|
 Få af selv de mest prominente eksperter inden for atomfysik vidste den morgen af 1942, at mennesket endelig havde mestret den hemmelige kontrol af en atomkædereaktion. Men tre år senere, i 1945, blev verden rystet af tragedien i de japanske byer - Hiroshima og Nagasaki.
Det var over disse byer, at giftige svampe med atomeksplosioner steg for første gang. Og det var dengang menneskeheden lærte - bittert og håndgribeligt - om atomkernens destruktive magt.
Undersøgelsen af fænomenet radioaktivitet og effekten af stråling på levende væv begyndte imidlertid meget tidligere - i 1896. På det tidspunkt blev den unge franske fysiker Henri Becquerel interesseret i salte indeholdende det kemiske element uran.
Faktum er, at mange uransalte har evnen til at phosphorescere, når de bestråles med sollys. Becquerel besluttede at studere denne ejendom mere detaljeret. Han udsatte uransalte for sollys og lagde dem derefter på en fotografisk plade indpakket i sort papir. Det viste sig, at strålerne af phosphanscens af uransalte ganske let passerer gennem det uigennemsigtige papir og efterlader en sort plet på pladen efter dens udvikling. Becquerel var den første til at komme til denne konklusion. Men det blev snart klart, at phosphorescensstrålene ikke havde noget at gøre med det. Uraniumsalte, selv tilberedt og opbevaret i mørke, virkede stadig på den fotografiske plade i flere måneder og ikke kun gennem papir, men endda gennem træ, metaller osv. På basis af disse eksperimenter blev radioaktivitet opdaget. Og to år senere blev to nye radioaktive grundstoffer, polonium og radium, opdaget af berømte forskere, ægtefællerne Maria og Pierre Curie. Det var fra dette tidspunkt, at en intensiv undersøgelse af radioaktivitet begyndte. Men hvad er radioaktivitet?
Vi er vant fra barndommen til, at livløse objekter normalt eksisterer i århundreder. Under alle omstændigheder, hvis ikke objekterne selv, så materialerne, som de er fremstillet af. Døm selv: selvom vi knækkede en porcelænsbæger, og den ophørte med at udføre den tilsigtede rolle, så kan dens skår ligge i årtusinder, og i princippet vil der ikke ske noget med dem. Arkæologer finder trods alt resterne af retter og dekorationer, som folk bar for mange årtusinder siden!
Hele pointen her ligger i den ekstraordinære styrke af molekylerne af uorganiske forbindelser og de partikler, der udgør dem - atomer. Faktisk kan individuelle atomer eksistere i meget lang tid uden at gennemgå nogen væsentlige ændringer. For at ødelægge eller "genindføre" et atom skal du faktisk ændre dets kerne, og dette er for vanskelig en opgave.
Men i naturen viser det sig, at der også er atomer, hvis kerner ændrer sig spontant spontant, som fysikere siger. Det er disse kerner, der blev kaldt radioaktive, da de undergår transformation, udsender stråler. Således er radioaktivitet et fysisk fænomen, hvor en eller anden omlejring af atomkerner forekommer. Disse er normalt tre typer stråler. De blev navngivet bogstaverne i det græske alfabet: alfa, beta og gamma. Alfa- og betastråler er strømme af partikler. Især alfapartikler er atomer i elementet helium, blottet for deres elektroner. Betapartikler er en strøm af elektroner, mens gammastråler er elektromagnetiske bølger, der noget ligner røntgenstråler i egenskaber. Således bliver et atom af et radioaktivt element, der skubber en alfa- eller beta-partikel ud fra kernen, til et atom af et andet element. Så for eksempel bliver et radiumatom, der udsender en alfapartikel, til et atom af et element kaldet radon.
