RADIOATTIVITÀ. - Gli atomi, secondo il sug-
gestivo modello proposto da Rutherford, sono costi-
tuiti da un nucleo e da elettroni (e.) satelliti. E i
nuclei risultano a loro volta formati da protoni (p.)
e neutroni (n.), particelle quasi equivalenti dal punto
di vista della massa, ma con una carica elementare
positiva le prime ed elettricamente neutre le altre.
Il contenuto di p. e di n. caratterizza un nucleo.
Il numero Z dei p. si chiama numero atomico del nucleo
(o dell'atomo al quale il nucleo appartiene). Il numero
totale M dei nucleoni (p + n) si definisce numero di
massa del nucleo. I n. saranno quindi M-Z. Tra i nuclei
esistenti in natura se ne conoscono 230 stabili ed una
quarantina instabili o radioattivi. Si dicono radioattive
quelle sostanze che sono capaci di emettere spontane-
mente radiazioni (corpuscoli o onde elettromagnetiche)
rivelate da alcuni loro effetti, come l'anteriormente di
emulsioni fotografiche, la fluorescenza di alcune sostanze,
la ionizzazione dell'aria e dei gas.
La scoperta dei fenomeni radioattivi da parte di H.
Becquerel nel 1896 ricorda la scoperta dei raggi X da
parte di Roentgen. Anche qui è per caso che Becquerel
trova che sali di uranio (U) lasciati su una scatola chiusa di
lastre fotografiche arrivano ad impressionare anche at-
traverso il cartone della scatola. Più tardi Pierre e Marie
Curie, per rivelare la r. di una sostanza e misurare
l'intensità, usano un elettroscopio e deducono l'intensità
radioattiva della sostanza dalla rapidità con la quale
scarica l'elettroscopio. I Curie riescono così a precisare
che gli effetti sono proporzionali alla quantità di U pre-
sente e successivamente riescono ad isolare dalla pech-
blenda due nuovi elementi molto più radioattivi che fu-
rono chiamati l'uno polonio (Po), in onore del paese di
origine di Marie Curie, e l'altro radio (Ra) come a dire
l'elemento più tipicamente radioattivo. Il Ra è un milione
di volte più radioattivo dell'U, ossia un mg di Ra scarica
l'elettroscopio nello stesso tempo di 1 kg di U.
L'iniziativa degli studi sulla r. passa successivamente
alla scuola di Cambridge diretta da Rutherford, il quale
poté stabilire che le sostanze radioattive emettono tre
tipi di radiazioni, una delle quali, come la luce e i raggi X,
non subisce alcuna deviazione da parte di campi elettrici
o magnetici: essa fu chiamata radiazione γ e risultò co-
stituita da fotoni di grande energia, ossia da onde elettro-
magnetiche di lunghezza d'onda eguale a quella dei raggi
X. Le altre due radiazioni furono dette z e β. Il senso e il
valore della deviazione dei raggi α in campo elettrico e in
campo magnetico provò ch'essi sono corpuscoli con ca-
rica positiva eguale al doppio di quella degli e., e con una
massa di 4 m. u. (l'unità di massa m. u. rappresenta 1/16
della massa dell'atomo di O). Le α risultano quindi parti-
celle con Z=2 e M=4 e si identificano quindi con nuclei
di elio 3He4. Le radiazioni β sono pure corpuscoli e si
identificano con l'e. come carica (che è una carica clemen-
tare negativa) e come massa (1/1840 di m. u.) che è in
molti casi trascurabile. Poiché queste radiazioni α e β sono
di origine nucleare è facile intendere le seguenti leggi
dovute a Soddy e Fajans sulle disintegrazioni radioattive:
1) per l'emissione di una α un nucleo si trasforma nel nu-
cleo di un altro elemento di numero atomico Z diminuito
di 2 e di numero di massa M diminuito di 4; 2) per l'emis-
sione di una particella β un nucleo si trasforma in quello
di un altro elemento avente Z aumentato di 1 ed M inva-
riato. La prima di queste leggi è senz'altro evidente dato
che una α² equivale a 2p+2n; ad esempio per il 84Ra226
si ha:
\[
84Ra^{226} \rightarrow 2X^4 + 86Em^{222}
\]
Per l'origine nucleare dei β bisogna ammettere che nel
nucleo un n. si scinda in p. ed e.; il p. resta nel nucleo,
al posto del n., mentre l'e. viene espulso. La variazione
di massa del nucleo è trascurabile (M, somma dei p. e n.
