Quante radiazioni ci sono?

Da un punto di vista molto generale abbiamo le radiazioni corpuscolari: alfa,  beta, neutroni, dotate di massa (e di carica elettrica, salvo i neutroni) e le radiazioni elettromagnetiche, o ondulatorie: X, gamma, onde radio (pura energia, senza massa o carica elettrica),e tra queste ultime attualmente assai discusse quelle della telefonia cellulare e di giocattoli similari, sia pure tuttora senza notizie definitive sui reali effetti; salvo quelli sociali per l'abuso che i maleducati ne fanno in pubblico. Occorre poi  accennare alle radiazioni elettromagnetiche di grande potenza, per esempio quelle del radar, che, come altre ben note, per esempio la radiazione solare, hanno un effetto termico che alla lunga puo produrre degli effetti nocivi sui tessuti viventi esposti,

Questa classificazione generale da diversi  decenni  rischia però di cadere in difetto, esattamente dall’affermarsi della meccanica quantistica alla quale sono legati i nomi illustri di Einstein, De Broglie, Bohr, Schrödinger, Heisenberg, Planck, Pauli e di alcuni altri, che a volte sono stati anche in fiera polemica tra loro (interpretazione di Copenhagen, paradosso EPR). Secondo quella teoria, che non lo è poi tanto  avendo avuto conferme sperimentali, onde elettromagnetiche e particelle finiscono per essere la stessa cosa: esiste il celebre esperimento degli elettroni e delle due fenditure, col quale si constata che elettroni (cioè particelle) sparati anche uno alla volta contro un pannello fornito di due fessure di appropriate dimensioni forniscono oltre il pannello una figura di diffrazione, esattamente come avrebbe fatto un’onda elettromagnetica, per esempio una radiazione X. In altre parole l’elettrone non è quella “pallina” che di solito vediamo rappresentata nei modelli atomici (rappresentazione del modello di Bohr), ma può essere assimilata ad un’onda; del resto il recente esperimento per il bosone di Higgs ci conferma anche che il campo di Higgs  e che permea tutto l'universo, a quanto si è capito associato al bosone, che possiede una energia enorme, 126 GeV, campo che fa sì che le particelle, salvo i fotoni, che lo attraversano acquistino massa, diventino quindi materia, altrimenti sarebbero soltanto energia (quindi onde) che si propaga nello spazio alla velocità della luce, e tutto il nostro mondo materiale sarebbe soltanto energia. Tornando all'esperimento delle due fessure, il non mai abbastanza vituperabile “buon senso” ci farebbe concludere che ogni elettrone passa o da una fessura o dall’altra , mentre invece la meccanica quantistica e l’osservazione ci fanno capire che passano dall'una e dall'altra fenditura (secondo un meccanismo probabilistico: la funzione d'onda di Schroedinger) come farebbe un’onda, tant’è che la lunghezza d’onda dell’elettrone è pure stata calcolata. Del resto già la fisica del liceo ci parlava della equazione di Planck  E = hν, nella quale se E è la energia dell’elettrone, h è la costante di Planck, ν è la frequenza di un’onda, cioè  c/λ, dove c è la velocità della luce e λ è una lunghezza d’onda, e la cosa avrebbe già potuto apparirci normale fin da ragazzi, se solo qualcuno ce lo avesse spiegato, almeno all'università.

Ciò premesso una radiazione, di qualunque tipo la consideriamo, ha dei comportamenti comuni, il più evidente dei quali è l’assorbimento nella materia, con la conseguenza che la radiazione che emerge dopo avere attraversato uno spessore, a volte non omogeneo, di materiale è degradata rispetto a quella di ingresso. Se allora mettiamo dopo lo spessore un mezzo che sia sensibile alla energia della radiazione certe parti del mezzo, per esempio una pellicola fotografica, risulteranno più trasformate dall’azione della radiazione rispetto ad altre ed appariranno diverse una volta che la pellicola sia stata sviluppata: ed ecco la radiografia, medica o industriale, utile per mostrare le disomogeneità del mezzo attraversato. All’opposto, previa una opportuna taratura del sistema, la energia della radiazione emergente ci fornirà una indicazione dello spessore del mezzo attraversato, ed ecco un metodo per tenere sotto controllo lo spessore di un materiale che scorre attraverso uno spazio tra sorgente di radiazione ed un rivelatore o misuratore della radiazione, in un modo assai conveniente nei processi produttivi industriali continui, dove sarebbe problematico fermare ogni  tanto la produzione per prelevare campioni di controllo, deteriorando inoltre il prodotto. In queste applicazioni può essere utilizzata anche la radiazione che viene diffusa all’indietro per effetto Compton dal materiale in lavorazione, indice delle caratteristiche del prodotto.

I comportamenti dei diversi tipi di radiazioni dal punto di vista della penetrazione, quindi, specularmente, del loro assorbimento, non sono gli stessi: le radiazioni corpuscolari cariche sono in genere poco penetranti, le beta più delle alfa; le radiazioni ondulatorie sono in genere assai più penetranti. Da queste differenze nascono le scelte di utilizzazione, ed anche i rischi dovuti alla esposizione.

In genere per impieghi industriali,ivi compresi i controlli di qualità, si utilizzano largamente radiazioni corpuscolari beta, di solito da sorgenti di Stronzio 90, Krypton 85, Promezio 147, Nichel 63, o ondulatorie, di solito X, o gamma da Iridio 192, Americio 241; più raramente vengono usate radiazioni alfa, quando occorrono forti ionizzazioni localizzate dell'aria, per renderla così conduttiva elettricamente, per esempio nella industria elettronica, dove occorre ionizzare localmente l'aria ai punti di lavorazione di circuiti elettronici sensibili alle cariche elettrostatiche (polonio 210), o nei rivelatori di fumo degli impianti di prevenzione incendi nei quali si crea un circuito a ponte (americio 241), tempo addietro nei parafulmini (radio 226, americio 241), per i quali però il beneficio della ionizzazione dell'aria era soverchiato dal rischio di contaminazione radioattiva dei luoghi, decretandone così l'abbandono.