|
 Slechts weinigen van zelfs de meest vooraanstaande experts op het gebied van atoomfysica wisten die ochtend van 1942 dat de mens eindelijk de geheime beheersing van een nucleaire kettingreactie onder de knie had. Maar drie jaar later, in 1945, werd de wereld opgeschud door de tragedie van de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki.
Het was boven deze steden dat giftige paddenstoelen van atoomexplosies voor het eerst de lucht in vlogen. En het was toen dat de mensheid - bitter en tastbaar - leerde over de vernietigende kracht van de atoomkern.
De studie van het fenomeen radioactiviteit en het effect van straling op levende weefsels begon echter veel eerder - in 1896. In die tijd raakte de jonge Franse natuurkundige Henri Becquerel geïnteresseerd in zouten die het chemische element uranium bevatten.
Feit is dat veel uraniumzouten het vermogen hebben om te fosforesceren wanneer ze worden bestraald met zonlicht. Becquerel besloot dit pand in meer detail te bestuderen. Hij stelde uraniumzouten bloot aan zonlicht en legde ze vervolgens op een fotografische plaat gewikkeld in zwart papier. Het bleek dat de fosforescerende stralen van uraniumzouten vrij gemakkelijk door het ondoorzichtige papier gaan en na de ontwikkeling een zwarte vlek op de plaat achterlaten. Becquerel was de eerste die tot deze conclusie kwam. Maar al snel werd duidelijk dat de fosforescentie-stralen er niets mee te maken hadden. Uraniumzouten, zelfs bereid en in het donker bewaard, werkten nog enkele maanden op de fotografische plaat, en niet alleen via papier, maar zelfs via hout, metalen, enz. Op basis van deze experimenten werd radioactiviteit ontdekt. En twee jaar later werden twee nieuwe radioactieve elementen, polonium en radium, ontdekt door beroemde wetenschappers, de echtgenoten Maria en Pierre Curie. Vanaf deze tijd begon een intensieve studie van radioactiviteit. Maar wat is radioactiviteit?
We zijn van kinds af aan gewend dat levenloze voorwerpen meestal eeuwenlang bestaan. In ieder geval, zo niet de objecten zelf, dan de materialen waarvan ze zijn gemaakt. Oordeel zelf: zelfs als we de porseleinen beker zouden breken en deze niet meer de beoogde rol vervulde, kunnen de scherven ervan millennia lang liggen en zal er in principe niets met hen gebeuren. Archeologen vinden tenslotte de overblijfselen van schalen en decoraties die mensen vele millennia geleden droegen!
Het hele punt hier ligt in de buitengewone sterkte van de moleculen van anorganische verbindingen en de deeltjes waaruit ze bestaan - atomen. Inderdaad, individuele atomen kunnen heel lang bestaan zonder significante veranderingen te ondergaan. Inderdaad, om een atoom te vernietigen of "opnieuw te maken", moet je zijn kern veranderen, en dit is een te moeilijke taak.
Maar in de natuur, zo blijkt, zijn er ook atomen waarvan de kernen spontaan, spontaan veranderen, zoals natuurkundigen zeggen. Het zijn deze kernen die radioactief werden genoemd, omdat ze bij transformatie stralen uitzenden. Radioactiviteit is dus een fysisch fenomeen waarbij een of andere herschikking van atoomkernen plaatsvindt. Dit zijn meestal drie soorten stralen. Ze werden de letters van het Griekse alfabet genoemd: alfa, bèta en gamma. Alfa- en bètastralen zijn deeltjesstromen. In het bijzonder zijn alfadeeltjes atomen van het element helium, verstoken van hun elektronen. Beta-deeltjes zijn een stroom elektronen, terwijl gammastralen elektromagnetische golven zijn, die qua eigenschappen enigszins lijken op röntgenstraling. Zo verandert een atoom van een radioactief element, dat een alfa- of bètadeeltje uit de kern werpt, in een atoom van een ander element. Een radiumatoom dat bijvoorbeeld een alfadeeltje uitzendt, verandert in een atoom van een element dat radon wordt genoemd.
