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 Quella mattina del 1942, anche pochi tra i più eminenti specialisti nel campo della fisica atomica sapevano che l'uomo aveva finalmente dominato il controllo segreto di una reazione nucleare a catena. Ma tre anni dopo, nel 1945, il mondo fu scioccato dalla tragedia delle città giapponesi: Hiroshima e Nagasaki.
Fu su queste città che i funghi velenosi delle esplosioni atomiche si librarono per la prima volta. E fu allora che l'umanità imparò - amaramente e palpabilmente - il potere distruttivo del nucleo atomico.
Tuttavia, lo studio del fenomeno della radioattività e dell'effetto delle radiazioni sui tessuti viventi iniziò molto prima, nel 1896. A quel tempo, il giovane fisico francese Henri Becquerel si interessò ai sali contenenti l'elemento chimico uranio.
Il fatto è che molti sali di uranio hanno la capacità di fosforizzare quando vengono irradiati con la luce solare. Becquerel ha deciso di studiare questa proprietà in modo più dettagliato. Ha esposto i sali di uranio alla luce solare e poi li ha messi su una lastra fotografica avvolta in carta nera. Si è scoperto che i raggi di fosforescenza dei sali di uranio passano abbastanza facilmente attraverso la carta opaca, lasciando una macchia nera sulla lastra dopo il suo sviluppo. Becquerel è stato il primo a giungere a questa conclusione. Ma presto divenne chiaro che i raggi di fosforescenza non avevano nulla a che fare con questo. I sali di uranio, anche preparati e tenuti al buio, agirono ancora sulla lastra fotografica per diversi mesi, e non solo attraverso la carta, ma anche attraverso il legno, i metalli, ecc. Sulla base di questi esperimenti fu scoperta la radioattività. E due anni dopo, due nuovi elementi radioattivi, il polonio e il radio, furono scoperti da famosi scienziati, i coniugi Maria e Pierre Curie. Fu da questo momento che iniziò uno studio intensivo sulla radioattività. Ma cos'è la radioattività?
Siamo abituati fin dall'infanzia che gli oggetti inanimati di solito esistono da secoli. In ogni caso, se non gli oggetti stessi, allora i materiali con cui sono realizzati. Giudicate voi stessi: anche se abbiamo rotto la tazza di porcellana e ha cessato di svolgere il suo ruolo previsto, i suoi frammenti possono mentire per millenni e, in linea di principio, non accadrà loro nulla. Dopotutto, gli archeologi trovano i resti di piatti e decorazioni che le persone indossavano molti millenni fa!
Il punto qui sta nella straordinaria forza delle molecole dei composti inorganici e delle particelle che li compongono: gli atomi. In effetti, i singoli atomi possono esistere per un tempo molto lungo senza subire cambiamenti significativi. In effetti, per distruggere o "ricostruire" un atomo, è necessario modificarne il nucleo, e questo è un compito troppo difficile.
Ma in natura, si scopre, ci sono anche atomi i cui nuclei cambiano spontaneamente, spontaneamente, come dicono i fisici. Sono questi nuclei che sono stati chiamati radioattivi, poiché, subendo una trasformazione, emettono raggi. Pertanto, la radioattività è un fenomeno fisico in cui si verifica l'uno o l'altro riarrangiamento dei nuclei atomici. Di solito sono tre tipi di raggi. Sono state chiamate le lettere dell'alfabeto greco: alfa, beta e gamma. I raggi alfa e beta sono flussi di particelle. In particolare, le particelle alfa sono atomi dell'elemento elio, privi dei loro elettroni. Le particelle beta sono un flusso di elettroni, mentre i raggi gamma sono onde elettromagnetiche, in qualche modo simili nelle proprietà ai raggi X. Pertanto, un atomo di un elemento radioattivo, espellendo una particella alfa o beta dal nucleo, si trasforma in un atomo di un altro elemento. Quindi, ad esempio, un atomo di radio, che emette una particella alfa, si trasforma in un atomo di un elemento chiamato radon.
