Nucleare: il frutto proibito
Giancarlo Nebbia
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Perche’ un ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
scrive un libro di divulgazione sulla fisica nucleare ?
Considerazioni iniziali...
La scienza non rappresenta il senso ultimo dell’esistenza, né pretende di essere
l’unico strumento utilizzabile per decidere delle azioni dell’uomo e del suo destino;
è però un mezzo decisamente utile per coadiuvare e guidare l’umanità nelle
proprie scelte, determinate comunque da spinte emotive ed etiche.
Risulta percio’ sorprendente la malcelata diffidenza, che spesso sfocia in palese
ostracismo, nei confronti della scienza e dei suoi rappresentanti.
Con una straordinaria iperbole spesso si pretende che i cosiddetti “esperti” o
“tecnici” non siano affidabili nella valutazione di questo o quel problema, perché
inevitabilmente affetti da un evidente (?) conflitto di interessi.
Il risultato di questo assunto è che, tolti di mezzo i competenti, le decisioni su
qualsivoglia argomento siano affidate ad altri, trascurando la circostanza che,
eliminati i competenti, restano a disposizione gli incompetenti.
Per aggirare questo strano ossimoro l’unica soluzione è che ciascuno di noi
diventi un po’ più esperto…
Un italiano su due sbaglia almeno la meta’ delle risposte
In una repubblica “gerontocratica” come
l’Italia, questa e’ la classe dirigente
Il 77% della popolazione non ritiene di poter
esprimere un’opinione seria e circostanziata su
questioni tecnico-scientifiche!
Il libro (anche divulgativo) come veicolo d’informazione
scientifica non e’ nemmeno menzionato!!! C’e’ da chiedersi
perche’ le case editrici continuino a pubblicare saggistica…
?
Sfugge il fatto che la scienza non si occupa di valori
etici, sono altri che glieli attribuiscono surrettiziamente
Ma come? Il 77% si auto-reputa inadeguato a
disquisire di questioni scientifiche!!!
Qui si palesa un urgente bisogno di informazione piu’
accurata. Politici ed industriali contano poco o
niente mentre i cittadini devono decidere
direttamente su tutto. Siamo rimasti alla rivoluzione
francese, ma intanto il mondo e’ evoluto verso
democrazie rappresentative!
Ma se proprio vogliamo sentire il parere di
qualcuno…
Sacerdoti e giornalisti i nuovi arbitri della ricerca
scientifica italiana ?
Anche qui meno di un italiano su dieci dichiara di non sapere, tutti gli
altri (anche se il 77% si ritene poco informato) non si esimono
dall’esprimere un’opinione!
Tesi totalmente
“ascientifiche”
Solo il 2% del
totale pensa di
non saperne
abbastanza !
Strana correlazione!!
Come si pensa di
finanziare la ricerca
sulle fonti energetiche
alternative?
Argomenti molto
“mediatici”
Sorprende il fatto che il 32% degli italiani ritenga di non
sapere cosa siano le nanotecnologie, mentre meno del 5% non si
ritiene in grado di dare un giudizio sul nucleare!
Dal quotidiano “Il sole 24 Ore”
del 29 Gennaio 2008:
“I Monopoli di Stato dichiarano il 2007 un anno d’oro
per i giochi (lotto, lotterie, scommesse, ecc.) con
entrate nette per l’Erario superiori a 40 miliardi di
euro…”
“Circa 25.000 italiani ogni giorno si rivolgono a maghi
e fattucchiere per una spesa totale annua stimata in
6 miliardi di euro…”
Esiste in Italia un’evidente emergenza
culturale!!!
Andiamo ora a vedere un esempio di
contributo dato dalla fisica nucleare alla
conoscenza della storia dell’Uomo;
contributo tanto significativo quanto
dibattuto e contestato con argomenti
spesso indimostrabili
Gli elementi chimici caratterizzati dal numero atomico Z (numero di protoni
presenti nel nucleo) spesso si trovano in natura in forma di vari isotopi (specie
atomiche con uguale numero di protoni e diverso numero di neutroni N).
Sono detti
isotopi stabili
quelli nei quali la particolare struttura del nucleo (bilancio delle forze che
tiene i componenti del nucleo uniti) fa si che il nucleo stesso non muti la
sua natura se non sottoposto a forze esterne in grado di rompere i legami
tra i suoi componenti.
