|
 Få till och med de mest framstående experterna inom atomfysik visste den morgonen 1942 att människan äntligen hade behärskat den hemliga kontrollen av en kärnkedjereaktion. Men tre år senare, 1945, skakades världen av tragedin i de japanska städerna - Hiroshima och Nagasaki.
Det var över dessa städer som de giftiga svamparna från atomexplosionerna först sköt upp. Och det var då som mänskligheten lärde sig - bittert och påtagligt - om atomkärnans destruktiva kraft.
Men studien av fenomenet radioaktivitet och effekten av strålning på levande vävnader började mycket tidigare - 1896. Vid den tiden blev den unga franska fysikern Henri Becquerel intresserad av salter som innehåller det kemiska grundämnet uran.
Faktum är att många uransalter har förmågan att fosforesera när de utsätts för solljus. Becquerel bestämde sig för att studera denna fastighet mer detaljerat. Han exponerade uransalter för solljus och placerade dem sedan på en fotografisk platta insvept i svart papper. Det visade sig att strålarna av fosforcens från uransalter passerar ganska enkelt genom det ogenomskinliga papperet och lämnar en svart fläck på plattan efter dess utveckling. Becquerel var den första som kom fram till denna slutsats. Men det blev snart klart att fosforescensstrålarna inte hade något att göra med det. Uraniumsalter, till och med beredda och förvarade i mörkret, verkade fortfarande på den fotografiska plattan i flera månader, och inte bara genom papper utan även genom trä, metaller etc. På grundval av dessa experiment upptäcktes radioaktivitet. Och två år senare upptäckte kända forskare, makarna Maria och Pierre Curie, två nya radioaktiva element - polonium och radium. Det var från denna tid som en intensiv studie av radioaktivitet började. Men vad är radioaktivitet?
Vi är vana från barndomen att livlösa föremål vanligtvis finns i århundraden. I vilket fall som helst, om inte själva föremålen, då materialet som de är gjorda av. Döm själv: även om vi bröt en porslinskopp och den upphörde att fullgöra sin avsedda roll, kan dess skärvor ligga i årtusenden och i princip kommer inget att hända dem. När allt kommer omkring hittar arkeologer resterna av rätter och smycken som människor bar för många årtusenden sedan!
Hela poängen här ligger i den extraordinära styrkan hos oorganiska föreningars molekyler och de partiklar som utgör dem - atomer. Faktum är att enskilda atomer kan existera under mycket lång tid utan att genomgå några betydande förändringar. För att förstöra eller "göra om" en atom måste du faktiskt ändra kärnan, och det här är för svårt.
Men i naturen, visar det sig, finns det också atomer vars kärnor förändras spontant, spontant, som fysiker säger. Det är dessa kärnor som kallades radioaktiva, eftersom de genomgår omvandlingar strålar. Således är radioaktivitet ett fysiskt fenomen där en eller annan omläggning av atomkärnor sker. Dessa är vanligtvis tre typer av strålar. De fick namnet bokstäverna i det grekiska alfabetet: alfa, beta och gamma. Alfa- och betastrålar är strömmar av partiklar. I synnerhet är alfapartiklar atomer i elementet helium, utan deras elektroner. Betapartiklar är en ström av elektroner, och gammastrålar är elektromagnetiska svängningar, något liknande egenskaper som röntgenstrålar. Således blir en atom av ett radioaktivt element, som matar ut en alfa- eller beta-partikel från kärnan, till en atom av ett annat element. Så till exempel blir en radiumatom, som avger en alfapartikel, till en atom av ett element som kallas radon.