Studiando gli elementi radioattivi (che, a proposito, si sono rivelati non così pochi), gli scienziati hanno notato due caratteristiche molto interessanti. Uno di questi consisteva nel fatto che il tasso di decadimento (o, più precisamente, trasformazione) di atomi radioattivi dello stesso tipo è strettamente costante e praticamente non influenzato da alcun fattore esterno. Dipende solo dalla quantità di elementi radioattivi disponibili. Quindi, ad esempio, se abbiamo un grammo di radio, la metà di tutti gli atomi disponibili decadrà esattamente in 1620 anni. Il restante mezzo grammo decadrà della metà (cioè il loro numero diminuirà della metà) anche dopo 1620 anni, ecc. Inoltre, il tasso di decadimento per ogni tipo di atomo è strettamente costante, e fino a quando due diversi tipi di atomi radioattivi non hanno è stato scoperto che avrebbe la stessa emivita (quindi è quel periodo di tempo durante il quale la metà di tutti gli atomi subisce la trasformazione).
Un'altra caratteristica era che, come si è scoperto, i raggi radioattivi sono in grado di agire sui tessuti viventi. E il primo a scoprirlo è stato lo scopritore della radioattività, Henri Becquerel. Per dimostrare il bagliore dei sali di radio nell'oscurità, portava con sé nel taschino della giacca un'ampolla di vetro contenente questo sale. Dopo un po ', sul suo corpo, nel punto opposto all'ampolla, trovò un leggero rossore, simile a una leggera bruciatura, che poi si trasformò in una piccola piaga. Lo scienziato ha giustamente attribuito questo fenomeno all'azione dei raggi radioattivi. A proposito, l'ulcera è guarita molto lentamente e completamente guarita solo dopo molti mesi. Fu allora, quasi cinquant'anni prima di Hiroshima e Nagasaki, che gli atomi radioattivi avvertirono le persone del loro pericolo.
In cosa consiste?
Si è scoperto che il pericolo principale non sono le sostanze stesse, ma le radiazioni che emettono nel processo di trasformazione radioattiva. Tutti e tre i tipi di raggi in un modo o nell'altro possono interagire con varie sostanze di natura sia inorganica che organica, incluso il "materiale" di cui sono costituite le cellule di un organismo vivente. E sebbene tutti e tre i tipi di radiazioni differiscano significativamente l'uno dall'altro, in prima approssimazione il loro effetto sui tessuti viventi può essere considerato in una certa misura lo stesso.
Ma qui, ovviamente, ci sono alcune peculiarità. Poiché la radiazione alfa è un flusso di nuclei piuttosto pesanti (rispetto alle particelle beta) dell'atomo di elio, questi nuclei, quando attraversano la sostanza, producono i maggiori disturbi nelle molecole incontrate sul loro percorso. In questo senso, i raggi gamma sono i più sicuri: interagiscono meno di tutto con la sostanza attraverso la quale passano. Le particelle beta occupano una posizione intermedia a questo riguardo. Pertanto, i raggi alfa sono i più pericolosi. Ma c'è un altro aspetto della questione. Il fatto è che, a causa della loro massa e forte interazione con la materia, le particelle alfa hanno un cosiddetto "raggio" molto piccolo, cioè il percorso che attraversano in un particolare materiale. Anche un sottile pezzo di carta è per loro una barriera insormontabile. In particolare, è stato riscontrato che i raggi alfa penetrano nella pelle umana fino a una profondità di pochi micron. Naturalmente, non possono portare a lesioni profonde degli organi interni durante l'irradiazione esterna. Allo stesso tempo, i raggi gamma, sebbene molto meno interagiscano con la materia, ma la loro capacità di penetrazione è così grande che il corpo umano non può praticamente costituire una barriera tangibile per loro. Non è per niente che i reattori nucleari sono circondati da spessi muri di cemento - prima di tutto, si tratta di una sorta di "trappola" per i raggi gamma che compaiono durante il funzionamento del reattore.Poiché il percorso dei raggi gamma nel corpo umano è molte migliaia di volte più lungo del percorso delle particelle alfa, è naturale che possano portare alla distruzione di molte strutture chimiche e biologiche "incontrate" lungo il percorso. Ecco perché, se esposti a sostanze radioattive esterne, si ritiene che i raggi gamma rappresentino il pericolo maggiore. È vero, l'immagine cambia in modo significativo se una sostanza radioattiva entra nel corpo. Quindi i più pericolosi sono i raggi alfa, che interagiranno intensamente con le cellule dei tessuti interni.
Il pericolo principale, come notato sopra, consiste nella distruzione di alcune molecole dell'organismo quando interagiscono con le radiazioni. Così, ad esempio, le molecole d'acqua subiscono una dissociazione potenziata in ioni idrogeno e idrossile caricati. Ma, forse, è molto peggio quando, invece della dissociazione, la molecola si "scinde" in due gruppi neutri (i cosiddetti radicali), i quali, sebbene esistano in forma libera da brevissimo tempo, hanno una reattività.
