1. La scoperta della radioattività

di Paolo Lenisa

 

Si è soliti associare la nascita della fisica moderna con la scoperta della radioattività da parte del fisico francese Henry Bequerel icona_minibiografia e dei coniugi Pierre e Marie Curie icona_minibiografia icona_minibiografia alla fine del XIX secolo. Essi scoprirono che alcuni minerali, contenenti uranio e radio icona_linkesterno , avevano la proprietà di impressionare delle lastre fotografiche poste nelle loro vicinanze. Le lastre fotografiche, una volta sviluppate, presentavano delle macchie scure. Per questa loro proprietà, elementi come l’uranio, il radio e il polonio (gli ultimi due scoperti proprio da Pierre e Marie Curie) vennero denominati “attivi” e il fenomeno di emissione di particelle venne detto radioattività.

 

sxt francobollo curiesxt francobollo becquerel

 

Tra le diverse forme di radioattività scoperte vi era la radiazione β icona_glossario , costituita da elettroni icona_glossario . L’origine di questi elettroni rappresentava un vero e proprio enigma. Si era infatti a conoscenza che fornendo energia all’atomo tramite riscaldamento o irraggiamento icona_glossario si poteva strappare uno dei suoi elettroni più esterni, ma i raggi β presentavano caratteristiche molto diverse: gli elettroni venivano emessi senza fornire energia all’atomo.

 

storia

Casualità e progresso scientifico

La scoperta della radioattività è una delle situazioni che dimostrano come l’evoluzione scientifica non sia sempre un processo lineare ed inevitabile, ma come a volte anche il caso possa giocare un ruolo importante.

Henri Bequerel aveva ereditato dal padre l’interesse per la fosforescenza icona_glossario , cioè la capacità di alcune sostanze di luccicare dopo essere state esposte alla luce. Era il periodo in cui Röntgen icona_minibiografia aveva da poco portato agli onori delle cronache i raggi X icona_glossario, misteriosi raggi in grado di penetrare la materia solida, e la prima radiografia icona_glossario della mano di sua moglie Anna-Berthe aveva fatto il giro del mondo, scientifico e no.

sxt francobollo conrad

 

 

 

Francobollo commemorativo che raffigura
la prima radiografia medica eseguita da Roentgen
il 22 dicembre 1895 alla mano sinistra della moglie Anna Berthe.
È visibile anche l'anello.

 

 

 

Bequerel voleva controllare se la radiazione emessa dai cristalli fluorescenti fosse composta anche da raggi X. Utilizzò i campioni preparati da suo padre anni prima, li espose alla luce del Sole per “attivarli” e successivamente li dispose sopra una lastra fotografica avvolta attorno a della carta nera. I raggi attraversarono la carta ed impressero la lastra, come previsto.

Bequerel era uno sperimentatore attento. In una successiva esperienza, pose delle monete ed altri pezzi di metallo tra i campioni e la lastra fotografica. Ancora una volta trovò il risultato atteso: la moneta e gli altri oggetti di metallo avevano impresso la loro immagine bianca sulla lastra fotografica. Nel Febbraio del 1895 annunciò trionfalmente ai membri dell’accademia delle scienze francese che i raggi X si creavano dalle rocce precedentemente sposte alla luce del Sole.

Due giorni dopo l’annuncio, il tempo a Parigi tornò ad essere quello invernale, grigio e piovoso. Bequerel ripose i suoi campioni e le lastre al buio in un cassetto. Il tutto rimase lì per una settimana. Bequerel sapeva che le rocce non potevano rimanere fluorescenti al buio e che non si potevano formare immagini sulle lastre in quella situazione. Ma il tempo continuava a rimanere grigio e lui si annoiava. Decise di sviluppare comunque quelle lastre. Con sua sorpresa, notò che sulle lastre erano impresse delle immagini: i misteriosi raggi le avevano impressionate mentre il tutto si trovava al buio ed i cristalli non erano stati esposti alla luce del sole.

Il caso aveva fatto la sua parte, ma qui intervenne il genio di Bequerel a cogliere ed interpretare una situazione totalmente nuova ed imprevista. La fosforescenza non aveva nulla a che fare la radiazione solare. Bequerel comprese che non aveva a che fare con i raggi X. Questi raggi erano diversi e dovevano provenire dall’interno del materiale, fatto che fino ad allora non era lontanamente immaginabile.

 

 

sxt uranio

 

Questa immagine di macchie scure su sfondo grigio costituisce la nascita della fisica moderna.
E’ l’immagine che Henri Bequerel vide quando sviluppò le lastre che erano rimaste chiuse per una settimana in un cassetto al buio assieme ai campioni fluorescenti.
Le due macchie scure rappresentano proprio la zona dove aveva posto i minerali.