|
 Len málokto z najvýznamnejších odborníkov v oblasti atómovej fyziky vedel, že ráno 1942 tento človek konečne ovládol tajnú kontrolu nad jadrovou reťazovou reakciou. O tri roky neskôr, v roku 1945, však svet šokovala tragédia japonských miest - Hirošimy a Nagasaki.
Práve nad týmito mestami po prvýkrát vzrástli jedovaté huby atómových výbuchov. A práve vtedy sa ľudstvo dozvedelo - trpko a hmatateľne - o ničivej sile atómového jadra.
Štúdium fenoménu rádioaktivity a účinku žiarenia na živé tkanivá sa však začalo oveľa skôr - v roku 1896. V tom čase sa mladý francúzsky fyzik Henri Becquerel začal zaujímať o soli obsahujúce chemický prvok urán.
Faktom je, že veľa solí uránu má schopnosť fosforu, keď sú ožarované slnečným žiarením. Becquerel sa rozhodol túto vlastnosť študovať podrobnejšie. Vystavil soli uránu slnečnému žiareniu a potom ich dal na fotografickú dosku zabalenú v čiernom papieri. Ukázalo sa, že lúče fosforescencie uránových solí prechádzajú dostatočne ľahko cez nepriehľadný papier a po jeho vývoji zostávajú na doske čierne škvrny. K tomuto záveru dospela ako prvá Becquerel. Ale čoskoro sa ukázalo, že fosforescenčné lúče s tým nemali nič spoločné. Uránové soli, aj keď boli pripravené a udržiavané v tme, pôsobili na fotografickej doske niekoľko mesiacov, a to nielen prostredníctvom papiera, ale dokonca aj cez drevo, kovy atď. Na základe týchto experimentov bola objavená rádioaktivita. A o dva roky neskôr boli dvoma novými rádioaktívnymi prvkami, polóniom a rádiom, objavení slávni vedci, manželia Maria a Pierre Curieovci. Od tohto obdobia sa začalo intenzívne študovať rádioaktivitu. Čo je to však rádioaktivita?
Z detstva sme si zvykli, že neživé predmety zvyčajne existujú po celé storočia. V každom prípade, ak nie samotné objekty, tak materiály, z ktorých sú vyrobené. Posúďte sami: aj keby sme rozbili porcelánový pohár a prestal plniť svoju zamýšľanú úlohu, potom jeho črepy môžu ležať celé tisícročia a v zásade sa im nič nestane. Archeológovia koniec koncov nachádzajú zvyšky riadu a šperkov, ktoré ľudia nosili pred mnohými tisícročiami!
Celý bod spočíva v mimoriadnej sile molekúl anorganických zlúčenín a častíc, ktoré ich tvoria - atómov. Jednotlivé atómy môžu skutočne existovať veľmi dlho bez toho, aby prešli nejakými významnými zmenami. Na zničenie alebo „prerobenie“ atómu musíte skutočne zmeniť jeho jadro, čo je príliš ťažká úloha.
Ale v prírode sa ukazuje, že existujú aj atómy, ktorých jadrá sa menia spontánne, spontánne, ako hovoria fyzici. Práve týmto jadrám sa hovorilo rádioaktívne, pretože pri transformácii emitujú lúče. Rádioaktivita je teda fyzikálny jav, pri ktorom dochádza k jednému alebo druhému preusporiadaniu atómových jadier. Spravidla ide o tri typy lúčov. Dostali meno podľa písmen gréckej abecedy: alfa, beta a gama. Alfa a beta lúče sú prúdy častíc. Najmä častice alfa sú atómy prvku hélium bez svojich elektrónov. Beta častice sú prúdom elektrónov a gama lúče sú elektromagnetické kmity, ktoré sa svojimi vlastnosťami trochu podobajú röntgenovým lúčom. Atóm rádioaktívneho prvku, ktorý vypudí z jadra alfa alebo beta časticu, sa teda zmení na atóm iného prvku. Napríklad napríklad atóm rádia emitujúci častice alfa sa zmení na atóm prvku nazývaného radón.
