Una sostanza radioattiva è una sostanza che è in fase di decadimento radioattivo. Questo è quando il nucleo dell’atomo è instabile, e quindi emette energia ionizzante. Questo fa sì che raggiunga uno stato energetico inferiore e si trasformi.
L’idea di quale sia la sostanza più radioattiva è alquanto problematica in sé e per sé, perché dobbiamo chiederci cosa intendiamo veramente per più radioattiva. Esistono tre tipi principali di radiazioni ionizzanti: alfa, beta e gamma. Questi prendono il nome dalle varie particelle che una sostanza radioattiva può emettere. Una particella alfa consiste di due protoni legati insieme a due neutroni per formare qualcosa che è uguale al nucleo dell’elio. Una particella beta è un positrone o un elettrone. E i raggi gamma sono protoni ad alta energia, con energia al di sopra della gamma di 100 keV. Esistono anche altri tipi di radiazioni, ma questi tre costituiscono la maggior parte delle radiazioni osservabili.
I pericoli di queste forme di radiazioni, che giocano nel modo in cui pensiamo a quale elemento sia il più radioattivo, sono in molti modi influenzati dalla facilità con cui sono schermati. Le particelle alfa, ad esempio, rimbalzeranno praticamente su qualsiasi cosa, anche su un sottile foglio di carta o sulla pelle. I raggi beta penetrano nelle schermature più elementari, ma possono essere fermati da qualcosa come l’alluminio. I raggi gamma, d’altra parte, penetrano quasi tutto, motivo per cui spesso viene utilizzata una schermatura pesante in piombo in situazioni in cui possono essere rilasciati raggi gamma.
Quando un elemento radioattivo si trasforma, può subire varie forme di decadimento lungo il percorso. Ad esempio, l’uranio-238 rilascia una particella alfa per trasformarsi in torio-234, che a sua volta rilascia una particella beta per trasformarsi in protattinio-234. Quindi una singola sostanza può effettivamente trasformarsi in molte sostanze radioattive diverse durante il suo ciclo di vita e nel processo può rilasciare diversi tipi di energia radioattiva.
Forse il modo più semplice per valutare quale sostanza è la più radioattiva è guardare i tempi di dimezzamento. L’emivita di un elemento è il tempo impiegato dall’elemento per decadere alla metà della sua dimensione originale. Gli elementi con emivite estremamente lunghe possono effettivamente apparire stabili, perché impiegano molto tempo a rilasciare energia sotto forma di decadimento radioattivo. Questi elementi longevi, come il bismuto, per esempio, possono essere trattati come essenzialmente non radioattivi, e quindi sono molto lontani dall’essere i più radioattivi. Allo stesso modo, elementi come il radio hanno emivite ben oltre i 500 anni, e quindi non sono nemmeno in lizza per essere i più radioattivi.
Elementi come il promezio, d’altra parte, sono abbastanza pericolosi da non essere maneggiati in sicurezza, ma non vicini ai più radioattivi. Man mano che ci si sposta più in basso nella tavola periodica, si iniziano a trovare sostanze sempre più radioattive, come il nobelium e il laurenzio. Questi hanno tempi di dimezzamento nei minuti e sono abbastanza radioattivi.
Tuttavia, per trovare le sostanze più radioattive dobbiamo andare ai confini della tavola periodica, a elementi mai visti solo dopo essere stati creati dall’uomo. Elementi come l’unbibium alla fine della tavola, o ununpentium, sono tra i più radioattivi conosciuti dall’uomo. Ununpentium-287, ad esempio, ha un’emivita di soli 32 ms. Questo può essere paragonato a elementi come il plutonio-239, che ha un’emivita di oltre 200 anni e quindi, sebbene sia piuttosto tossico, non è neanche lontanamente radioattivo come gli elementi più pesanti. Sebbene sia spesso chiamato la sostanza più radioattiva sulla terra, il plutonio è in realtà abbastanza docile rispetto a ununpentium, ununtrium, ununoctium e molti altri creati solo di recente.