Tali trasformazioni possono, ovviamente, subire non solo molecole d'acqua, ma anche altri composti chimici che compongono un organismo vivente. Un tempo si credeva addirittura che il danno all'organismo dovuto alle radiazioni fosse causato proprio da questi frammenti, alcuni dei quali molto pericolosi. Tuttavia questa ipotesi fu presto abbandonata, in quanto contraddetta dalla bassissima concentrazione di sostanze che si potevano formare. Infatti, anche con un'irradiazione intensa del corpo, il contenuto di tali frammenti non avrebbe dovuto superare un decimilionesimo di grammo. Ora gli scienziati sono dell'opinione che, probabilmente, gli ioni ei radicali formati inizialmente entrino in ulteriore interazione con molecole non ancora distrutte. I prodotti di tali reazioni "secondarie", a loro volta, interagiscono con nuove molecole, così che il numero di molecole che hanno subito distruzione aumenta come una valanga, cioè, in questo caso, si osserva una cosiddetta reazione a catena. Di conseguenza, la composizione di varie sostanze (in particolare gli enzimi vitaminici) che regolano l'attività del corpo umano, nonché i cambiamenti in una serie di funzioni fisiologiche e processi biochimici (funzione ematopoietica del midollo osseo, funzione respiratoria di sangue, ecc.) cambiano notevolmente. Di conseguenza, a seconda dell'intensità delle radiazioni, si verifica l'una o l'altra forma di malattia da radiazioni. E sebbene metodi efficaci del suo trattamento siano stati ora sviluppati con l'aiuto di farmaci che interrompono la catena valanga di trasformazioni, i cosiddetti inibitori, il divieto non solo dell'uso, ma anche della sperimentazione di armi atomiche e termonucleari è di importanza decisiva nella prevenzione delle malattie da radiazioni.
L'uso di farmaci radioattivi per la prevenzione e il trattamento di una serie di malattie è estremamente conveniente. Anche i pionieri della ricerca sulla radioattività - Pierre e Marie Curie usavano i preparati al radio come una sorta di preparati medicinali. Attualmente, gli isotopi radioattivi sono ampiamente utilizzati nel trattamento di vari tipi di tumori maligni. Ma, forse, l'uso più noto di sostanze radioattive per mantenere la vitalità di una persona, la prevenzione di una serie di malattie è l'uso dei cosiddetti bagni di radon.
Il fatto è che durante il decadimento radioattivo il radio si trasforma in un elemento gassoso radioattivo radon. L'acqua satura di un tale gas radioattivo è un bagno di radon. E sebbene attualmente in un certo numero di cliniche si preparino bagni artificiali al radon, il più famoso "deposito" naturale di acque di radon nell'Unione Sovietica sono le sorgenti caucasiche vicino a Tskhaltubo. I terapeuti li studiano da molto tempo.Si è scoperto che l'effetto dei bagni di radon è in gran parte dovuto alla presenza di radon, in particolare di radiazioni alfa, che compare durante il decadimento radioattivo del radon. È l'azione di dosi trascurabili di irradiazione con particelle alfa che spiega le proprietà curative dei bagni di radon.
Come si è scoperto, nel processo di assunzione di bagni di radon, il corpo è esposto alle radiazioni non solo dall'esterno, ma anche dall'interno. Poiché il radon è gassoso, penetra facilmente nel corpo umano e attraverso la pelle direttamente nel sangue. Pertanto, durante l'assunzione di bagni di radon, si verifica una piccola irradiazione uniforme e diffusa del corpo con particelle alfa. Allo stesso tempo, si è scoperto che solo l'1% circa del radon disciolto in acqua ha un effetto curativo. Inoltre, questa azione è molto limitata nel tempo. Poiché il radon è gassoso, entro 1–2 ore viene quasi completamente rimosso dal corpo dopo aver fatto il bagno. Durante questo periodo, solo la metà circa del radon ha il tempo di decadere. Quindi, come puoi vedere, l'esposizione del corpo durante il bagno non è solo molto breve, ma anche insignificante. Tuttavia, sono proprio queste dosi minime di radiazioni ad essere curative. Si è scoperto che l'assunzione di bagni di radon influisce in modo insignificante sulla vasocostrizione cutanea e sulle contrazioni cardiache. Allo stesso tempo, c'è una leggera diminuzione della pressione sanguigna e un aumento del tasso metabolico. Inoltre, aumentano le funzioni degli organi ematopoietici. I bagni di radon portano ad un aumento dei processi ossidativi nel corpo, che contribuiscono alla sua attività vitale. I bagni di radon hanno un effetto particolarmente pronunciato sul sistema nervoso. In particolare, vengono potenziati i processi inibitori della corteccia cerebrale, che a sua volta aiuta a migliorare il sonno. È stato anche notato che i bagni di radon hanno (anche se piccoli) effetti analgesici e antinfiammatori. È stato riscontrato che in alcuni casi tali bagni eliminano i processi infiammatori cronici in alcuni organi del corpo umano (articolazioni e ossa).
