I contatori Geiger erano dispositivi abbastanza grandi e ingombranti, ma oggi può essere tenuto in mano come questo o anche scaricato come app su uno smartphone. Sean Gallup/Getty Images Se sei un fan della fantascienza vintage e dei film horror come il film del 1984 "C.H.U.D., " sei abituato a farti venire un brivido lungo la schiena ogni volta che i personaggi puntano un gadget squadrato nell'oscurità e vengono avvisati della presenza di un mostro radioattivo ancora invisibile da un clic sinistro.
I contatori Geiger sono un oggetto di scena così familiare nei vecchi film, infatti, che saresti perdonato per aver dato per scontato che siano o un'invenzione che esiste solo nella mente degli sceneggiatori, oppure che sono una tecnologia obsoleta che è passata di moda quando la gente ha smesso di costruire rifugi atomici nei loro cortili.
In realtà, anche se, il contatore Geiger - che nel mondo scientifico e ingegneristico è noto come contatore Geiger-Muller - è un vero e proprio dispositivo che viene ancora frequentemente utilizzato per rilevare le radiazioni in vari contesti. La Commissione di regolamentazione nucleare afferma che è lo strumento di radiazione portatile più comunemente usato.
Le origini della tecnologia risalgono ai primi del 900, quando il fisico tedesco Hans Geiger lavorò come assistente di Ernest Rutherford, vincitore del Premio Nobel per la chimica 1908. Rutherford ha sviluppato il concetto che un atomo contiene un nucleo di particelle ancora più piccole, e che un nucleo può disintegrarsi ed emettere quelle particelle. Geiger ha lavorato con Rutherford per sviluppare un dispositivo di misurazione delle radiazioni:un contatore per rilevare la particella alfa, una combinazione di due protoni e due neutroni emessa da un atomo durante il decadimento radioattivo.
Hans Wilhelm Geiger (1882-1945), sinistra, ed Ernest Rutherford (1871-1937) con il loro apparato per contare le particelle alfa. Insieme hanno lavorato al rivelatore di radiazioni inventato da e intitolato a Geiger. SSPL/immagini Getty La carriera di Geiger fu interrotta dalla prima guerra mondiale, in cui prestò servizio come ufficiale di artiglieria nell'esercito tedesco, ma dopo, tornò all'insegnamento e alla ricerca. Alla fine ha collaborato con Walther Müller, uno dei suoi studenti laureati all'Università di Kiel, per migliorare il suo contatore, in modo che potesse rilevare altri tipi di particelle radioattive oltre alla particella alfa. Il dispositivo che hanno creato è praticamente la stessa tecnologia utilizzata oggi.
Un contatore Geiger è un dispositivo relativamente semplice ed economico, costituito da un gas a bassa pressione, tipicamente argon o xeno, in una camera sigillata contenente due elettrodi. Quando la radiazione raggiunge il contatore, ionizza il gas, liberando elettroni caricati negativamente dagli atomi e creando ioni positivi dalla parte dell'atomo che rimane. Agli elettrodi viene applicata una carica elettrica ad alta tensione, che fa viaggiare gli elettroni liberi verso l'elettrodo positivo, che si chiama anodo.
A causa dell'alta tensione applicata agli elettrodi c'è una regione vicino all'anodo dove il campo elettrico risultante è così forte che crea "valanghe" di elettroni secondari quando gli elettroni primari si avvicinano all'anodo, spiega Marek Flaska, un assistente professore di ingegneria nucleare alla Penn State University, in una e-mail.
"Questa 'amplificazione del gas' si traduce in un numero molto elevato di cariche prodotte, indipendentemente dalla quantità di carica primaria creata dalla radiazione, " Scrive Flaska. "Dove questa carica viene raccolta agli elettrodi, un grande impulso elettrico viene creato dal rilevatore. Questi impulsi sono grandi, diversi volt, quindi non è necessario alcun amplificatore di segnale aggiuntivo".
In questo primo modello di contatore Geiger, un gas a bassa pressione è contenuto in un cilindro di rame, che attraversa una corrente elettrica. La particella radioattiva che entra nel cilindro provoca un'esplosione di corrente elettrica che viene registrata su un contatore. Questo particolare contatore Geiger è stato utilizzato da James Chadwick, lo scopritore del neutrone. SSPL/immagini Getty
Questi impulsi creano i clic che si sentono quando le particelle radioattive entrano nel dispositivo e provocano la separazione di ioni ed elettroni. Il numero di clic che senti indica quante volte questo sta accadendo in un minuto. Inoltre, di solito c'è un display che indica il conteggio.
Il livello di radiazione conteggiato da un contatore Geiger è espresso in un'unità chiamata microSieverts, per ora di esposizione. (Un sievert è 1, 000 milliSieverts e 1 milione di microSievert.) Quindi, se il contatore Geiger legge 0,25 microSievert all'ora, ciò significa che ha rilevato 0,25 microSievert di radiazioni in un'ora. Alcuni numeri di base da utilizzare come guida:una scansione TC di un singolo organo fornisce una dose di radiazioni di circa 6, 900 microSievert, secondo Reuters, mentre 2, 000, 000 microSievert di esposizione indicherebbero un grave avvelenamento da radiazioni che porta alla possibile morte, secondo la Terra Pura.
Quando accendi un contatore Geiger, di solito sentirai subito dei clic, non importa dove tu sia, secondo il CNR. Ciò è dovuto alla radioattività di fondo naturale che proviene dal sole, uranio naturale nel suolo, alcuni tipi di roccia, e radon, un gas radioattivo naturale, tra le altre fonti.
Sebbene siano disponibili una serie di altre tecnologie di rilevamento delle radiazioni, il contatore Geiger è una tecnologia abbastanza semplice che esiste da un po' e oggi è abbastanza economica, con alcune versioni consumer di fascia bassa sul mercato che costano meno di $ 100, secondo Google Shopping.
"I GM [contatori Geiger-Muller] sono usati altrove, soprattutto quando si desidera una soluzione a basso costo che non richieda il tipo di radiazione o l'energia distintivi, Lo spiega in una mail il Los Alamos National Laboratory (LANL).
Molte industrie usano ancora i contatori Geiger oggi per cose come il monitoraggio della contaminazione radioattiva nei laboratori. Il personale delle forze dell'ordine può utilizzare versioni sofisticate dei dispositivi per rilevare il trasporto di materiali radioattivi illeciti, e anche molti soccorritori li portano, secondo il Department of Homeland Security. In Giappone, i contatori Geiger personali sono diventati venditori caldi dopo l'incidente del 2011 alla centrale nucleare di Fukushima Daiichi. Sono anche usati dai cercatori per trovare uranio e altri minerali.
Ma anche i contatori Geiger hanno dei limiti. "Un contatore GM è intrinsecamente incapace di discernere quale tipo di particella ha innescato l'impulso o anche l'energia di una particella, " LANL scrive. "Perché ogni interazione produce la stessa forza di impulso - pensa a una trappola per topi impostata; quando scatta produce la stessa risposta indipendentemente dal fatto che sia responsabile un topo o un piede umano, anche se le conseguenze possono essere molto diverse."
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Ora è interessanteGeiger per breve tempo fece parte del "club dell'uranio, "Lo sforzo infruttuoso della Germania di sviluppare una bomba atomica durante la seconda guerra mondiale, secondo il libro di Jeremy Bernstein "Hitler's Uranium Club:The Secret Recordings at Farm Hall".