Sono detti invece
isotopi instabili o “radioisotopi”
quelli nei quali, a causa del differente numero di neutroni, tali forze
mantengono il nucleo in un equilibrio più precario, di conseguenza il
nucleo stesso è portato a mutare natura (cambiare il numero di protoni e/o
neutroni) “spontaneamente”, ovvero senza essere sottoposto a
sollecitazioni esterne
Isotopi del Carbonio
A(t) = A0 e-t /(ln2)T
Il tempo di dimezzamento e’ caratteristico di un dato isotopo, ad
esempio per il 14C T vale circa 5730 anni.
Parlando di radioisotopi è ovvio porsi almeno un paio di domande:
1 - quand’è che un nucleo decide di cambiare la propria natura ?
2 - e perché ?
Il momento preciso in cui un nucleo instabile cambierà il proprio
essere è totalmente casuale e pertanto impredicibile; il processo è
infatti regolato dalle leggi che governano i fenomeni statistici che
coinvolgono grandi numeri.
Il tempo è sperimentato da noi umani attraverso il filtro delle nostre
sensazioni e con la mediazione della nostra esperienza: è un
concetto di tempo strettamente antropomorfo, collegato direttamente
alla nostra esperienza di vita che ha come prodotto il concetto di
“età”.
Chi si addentra nella fisica nucleare matura un concetto di tempo
allargato, la misura non è più scandita dai ritmi tipici della
biosfera ma passa alla scala universale dei fenomeni fisici di
base.
Uno sguardo attento alla radioattività ci fa incontrare esattamente
questa dimensione ampliata dell’idea di tempo (e di esistenza),
introdotta dal concetto di probabilità di un accadimento
elementare, come ad esempio il decadimento di un isotopo
instabile.
La vita media dei radioisotopi varia da frazioni infinitesime di
secondo per alcuni, a miliardi di anni per altri, ma l’esistenza di
un “individuo” è totalmente impredicibile ed indipendente dalla
particolare specie alla quale appartiene e dalle condizioni
dell’ambiente che lo circonda.
Facciamo un esperimento ideale
Consideriamo un insieme di N atomi radioattivi :
• supponiamo di contarli ad un certo istante e lasciamo passare un
periodo di tempo equivalente ad una emivita, quindi li ricontiamo
• gli atomi rimasti di quella data specie saranno N/2, il che equivale a
dire che se noi, all’inizio dell’osservazione, consideravamo uno
qualsiasi degli N atomi presenti nel nostro insieme, la sua probabilità
di decadere durante il trascorrere di una emivita era del 50%
Possiamo anche notare che al passare del tempo il numero di atomi che
decade nell’unità di tempo diminuisce con la stessa legge
• ora, alla fine del periodo di osservazione, il nostro atomo
particolare è “sopravvissuto” e noi riprendiamo ad osservarlo
per un altro periodo di tempo di una emivita,
• ebbene, la sua probabilità di decadere durante la seconda
emivita è ancora del 50%!
• ciò significa che l’atomo in questione non possiede quella
caratteristica che noi normalmente chiamiamo “età”, è come se
ad ogni scadere di un’emivita l’età dell’atomo radioattivo si
azzerasse… e’ come se non invecchiasse mai
Per quanto riguarda la risposta alla
seconda domanda : non siamo attrezzati
per rispondere, e’ appannaggio di altre
discipline fornire risposte…
Il 14C è prodotto principalmente alle alte latitudini nella
bassa stratosfera tramite reazioni nucleari indotte da
neutroni di origine cosmica su nuclei di azoto (che
costituisce circa il 78% dell’atmosfera).
Il 14C è ossidato una prima volta tramite la reazione chimica 14C + O2 
14CO + O, e rimane nella stratosfera per svariati mesi. Viene quindi
nuovamente ossidato tramite la reazione 14CO + OH  14CO2 + H e risiede
quindi nella stratosfera per una decina d’anni mescolandosi con il
composto stabile CO2 (la ben nota anidride carbonica). Il
composto 14CO2 entra quindi nella troposfera dove si trova più o meno in
equilibrio con la biosfera (insieme degli esseri viventi) e gli oceani.
A questo punto l’anidride carbonica (e quindi la sua componente formata
da radiocarbonio) viene assorbita da piante ed animali tramite la fotosintesi
ed i processi metabolici, entrando quindi negli organismi viventi con
concentrazioni isotopiche di carbonio uguali a quelle presenti
nell’atmosfera.
Una volta fissata l’anidride
carbonica nei tessuti organici i
due isotopi 12C e 13C
mantengono la propria
concentrazione, mentre l’isotopo
instabile 14C inizia a decadere
senza essere ricostituito
interamente: solo una parte di
14C viene infatti rinnovata
tramite il continuo scambio
metabolico con l’atmosfera.