Bij het bestuderen van radioactieve elementen (die overigens niet zo weinig bleken te zijn), merkten wetenschappers twee zeer interessante kenmerken op. Een daarvan was dat de snelheid van verval (of beter gezegd transformatie) van radioactieve atomen van dezelfde soort strikt constant is en praktisch niet wordt beïnvloed door externe factoren. Het hangt alleen af van de hoeveelheid beschikbaar radioactief element. Als we bijvoorbeeld één gram radium hebben, dan vervalt de helft van alle beschikbare atomen in exact 1620 jaar. De resterende halve gram zal met de helft vervallen (dat wil zeggen, hun aantal zal met de helft afnemen) ook na 1620 jaar, enz. Bovendien is de vervalsnelheid voor elk type atoom strikt constant, en totdat twee verschillende soorten radioactieve atomen gevonden die dezelfde halfwaardetijd zouden hebben (dat is dan de tijdsperiode waarin de helft van alle atomen transformatie ondergaan).
Een ander kenmerk was dat, zoals later bleek, radioactieve stralen kunnen werken op levende weefsels. En de eerste die het ontdekte, was de ontdekker van radioactiviteit, Henri Becquerel. Om de glans van radiumzouten in het donker te demonstreren, droeg hij in zijn borstzak een glazen ampul met dit zout. Na een tijdje vond hij op zijn lichaam, op de plaats tegenover de ampul, een lichte roodheid, die leek op een lichte brandwond, die vervolgens veranderde in een kleine zweer. De wetenschapper schreef dit fenomeen terecht toe aan de werking van radioactieve straling. Overigens genas de zweer heel langzaam en genas pas na vele maanden volledig. Het was toen, bijna vijftig jaar vóór Hiroshima en Nagasaki, dat radioactieve atomen mensen waarschuwden voor hun gevaar.
Waar bestaat het uit?
Het bleek dat het grootste gevaar niet de stoffen zelf zijn, maar de straling die ze uitzenden tijdens het proces van radioactieve transformatie. Alle drie soorten stralen kunnen tot op zekere hoogte een wisselwerking aangaan met verschillende substanties van zowel anorganische als organische aard, inclusief het 'materiaal' waaruit de cellen van een levend organisme zijn opgebouwd. En hoewel alle drie de soorten straling significant van elkaar verschillen, kan in een eerste benadering hun effect op levende weefsels tot op zekere hoogte als hetzelfde worden beschouwd.
Maar hier zijn er natuurlijk enkele eigenaardigheden. Omdat alfastraling een stroom is van tamelijk zware (in vergelijking met bètadeeltjes) kernen van het heliumatoom, produceren deze kernen, wanneer ze door de stof gaan, de grootste verstoringen in de moleculen die ze tegenkomen op hun pad. In die zin zijn gammastralen het veiligst: ze werken het minst samen met de stof waardoor ze passeren. Beta-deeltjes nemen hierbij een tussenpositie in. Alfastralen zijn dus het gevaarlijkst. Maar er is een andere kant aan het probleem. Feit is dat alfadeeltjes vanwege hun massaliteit en sterke interactie met materie een zeer klein zogenaamd "bereik" hebben, dat wil zeggen het pad dat ze in een bepaald materiaal afleggen. Zelfs een dun stuk papier is voor hen een onoverkomelijke barrière. In het bijzonder werd gevonden dat alfa-stralen de menselijke huid doordringen tot een diepte van slechts enkele micron. Ze kunnen natuurlijk niet leiden tot diepe laesies van inwendige organen bij uitwendige bestraling. Tegelijkertijd hebben gammastralen, hoewel veel minder interactie met materie, hun doordringend vermogen zo groot dat het menselijk lichaam praktisch geen tastbare barrière voor hen kan vormen. Het is niet voor niets dat kernreactoren omgeven zijn door dikke betonnen muren - allereerst zijn dit soort "vallen" voor gammastraling die tijdens de werking van de reactor verschijnt.Aangezien het pad van gammastraling in het menselijk lichaam vele duizenden malen langer is dan het pad van alfadeeltjes, is het natuurlijk dat ze kunnen leiden tot de vernietiging van veel chemische en biologische structuren die je onderweg tegenkomt. Daarom wordt aangenomen dat gammastraling bij blootstelling aan externe radioactieve stoffen het grootste gevaar vormt. Toegegeven, het beeld verandert aanzienlijk als een radioactieve stof het lichaam binnendringt. De gevaarlijkste zijn dan alfastralen, die intensief zullen interageren met de cellen van interne weefsels.
Het grootste gevaar, zoals hierboven opgemerkt, bestaat uit de vernietiging van bepaalde moleculen van het lichaam bij interactie met straling. Zo ondergaan watermoleculen bijvoorbeeld een versterkte dissociatie in geladen waterstof- en hydroxylionen. Maar misschien is het veel erger als, in plaats van dissociatie, het molecuul zich splitst in twee neutrale groepen (de zogenaamde radicalen), die, hoewel ze in een vrije vorm bestaan gedurende een extreem korte tijd, een zeer hoge reactiviteit.