Studera radioaktiva element (som förresten inte var så få), forskare märkte två mycket intressanta funktioner. En av dem var att förfallshastigheten (eller, mer exakt, omvandlingen) av radioaktiva atomer av samma slag är strikt konstant och praktiskt taget opåverkad av externa faktorer. Det beror bara på mängden tillgängligt radioaktivt element. Så om vi till exempel har ett gram radium kommer hälften av alla tillgängliga atomer att förfalla på exakt 1620 år. Det återstående halva gramet kommer att sönderfallas med hälften (det vill säga antalet kommer att halveras) också efter 1620 år etc. Dessutom är sönderfallshastigheten för varje typ av atom strikt konstant och tills två olika typer av radioaktiva atomer har hittats som skulle ha samma halveringstid (då finns det den tidsperiod under vilken hälften av alla atomer genomgår transformation).
En annan funktion var att radioaktiva strålar, som det visade sig, kan påverka levande vävnader. Och den första som upptäckte det var upptäckaren av radioaktivitet, Henri Becquerel. För att visa glödet av radiumsalter i mörkret bar han med sig en glasampull med saltet i bröstfickan. Efter ett tag upptäckte han en liten rodnad på sin kropp, mittemot ampullen, som liknade en lätt brännskada, som sedan förvandlades till ett litet sår. Forskaren tillskrev med rätta detta fenomen till verkan av radioaktiva strålar. Förresten, såret läkt mycket långsamt och helt läkt först efter många månader. Det var då, nästan femtio år innan Hiroshima och Nagasaki, att radioaktiva atomer varnade människor för deras fara.
Vad består det av?
Det visade sig att den största faran inte är ämnena själva, utan strålningen som de avger i processen för radioaktiv transformation. Alla tre typer av strålar i en eller annan grad kan interagera med olika ämnen av både oorganisk och organisk natur, inklusive "materialet" från vilket cellerna i en levande organism byggs. Och även om alla tre typer av strålning skiljer sig väsentligt från varandra, i en första approximation kan deras effekt på levande vävnader i viss utsträckning anses vara densamma.
Men här finns det naturligtvis några särdrag. Eftersom alfa-strålning är en ström av ganska tunga (jämfört med beta-partiklar) kärnor i heliumatomen, producerar dessa kärnor, när de passerar genom ämnet, de största störningarna i molekylerna som påträffas i deras väg. I den meningen är gammastrålar de säkraste - de interagerar minst med det ämne genom vilket de passerar. Betapartiklar upptar en mellanposition i detta avseende. Således är alfastrålar som de farligaste. Men det finns också en annan sida av frågan. Faktum är att, på grund av sin massivitet och starka interaktion med materia, har alfapartiklar ett mycket litet så kallat "intervall", det vill säga den väg de passerar i ett visst material. Även ett tunt papper är en oöverstiglig barriär för dem. I synnerhet visade det sig att alfastrålar tränger in i mänsklig hud till ett djup av endast några mikron. Naturligtvis kan de inte leda till djupa skador på inre organ under yttre bestrålning. Samtidigt interagerar gammastrålar, även om mycket mindre med materia, men deras genomträngande förmåga är så stor att människokroppen praktiskt taget inte kan utgöra en konkret barriär för dem. Det är inte för ingenting som kärnreaktorer omges av tjocka betongväggar - först och främst är dessa slags "fällor" för gammastrålar som uppträder under reaktorns drift.Eftersom gammastrålarnas väg i människokroppen är tusentals gånger längre än alfapartiklarnas väg är det naturligt att de kan leda till förstörelse av många kemiska och biologiska strukturer som "påträffas" under vägen. Det anses därför, när det exponeras för externa radioaktiva ämnen, att gammastrålar utgör den största faran. Det är sant att bilden förändras avsevärt om ett radioaktivt ämne kommer in i kroppen. Då är de farligaste alfastrålar, som kommer att interagera intensivt med cellerna i inre vävnader.
Den största faran, som nämnts ovan, består i förstörelsen av vissa kroppsmolekyler vid interaktion med strålning. Således genomgår exempelvis vattenmolekyler förbättrad dissociation i laddade joner av väte och hydroxyl. Men kanske är det mycket värre när molekylen "delas" i stället för dissociation i två neutrala grupper (de så kallade radikalerna), som, även om de existerar i fri form under extremt kort tid, har en mycket hög reaktivitet.
