamente avendo carica equivalente e dello stesso segno. Dato che quest’ultima forza ha un più ampio “raggio d’azione”, i protoni possono legare a sé solo quelli più vicini, mentre subiscono la repulsione di tutti gli altri, anche dei più lontani. Se il nucleo è piccolo non sorgono problemi ma, se esso diventa troppo grande, la repulsione dei protoni lontani predomina sull'attrazione di quelli vicini, e il nucleo diventa instabile.

È così che nasce il concetto di isotopi radioattivi e di radioattività naturale. Come già detto nei post precedenti, tutti gli elementi più pesanti del piombo presentano solo isotopi instabili anche se con diversi “tempi di emivita”. Un nucleo che ha troppi protoni finisce infatti per liberarsene, decadendo secondo varie modalità che verranno in seguito discusse.

Se vogliamo quindi dare una semplice definizione, la radioattività (o decadimento radioattivo), è un insieme di processi fisici a livello atomico attraverso i quali alcuni nuclei instabili decadono , in un certo tempo detto tempo di decadimento, in nuclei più stabili con emissione di radiazioni ionizzanti. Il processo continua fino al raggiungimento di nuclei veramente stabili secondo quelle che vengono definite catene di decadimento o famiglie radioattive (quelle dell’uranio, dell’attinio e del torio).

Storicamente, in seguito agli studi di Ernest Rutherford, i decadimenti nucleari sono stati raggruppati in tre classi principali:

1.      Decadimento alfa

2.      Decadimento beta

3.      Decadimento gamma

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 decadimento gamma avviene fra stati eccitati dello stesso nucleo e comporta solo la perdita di energia.

DECADIMENTO ALFA:

Il decadimento alfa avviene con l'emissione di una particella, detta appunto particella alfa, composta da due protoni e due neutroni (nucleo di elio). Perdendo due protoni l'elemento indietreggia di due posizioni nella tavola periodica.

Es.      uranio 238 ---> torio 234 + α

Sostanze contenenti isotopi che decadono con decadimento alfa vengono prodotte come scorie nucleari nella reazione di fissione nucleare caratteristica dei reattori a fissione.

DECADIMENTO BETA:

Il decadimento beta può avvenire in due principali modalità (ci sarebbe una terza ma per evitare di esser troppo specifico e pesante la ometto):

• un neutrone decade  in una coppia protone-elettrone più un antineutrino (decadimento beta meno). Il protone resta nel nucleo, mentre le altre due particelle vengono espulse. E’ il processo di decadimento beta più diffuso.

Es.    cobalto 60 ----> nichel 60 + e^-  

Dato che i neutrini interagiscono debolmente con la materia, quando Marie Curie osservò per la prima volta questo tipo di decadimento lo associò alla sola emissione di un elettrone.

• un protone decade in una coppia neutrone-positrone più un neutrino (decadimento beta più).

Es.   fluoro 18 ----> ossigeno 18 + e⁺

 Nel prossimo post vi presenterò in modo molto schematico il percorso storico e le varie scoperte nell’ambito della radioattività.

Vi ringrazio come sempre per l’attenzione e per il passaggio sul blog.

Alla prossima puntata!

BUONA PASQUA!

Buona pasqua a tutti!

BUON COMPLEANNO ALBERT!

Centotrentatre anni fa (14 marzo 1879) nasceva ad Ulm una delle più brillanti menti comparse su questo pianeta. Mi sembra più che doveroso rendere omaggio allo scienziato per antonomasia con una bella immagine e senza bisogno di commenti. Come spesso si sente dire: "Einstein è sempre Einstein!" e spesso l'ho citato e lo citerò in futuro nei miei post (è in fase di fermentazione quello sull'errore commesso al CERN di Ginevra).

Un breve post in suo onore lo potete trovare nel blog del caro amico Marco a questo link (Marco Capponi's blog).

L'immagine ci ricorda inoltre che il 14 marzo è il pi-greco day (3,14.....).

Tanti auguri Albert!