Per soddisfare la curiosità dei neofiti proviamo ad essere chiari, seppur concisi, partendo da alcuni punti fondamentali:

1) Supponiamo vero l’assioma che l’effetto pressorio esercitato dalla crosta terrestre sul mantello, attraverso la litosfera e l’astenosfera, insieme all’azione termodinamica del mantello stesso induca i gas presenti nel mantello, nel pieno rispetto delle leggi dei gas, a risalire verso la superficie terrestre con una velocità che è direttamente proporzionale alle energie messe in campo sia nel mantello che nella crosta terrestre.
2) Lo scintillatore plastico organico, NE102 o NE110, permette di rilevare particelle gamma cariche da
100 KeV. Un fotomoltiplicatore ad esso associato evidenzia dette particelle che non vanno confuse con particelle alfa che non possono essere rilevate con questo sistema.

Uno dei maggiori componenti del mantello è l’Uranio-238 che ha un tempo di dimezzamento di circa 4,5 miliardi di anni e che quindi garantisce una produzione costante del Radon-222 che osserviamo. Il Radon-222 è un gas nobile e in quanto tale nasce atomo e muore atomo nei suoi 3,8 giorni di dimezzamento. Tra tutti gli atomi, molecole e particelle veicolate verso la superficie terrestre, il Radon-222 fuoriesce in prossimità del nostro rivelatore gamma (cubo di Piombo stabile 206 di 5 cm di spessore), penetrando dal fondo e in parte dalle pareti laterali, finendo quindi in un cubo interno più piccolo che contiene circa 700/1000 cm3 di rivelatore plastico NE102 o NE103 che provoca il decadimento alfa del Radon-222 in Polonio-218.
Il Polonio-218 non emette particelle “gamma” rilevabili dal fotomoltiplicatore ma decade anch’esso “alfa” producendo Piombo-214 (emivita 26 minuti - E=351Kev) che a sua volta decade “beta” emettendo fotoni gamma e producendo Bismuto-214 (emivita 19 minunti - E=609 Kev) che nel suo decadimento emette fotoni gamma anch’essi rilevati e contati dal fotomoltiplicatore.
 

Perché i fotoni gamma osservati possono essere solo del Piombo-214 e del Bismuto-214?
1) Il segnale digitale del gamma, osservato dal fotomoltiplicatore, viene prima discriminato e quindi viene calcolata la finestra di energia attraverso uno spettro differenziale che ci permette di chiudere la finestra di energia delle particelle gamma rilasciate nello scintillatore tra 250KeV e 700Kev.
2) Dieci centimetri di scintillatore producono Energia di posizione dai Muoni pari a 2MeV x 1gr/cm2. 10gr/cm3 indicano, a 20MeV, l’Energia di posizione dei Muoni. Nella calibrazione il picco dei Muoni a 20MeV ci permette di stringere la finestra di energia tra circa 250Kev e 700Kev, canali in cui sono osservabili fotoni gamma di Piombo-214 e Bismuto-214.
3) Cinque centimetri di spessore del box di Piombo, intorno alla camera di decadimento, garantiscono lo schermaggio della radioattività presente nell’ambiente dove viene effettuata la misura.
4) Attraverso lo schermo di Piombo non possono penetrare altri elementi radioattivi in quanto metallici e, della famiglia delle particelle cosmiche, solo Neutrini e Muoni possono attraversare lo schermo di Piombo. Di questi, solo i Muoni risultano rilevanti nei conteggi per circa il 3%. Nella finestra di energia considerata precedentemente misuriamo gamma di 350KeV e 609KeV la cui presenza nella camera di decadimento può essere giustificata solo dal Radon-222 che li produce.

Viene da se che l’atomo di Radon-222 penetra lo schermo e viene eccitato al decadimento da una serie di fattori quali:
a) superamento della sua soglia energetica stabile indotta dai componenti lo scintillatore plastico
b) la reazione nucleare prodotta dagli urti di quei Muoni che attraversano lo schermo
c) dai test che abbiamo effettuato dimostrando che effettivamente gli atomi di Radon-222 penetrano lo schermo di piombo

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