Sådana transformationer kan naturligtvis inte bara genomgå vattenmolekyler utan även andra kemiska föreningar som utgör en levande organism. Vid ett tillfälle trodde man till och med att skadorna på kroppen på grund av strålning orsakades av just dessa fragment, varav några är mycket farliga. Men denna hypotes övergavs snart, eftersom den motsogs av den extremt låga koncentrationen av ämnen som kunde bildas. I själva verket, även med intensiv bestrålning av kroppen, borde innehållet i sådana fragment inte ha överskridit en tio miljardels gram. Nu anser forskare att troligen de ursprungligen bildade jonerna och radikalerna går in i ytterligare interaktion med molekyler som ännu inte har förstörts. Produkterna av sådana "sekundära" reaktioner interagerar i sin tur med nya molekyler, så att antalet molekyler som har genomgått förstörelse ökar som en lavin, det vill säga i detta fall en så kallad kedjereaktion observeras. Som ett resultat kompositionen av olika ämnen (särskilt vitaminer-enzymer) som reglerar människokroppens aktivitet, såväl som förändringar i ett antal fysiologiska funktioner och biokemiska processer (benmärgs hematopoetiska funktion, andningsfunktion av blod, etc.) förändras kraftigt. Och som en följd, beroende på strålningens intensitet, uppstår en eller annan form av strålningssjukdom. Och även om effektiva metoder för dess behandling nu har utvecklats med hjälp av läkemedel som avbryter kedjelavinen av transformationer, så kallade hämmare, är förbudet mot att inte bara använda, utan också testa atom- och termonukleära vapen avgörande betydelse för att förebygga strålningssjukdomar.
Det är mycket tillrådligt att använda radioaktiva läkemedel för att förebygga och behandla ett antal sjukdomar. Till och med pionjärerna inom radioaktivitetsforskning - Pierre och Marie Curie använde radiumpreparat som ett slags medicinska preparat. För närvarande används radioaktiva isotoper i stor utsträckning vid behandling av olika typer av maligna tumörer. Men kanske den mest kända användningen av radioaktiva ämnen för att upprätthålla en persons vitalitet, för att förebygga ett antal sjukdomar, är användningen av så kallade radonbad.
Faktum är att under radioaktivt sönderfall radium förvandlas till ett radioaktivt gasformigt radon. Vatten mättat med en sådan radioaktiv gas är ett radonbad. Och även om det för närvarande på ett antal kliniker förbereds konstgjorda radonbad, är den mest kända naturliga "avsättningen" av radonvatten i vårt Sovjetunionen de kaukasiska källorna nära Tskhaltubo. Terapeuter har studerat dem länge.Det visade sig att effekten av radonbad till stor del beror på närvaron av radon, särskilt alfastrålning, som uppträder under det radioaktiva förfallet av radon. Det är effekten av försumbara doser av bestrålning med alfapartiklar som förklarar de läkande egenskaperna hos radonbad.
