{"id":18384,"date":"2015-09-29T07:37:55","date_gmt":"2015-09-29T05:37:55","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18384"},"modified":"2015-09-29T07:45:21","modified_gmt":"2015-09-29T05:45:21","slug":"la-nebbia-in-cui-diventano-visibili-le-radiazioni","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18384","title":{"rendered":"La nebbia in cui diventano visibili le radiazioni"},"content":{"rendered":"

\"Uranium<\/a><\/p>\n

Verso l’una\u00a0di notte del 26 aprile 1986, le barre di carburante radioattivo site nel nucleo del reattore di Chernobyl, in Ucraina, iniziano inspiegabilmente a surriscaldarsi. In quello che venne\u00a0definito inizialmente un “test di sicurezza” il personale della centrale decide quindi di inviare il comando remoto che le avrebbe fatte ritrarre, portandole a raffreddarsi in un apposito alloggiamento pieno d’acqua. Ma qualcosa, appare subito chiaro, non sta andando\u00a0per il verso giusto: l’uranio contenuto al loro interno aveva infatti gi\u00e0 raggiunto una temperatura sufficiente ad indurre la fissione dell’atomo, e trovandosi cos\u00ec racchiuso, inizi\u00f2 a trasformare il liquido\u00a0in cui era immerso in idrogeno ed ossigeno. In un moderno impianto di generazione dell’energia nucleare, naturalmente, ci\u00f2 non avrebbe costituito un gravissimo problema; sistemi meccanici di apertura e valvole di sfogo sarebbero ben presto intervenuti, lasciando defluire il vapore radioattivo in appositi condotti, senza gravi conseguenze per l’ambiente e le persone circostanti. Ma simili norme costruttive, a quell’epoca, non erano state ancora applicate, ed in effetti lo sarebbero state proprio a seguito di quello che stava per succedere\u00a0di l\u00ec a poco: un disastro totalmente senza precedenti. La massa del fluido refrigerante\u00a0a quel punto\u00a0aumenta infatti a dismisura, finch\u00e9 non giunge a premere\u00a0con forza contro le pareti delle tubazioni e del suo serbatoio. Ad un tratto, la resistenza strutturale di simili strutture viene meno, ma\u00a0niente affatto\u00a0gradualmente, bens\u00ec\u00a0con un catastrofico disfacimento esplosivo, mentre tonnellate di grafite vaporizzata, cariche di pericolose radiazioni ionizzanti, vengono diffuse negli strati superiori dell’atmosfera, da dove il vento le trasporter\u00e0 per mezza Europa.\u00a0Tuttavia, una parte del contenuto del reattore prende una strada totalmente differente. L’uranio delle barre di controllo infatti, essendo un metallo solido e pesante, inizia piuttosto a fondersi, coinvolgendo nel processo anche il cemento, l’acciaio ed il terreno sottostante. Il tutto forma una colata pseudo-lavica che alla sua temperatura di diverse migliaia di gradi inizia a disgregare il pavimento, colando in modo inesorabile verso i piani interrati della centrale. Quindi il blob, liberatosi dell’energia termica in eccedenza, si solidifica di nuovo in una forma simile a una coda di lumaca. O per usare il termine di paragone pi\u00f9 comune, il piede corrugato di un titanico elefante. E\u00a0quella massa ancora giace, l\u00ec. Perch\u00e9 la sua eminenza grigiastra, nei fatti, rappresenta quello che potrebbe definirsi il singolo oggetto artificiale pi\u00f9 pericoloso della Terra, \u00a0con un’emanazione di onde disgregatrici\u00a0che superava, all’epoca immediatamente successiva all’incidente, 10.000 roentgen l’ora, pi\u00f9 che sufficienti ad uccidere sul posto una persona adulta nel giro di 300 secondi. O condannarlo a morte nel giro di un paio di giorni dopo un singolo minuto.\u00a0Persino\u00a0quarant’anni dopo, oltrepassare la misura di sicurezza del sarcofago ed avvicinarsi a questo folle monumento, restando in sua presenza per qualche minuto, basterebbe a garantire conseguenze gravi. Eppure, non c’\u00e8 nulla\u00a0di maggiormente\u00a0innocuo, all’apparenza, ed immobile e insignificante, di un simile\u00a0ammasso di pietra metallifera, abbandonato gi\u00f9 nel buio di quei sotterranei in rovina. Le radiazioni sono state definite, con ottime ragioni, “il killer invisibile” perch\u00e9 non lasciano alcun tipo di effetto nello spettro visibile dall’occhio umano, almeno, non lo fanno in condizioni…Normali.
\nNel 1894, il fisico scozzese\u00a0Charles Thomson Rees Wilson si trovava per lavoro\u00a0in prossimit\u00e0 della cima del\u00a0Ben Nevis, la singola\u00a0montagna pi\u00f9 alta della Gran Bretagna. La giornata volgeva al termine, ed il cielo era tutt’altro che sereno, al punto che con lo stagliarsi del massiccio contro il Sole, avvenne un fenomeno piuttosto interessante nonch\u00e9 raro, comunemente definito dello “Spettro di Bracken”. In termini pi\u00f9 diretti, l’ombra del Nevis venne proiettata contro quella di una nuvola distante, riproducendo la sua sagoma a mezz’aria: “Che bello!” avremmo detto noi. Ma lui, che era uno scienziato, pens\u00f2 invece qualcosa sulla linea di: “Ci\u00f2 dimostra chiaramente come sia possibile osservare una cosa inconoscibile, quale la luce dell’astro solare, non direttamente, bens\u00ec\u00a0piuttosto attraverso l’effetto che produce sull’ambiente circostante! Dovr\u00f2 riprodurre questa progressione in laboratorio…” Wilson era infatti impegnato, in quegli anni, nello studio delle particelle subatomiche, ed in particolare nell’effetto che quest’ultime potevano avere sull’ambiente circostante. Cos\u00ec, di ritorno dalla sua escursione, costru\u00ec il prototipo che gli sarebbe valso il premio Nobel, e che qui vediamo riprodotto ed impiegato in video, con un approccio costruttivo pi\u00f9 moderno: la camera a nebbia, o cloud chamber<\/em>. Un dispositivo che consente,\u00a0introducendo al suo interno una fonte minerale o un gas\u00a0in corso di decadimento, di visualizzare\u00a0finalmente\u00a0nel vapore d’alcol la tempesta letterale di proiettili, protoni, neutroni ed elettroni, che costantemente minaccia l’integrit\u00e0 delle nostre preziose cellule, quelle che ci permettono di camminare, parlare ed osservare il mondo.<\/p>\n