Quando l’essere vivente
muore lo scambio
metabolico cessa
completamente ed il 14C
continua a decadere senza
essere rinnovato e la sua
concentrazione relativa
rispetto agli isotopi stabili
decresce continuamente
con il passare del tempo.
Il 14C contenuto nelle molecole di CO2 di un
campione si disintegra tramite la reazione:
14C
 14N + b- + n
in cui un neutrone si trasforma in un protone
emettendo un elettrone ed un antineutrino.
Una volta stabilita con metodi chimici la
concentrazione di 12C in un campione di materiale
organico, con una misura di radioattività si può
determinare la concentrazione attuale di 14C.
Tecniche moderne di
radiodatazione
Con l’utilizzo di acceleratori di particelle, e
con tecniche direttamente mutuate dalla
ricerca fondamentale, si possono
“contare” direttamente i nuclei di
carbonio-14 presenti in un campione e
confrontarli con i nuclei di carbonio-12.
Si ottiene cosi’ una valutazione dell’eta’
del campione analizzato con una
precisione elevatissima.
Uno degli studi piu’ affascinanti fatti con la datazione mediante AMS e’ quello della
Sindone di Torino. Su questo tessile e’ impressa l’immagine di un uomo che sembra
crocifisso, molti credono si tratti del lenzuolo (dal greco sindon) con il quale Gesu’
Cristo venne avvolto prima di essere deposto nel sepolcro, e come tale e’ oggetto di
devozione per molti fedeli cattolici.
La storia della Sacra Sindone
• si presume che la Sindone sia scomparsa da Costantinopoli durante i saccheggi
della Quarta Crociata nel 1204 come riportato dal cavaliere crociato Roberto de
Clari
• apparve nel 1357 in Francia a Lirey dove la vedova del cavaliere francese
Geoffroy de Charney la espose nella cappella locale
• la Sindone fu quindi venduta in cambio di vari possedimenti e cambio’ diversi
proprietari tra la nobilta’ francese
• passo’ poi nelle mani di Luigi di Savoia che la conservo’ in varie residenze nel
sud della Francia per poi trasferirla nel 1578 a Torino, la nuova capitale
• nel 1694 infine fu esposta nella Cappella Reale della Cattedrale di Torino dove fu
collocata in una speciale teca
• lo studioso Secondo Pia nel 1898 con metodi fotografici mostro’ che la Sindone
aveva le caratteristiche di un negativo fotografico
questa fu la prima analisi scientifica disposta sul telo della Sindone
La datazione della Sindone
Data la grande importanza simbolica attribuita dalla
Chiesa Cattolica alla Sindone, la determinazione
esatta della sua origine divenne una questione molto
delicata, di conseguenza le procedure di analisi si
svolsero con modalita’ particolari
Gli aspetti burocratici
• nel 1986 fu convocata a Torino una prima riunione alla quale parteciparono i
rappresentanti di 7 laboratori di datazione che stabilirono un protocollo
scientifico preciso per le analisi della Sindone
• nel 1987 le proposte di tre laboratori (Oxford, Arizona e Zurigo) furono
selezionate dall’Arcivescovo di Torino (custode ufficiale della Sindone)
• nello stesso anno il British Museum fu incaricato di certificare i campioni
prelevati e di valutare i risultati delle analisi
• le procedure par il prelievo dei campioni e per il trattamento dei dati
sperimentali furono concordate dai tre laboratori in una riunione tenutasi al
British Museum ed in seguito approvate dall’Arcivesovo di Torino
• nell’aprile del 1988 il prelievo ebbe luogo a Torino nella Sacrestia della
Cattedrale alla presenza di un folto gruppo di esperti
Il prelievo del campione
•
un lembo della Sindone fu separato dal tessuto di sostegno e
fu prelevata una striscia di 10 mm x 70 mm da una zona priva
di riparazioni e bruciature
•
i campioni vennero avvolti in fogli di alluminio e quindi sigillati
in contenitori di acciaio numerati
•
alcuni campioni di 50 mg ciascuno prelevati da altri reperti
di eta’ nota vennero sigillati nella stessa maniera per essere
utilizzati come campioni di riferimento e di attendibilita’ delle
misure
• quattro campioni vennero consegnati a ciascun laboratorio
con una numerazione nota solamente agli esperti del
British Museum
Campioni di riferimento
1 - Sacra Sindone
2 - Campione di tessuto rinvenuto in una tomba a Quasr
Ibrim nella Nubia e risalente all’XI o XII secolo AD
3 - Campione di tessuto prelevato dalla mummia di
Cleopatra conservata al British Museum e datata tra il
100 BC ed il 75 AD
4 - Filamenti di tessuto prelevati dal mantello di St.Louis
d’Anjou conservato nella Basilica di Saint-Maximin in
Francia e datati 1290 – 1310 AD
I tre laboratori ignoravano quale di contenitori contenesse il campione
della Sindone, questo poiche’ si era convenuto che ciascun istituto
procedesse all’analisi con il cosiddetto metodo del “blind test”.