Studerer radioaktive elementer (som forresten ikke var så få), forskere bemærkede to meget interessante træk. En af dem bestod i det faktum, at forfaldshastigheden (eller mere præcist, transformation) af radioaktive atomer af samme type er strengt konstant og praktisk talt ikke påvirket af nogen eksterne faktorer. Det afhænger kun af mængden af tilgængeligt radioaktivt element. Så hvis vi for eksempel har et gram radium, vil halvdelen af alle tilgængelige atomer henfalde på nøjagtigt 1620 år. Det resterende halve gram vil henfalde med halvdelen (det vil sige, antallet falder med det halve) også efter 1620 år osv. Desuden er henfaldshastigheden for hver type atom strengt konstant, og indtil der er fundet to forskellige typer radioaktive atomer, der ville have den samme halveringstid er den tidsperiode, hvor halvdelen af alle atomer gennemgår transformation).
En anden funktion var, at det viste sig, at radioaktive stråler er i stand til at virke på levende væv. Og den første til at opdage det var opdageren af radioaktivitet, Henri Becquerel. For at demonstrere gløden af radiumsalte i mørket bar han en glasampul indeholdende dette salt i brystlommen. Efter et stykke tid opdagede han på sin krop på det sted, der ligger over for ampullen, en let rødme, der lignede en let forbrænding, som derefter blev til et lille ømme. Forskeren tilskrev ganske rigtigt dette fænomen til virkningen af radioaktive stråler. Forresten helede såret meget langsomt og helbredte først efter mange måneder. Det var da næsten halvtreds år før Hiroshima og Nagasaki, at radioaktive atomer advarede folk om deres fare.
Hvad består den af?
Det viste sig, at den største fare ikke er selve stofferne, men den stråling, de udsender under processen med radioaktiv transformation. Alle tre typer stråler i en eller anden grad kan interagere med forskellige stoffer af både uorganisk og organisk natur, inklusive det "materiale", som cellerne i en levende organisme er bygget af. Og selvom alle tre typer stråling adskiller sig markant fra hinanden, kan deres virkning på levende væv i en første tilnærmelse i nogen grad overvejes at være den samme.
Men her er der selvfølgelig nogle særegenheder. Da alfa-stråling er en strøm af temmelig tunge (sammenlignet med beta-partikler) kerner i heliumatomet, frembringer disse kerner, når de passerer gennem stoffet, de største forstyrrelser i de molekyler, der opstår på deres vej. I denne forstand er gammastråler de sikreste - de interagerer mindst af alt med det stof, gennem hvilket de passerer. Betapartikler indtager en mellemposition i denne henseende. Alfa-stråler er således de farligste. Men der er en anden side af problemet. Faktum er, at alfapartikler på grund af deres massivitet og stærke interaktion med stof har et meget lille såkaldt "område", det vil sige den vej, de går i et bestemt materiale. Selv et tyndt stykke papir er en uoverstigelig barriere for dem. Især blev det fundet, at alfastråler trænger ind i menneskets hud til en dybde på kun få mikroner. Naturligvis kan de ikke føre til dybe læsioner af indre organer under ekstern bestråling. Samtidig interagerer gammastråler, skønt meget mindre med stof, men deres gennemtrængende evne er så stor, at den menneskelige krop praktisk talt ikke kan udgøre en håndgribelig barriere for dem. Det er ikke for ingenting, at atomreaktorer er omgivet af tykke betonvægge - først og fremmest er disse slags "fælder" til gammastråler, der vises under reaktorens drift.Da gamma-strålers sti i menneskekroppen er tusinder af gange længere end alfapartiklernes sti, er det naturligt, at de kan føre til ødelæggelse af mange kemiske og biologiske strukturer, "der støder på" undervejs. Når det udsættes for eksterne radioaktive stoffer, anses det for, at gammastråler udgør den største fare. Sandt nok ændres billedet markant, hvis et radioaktivt stof trænger ind i kroppen. Derefter er de farligste alfastråler, som interagerer intensivt med cellerne i det indre væv.
Den største fare, som nævnt ovenfor, består i destruktion af visse molekyler i kroppen, når de interagerer med stråling. Således gennemgår vandmolekyler for eksempel forbedret dissociation i ladede hydrogen- og hydroxylioner. Men måske er det meget værre, når molekylet i stedet for dissociation "opdeles" i to neutrale grupper (de såkaldte radikaler), som, selv om de eksisterer i en fri form i ekstremt kort tid, har en meget høj reaktivitet.