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Ed ecco, quindi, la realt\u00e0. Questa emanazione energetica delle sostanze irradianti, che tendiamo a considerare come un campo di forza grossomodo sferico tutto attorno all’oggetto incriminato, in realt\u00e0 non ha nulla di netto e definito. Ma si compone, piuttosto, di una\u00a0grande quantit\u00e0 di microparticelle scagliate alla rinfusa, il cui moto \u00e8 tanto costante, ed impossibile da prevedere, che nei fatti l’astrazione si trasforma in un’imprescindibile necessit\u00e0. Basta osservare l’effetto avuto da alcune pietre a base d’uranio nel video d’apertura, che s’irradiano a raggiera nella parte illuminata dello spazio deputato, per rendersi conto di come non sarebbe pi\u00f9 facile evitarle, di quanto non sia farlo con la pioggia, o per meglio dire, una minuscola grandinata di pietruzze. Talmente piccole da penetrare tra le fibre dei vestiti, dentro i pori della pelle. Finch\u00e9 non colpiscono qualcosa, per restare l\u00ec. Nell’osservazione di una camera a nebbia, \u00e8 possibile prendere atto di due dei tre tipi fondamentali di radiazione: le onde alpha e beta. Nel primo e pi\u00f9 infrequente caso, si tratta di aggregazioni formate da un paio di neutroni ed altrettanti protoni, che vista la loro massa relativamente elevata formano delle linee rette, lunghe e spesse. Simili radiazioni non sono generalmente letali sul breve termine, perch\u00e9 non riescono a penetrare la pelle umana. Possono per\u00f2 causare il cancro ai polmoni, se inalate. Mentre ben pi\u00f9 diffuse, e pericolose,\u00a0sono quelle formate dai singoli elettroni scagliati alla rinfusa nelle onde beta, che s’impattano tra loro e poi disegnano parabole vertiginose. Proprio quest’ultime, generalmente, inducono i danni biologici alla base delle malattie da radiazioni. Il terzo tipo di effetto\u00a0sono i raggi gamma, talmente sottili e rapidi da non lasciare traccia nella camera a nebbia. Un esempio tipico di questi ultimi sono i cosiddetti raggi cosmici, che bersagliano continuamente il nostro pianeta senza gravi conseguenze (finch\u00e9 l’intera razza umana non verr\u00e0 spazzata via, secondo un’ipotesi relativamente diffusa, dall’emanazione fuori scala di una qualche supernova distante, la gamma ray burst<\/em>).
\nIn un esperimento teorico piuttosto popolare, si chiede allo studente cosa farebbe se dovesse\u00a0chiudersi in una stanza con tre fonti radioattive, ciascuna appartenente ad uno dei tre tipi citati. La risposta corretta \u00e8 mettere la beta il pi\u00f9 lontano possibile e tenere in mano la alpha, naturalmente con la bocca ben chiusa. Ma non prima di aver ingoiato il raggio gamma, che partir\u00e0 dallo stomaco ad una velocit\u00e0 tale, e sar\u00e0 talmente sottile, da fuoriuscire dal corpo senza arrecare il bench\u00e9 minimo danno. Almeno di essere davvero, molto sfortunati…<\/p>\n

\"Radium<\/a>
L’entusiasmo dell’utente bionerd23 di fronte a questa camera a nebbia del museo della tecnica di Berlino \u00e8 davvero contagioso. Del resto, \u00e8 innegabile che il gas radon produca una fenomenologia ancor pi\u00f9 interessante dell’uranio.<\/figcaption><\/figure>\n

