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I coniugi Curie e la scoperta della Radioattività

La vita dei coniugi Curie

Marie Curie nasce in Polonia, nel 1867, con il nome di Maria Sklodowska e, dopo la morte della madre, avvenuta quando Maria era ancora bambina, viene educata dal padre, insegnante di fisica.
Non potendo frequentare l'università, dal momento che era vietata alle donne (in quegli anni la Polonia era sotto il dominio della Russia), realizza la sua formazione scientifica, in forma privata, lavorando contemporaneamente come istitutrice.
Successivamente, si trasferisce a Parigi per studiare, cambiando il nome in Marie (alla francese) e laureandosi in matematica e in fisica: diviene una delle prime donne scienziato.

Quindi, lavorando insieme, in modo costante e certosino, scoprono il cosiddetto fenomeno della radioattività: per questo, ricevono il premio Nobel per la Fisica nel 1903.
Negli anni universitari, Marie, cercando un argomento per la sua tesi di dottorato, inizia ad approfondire le scoperte di Becquerel, mediante un accurato lavoro sperimentale su alcuni campioni di minerali di uranio.
Intanto, incontra Pierre Curie, che ha un’infanzia meno avventurosa: nasce a Parigi nel 1859 e si laurea in fisica.
I due scienziati si sposano nel 1895 e invece delle fedi, si scambiano delle biciclette, con cui realizzano il loro viaggio in Europa.
Insieme, continuano nell’approfondimento dello studio dei minerali, rendendosi conto che le radiazioni emesse dai minerali erano maggiori di quanto si potesse prevedere, solo in base al contenuto di uranio, ed ipotizzando l’esistenza di altri elementi radioattivi.
Mediante un’ulteriore ricerca, durata quattro anni, scoprono due tipi di elementi radioattivi: il radio (chiamato così perché ha una radioattività fortissima) e il polonio (in onore del paese natale di Marie).
Poco dopo (nel 1906), Pierre muore investito da un carro.
Marie Curie affronta il fortissimo dolore, continuando gli studi avviati con il marito e lo sostituisce nell’insegnamento universitario di fisica generale, divenendo la prima donna a conferire una cattedra alla Sorbona. Nel 1911, Marie riceve un altro premio Nobel, per la scoperta dei nuovi elementi.
Con lo scoppio della Prima Guerra Mondiale, Marie interrompe il suo lavoro di ricerca, per occuparsi dei soldati feriti, portando al fronte le apparecchiature, per effettuare le radiografie, necessarie per rilevare la presenza di proiettili nei loro corpi: in questo modo, riesce a salvare moltissime vite.
A causa degli anni a contatto con le sostanze radioattive, Marie si ammala e muore nel 1934.

La Radioattività secondo la scienza

La radioattività, anche detta decadimento radioattivo, è un insieme di processi, attraverso i quali alcuni tipi di nuclei atomici decadono, trasmutando in elementi più stabili, attraverso l’emissione di radiazioni ionizzanti.
Cosa significa ciò? In pratica, che alcuni tipi di sostanze non sono stabili e tendono a trasformarsi, emettendo energia e trasmutando in altre sostanze, le quali, a loro volta, possono ulteriormente trasmutare in sostanze sempre più stabili.
La radioattività può essere naturale o artificiale, cioè generata dall’uomo, attraverso apposite apparecchiature principalmente ad uso medico.
Nonostante le radiazioni ionizzanti, generate dal processo di decadimento radioattivo, possano essere pericolose per l’organismo umano se assorbite in quantitativi eccessivi: noi viviamo immersi in bassi quantitativi di queste radiazioni, generate da fenomeni naturali senza che ciò causi danni.
Per capire il meccanismo della radioattività è importante ricordare come è composta la struttura di un atomo, che può essere considerato come un minuscolo sistema solare, il cui nucleo è costituito da protoni (carica positiva) e da neutroni (neutri, cioè privi di carica elettrica), mentre gli elettroni (carica negativa) ruotano attorno al nucleo. Il numero di protoni è uguale al numero di elettroni, quindi l'atomo è elettricamente neutro.
La struttura dell’atomo è identica per tutti gli elementi chimici conosciuti; ciò che cambia da un elemento all’altro è il numero di protoni (e quindi di elettroni).
In natura esistono 89 diversi elementi chimici, i cui atomi hanno tutti lo stesso numero di protoni (ed elettroni).
Il numero di neutroni può variare: le varie configurazioni atomiche così generate vengono dette isotopi dell’elemento.
Gli isotopi possono essere naturali, cioè presenti in natura, o artificiali, quindi generati dall’uomo.
Alcuni esempi di isotopi artificiali sono il cobalto-60 formato da 27 protoni e 33 neutroni (il cobalto ne ha 32), utilizzato in medicina per la radioterapia, e l’uranio-239 composto da 94 protoni e 145 neutroni, utilizzato come combustibile per le centrali nucleari.