Sådanne transformationer kan naturligvis ikke kun gennemgå vandmolekyler, men også andre kemiske forbindelser, der udgør en levende organisme. På et tidspunkt blev det endda antaget, at skaderne på kroppen på grund af stråling skyldtes netop disse fragmenter, hvoraf nogle er meget farlige. Imidlertid blev denne hypotese snart opgivet, da den blev modsagt af den ekstremt lave koncentration af stoffer, der kunne have dannet sig. Faktisk, selv med intens bestråling af kroppen, skulle indholdet af sådanne fragmenter ikke have oversteget en ti milliardedel gram. Nu er forskere af den opfattelse, at de oprindeligt dannede ioner og radikaler sandsynligvis indgår i yderligere interaktion med endnu ikke ødelagte molekyler. Produkterne af sådanne "sekundære" reaktioner interagerer til gengæld med nye molekyler, således at antallet af molekyler, der har undergået destruktion, øges som en lavine, det vil sige i dette tilfælde en såkaldt kædereaktion. Som et resultat ændres sammensætningen af forskellige stoffer (især vitaminenzymer), der regulerer den menneskelige krops aktivitet såvel som ændringer i en række fysiologiske funktioner og biokemiske processer (hæmatopoietisk funktion af knoglemarven, åndedrætsfunktionen i blodet osv.). Og som en konsekvens opstår der en eller anden form for strålingssyge afhængigt af strålingsintensiteten. Og selvom effektive metoder til dets behandling nu er blevet udviklet ved hjælp af lægemidler, der afbryder kædeskredet af transformation, de såkaldte hæmmere, er forbuddet mod ikke kun brugen, men også test af atom- og termonukleære våben af afgørende betydning i forebyggelsen af strålingssygdomme.
Anvendelsen af radioaktive lægemidler til forebyggelse og behandling af en række sygdomme er yderst hensigtsmæssig. Selv pionererne inden for radioaktivitetsforskning - Pierre og Marie Curie brugte radiumpræparater som en slags medicinske præparater. I øjeblikket anvendes radioaktive isotoper i vid udstrækning til behandling af forskellige typer maligne tumorer. Men måske er den mest kendte anvendelse af radioaktive stoffer til at opretholde en persons vitalitet, forebyggelse af en række sygdomme, brugen af såkaldte radonbade.
Faktum er, at under radioaktivt henfald bliver radium til et radioaktivt gasformigt element radon. Vand mættet med sådan en radioaktiv gas er et radonbad. Og selvom de på nuværende tidspunkt i en række klinikker forbereder kunstige radonbade, er den mest berømte naturlige "aflejring" af radonvand i Sovjetunionen de kaukasiske kilder nær Tskhaltubo. Terapeuter har studeret dem i lang tid.Det blev fundet, at virkningen af radonbade i vid udstrækning skyldes tilstedeværelsen af radon, især alfastråling, der vises under det radioaktive henfald af radon. Det er handlingen af ubetydelige doser af bestråling med alfapartikler, der forklarer helbredende egenskaber ved radonbade.
Som det viste sig, er kroppen i færd med at tage radonbade udsat for stråling ikke kun udefra, men også indefra. Da radon er luftformigt, trænger det let ind i menneskekroppen såvel som gennem huden direkte ind i blodet. Når man tager radonbade, er der således en ensartet og udbredt lille bestråling af kroppen med alfapartikler. Det viste sig, at kun omkring en procent af radon opløst i vand har en helende virkning. Desuden er denne handling meget begrænset i tid. Da radon er luftformig, fjernes den inden for 1-2 timer næsten fuldstændigt fra kroppen efter badning. I løbet af denne tid har kun omkring en halv procent af radon tid til at henfalde. Som du kan se, er eksponeringen af kroppen, mens du tager et bad, ikke kun meget kort, men også ubetydelig. Imidlertid er det netop disse minimumsdoser af stråling, der er helbredende. Det blev konstateret, at indtagelse af radonbade i ubetydelig grad påvirker hudens vasokonstriktion og hjertesammentrækninger. Samtidig er der et let fald i blodtrykket såvel som en stigning i stofskiftehastigheden. Derudover øges funktionerne af de hæmatopoietiske organer. Radonbade fører til en stigning i oxidative processer i kroppen, som bidrager til dets vitale aktivitet. Radonbade har en særlig udtalt effekt på nervesystemet. Især forbedres de inhiberende processer i hjernebarken, hvilket igen hjælper med at forbedre søvn. Det blev også bemærket, at radonbade har (omend små) smertestillende og antiinflammatoriske virkninger. Det blev fundet, at sådanne bade i nogle tilfælde fjerner kroniske inflammatoriske processer i visse organer i menneskekroppen (led og knogler).
