Come trasmutare gli elementi con la luce laser

Ogni anno, i medici di tutto il mondo eseguono decine di milioni di procedure che coinvolgono la medicina nucleare. Il radioisotopo medico più comune è il tecnezio-99, utilizzato in circa 30 milioni di procedure all'anno; questo è l'80% del totale.

Il tecnezio-99 è di breve durata con un'emivita di sole 6 ore. Quindi gli ospedali lo ottengono dal decadimento del molibdeno-99 più longevo. Questo, a sua volta, deve essere fatto bombardando l'uranio-235 con neutroni e separando il mo-99 dai numerosi prodotti di fissione.

Questa è una procedura difficile e pericolosa che è possibile solo in una manciata di impianti nucleari in tutto il mondo. Ciò rende la fornitura di questi medicinali essenziali estremamente costosa ed estremamente fragile.

In effetti, quando il reattore nucleare di Chalk River in Ontario, Canada, è stato chiuso per riparazioni di emergenza nel 2009, si è scoperto che produceva una grande frazione della fornitura mondiale di tecnezio-99. Il risultato fu una carenza globale che durò per mesi. Chiaramente sono necessari nuovi fornitori.

Oggi, Hiroyasu Ejiri dell'Università di Osaka e S. Daté del Japan Synchrotron Radiation Research Institute affermano che esiste un modo completamente nuovo di creare la medicina nucleare.

L'idea è di stimolare le reazioni nucleari utilizzando potenti raggi laser. A una determinata frequenza, questi raggi fanno risuonare violentemente un nucleo, innescando la reazione nucleare e scuotendolo efficacemente. E poiché quasi tutti i fotoni innescano una reazione, questo processo può essere efficiente quasi al 100%.

Quindi, per esempio, Ejiri e Daté affermano che questo metodo trasmuta lo iodio-127 nell'isotopo medico iodio -126 con un'abbondanza del 100%. E può farlo a una velocità fino a 10^13 nuclei al secondo.

Questo ha grandi vantaggi rispetto alle tecniche attuali. Innanzitutto, è possibile sintonizzare la frequenza della luce in modo che inneschi reazioni specifiche, consentendo ai fisici di scegliere esattamente cosa vogliono fare. In secondo luogo, i campioni risultanti sono relativamente puri. E infine, questa tecnica crea pochi, se non nessuno, sottoprodotti radioattivi nocivi e quindi è più rispettosa dell'ambiente.

Ci sono un paio di avvertimenti, ovviamente: creare il giusto tipo di luce laser è complicato. Può essere fatto solo facendo rimbalzare i fotoni su un fascio di elettroni ad alta energia che circola in un acceleratore di particelle. E l'intensità richiesta di un tale raggio di elettroni sarebbe possibile solo con una struttura costosa, su misura, ancora da costruire.

E mentre le reazioni fotonucleari sono buone per produrre tutti i tipi di isotopi medici, ad esempio traccianti PET come carbonio-11, azoto-13, ossigeno-15 e così via, non sono così buone per produrre tecnezio-99, di gran lunga il radioisotopo più importante. In questo caso, l'abbondanza è inferiore al 10%.

Tuttavia, Ejiri e Daté sostengono che il loro metodo fornisce esclusivamente vari tipi di isotopi specifici/desiderati con il grande tasso di produzione e l'alta densità per la scienza di base e applicata.

E con l'offerta di radioisotopi medici così fragile, sembra probabile che idee come questa saranno prese in maggiore considerazione nei prossimi anni.

Rif: arxiv.org/abs/1102.4451 : Reazioni fotonucleari coerenti per la trasmutazione degli isotopi

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