Il termine “radioattività naturale” si riferisce a qualsiasi fonte di radioattività che non sia di origine antropica. Le principali fonti di radioattività naturale includono la radiazione cosmica, la radiazione terrestre e la radiazione proveniente da materiale nel corpo umano. Mentre gli alti livelli di radiazioni prodotti dai dispositivi artificiali uccidono le cellule umane e possono causare il cancro, i bassi livelli che si verificano naturalmente non sono stati trovati per avere effetti negativi sulla salute. Ogni essere umano riceve una media di 2.4 millisievert (mSv) di radiazioni naturali all’anno, sebbene questa quantità vari in base alla posizione geografica e all’occupazione.
La radiazione cosmica è costituita da particelle subatomiche provenienti dallo spazio esterno, principalmente protoni e nuclei di idrogeno. Il sole emette radiazioni anche durante i brillamenti solari. Quando queste particelle cariche entrano nell’atmosfera terrestre, entrano in collisione con atomi e molecole atmosferici per creare altri tipi di particelle subatomiche e isotopi radioattivi, incluso il carbonio-14.
Gli isotopi di un dato elemento avranno protoni dello stesso numero, ma il numero di neutroni sarà diverso. Il carbonio-14 ha un nucleo che contiene 6 protoni e 8 neutroni, per un totale di 14 particelle nucleari. Questo isotopo è radioattivo, il che significa che subisce spontaneamente il decadimento ed emette particelle. Il carbonio-14 emette un elettrone per decadere nell’isotopo stabile azoto-14 in un determinato periodo di tempo. I materiali contenenti carbonio-14 possono essere collocati nel tempo geologico utilizzando un processo noto come datazione al radiocarbonio, in cui la quantità di carbonio-14 nel materiale viene utilizzata per determinarne l’età.
La radiazione terrestre è la seconda fonte principale di radioattività naturale. Questa radiazione proviene da isotopi di carbonio e potassio, oltre a torio e uranio, che possono essere trovati nel suolo, nelle rocce o nell’acqua. Gli ultimi due isotopi decadono in radon e radio, che sono estremamente radioattivi, sebbene rari. Anche il loro tasso di decadimento è piuttosto lungo: ad esempio, l’uranio-238 ha un’emivita di 4.5 miliardi di anni, il che significa che occorrono 4.5 miliardi di anni perché una determinata quantità di sostanza venga ridotta della metà attraverso il decadimento. La lunga emivita dell’uranio rende trascurabile il suo effetto sugli esseri umani.
Oltre alle fonti terrestri e cosmiche di radioattività naturale, anche le sostanze presenti nel corpo umano producono radiazioni. La serie di isotopi radioattivi trovati nel corpo umano ha una fonte terrestre, poiché sono stati ingeriti attraverso il cibo, l’acqua o l’aria. Includono carbonio-14, potassio-40, uranio, torio, radio e alcuni altri. Le concentrazioni di queste sostanze sono per la maggior parte piuttosto basse, le più alte sono quelle del carbonio e del potassio.
La quantità di radioattività naturale che una persona riceve dipende dalla posizione geografica. Alcune aree contengono suoli arricchiti con un particolare isotopo a causa di giacimenti minerari o processi organici. Ad esempio, le zone umide possono contenere più uranio a causa del decadimento del materiale organico contenente questo elemento. Le aree di maggiore elevazione tendono a ricevere più radiazioni cosmiche, poiché sono più alte nell’atmosfera. Astronauti e piloti ricevono ogni giorno più radiazioni cosmiche rispetto alla persona media per lo stesso motivo.