For nylig er såkaldte mærkede atomer blevet udbredt i medicinsk og biokemisk praksis. Disse er atomer med almindelige kemiske grundstoffer, kun radioaktive. (Kemikere kalder dem ofte radioaktive isotoper.)
Store muligheder blev leveret af radioaktive isotoper til forskere, når de forskede i undersøgelsen af stofskifte (både i plante- og dyreorganismer). For eksempel blev det fundet, at proteinet fra et høneæg dannes (syntetiseres) fra mad, der blev fodret med kyllinger ca. en måned før æglægningen. Samtidig bruges calcium, som blev fodret med den eksperimentelle fugl dagen før, til at skabe ægskallen. Metoden med radioaktive indikatorer (eller mærkede atomer) tillod forskere at opdage det faktum, at metabolismen passerer meget højt mellem en levende organisme og miljøet. Så for eksempel blev det tidligere betragtet som almindeligt accepteret, at væv fornyes efter temmelig lange perioder, beregnet i år. Imidlertid viste det sig, at næsten fuldstændig udskiftning af alle gamle kropsfedtstoffer med nye i menneskekroppen kun tager to uger. Anvendelsen af mærket hydrogen (tritiumatomer) har utvetydigt vist, at dyreorganismer er i stand til at absorbere sodavand ikke kun gennem mave-tarmkanalen, men også direkte gennem huden.
Interessante resultater blev opnået af forskere, der brugte radioaktive isotoper af jern. Så for eksempel var det muligt at spore opførslen i kroppen af "eget" og transfunderet (donor) blod, på grundlag af hvilket dets opbevarings- og konserveringsmetoder blev forbedret betydeligt.
Det vides, at sammensætningen af røde blodlegemer (erythrocytter) i blodet indeholder hæmoglobin - et komplekst stof, der indeholder jern. Det viste sig, at hvis et dyr injiceres med mad med en radioaktiv isotop af jern, så kommer det ikke kun ind i blodbanen, men absorberes slet ikke.Selvom antallet af erytrocytter i et dyrs blod på en eller anden måde reduceres i blodet, forekommer absorptionen af jern på første trin stadig ikke. Og kun når antallet af erytrocytter på bekostning af gamle jernforretninger når normen, er der en øget assimilering af radioaktivt jern. Jern deponeres i kroppen "i reserve" i form af en kompleks forbindelse af ferritin, som dannes, når den interagerer med protein. Og kun fra dette "lager" trækker kroppen jern til syntese hæmoglobin.
Et antal radioaktive isotoper er blevet brugt til tidlig diagnose af sygdomme. Så for eksempel blev det fundet, at i tilfælde af funktionsfejl skjoldbruskkirtlen mængden af jod i det falder kraftigt. Derfor akkumuleres jod, der introduceres i kroppen i en eller anden form, temmelig hurtigt af det. Det er imidlertid ikke muligt at analysere jod i skjoldbruskkirtlen hos en levende person. Også her kom mærkede atomer til undsætning, især den radioaktive isotop af jod. Ved at introducere i kroppen og derefter observere stierne for dens passage og akkumuleringssteder har lægerne udviklet en metode til bestemmelse af de indledende stadier af Graves sygdom.
Vlasov L.G. - Naturen heler
|