Recentemente, i cosiddetti atomi etichettati si sono diffusi nella pratica medica e biochimica. Questi sono atomi di elementi chimici ordinari, solo radioattivi. (I chimici spesso li chiamano isotopi radioattivi.)
Grandi opportunità sono state fornite dagli isotopi radioattivi agli scienziati durante la ricerca sullo studio del metabolismo (sia negli organismi vegetali che animali). Così, ad esempio, si è scoperto che la proteina dell'uovo di gallina si forma (sintetizzata) dal cibo che veniva somministrato ai polli circa un mese prima della deposizione delle uova. Allo stesso tempo, il calcio, che è stato somministrato all'uccello sperimentale il giorno prima, viene utilizzato per creare il guscio d'uovo. Il metodo degli indicatori radioattivi (o atomi etichettati) ha permesso agli scienziati di scoprire il fatto di un tasso di passaggio del metabolismo molto elevato tra un organismo vivente e l'ambiente. Quindi, ad esempio, in precedenza era considerato generalmente accettato che i tessuti si rinnovassero a intervalli piuttosto lunghi, calcolati in anni. Tuttavia, in realtà, si è scoperto che la sostituzione quasi completa di tutti i vecchi grassi corporei con quelli nuovi nel corpo umano richiede solo due settimane. L'uso di idrogeno marcato (atomi di trizio) ha dimostrato inequivocabilmente che gli organismi animali sono in grado di assorbire la soda non solo attraverso il tratto gastrointestinale, ma anche direttamente attraverso la pelle.
Risultati interessanti sono stati ottenuti dagli scienziati che utilizzano isotopi radioattivi del ferro. Così, ad esempio, è stato possibile tracciare il comportamento nel corpo del sangue "proprio" e trasfuso (donatore), in base al quale sono stati notevolmente migliorati i suoi metodi di conservazione e conservazione.
È noto che la composizione dei globuli rossi (eritrociti) del sangue include l'emoglobina, una sostanza complessa contenente ferro. Si è scoperto che se a un animale viene iniettato cibo con un isotopo radioattivo di ferro, non solo non entra nel flusso sanguigno, ma non viene assorbito affatto.Anche se il numero di eritrociti nel sangue di un animale è in qualche modo ridotto nel sangue, nella prima fase l'assorbimento del ferro non si verifica ancora. E solo quando il numero di eritrociti a scapito dei vecchi depositi di ferro raggiunge la norma, c'è una maggiore assimilazione del ferro radioattivo. Il ferro si deposita nell'organismo "in riserva" sotto forma di un complesso composto di ferritina, che si forma quando interagisce con le proteine. E solo da questo "magazzino" il corpo trae il ferro per la sintesi emoglobina.
Un certo numero di isotopi radioattivi è stato utilizzato per la diagnosi precoce delle malattie. Quindi, ad esempio, è stato riscontrato che in caso di malfunzionamenti ghiandola tiroidea la quantità di iodio in esso diminuisce bruscamente. Pertanto, lo iodio introdotto nel corpo in una forma o nell'altra viene accumulato piuttosto rapidamente da esso. Tuttavia, non è possibile analizzare lo iodio della ghiandola tiroidea di una persona vivente. Anche qui gli atomi etichettati vennero in soccorso, in particolare l'isotopo radioattivo dello iodio. Introducendo nel corpo, e poi osservando i percorsi del suo passaggio ei luoghi di accumulo, i medici hanno sviluppato un metodo per determinare le fasi iniziali della malattia di Graves.
Vlasov L.G. - La natura guarisce
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