Breve digressione sul metodo del “test cieco”
La dimostrazione scientifica di una ipotesi viene
affrontata con metodi il piu’ oggettivi possibile, che
includono la possibilita’ di avere risposte positive o
negative. Il “test cieco” e’ adottato per ovviare alla
possibilita’ che gli scienziati si “innamorino” dei propri
risultati, e che quindi li “forzino” a riprodurre una
certa teoria piuttosto che un’altra.
Altri approcci di analisi della realta’ basati su criteri
“fideistici” hanno un difetto di fondo: la risposta alla
dimostrazione e’ gia’ data a priori. Cioe’ gli argomenti
proposti DEVONO necessariamente condurre ad una
conclusione COMUNQUE compatibile con la dottrina… o
con la teoria politica dominante…
1 - Sacra Sindone
2 - Campione di tessuto risalente all’XII o XII secolo AD
3 - Campione di tessuto datato tra il 100 BC ed il 75 AD
4 - Filamenti di tessuto datati 1290 – 1310 AD
Si noti dapprima che i
risultati medi ottenuti
dai tre laboratori
relativamente ai reperti
di riferimento (2,3 e 4)
son perfettamente
compatibili con le
attribuzioni storiche
descritte in precedenza.
• un’analisi con affidabilita’ al 95% fornisce
un’eta’ reale tra il 1262 ed il 1384 AD
Storia
E’ interessante notare che la prima pretesa che la Sindone fosse un falso risale
al 1389 quando l’Arcivescovo Pierre d’Arcis in una lettera al papa d’Avignon
dichiarava che “dopo diligente ed accurata analisi si e’ stabilito che la Sindone e’
stata abilmente dipinta da un artista locale, e l’artista stesso ha testimoniato che
e’ opera sua e non una sacra reliquia ”, menzionando altresi’ che il suo
predecessore Henri de Poitiers ne aveva gia’ da tempo vietato la venerazione.
Nonostante tale denuncia l’Antipapa Clemente VII consenti’ la venerazione della
Sindone che ancora continua ai giorni nostri.
Piu’ di recente, nel 1997, due storici americani sostennero che l’immagine della
Sindone e’ quella di Jacques de Molay, Gran Maestro dell’Ordine dei Cavalieri
Templari, condannato per eresia dal re Filippo IV e dapprima crocifisso ad un
portone di legno, quindi bruciato sul rogo nel marzo del 1314 dopo essere
stato torturato e ricoperto con un telo di tessuto.
L’esecuzione sul rogo lo vide dividere il supplizio con Geoffroy de Charney la
cui vedova recupero’ il telo e lo conservo’ nella propria residenza come e’ stato
riportato in precedenza.
Strato di carboidrati
Una teoria che associa la Sindone all’immagine di Gesu’ invoca il fatto che i
gas di decomposizione esalati da un cadavere nelle prime fasi della
decomposizione sono chimicamente molto reattivi. Si osserva che
l’immagine sulla Sindone e’ del tutto superficiale (i pigmenti colorati non
penetrano affatto nelle fibre del tessuto) e che il tessuto della Sindone ad
un’analisi microscopica olografica rivela la presenza di un sottile strato di
impurita’ composte da carboidrati dello spessore di 200-600 nm. Questo
strato di carboidrati sarebbe di per se’ incolore se un’immagine fosse
impressa sulla tela con uno stampo qualsiasi, tuttavia i residui aminoacidi di
un corpo umano in decomposizione reagiscono con lo strato in questione
dando una colorazione giallo-arancio tramite una reazione simile a quella
che colora con varie sfumature lo zucchero caramellato. Su questa tesi
resta tuttavia la questione di perche’ la successiva putrefazione del corpo
non abbia completamente degradato la qualita’ fotograficamente molto
elevata dell’immagine sulla Sindone (questione che sarebbe ampiamente
risolta nell’ipotesi della Resurrezione).
Ottica elettronica
Uno studio al microscopio elettronico sulla microcomposizione delle
particelle di pigmento che compongono l’immagine sulla Sindone
rivelerebbe che i materiali usati sono incompatibili con un’epoca precedente
al Medioevo, implicando quindi che la Sindone e’ un falso di eta’ compatibile
con quella determinata con la radiodatazione.
