Che cos'è il decadimento beta?
Il decadimento beta è una forma di decadimento radioattivo in cui il nucleo di un atomo subisce un cambiamento che gli fa emettere una particella beta. Gli altri tipi di decadimento radioattivo sono il decadimento alfa e il decadimento gamma. Oltre ad essere un argomento di interesse scientifico generale, il decadimento beta ha una serie di applicazioni pratiche, specialmente nel campo della medicina, in cui le particelle beta sono talvolta utilizzate per ridurre o uccidere i tumori. Il decadimento beta può anche essere utilizzato negli studi di imaging medico come tracciante.
Gli atomi subiscono il decadimento beta quando sono instabili perché hanno troppi neutroni o troppi protoni. Per stabilizzarsi, i neutroni o i protoni in eccesso vengono convertiti, conservando la massa e rendendo il nucleo più stabile. Nel processo, l'atomo si trasforma anche in un altro elemento, perché mentre il numero complessivo di particelle nel nucleo rimane lo stesso, l'equilibrio di protoni e neutroni cambia.
Nel decadimento beta meno, un neutrone in eccesso diventa un protone e il nucleo emette un elettrone e un antineutrino. L'elettrone è la particella beta, mentre l'antineutrino è una particella con alcune proprietà insolite. L'esistenza di neutrini e antineutrini fu postulata già negli anni '30, ma fu solo negli anni '50 che i ricercatori furono in grado di provare l'esistenza di tali particelle. Sono stati identificati tre gusti di neutrino, insieme ai corrispondenti antineutrini. (E sì, "sapore" è un termine tecnico nel vasto mondo della fisica delle particelle.)
Quando un nucleo subisce il decadimento beta più, un protone viene convertito in un neutrone, con il nucleo che emette un positrone e un neutrino. Le particelle beta possono essere elettroni o positroni, come illustrato, a seconda che un nucleo subisca decadimento beta meno o beta più. Prima che i ricercatori si rendessero conto che le particelle beta erano solo elettroni o positroni, si riferivano a queste particelle come "raggi beta", motivo per cui alcuni testi antiquati contengono riferimenti a raggi beta.
Una particella beta ha un potere penetrante più di una particella alfa, ma inferiore a una particella gamma. Le particelle beta possono essere fermate con un spesso foglio di metallo, una grande tasca d'aria o diversi fogli di carta. Ciò li rende relativamente sicuri da aggirare, a condizione che vengano osservate precauzioni di sicurezza quando le persone si trovano intorno ad elementi che subiscono il decadimento beta.
Come le particelle alfa, tuttavia, le particelle beta possono creare scompiglio se entrano nel corpo. A volte, questo tratto viene utilizzato a vantaggio, come quando vengono introdotti nel corpo elementi radioattivi per curare un cancro. Nei casi in cui le particelle beta non vengono introdotte dal design, tuttavia, possono danneggiare le cellule del corpo o addirittura causare problemi di salute riproduttiva interferendo con le cellule uovo e spermatozoi.