Click, click, click. Il suono di un contatore Geiger è spesso associato alle armi nucleari e al fallout. Mentre è utile in queste situazioni, è anche usato ogni giorno per il rilevamento e il controllo delle scorie nucleari, dei sottoprodotti e dell’esposizione nelle centrali nucleari, negli ospedali e persino nelle miniere.
Questi ingegnosi dispositivi permettono a chiunque di rilevare le radiazioni potenzialmente dannose intorno a loro, usando la potenza degli elettroni e la degradazione degli atomi radioattivi instabili.
Il rilevatore è la parte principale del contatore Geiger. È responsabile di catturare, rilevare e poi segnalare che una particella radioattiva, nota come isotopo radioattivo, è passata attraverso il rilevatore.
Per capire cosa sta succedendo, dobbiamo prima sapere cos’è la radiazione ionizzante radioattiva, perché vale la pena rilevarla e cosa provoca il caratteristico clic.
Gli atomi sono uno dei mattoni fondamentali della materia nell’Universo.
Ogni elemento è composto da atomi con un proprio numero di particelle subatomiche. L’idrogeno è l’atomo più semplice, avendo solo un protone carico positivamente e un elettrone carico negativamente. Non avendo neutroni neutri è estremamente stabile e viene usato oggi in un’ampia varietà di applicazioni.
L’uranio, invece, ha 92 protoni, 92 elettroni e 146 neutroni. Questo lo rende molto più pesante e molto più instabile, rompendosi molto lentamente in elementi più piccoli e più stabili.
Quando si rompe, rilascia energia e piccole particelle. Questi sottoprodotti della rottura dell’atomo hanno la capacità di staccare gli elettroni da altri atomi vicini, e quindi sono noti come radiazioni ionizzanti. Ricorda questo punto perché è vitale per capire come funziona il contatore Geiger.
Le radiazioni sono di tre tipi principali: alfa, beta e gamma.
Le particelle alfa sono lente e non possono viaggiare più di qualche centimetro.
Le particelle beta possono viaggiare più lontano. La radiazione gamma (non è una particella, ma un’onda di energia) può viaggiare per lunghe distanze e penetrare molti metri di cemento solido. È il tipo più pericoloso di radiazione ionizzante perché può penetrare nel corpo, causando danni massicci agli atomi all’interno delle nostre cellule.
Ecco perché un contatore Geiger è di solito sintonizzato per rilevare al meglio le particelle beta e le radiazioni gamma, che hanno il maggior potenziale di causare danni al nostro corpo.
Al suo livello più semplice, il rilevatore è un tubo metallico cavo che contiene un gas inerte con un filo conduttore che corre dritto attraverso il suo centro. Il filo riceve una carica positiva da una batteria.
Quando un atomo radioattivo si rompe, le particelle e l’energia che spara fuori fanno cadere elettroni da miliardi di atomi vicini. Questi elettroni liberi possono avere una piccola quantità di carica, ma quando sono combinati hanno abbastanza potere per causare un breve impulso elettrico se viene data l’opportunità.
L’opportunità, in questo caso, è attraverso il filo conduttore che, essendo caricato positivamente, attrae gli elettroni caricati negativamente.
Ogni volta che un atomo radioattivo si rompe, facendo cadere gli elettroni vicini, questo accumula abbastanza carica per creare un impulso e quindi un “clic” sul rilevatore. Ogni click indica che un singolo atomo è decaduto, e quindi più click significa più atomi e quindi più radiazioni.
Un livello normale di click è di circa 50 volte al minuto. Tuttavia, nel cuore di un sito di test di una bomba nucleare questo può aumentare fino a più di 50 volte al secondo!
Il resto del corpo del contatore Geiger ospita il quadrante che indica il livello di radiazione, un altoparlante per trasmettere i clic e la batteria.