Il numero di protoni presente nell’atomo viene detto numero atomico, ed ogni numero atomico identifica quindi uno specifico elemento; ad esempio l’elemento più leggero, l’idrogeno, ha numero atomico 1 mentre l’uranio, il più pesante, ha numero atomico 92.
Il numero di massa, invece, è dato dalla somma dei protoni e dei neutroni presenti nel nucleo di un atomo.
Diversi isotopi dello stesso elemento, quindi avranno stesso numero atomico, ma diverso numero di massa.
La maggior parte degli isotopi presenti in natura è stabile; tuttavia alcuni di essi, come la maggior parte di quelli prodotti artificialmente, è instabile a causa di un numero eccessivo di protoni o neutroni che ne causa la trasformazione spontanea in altri isotopi o elementi.
Questo processo di trasformazione è accompagnato dall’emissione di particelle di vario tipo: si tratta del processo di decadimento radioattivo!
Gli isotopi instabili, che tendono a trasformarsi, sono anche detti isotopi radioattivi o radioisotopi o radionuclidi.
Nonostante il momento esatto in cui un radioisotopo decade non possa essere previsto, il tempo medio in cui ciò avviene è detto vita media del radioisotopo e varia a seconda dell’isotopo da frazioni di secondo a miliardi di anni.
Esistono tre diverse forme di emissione causate dal decadimento radioattivo: Raggi Alfa, Raggi Beta e Raggi Gamma.
A queste sono poi state aggiunte da studi successivi le emissioni di neutroni e protoni.
Le particelle, emesse durante il decadimento Alfa, sono nuclei di elio, composti da due protoni e due neutroni; l’atomo che ha generato il raggio Alfa diventerà quindi un nuovo elemento, diverso dall’originale, con 2 protoni e 2 neutroni in meno.
Nel decadimento Beta, il nucleo emette un elettrone ed un tipo particolare di neutrino (antineutrino di tipo elettronico); inoltre, al suo interno un neutrone si trasforma in protone, trasformando anche qui l’elemento di provenienza in un diverso elemento.
Il decadimento Gamma non determina una variazione del radioisotopo, ma solo un suo decadimento energetico: l’energia persa viene emessa sotto forma di radiazione elettromagnetica, tipicamente un fotone.
Quantità eccessive di radioattività possono essere estremamente pericolose per la vita umana e più in generale per qualsiasi tipo di vita.
Sappiamo anche, però, che la radioattività se usata nella giusta maniera ha effetti terapeutici notevoli, e consente di curare alcune forme di cancro.
In generale, possiamo pensare alla radioattività come una forza in grado di trasmutare la materia, modalità che la scienza tradizionale sta imparando a conoscere, ma non ancora a controllare pienamente.
Questa trasmutazione, causata dai cosiddetti radioisotopi, si estende alla materia circostante, con effetti su tutti e tre i regni della natura.
Sugli organismi viventi, come gli esseri umani, questa energia trasmessa tende a rompere i legami chimici tra le molecole e ad alterare il DNA e l’RNA, causando effetti letali in caso di assorbimenti di dosi massicce di radiazioni.
Sui materiali cosiddetti inerti, viene operata una trasmutazione, che tende a far perdere al materiale le sue caratteristiche originali: questa è una delle ragioni per cui le centrali nucleari hanno un limite di durata prefissato, in quanto dopo qualche tempo gli stessi materiali di costruzione potrebbero perdere le caratteristiche di resistenza necessarie alla stabilità della struttura.
In sintesi, possiamo pensare alla radioattività come all’unica forza che la scienza conosce in grado di trasmutare la materia, forza che però al momento attuale la scienza stessa non è in grado di controllare, se non con tecniche grossolane.

Conclusioni

Quindi, considerando l’importanza della scoperta della radioattività, possiamo sostenere che i coniugi Curie, grazie a note di costanza e precisione, sono riusciti ad effettuare importanti scoperte, che hanno avuto un effetto significativo nell’evoluzione della scienza.
Infatti, immettendo una nota di Ordine e di Ritmo nel loro lavoro, senza indietreggiare nemmeno davanti al rischio per la propria salute, sono riusciti, mediante ricerche di anni, a dare risposte importanti, che in quel periodo la scienza ufficiale non aveva.