resta invariato), ma la sua carica positiva aumenta di una
unità elementare.
Sono radioattivi i nuclei dei tre seguenti isotopi del po-
tassio (Z=19), samario (Z=62), lutezio (Z=71); 14K40,
42Sm148, 17Lu176; K, Sm. Lu sono tre elementi ciascuno con
due o più isotopi stabili; gli altri nuclei radioattivi (una
quarantina) appartengono tutti agli elementi più pesanti
e precisamente al tallio (81), piombo (82), bismuto (83),
che hanno pure isotopi stabili, e al polonio (84), emana-
zione (86), radio (88), attino (89), torio (90), protoattino
(91), uranio (92) che hanno solo isotopi radioattivi.
Questi nuclei radioattivi si possono raggruppare in tre
«famiglie» radioattive le quali hanno come capostipiti i tre
nuclei U235, U238, Th232 dai quali gli altri si ottengono
per successive disintegrazioni β e α. Elenchiamo una di
queste famiglie, quella dell'°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°° (in parentesi il tipo di r. con la quale si passa dall'uno all'altro nucleo) :
pre maggiori (fino a 20.000 km.) e con antenne sempre più alte (fino a più di 300 metri) alle quali dovevano naturalmente associarsi analoghe potenze di radiazione. Ma i risultati pratici, per quanto già notevoli, non corrispono mai alle speranze, perché, nelle trasmissioni a grandissima distanza, esistevano ancora misteriose interezze che impedivano la regolarità dei radioservizi.
Fu ancora Marconi ad apportare un po' di luce nella grave questione. Egli fin dal 1902 aveva osservato, sperimentando, che non si riscontravano differenze di intensità nei segnali che si ricevevano di giorno e di notte quando provenivano da distanze inferiori agli 800 km., ma che di giorno venivano a mancare totalmente i segnali da distanze superiori ai 1000 km., mentre di notte essi giungevano normali fino da distanze di 2500 km. e ancor decifrabili da distanze di 3500.
Era dunque la luce del sole che apportava le perturbazioni. In quello stesso tempo egli aveva osservato che su una distanza di 244 km. i segnali notturni potevano emettersi con una antenna di 12 m., mentre per ottenere segnali diurni di eguale intensità occorreva un antenna di ben 185 m. Infine, rilevando che spesso un bastimento non poteva comunicare con una stazione vicina, mentre comunicava regolarmente con una stazione lontana, scopriva l'esistenza di quelle che ora si dicono zone di silenzio.
E proprio su codeste basi sperimentali, applicando il criterio galileiano, si poté giungere alla comprensione almeno approssimata di quanto avviene negli altri strati dell'atmosfera. Alcuni di questi, all'altezza di ca. 100 km., sotto l'azione dei raggi ultravioletti provenienti dal sole e dei raggi cosmici, si ionizzano fortemente e divengono conduttori; perciò assorbono fortemente come ogni altro conduttore le onde lunghe, mentre assorbono poco e quindi riflettono le onde più corte. I fatti misteriosi erano così chiariti, ma mentre la maggior parte dei tecnici pensò che innanzi al fatto naturale segnalato non si poteva essere fatta altro che tenerne conto nell'assumere gli impegni di trasmissione di telegrammi, Marconi fece il passo più decisivo per l'avvenire delle radioastmissioni: ritornò cioè a sperimentare sulle trasmissioni con le onde corte che lui e i tecnici avevano trascurato e in breve fu certo che solo con esse si potevano risolvere tutte le difficoltà. Comunicando la nuova scoperta egli disse testualmente: «Io mi sono ingannato, e con me tutti gli altri che mi hanno seguito. Io sarò tuttavia il primo a ritornare sui miei passi abbandonando le onde lunghe per le onde corte, sulle quali si fonderà l'avvenire delle r.».