La costituzione di una camera a nebbia non \u00e8 in realt\u00e0 eccessivamente complicata. Si tratta semplicemente di uno spazio a tenuta d’aria, come una vetrina sigillata, all’interno del quale \u00e8 stato introdotto dell’alcol\u00a0metilico, che come sua prerogativa inizier\u00e0 ben presto ad evaporare. L’area di osservazione, quindi, verr\u00e0 bruscamente raffreddata fino a 20-25 gradi sotto zero, tradizionalmente attraverso l’uso dell’anidride carbonica solidificata, ovvero il ghiaccio secco. Ma qualsiasi altro sistema potrebbe funzionare, come dimostrato anche da\u00a0samol1234567890 (si, era questo il suo nome) il creatore della cloud chamber<\/em> d’apertura, costruita tramite l’impiego di componentistica da PC ed alcuni elementi di Peltier, diffusi sistemi\u00a0elettrici di regolamento della temperatura. Ci\u00f2 che succede, quindi, raffreddando fino a questo punto la camera riempita di vapori, e che questi ultimi tendono a depositarsi verso la parte bassa dello spazio a disposizione, creando nei fatti un’area supersatura, all’interno della quale gli eventi prendono una piega assai particolare. Baster\u00e0 infatti il minimo sommovimento, come quello causato dalle due classi di microparticelle alpha e beta, per causare delle scie di condensa facilmente visibili ad occhio nudo, dimostrando finalmente l’esistenza fisica delle emissioni radioattive. Un passo avanti niente affatto indifferente, per quell’epoca alle soglie del ‘900. Ed ancora interessante, nonostante ormai esistano approcci di studio ben pi\u00f9 avanzati: guardate ad esempio il qui presente video del museo di Berlino, in cui la fonte radioattiva impiegata non \u00e8 un minerale, ma il gas radon, prodotto dal decadimento del radio. Che a sua volta genera, nel diffondersi dell’aria della camera a nebbia, delle emanazioni di ancor pi\u00f9 aleatorio polonio, una sostanza con un’emivita (tempo di dimezzamento della massa) misurabile in decimi di secondi. Cos\u00ec\u00a0ciascun atomo di questo elemento a sua volta si autodistrugge, proiettandosi\u00a0in momenti successivi, creando l’immagine ripetuta di una serie di forme a V, ciascuna originante da un vertice\u00a0comune, oppure una coppia\u00a0di\u00a0punti particolarmente vicini nello spazio. Che finiscono per indicare, dunque, l’origine dello\u00a0spostamento effettuato dall’atomo nel tempo intercorso tra la prima e seconda emanazione, permettendo di vedere, nelle parole di\u00a0bionerd23: “Lo spostamento di un singolo atomo!” Chi avrebbe mai detto che fosse possibile riuscire a far tanto, con una manciata di materiali facilmente reperibili\u00a0ed appena un pizzico di manualit\u00e0 costruttiva! Oltre, naturalmente, alla fonte radioattiva da osservare. Forse dopo tutto, un “oltre” niente affatto indifferente.<\/p>\n

\"Plutonium<\/a>
Questa spettacolare sessione, simile allo sbuffo di una locomotiva a vapore, \u00e8 stata prodotta grazie all’impiego del plutonio. Una sostanza che al giorno d’oggi risulta inaccessibile alla maggior parte dei professori universitari, e per ottime ragioni, direi.<\/figcaption><\/figure>\n

L’insegnamento principale della camera a nebbia, come quello dei suoi strumenti successori a bolla (bubble chamber<\/em>) ed a tensione elettrica (spark chamber<\/em>), \u00e8 che nulla avviene per gradi netti e definiti, neppure ci\u00f2 che sembra influenzare il mondo da una dimensione differente, senza tangere minimamente alla materia. Se le radiazioni oltrepassano le pareti, gli abiti e la membrana delle nostre cellule, \u00e8 soltanto perch\u00e9 sono costituite da particelle tanto piccole e numerose, che riuscire ad osservarle\u00a0\u00e8 una missione estremamente difficile. Ma non impossibile, con il giusto recipiente a disposizione. Lo stesso contatore geiger, impiegato comunemente per rivelare la presenza di queste forze estremamente pericolose per l’uomo, trova la sua ragione di funzionamento principale in un tubo riempito di gas a bassa pressione, all’interno del quale due elettrodi generano\u00a0una corrente a flusso continuo. Per ciascuna volta in cui una particella alpha o beta attraversa questo spazio, il dispositivo emette un ticchett\u00eco. Il dispositivo non rileva\u00a0nulla, direttamente. Semplicemente ascolta le irregolarit\u00e0 in quello che produce esso stesso, ovvero l’elettricit\u00e0. Altri approcci sarebbero semplicemente impossibili. Come lo sono per chi osserva l’ombra della\u00a0montagna scozzese, solenne barriera naturale contro l’implacabile luce del Sole.<\/p>\n