Pri štúdiu rádioaktívnych prvkov (ktorých mimochodom nebolo až tak málo) si vedci všimli dve veľmi zaujímavé vlastnosti. Jedna z nich spočívala v tom, že rýchlosť rozpadu (alebo presnejšie transformácie) rádioaktívnych atómov rovnakého typu je striktne konštantná a prakticky nie je ovplyvnená žiadnymi vonkajšími faktormi. Závisí to iba od množstva dostupného rádioaktívneho prvku. Napríklad, ak máme jeden gram rádia, potom sa polovica všetkých dostupných atómov rozpadne presne za 1620 rokov. Zvyšná polovica gramu sa bude rozpadať na polovicu (to znamená, že ich počet sa zníži na polovicu) tiež po 1620 rokoch atď. Okrem toho je rýchlosť rozpadu pre každý typ atómu striktne konštantná a kým sa nenájdu dva rôzne typy rádioaktívnych atómov ktorý by mal rovnaký polčas rozpadu (potom je to časové obdobie, počas ktorého polovica všetkých atómov prechádza transformáciou).
Ďalším znakom bolo, že ako sa ukázalo, rádioaktívne lúče sú schopné pôsobiť na živé tkanivá. A prvý, kto to objavil, bol objaviteľ rádioaktivity Henri Becquerel. Aby demonštroval žiaru solí rádia v tme, nosil so sebou v náprsnom vrecku sklenenú ampulku obsahujúcu túto soľ. Po chvíli na svojom tele na mieste oproti ampulke objavil mierne začervenanie pripomínajúce mierne popáleniny, ktoré sa potom zmenilo na malú ranu. Vedec tento jav celkom správne pripisoval pôsobeniu rádioaktívnych lúčov. Mimochodom, vred sa hojil veľmi pomaly a úplne sa zahojil až po mnohých mesiacoch. Bolo to potom, takmer päťdesiat rokov pred Hirošimou a Nagasaki, rádioaktívne atómy varovali ľudí pred ich nebezpečenstvom.
Z čoho sa skladá?
Ukázalo sa, že hlavným nebezpečenstvom nie sú samotné látky, ale žiarenie, ktoré emitujú v procese rádioaktívnej transformácie. Všetky tri typy lúčov môžu do jedného alebo druhého stupňa interagovať s rôznymi látkami anorganickej aj organickej povahy vrátane „materiálu“, z ktorého sú zostavené bunky živého organizmu. A hoci sa všetky tri typy žiarenia navzájom výrazne líšia, v prvej aproximácii možno ich vplyv na živé tkanivá považovať do istej miery za rovnaký.
Ale tu samozrejme existujú určité zvláštnosti. Pretože alfa žiarenie je prúd pomerne ťažkých (v porovnaní s beta časticami) jadier atómu hélia, tieto jadrá spôsobujú pri prechode látkou najväčšie poruchy v molekulách, s ktorými sa stretávajú v ich dráhe. V tomto zmysle sú gama lúče najbezpečnejšie - najmenej interagujú s látkou, cez ktorú prechádzajú. Z tohto hľadiska častice beta zaujímajú medzipolohu. Teda alfa lúče sú najnebezpečnejšie. Existuje však aj iná stránka problému. Faktom je, že vďaka svojej masívnosti a silnej interakcii s hmotou majú častice alfa veľmi malý takzvaný „rozsah“, to znamená cestu, ktorou prechádzajú v konkrétnom materiáli. Aj tenký kúsok papiera je pre nich neprekonateľnou prekážkou. Zistilo sa najmä, že lúče alfa prenikajú ľudskou pokožkou do hĺbky iba niekoľkých mikrónov. Prirodzene nemôžu pri vonkajšom ožarovaní viesť k hlbokým léziám vnútorných orgánov. Gama lúče zároveň síce oveľa menej interagujú s hmotou, ale ich penetračná schopnosť je taká veľká, že ľudské telo pre nich prakticky nemôže predstavovať hmatateľnú bariéru. Nie nadarmo sú jadrové reaktory obklopené hrubými betónovými stenami - v prvom rade ide o akési „pasce“ na gama lúče, ktoré sa objavujú počas prevádzky reaktora.Pretože dráha gama lúčov v ľudskom tele je mnohonásobne dlhšia ako dráha alfa častíc, je prirodzené, že môžu viesť k zničeniu mnohých chemických a biologických štruktúr, ktoré sa na tejto ceste „stretnú“. Preto sa pri vystavení vonkajším rádioaktívnym látkam usudzuje, že gama žiarenie predstavuje najväčšie nebezpečenstvo. Je pravda, že obraz sa významne zmení, ak sa do tela dostane rádioaktívna látka. Najnebezpečnejšie sú potom alfa lúče, ktoré budú intenzívne interagovať s bunkami vnútorných tkanív.
