Atomi, elettroni, isotopi, protoni e neutroni. Ma anche idrogeno, deuterio, tritio e uranio. I termini che definiscono l’infinitamente piccolo che esiste in natura, e di cui sono composti esseri viventi, atmosfera, acqua e minerali, non sono frequenti nel linguaggio dei non addetti ai lavori. Eppure la fisica sta alla base del nostro vivere quotidiano, anche se non sempre ne abbiamo la percezione, e ha molteplici applicazioni interdisciplinari. A spiegare come e perché, è Lorenzo Fortunato, docente del Dipartimento appunto di fisica e astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova.
Professore, lei si occupa di una materia complessa, che incute un po’ di timore reverenziale in chi non la conosce.
«C’è assoluto bisogno di spiegarla in modo divulgativo. Il binomio “fisica nucleare” evoca qualcosa di negativo, di pericoloso per la salute. E invece non è così, perché, per esempio, in essa rientrano le reazioni nucleari che sono alla base del funzionamento di stelle come il Sole, il quale è composto da idrogeno, che viene bruciato trasformandosi in elio, emettendo radiazioni, luce e calore, una piccola parte delle quali giunge alla nostra atmosfera. Se le piante possono fare la fotosintesi clorofilliana è grazie alla luce della stella, la cui energia è alimentata dalle reazioni nucleari».
Che cosa si deve fare per riabilitare questa materia?
«Smettere di abbinare a bombe e deflagrazioni il nome di una disciplina pura, che concerne un sistema che si trova in natura, cioè il nucleo atomico. Associare un significato negativo alla parola “nucleare” perché i suoi effetti biologici possono essere nefasti, è un errore, tanto quanto lo sarebbe attribuire alla termodinamica le colpe di un incendio. Il motore a scoppio è un’invenzione mirabile, ma sta all’uomo usarlo per muovere un’ambulanza, o un carro armato. Allo stesso modo, la fisica nucleare è una disciplina elevata che non va confusa con le applicazioni, o con le esplosioni delle centrali nucleari».
E come tutte le scienze ha molteplici applicazioni.
«Nelle centrali a fissione si produce elettricità di cui il mondo ha bisogno. L’energia nucleare, però, è una buona idea perché rispetto alle centrali a combustione di fossili, come gas e petrolio, quella all’interno dei nuclei è circa un milione di volte più concentrata e quindi servono molte meno materie prime, anche se più costose, per produrne grandi quantitativi. Certo, ha lo svantaggio che le reazioni a catena che la attivano sono difficili da controllare».
Questo è un tema di grande attualità.
«Che si riallaccia ai recenti aumenti del prezzo del gas e alle affermazioni del ministro Roberto Cingolani, il quale la settimana scorsa ha auspicato l’utilizzo del nucleare di quarta generazione, che dovrebbe essere sicuro e al riparo dai problemi di esplosione che occasionalmente si sono verificati».
Il nucleare è poi un caposaldo della Medicina.
«Quella nucleare mette a disposizione tecniche che permettono di curare alcune malattie, tra cui certi tipi di tumore, irradiando le cellule cancerogene fino a eliminarle. Queste modalità presentano vantaggi rispetto alla rimozione chirurgica, perché garantiscono che non venga asportata una parte vitale di un organo, non richiedono interventi invasivi e il beneficio è molto maggiore della dose di radiazione che si assorbe».
Anche nella diagnostica è fondamentale.
«Ci sono svariate tecniche, come radiografie, tomografia a emissione di positroni, o risonanza magnetica, che permettono di indagare l’interno del corpo umano per mezzo di radiofarmaci e di macchinari di rivelazione di particelle che discendono dalla ricerca nell’ambito della fisica nucleare. Tali tecniche hanno fatto compiere passi da gigante alla medicina, e in particolare alle neuroscienze o alla fisiologia».
Persino quando saliamo in aereo non possiamo fare a meno del nucleare.
«È indispensabile per assicurare la sicurezza degli aeroporti e delle dogane, in quanto merci, persone e bagagli, possono essere scannerizzati per accertare che non nascondano ordigni o droga. Le tecniche di rivelazione si basano su precise informazioni che vengono dalla fisica atomica e nucleare. La sicurezza alimentare, invece, è determinata dal fatto che alcuni cibi possono essere sterilizzati con irraggiamento da intense sorgenti di raggi gamma che uccidono batteri e virus, senza intaccarne le proprietà organolettiche».
Le radiazioni alla fine buone o cattive?
«Hanno almeno due effetti importanti, senza i quali l’uomo non esisterebbe. Innanzitutto, insieme ad altre cause come tossine, agenti chimici, clima, alimentazione, provocano mutazioni casuali nel dna, che sono alla base sia di molti tumori, e in questo caso sono cattive, ma anche mutazioni che nel corso dei millenni hanno contribuito all’evoluzione delle specie, che ha portato la vita a svilupparsi dai protozoi fino ai mammiferi: per questo, invece, sono buone. Poi, i materiali radioattivi presenti nel sottosuolo, emettendo radiazioni energetiche, sono una delle due componenti del calore che il nostro pianeta produce in ogni momento, fin dalla sua formazione 4,5 miliardi di anni fa. Senza questo contributo, la Terra sarebbe una palla di neve con temperature inadatte alla nascita della vita».
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