Tuttavia, uno degli studiosi del laboratorio di Zurigo che analizzo’ i campioni
della Sindone dichiaro’ “ la datazione con 14C non e’ immune da errori
grossolani specialmente se applicata a campioni di oggetti non di
recente ritrovamento ma che sono stati a lungo manipolati e
sottoposti a svariati tipi di contaminazione ambientale “.
Varie spiegazioni naturali possono rendere conto di errori di valutazione
nella datazione della Sindone.
Incendio
Ricorrendo agli archivi storici, si e’ scoperto che nel dicembre del 1532 la
cappella di Chambery dove la Sindone era conservata, subi’ un
violentissimo incendio che surriscaldo’ la teca d’argento che la
conteneva fino a farne cadere della gocce fuse sul tessuto.
Ancora oggi e’ infatti possibile osservare dei fori dai bordi bruciacchiati in
alcune porzioni della reliquia, e’ quindi accertato che la tela fu sottoposta
ad un violento surriscaldamento.
Il Prof. Kouznetsov del laboratorio di radiodatazione di Mosca dimostro’,
utilizzando un lembo di tela di origine nota, che il campione sottoposto
ad intenso riscaldamento in presenza di argento, una volta datato con
radiocarbonio forniva dati che indicavano un’eta’ di calendario reale circa
1400 anni piu’ recenti di quella attribuita alla tela.
Residui batterici
Svariati reperti di matrice tessile sono stati malamente datati con
radiocarbonio a causa della presenza di batteri nelle trame del tessuto.
Il caso piu’ famoso e’ quello della mummia n. 1770 del British Museum le
cui ossa furono datate circa 800-1000 anni piu’ antiche della tela che
ricopre la mummia stessa. Vi e’ infatti spesso un ricoprimento, detto strato
bioplastico, formato da batteri vivi e morti, che si accumula di continuo sui
tessuti di origine antica aggiungendo carbonio “moderno” alla matrice
originale e che puo’ di conseguenza indurre uno “spostamento” dell’eta’
radiocarbonica di svariati secoli.
Questa ipotesi e’ stata tuttavia smentita dal H. Gove dell’Universita’ di
Rochester che sostiene che “per produrre uno spostamento dell’eta’
radiocarbonica dall’anno 0 al Medioevo lo strato bioplastico dovrebbe
avere uno spessore quasi pari a quello del tessuto stesso”.
Al contrario alcune fibre della Sindone analizzate all’Universita’ del
Nebraska presentano uno strato bioplastico estremamente sottile.
Analisi chimica spettrometrica
A. Arnolfi dell’Universita’ di Milano e R. Rogers del Laboratorio
Nazionale di Los Alamos (USA) utilizzando la fotografia
nell’ultravioletto e l’analisi spettrometrica hanno determinato che
l’area della Sindone che e’ stata sottoposta a radiodatazione
differisce chimicamente dal resto del tessuto.
In particolare hanno ritrovato tracce di Rosso di Madera e
mordente all’ossido di alluminio che sono tipici del Medioevo.
Tali residui non sono presenti in nessun’altra zona della Sindone,
essi quindi attribuiscono questi risultati ad un restauro avvenuto
in tempi molto piu’ recenti rispetto all’origine del reperto.
CONCLUSIONI
Gli esempi descritti attribuiscono alla Sacra Sindone eta’ diverse
facendo leva su prove storiche, scientifiche e di dottrina.
Vi sono moltissime altre misurazioni e teorie di varia natura che si
collocano a favore o contro la datazione medioevale ottenuta con la
radiodatazione, dalla analisi delle tecniche di crocifissione deducibili
dallo studio dell’immagine, all’analisi di macchie di sangue ecc.
Tutte le indagini analitiche e storiografiche che ancora oggi sono
oggetto di dibattito fanno della Sacra Sindone uno dei soggetti di studio
tuttora piu’ affascinanti e controversi.
Resta il fatto che i risultati di radiodatazione rimangono
incontrovertibili. Purtroppo pero’ il Vaticano non ha
permesso, nonostante ripetute richieste, una nuova serie
di misure sulla Sindone (dopo piu’ di 20 anni …).
L'Uomo inciamperà occasionalmente nella verità, ma la maggior
parte delle volte si rialzerà e andrà avanti.
Winston Churchill
Spero con il mio libro di aver
contribuito alla diffusione della
conoscenza su di un argomento spesso
maltrattato e misconosciuto come la
fisica nucleare e le sue applicazioni.
Ma spero in particolare di avere dato
un contributo alla diffusione di un
metodo di pensiero rigoroso, non
ambiguo , intellettualmente onesto e
scevro da condizionamenti dottrinali e
da pregiudizi.