Hlavné nebezpečenstvo, ako je uvedené vyššie, spočíva v deštrukcii určitých molekúl organizmu pri interakcii so žiarením. Tak napríklad molekuly vody podliehajú zvýšenej disociácii na nabitý vodík a hydroxylové ióny. Ale asi je oveľa horšie, keď sa molekula namiesto disociácie „rozdelí“ na dve neutrálne skupiny (tzv. Radikály), ktoré aj keď existujú vo voľnej forme extrémne dlho, majú veľmi vysokú hladinu. reaktivita.
Takéto premeny môžu samozrejme podstúpiť nielen molekuly vody, ale aj ďalšie chemické zlúčeniny, ktoré tvoria živý organizmus. Istý čas sa dokonca verilo, že poškodenie tela v dôsledku žiarenia bolo spôsobené práve týmito úlomkami, z ktorých niektoré sú veľmi nebezpečné. Od tejto hypotézy sa však čoskoro upustilo, pretože jej odporovala extrémne nízka koncentrácia látok, ktoré sa mohli vytvárať. Skutočne, ani pri intenzívnom ožarovaní tela nemal obsah takýchto fragmentov presiahnuť jednu desaťmiliontinu gramu. Teraz sú vedci toho názoru, že pôvodne vytvorené ióny a radikály pravdepodobne vstupujú do ďalšej interakcie s ešte nezničenými molekulami. Produkty takýchto „sekundárnych“ reakcií zasa interagujú s novými molekulami, takže počet molekúl, ktoré prešli deštrukciou, rastie ako lavína, to znamená, že v tomto prípade sa pozoruje takzvaná reťazová reakcia. Výsledkom je, že zloženie rôznych látok (najmä vitamínov-enzýmov), ktoré regulujú činnosť ľudského tela, ako aj zmeny v rade fyziologických funkcií a biochemických procesov (krvotvorná funkcia kostnej drene, respiračné funkcie krv atď.) sa veľmi menia. Výsledkom je, že v závislosti od intenzity žiarenia sa vyskytuje jedna alebo iná forma choroby z ožiarenia. A hoci boli teraz vyvinuté účinné metódy jeho liečby pomocou liekov, ktoré prerušujú reťazovú lavínu transformácií, takzvaných inhibítorov, má rozhodujúci význam zákaz nielen použitia, ale aj testovania atómových a termonukleárnych zbraní. v prevencii radiačných chorôb.
Používanie rádioaktívnych liekov na prevenciu a liečbu mnohých chorôb je mimoriadne účelné. Aj priekopníci výskumu rádioaktivity - Pierre a Marie Curieovci používali ako druh liečivých prípravkov rádiové prípravky. V súčasnosti sa rádioaktívne izotopy široko používajú pri liečbe rôznych typov zhubných nádorov. Ale asi najznámejším použitím rádioaktívnych látok na udržanie vitality človeka a prevenciu mnohých chorôb je použitie takzvaných radónových kúpeľov.
Faktom je, že počas rádioaktívneho rozpadu sa rádium mení na rádioaktívny plynný prvok radón. Voda nasýtená takým rádioaktívnym plynom je radónový kúpeľ. A hoci v súčasnosti na mnohých klinikách pripravujú umelé radónové kúpele, najslávnejším prírodným „náleziskom“ radónových vôd v Sovietskom zväze sú kaukazské pramene neďaleko Cchaltuba. Terapeuti ich študujú už dlho.Zistilo sa, že účinok radónových kúpeľov je do značnej miery spôsobený prítomnosťou radónu, najmä alfa žiarenia, ktoré sa objavuje pri rádioaktívnom rozpade radónu. Je to pôsobenie zanedbateľných dávok ožiarenia alfa časticami, ktoré vysvetľuje liečivé vlastnosti radónových kúpeľov.