III. ONDE MEDIE E RADIOTELEFONIA
Prima di passare a dare alcuni cenni sulle caratteristiche delle trasmissioni per onde corte, convien considerare brevemente la tecnica delle onde medie con le quali ovunque avvenne non si prevedeva le consuete radiodiffusioni. In primo luogo va notato che con esse non si tratta più di telegrafia, cioè di una semplice trasmissione di segnali convenzionali, ma di telefonia, cioè di trasmissione di suoni, cosa assai più difficile. Ma la tecnica già assai progredita riuscì a superare rapidamente le difficoltà. La stazione trasmittente sia regolata per emettere onde elettromagnetiche di una data lunghezza d'onda λ ad es., di 300 m. Naturalmente la sua frequenza ν sarà tale che il prototipo λν equivalga alla velocità della luce; quindi sarà uguale a 1.000.000 di periodi o di alternazioni al secondo, cioè così fitte che, a meno di disporre di dispositivi particolari, la frequenza ν'è la stessa di un flusso continuo di energia elettromagnetica. L'emissione di un segnale telegrafico Morse corrisponde a un semplice sprazzo di codesta radiazione, quanto possibile breve per i punti, un po' meno per le linee. Per trasmettere un certo suono, ad es., un la diesis di 435 periodi, occorre invece che il detto flusso elettromagnetico subisca 435 alternazioni al secondo, o che, in altri termini, all'altissima frequenza elettromagnetica si sovrapponga la frequenza acustica del suono che si vuol trasmettere, cosa che si ottiene attraverso opportuni dispositivi tecnici. Così le onde che si propagano nell'etero hanno sempre la fondamentale frequenza ν della stazione emittente, ma modulata con la frequenza acustica della nota e possono venir rilevate solo da un ricevitore sintonizzato alla frequenza ν e dar luogo al suono corrispondente alla modulazione sia in un telefono, che in un altoparlante. Tutte codeste trasformazioni avvengono conservando non solo la frequenza (la nota) ma anche il timbro del suono che si trasmette, ciò che rende possibile la trasmissione non solo della musica, ma anche quella, assai più difficile, della parola.IV. LE ONDE CORTE
Si designano ora così le onde di lunghezza (d'onda) compresa fra 100 e 15 m., riservando la denominazione di ultra-corte o quella di microonde rispettivamente a quelle di lunghezza compresa fra 15 e 1 m., e inferiore a 1 m.Fra le proprietà utili delle onde corte, oltre quella di esser quasi insensibili agli effetti dannosi della luce solare, e quella, forse ancor più utile, di esser altrettanto insensibili alle intemperie, vi è quella preziosissima e ormai utilizzata, di esser abbastanza facilmente dirigibili, proprietà sulla quale si basano essenzialmente le moderne radioapplicazioni.