Dergelijke transformaties kunnen natuurlijk niet alleen watermoleculen ondergaan, maar ook andere chemische verbindingen waaruit een levend organisme bestaat. Ooit werd zelfs aangenomen dat de schade aan het lichaam als gevolg van straling juist werd veroorzaakt door deze fragmenten, waarvan sommige erg gevaarlijk zijn. Deze hypothese werd echter al snel verlaten, omdat deze werd tegengesproken door de extreem lage concentratie van stoffen die konden worden gevormd. Inderdaad, zelfs bij intense bestraling van het lichaam, zou de inhoud van dergelijke fragmenten niet hoger mogen zijn dan een tien miljardste van een gram. Nu zijn wetenschappers van mening dat de aanvankelijk gevormde ionen en radicalen waarschijnlijk verdere interactie aangaan met nog niet vernietigde moleculen. De producten van dergelijke "secundaire" reacties werken op hun beurt in wisselwerking met nieuwe moleculen, zodat het aantal moleculen dat vernietiging heeft ondergaan als een lawine toeneemt, dat wil zeggen dat in dit geval een zogenaamde kettingreactie wordt waargenomen. Als gevolg hiervan is de samenstelling van verschillende stoffen (in het bijzonder vitamines-enzymen) die de activiteit van het menselijk lichaam reguleren, evenals veranderingen in een aantal fysiologische functies en biochemische processen (hematopoëtische functie van het beenmerg, ademhalingsfunctie van bloed, etc.) sterk veranderen. En als gevolg hiervan treedt, afhankelijk van de intensiteit van de straling, een of andere vorm van stralingsziekte op. En hoewel er nu effectieve methoden voor de behandeling zijn ontwikkeld met behulp van medicijnen die de kettinglawine van transformaties onderbreken, de zogenaamde remmers, is het verbod op niet alleen het gebruik, maar ook het testen van atoom- en thermonucleaire wapens van doorslaggevend belang. bij het voorkomen van stralingsziekten.
Het gebruik van radioactieve medicijnen voor de preventie en behandeling van een aantal ziekten is zeer aan te raden. Zelfs de pioniers van de studie van radioactiviteit - Pierre en Marie Curie gebruikten radiumpreparaten als een soort medicinale preparaten. Momenteel worden radioactieve isotopen veel gebruikt bij de behandeling van verschillende soorten kwaadaardige tumoren. Maar misschien wel het meest bekende gebruik van radioactieve stoffen om de vitaliteit van een persoon te behouden en een aantal ziekten te voorkomen, is het gebruik van zogenaamde radonbaden.
Het feit is dat radium tijdens radioactief verval verandert in een radioactief gasvormig element radon. Water verzadigd met zo'n radioactief gas is een radonbad. En hoewel momenteel in een aantal klinieken kunstmatige radonbaden worden voorbereid, is de bekendste natuurlijke "afzetting" van radonwater in onze Sovjet-Unie de Kaukasische bronnen bij Tskhaltubo. Therapeuten bestuderen ze al een hele tijd.Er werd gevonden dat het effect van radonbaden grotendeels te wijten is aan de aanwezigheid van radon, in het bijzonder alfa-straling, die optreedt tijdens het radioactieve verval van radon. Het is de werking van verwaarloosbare doses bestraling met alfadeeltjes die de genezende eigenschappen van radonbaden verklaren.
Het bleek dat het lichaam tijdens het nemen van radonbaden niet alleen van buitenaf, maar ook van binnenuit aan straling wordt blootgesteld. Omdat radon gasvormig is, dringt het gemakkelijk door in het menselijk lichaam, maar ook via de huid rechtstreeks in het bloed. Aldus treedt bij het nemen van radonbaden een uniforme en wijdverspreide kleine bestraling van het lichaam met alfadeeltjes op. Het bleek dat slechts ongeveer één procent van het in water opgeloste radon een genezende werking heeft. Bovendien is deze actie zeer beperkt in de tijd. Omdat radon gasvormig is, is het binnen 1 à 2 uur bijna volledig uit het lichaam verwijderd na het nemen van een bad. Gedurende deze tijd heeft slechts ongeveer een half procent van het radon tijd om te vervallen. Zoals u kunt zien, is de blootstelling van het lichaam tijdens het baden dus niet alleen erg kort, maar ook onbeduidend. Het zijn echter juist deze minimale stralingsdoses die genezend zijn. Het bleek dat het nemen van radonbaden een onbeduidende invloed heeft op de vasoconstrictie van de huid en hartcontracties. Tegelijkertijd is er een lichte daling van de bloeddruk, evenals een toename van de stofwisseling. Bovendien nemen de functies van de hematopoëtische organen toe. Radonbaden leiden tot een toename van oxidatieve processen in het lichaam, die bijdragen aan de vitale activiteit ervan. Radonbaden hebben een bijzonder uitgesproken effect op het zenuwstelsel. In het bijzonder worden de remmende processen van de hersenschors versterkt, wat op zijn beurt helpt om de slaap te verbeteren. Er werd ook opgemerkt dat radonbaden (zij het kleine) pijnstillende en ontstekingsremmende effecten hebben. Het bleek dat dergelijke baden in sommige gevallen chronische ontstekingsprocessen in bepaalde organen van het menselijk lichaam (gewrichten en botten) elimineren.