Ako sa ukázalo, v procese prijímania radónových kúpeľov je telo vystavené žiareniu nielen zvonku, ale aj zvnútra. Pretože je radón plynný, ľahko preniká do ľudského tela a tiež cez pokožku priamo do krvi. Pri radónových kúpeľoch teda dochádza k rovnomernému a rozšírenému malému ožiareniu tela časticami alfa. Ukázalo sa, že iba asi jedno percento radónu rozpusteného vo vode má liečivý účinok. Táto činnosť je navyše časovo veľmi obmedzená. Pretože je radón plynný, behom 1–2 hodín sa po kúpeli z tela odstráni takmer úplne. Počas tejto doby má čas na rozpad iba asi pol percenta radónu. Ako teda vidíte, vystavenie tela kúpeli je nielen veľmi krátke, ale aj zanedbateľné. Avšak práve tieto minimálne dávky žiarenia sú liečivé. Zistilo sa, že absolvovanie radónových kúpeľov nevýznamne ovplyvňuje vazokonstrikciu kože a kontrakcie srdca. Zároveň dochádza k miernemu poklesu krvného tlaku, ako aj k zvýšeniu rýchlosti metabolizmu. Okrem toho sa zvyšujú funkcie krvotvorných orgánov. Radónové kúpele vedú k zvýšeniu oxidačných procesov v tele, ktoré prispievajú k jeho životne dôležitej činnosti. Radónové kúpele pôsobia obzvlášť výrazne na nervový systém. Zlepšujú sa najmä inhibičné procesy v mozgovej kôre, čo zase pomáha zlepšovať spánok. Bolo tiež poznamenané, že radónové kúpele majú (aj keď malé) analgetické a protizápalové účinky. Zistilo sa, že v niektorých prípadoch takéto kúpele eliminujú chronické zápalové procesy v určitých orgánoch ľudského tela (kĺby a kosti).
V poslednej dobe sa v lekárskej a biochemickej praxi rozšírili takzvané označené atómy. Sú to atómy bežných chemických prvkov, iba rádioaktívne. (Chemici ich často nazývajú rádioaktívne izotopy.)
Veľké príležitosti poskytovali rádioaktívne izotopy vedcom pri výskume zameranom na štúdium metabolizmu (v rastlinných aj živočíšnych organizmoch). Napríklad sa zistilo, že bielkovina slepačieho vajca sa tvorí (syntetizuje) z potravy, ktorá sa kŕmila kurčatám asi mesiac pred znáškou vajec. Súčasne sa vápnik, ktorý sa deň predtým podával experimentálnemu vtákovi, použil na vytvorenie vaječnej škrupiny. Metóda rádioaktívnych indikátorov (alebo označených atómov) umožnila vedcom zistiť skutočnosť veľmi vysokej rýchlosti prechodu metabolizmu medzi živým organizmom a prostredím. Napríklad sa predtým všeobecne považovalo za všeobecne akceptované, že tkanivá sa obnovujú po pomerne dlhom časovom období, počítanom v rokoch. V skutočnosti sa však ukázalo, že takmer úplné nahradenie všetkých starých telesných tukov novými v ľudskom tele trvá len dva týždne. Použitie značeného vodíka (atómy trícia) jednoznačne preukázalo, že živočíšne organizmy sú schopné absorbovať sódu nielen cez gastrointestinálny trakt, ale aj priamo cez pokožku.
Zaujímavé výsledky dosiahli vedci pomocou rádioaktívnych izotopov železa. Takže napríklad bolo možné vysledovať správanie „vlastnej“ a transfúznej (darcovskej) krvi v tele, na základe čoho sa výrazne zlepšili metódy jej uchovávania a konzervovania.
Je známe, že zloženie červených krviniek (erytrocytov) v krvi obsahuje hemoglobín - komplexnú látku obsahujúcu železo. Ukázalo sa, že ak je zvieraťu injekčne podané jedlo s rádioaktívnym izotopom železa, nielenže sa nedostane do krvi, ale vôbec sa neabsorbuje.Aj keď je počet erytrocytov v krvi zvieraťa nejako znížený v krvi, v prvom štádiu k absorpcii železa stále nedochádza. A až keď počet erytrocytov dosiahne normu v dôsledku starých zásob železa, pozoruje sa zvýšená asimilácia rádioaktívneho železa. Železo sa ukladá v tele „v zálohe“ vo forme komplexnej zlúčeniny feritínu, ktorá sa tvorí pri jeho interakcii s bielkovinami. A iba z tohto „skladu“ telo čerpá železo pre syntézu hemoglobín.
Na včasnú diagnostiku chorôb sa použilo množstvo rádioaktívnych izotopov. Napríklad sa zistilo, že v prípade funkčných porúch štítna žľaza množstvo jódu v ňom prudko klesá. Preto sa jód zavedený do tela v tej či onej podobe hromadí pomerne rýchlo. Nie je však možné analyzovať jód štítnej žľazy živého človeka. Tu opäť prišli na pomoc značené atómy, najmä rádioaktívny izotop jódu. Zavedením do tela a následným sledovaním ciest jeho prechodu a miest akumulácie vyvinuli lekári metódu na určovanie počiatočných štádií Gravesovej choroby.
Vlasov L.G. - Príroda lieči
|