Le onde corte, anche indipendentemente dal fatto che in generale si producono hertzianamente, cioè con un dispositivo emittente non collegato da una parte alla terra, hanno già una spiccata tendenza a propagarsi in linea retta, come le onde luminose, estremamente ancor più corte. Questa loro proprietà consente di produrle, come disse Marconi, a fasci, anche di piccola sezione, che non tendono sensibilmente a dilatarsi né durante la propagazione, né nelle riflessioni, e che possono indirizzarsi già dall'emissione in una direzione prestabilita. E questa si sceglie in modo che riflettendosi all'interno del giro ricordato strato sferico ionizzato e quindi conduttore e riflettente, il fasci stesso vada a incidere esattamente al luogo desiderato. Naturalmente, se la distanza è grandissima, ad es., quando si voglia telegrafare agli antipodi, non basterà una sola riflessione; ma allora si potrà disporre la direzione di partenza in maniera che il fasci luminoso riflesso vada a incidere in un luogo (in generale mare) dal quale venga ancora riflesso verso lo strato superiore in modo che con un'altra, o più altre riflessioni giunga esattamente alla meta. Si comprende che codesto procedimento teorico deve essere affiancato da opportuni ausili e controlli tecnici; ma il fatto è che nel tempo relativamente breve di pochi anni si è riusciti non solo a telegrafare, ma anche a telefonare fino agli antipodi. È interessante rilevare che sotto le riflessioni dello strato superiore si trovano grandi zone di assoluto silenzio analoghe a quelle meno assolute verificate anche nel caso delle onde lunghe, molto utili per evitare l'eccessiva pubblicità delle trasmissioni. Altrettanto interessante e utile è il fatto che tutto il processo di trasmissione avviene esclusivamente per successivi fenomeni e moti elettronici, senza meccanismi materiali, che introdurrebbero inevitabilmente ritardi dovuti alla loro inerzia. È appunto questa assenza di ritardi che rese possibile conseguire nella telegrafia una rapidità di trasmissione ancor maggiore di quella, già elevatissima, raggiunta dalla telegrafia con conduttori. Economicamente si ha pure il grande vantaggio di un enorme risparmio di energia, perché con le trasmissioni a onde corte e a fasci bastano impianti di potenza assai limitata che hanno il pregio di non disturbarsi a vicenda.
Le onde ultracorte non presentano sufficienti differenze rispetto alle precedenti per avere particolari applicazioni. Le microonde invece, ancor meno dissimili, per quanto ancor molto lontane, dalle loro sorelle ottiche, sono attualmente già di grande interesse scientifico e tecnico. In particolare sono ormai in uso nell'applicazione radar (v. RADAR) e in uso crescente nelle varie applicazioni visive (v. TELEVISIONE).
BIML: D. E. Ravalico, Il radiolibro, Milano 1950 e molte altre edd. Paolo Strano
V. LE R. E I CATTOLICI. — La Chiesa non poteva restare indifferente dinanzi ai problemi che dall'impegno buono o cattivo delle r., come mezzo di propaganda, sorgono per le coscienze e al bisogno di adoperare la r. come arma di apostolato.
1. Le r. e la S. Sede. — La S. Sede instaurò il primo impianto radiofonico nella Città del Vaticano nel 1931, sotto la guida dello stesso inventore della radio, Guglielmo Marconi, e il pontefice Pio XI iniziava in quell'anno quei radiomessaggi che sotto il suo pontificato e soprattutto sotto quello del suo successore avrebbero portato in ogni parte del mondo cattolico, con una rapidità e ampiezza finora sconosciute, il pensiero della Chiesa e le esortazioni del Supremo Pastore, trasmettendo inoltre notizie, celebrazioni e istruzioni religiose nelle lingue principali.
Un decreto della S. Penitenzieria de Benedictione Papali ope radiophonica accepta, del 15 giugno 1933 (AAS, 23 [1931], p. 277), sancisce la validità liturgica della benedizione papale radiotrasmessa e la possibilità di acquisto delle indulgenze che vi sono annesse anche per i radiosecoltatori; anzi, nella stessa formula latina che segue alla benedizione, vi è il riferimento «cunctis Christi fidelibus qui adsunt et qui ubique terrarum ope radiophonica... benedicentis vocem pie devoteque accipiant». Non è invece riconosciuta valida, ai fini dell'adempimento del precetto festivo, la Messa ascoltata attraverso la radio.