Som det visade sig utsätts kroppen för strålning inte bara från utsidan utan också från insidan när man tar radonbad. Eftersom radon är gasformigt, tränger det lätt in i människokroppen, liksom genom huden direkt in i blodet. Således, när man tar radonbad, uppstår en enhetlig och utbredd liten bestrålning av kroppen med alfapartiklar. Det visade sig att endast ungefär en procent av radon löst i vatten har en helande effekt. Dessutom är denna åtgärd mycket begränsad i tid. Eftersom radon är gasformigt avlägsnas det inom 1-2 timmar nästan helt från kroppen efter bad. Under denna tid har bara ungefär en halv procent av radon tid att förfalla. Således, som du kan se, är exponeringen av kroppen när du tar ett bad inte bara mycket kortlivad utan också obetydlig. Det är dock just dessa minimidoser av strålning som är botande. Det visade sig att radonbad på ett obetydligt sätt påverkar hudens vasokonstriktion och hjärtkontraktioner. Samtidigt minskar blodtrycket och ökar ämnesomsättningshastigheten. Dessutom ökar funktionerna hos de hematopoetiska organen. Radonbad leder till en ökning av oxidativa processer i kroppen, vilket bidrar till dess vitala aktivitet. Radonbad har en särskilt uttalad effekt på nervsystemet. I synnerhet förbättras de hämmande processerna i hjärnbarken, vilket i sin tur hjälper till att förbättra sömnen. Det noterades också att radonbad har (om än små) smärtstillande och antiinflammatoriska effekter. Det visade sig att i vissa fall eliminerar sådana bad kroniska inflammatoriska processer i vissa organ i människokroppen (leder och ben).
Nyligen har så kallade märkta atomer blivit utbredda inom medicinsk och biokemisk praxis. Dessa är atomer av vanliga kemiska grundämnen, bara radioaktiva. (Kemister kallar dem ofta radioaktiva isotoper.)
Stora möjligheter gavs av radioaktiva isotoper till forskare i forskning om metabolismstudier (både i växt- och djurorganismer). Så till exempel konstaterades att proteinet från ett kycklingägg bildas (syntetiseras) från mat som matades till kycklingarna ungefär en månad innan äggen lades. Samtidigt används kalcium, som matades till den experimentella fågeln dagen innan, för att skapa äggskalet. Metoden för radioaktiva spårämnen (eller märkta atomer) gjorde det möjligt för forskare att upptäcka faktumet att en mycket hög metabolismhastighet passerar mellan en levande organism och miljön. Så, till exempel, ansågs det tidigare vara allmänt accepterat att vävnader förnyas efter ganska långa perioder, beräknade i år. I verkligheten visade det sig dock att nästan fullständig ersättning av alla gamla kroppsfetter med nya i människokroppen tar bara två veckor. Användningen av märkt väte (tritiumatomer) har otvetydigt visat att djurorganismer kan absorbera läsk inte bara genom mag-tarmkanalen utan också direkt genom huden.
Intressanta resultat erhölls av forskare som använde radioaktiva isotoper av järn. Så till exempel var det möjligt att spåra beteendet i kroppen av "eget" och transfunderat (donator) blod, på grundval av vilket dess lagrings- och konserveringsmetoder förbättrades avsevärt.
Det är känt att sammansättningen av röda blodkroppar (erytrocyter) av blod inkluderar hemoglobin - en komplex substans som innehåller järn. Det visade sig att om ett djur injiceras med mat med en radioaktiv isotop av järn, kommer det inte bara in i blodomloppet utan absorberas inte alls.Även om antalet erytrocyter i blodet hos ett djur på något sätt minskas i blodet, inträffar fortfarande inte järnabsorptionen i det första steget. Och först när antalet erytrocyter på bekostnad av gamla järnbutiker når normen, finns det en ökad assimilering av radioaktivt järn. Järn deponeras i kroppen "i reserv" i form av en komplex ferritinförening, som bildas när den interagerar med protein. Och bara från detta "lager" drar kroppen järn för syntes hemoglobin.
Ett antal radioaktiva isotoper har använts för tidig diagnos av sjukdomar. Så, till exempel, konstaterades det att vid fel sköldkörtel mängden jod i den minskar kraftigt. Därför ackumuleras jod som införs i kroppen i en eller annan form ganska snabbt av den. Det är dock inte möjligt att analysera jod i sköldkörteln hos en levande person. Här kom återigen märkta atomer till undsättning, särskilt den radioaktiva isotopen av jod. Introduktion till kroppen och sedan observation av vägarna för dess passage och ackumuleringsplatser har läkare utvecklat en metod för att bestämma de inledande stadierna av Graves sjukdom.
Vlasov L.G. - Naturen läker
|