Recentelijk zijn zogenaamde gelabelde atomen wijdverspreid in de medische en biochemische praktijk. Dit zijn atomen van gewone chemische elementen, alleen radioactief. (Chemici noemen ze vaak radioactieve isotopen.)
De radioactieve isotopen hebben wetenschappers grote kansen geboden bij het onderzoek naar metabolisme (zowel in plantaardige als dierlijke organismen). Er werd bijvoorbeeld gevonden dat het eiwit van een kippenei wordt gevormd (gesynthetiseerd) uit voedsel dat ongeveer een maand voor het leggen van eieren aan kippen werd gevoerd. Tegelijkertijd wordt calcium, dat de dag ervoor aan de experimentele vogel werd gevoerd, gebruikt om de eischaal te maken. De methode van radioactieve indicatoren (of gelabelde atomen) stelde wetenschappers in staat het feit te ontdekken van een zeer hoge doorgang van het metabolisme tussen een levend organisme en de omgeving. Zo werd het bijvoorbeeld eerder als algemeen aanvaard beschouwd dat weefsels worden vernieuwd na vrij lange perioden, berekend in jaren. In werkelijkheid bleek echter dat bijna volledige vervanging van alle oude lichaamsvetten door nieuwe in het menselijk lichaam slechts twee weken duurt. Het gebruik van gelabelde waterstof (tritiumatomen) heeft ondubbelzinnig aangetoond dat dierlijke organismen frisdrank niet alleen via het maagdarmkanaal maar ook direct via de huid kunnen opnemen.
Interessante resultaten werden verkregen door wetenschappers die radioactieve isotopen van ijzer gebruikten. Zo was het bijvoorbeeld mogelijk om het gedrag van 'eigen' en getransfundeerd (donor) bloed in het lichaam te traceren, op basis waarvan de opslag- en conserveringsmethoden significant werden verbeterd.
Het is bekend dat de samenstelling van rode bloedcellen (erytrocyten) van bloed hemoglobine bevat - een complexe stof die ijzer bevat. Het bleek dat als een dier wordt geïnjecteerd met voedsel met een radioactieve isotoop van ijzer, het niet alleen niet in de bloedbaan terechtkomt, maar ook helemaal niet wordt geassimileerd.Zelfs als het aantal erytrocyten in het bloed van een dier op de een of andere manier in het bloed wordt verminderd, vindt in de eerste fase de opname van ijzer nog steeds niet plaats. En pas wanneer het aantal erytrocyten de norm bereikt vanwege oude ijzervoorraden, wordt een verhoogde assimilatie van radioactief ijzer waargenomen. IJzer wordt "in reserve" in het lichaam afgezet in de vorm van een complexe verbinding van ferritine, die wordt gevormd wanneer het in wisselwerking staat met eiwitten. En alleen uit dit "magazijn" haalt het lichaam ijzer voor synthese hemoglobine.
Een aantal radioactieve isotopen is gebruikt voor de vroege diagnose van ziekten. Zo bleek dat bijvoorbeeld bij storingen schildklier de hoeveelheid jodium erin neemt sterk af. Daarom wordt jodium dat in een of andere vorm in het lichaam wordt geïntroduceerd, er vrij snel door geaccumuleerd. Het is echter niet mogelijk om het jodium van de schildklier van een levend persoon te analyseren. Hier kwamen opnieuw gelabelde atomen te hulp, met name de radioactieve isotoop van jodium. Door het lichaam in te brengen en vervolgens de paden van de doorgang en de plaatsen van accumulatie te observeren, hebben artsen een methode ontwikkeld om de eerste stadia van de ziekte van Graves te bepalen.
Vlasov L.G. - De natuur geneest
Vergelijkbare publicaties
|
