|
 قلة ، حتى من كبار الخبراء في مجال الفيزياء الذرية ، عرفوا صباح ذلك اليوم من عام 1942 أن الإنسان قد أتقن أخيرًا التحكم السري في تفاعل نووي متسلسل. ولكن بعد ثلاث سنوات ، في عام 1945 ، اهتز العالم بمأساة المدن اليابانية - هيروشيما وناجازاكي.
كان فوق هذه المدن التي ارتفعت فيها عيش الغراب السام للانفجارات الذرية لأول مرة. وفي ذلك الوقت ، تعلمت البشرية - بمرارة وبشكل محسوس - عن القوة التدميرية لنواة الذرة.
ومع ذلك ، فإن دراسة ظاهرة النشاط الإشعاعي وتأثير الإشعاع على الأنسجة الحية بدأت قبل ذلك بكثير - في عام 1896. في ذلك الوقت ، أصبح عالم الفيزياء الفرنسي الشاب هنري بيكريل مهتمًا بالأملاح التي تحتوي على عنصر اليورانيوم الكيميائي.
الحقيقة هي أن العديد من أملاح اليورانيوم لديها القدرة على الفسفور عند تعرضها لأشعة الشمس. قرر بيكريل دراسة هذه الخاصية بمزيد من التفصيل. قام بتعريض أملاح اليورانيوم لأشعة الشمس ثم وضعها على لوحة فوتوغرافية ملفوفة بورق أسود. اتضح أن أشعة فسفورة أملاح اليورانيوم تمر بسهولة عبر الورق المعتم ، تاركة بقعة سوداء على الصفيحة بعد تطورها. كان بيكريل أول من توصل إلى هذا الاستنتاج. لكن سرعان ما اتضح أن أشعة الفسفور لا علاقة لها بها. ظلت أملاح اليورانيوم ، حتى معدة وحفظها في الظلام ، تعمل على لوحة التصوير لعدة أشهر ، وليس فقط من خلال الورق ، ولكن حتى من خلال الخشب والمعادن ، إلخ. على أساس هذه التجارب ، تم اكتشاف النشاط الإشعاعي. وبعد ذلك بعامين ، تم اكتشاف عنصرين مشعين جديدين ، البولونيوم والراديوم ، من قبل علماء مشهورين ، الزوجان ماريا وبيير كوري. منذ هذا الوقت بدأت دراسة مكثفة للنشاط الإشعاعي. لكن ما هو النشاط الإشعاعي؟
لقد اعتدنا منذ الطفولة أن الأشياء الجامدة توجد عادة لعدة قرون. على أي حال ، إذا لم تكن الأشياء نفسها ، فعندئذ المواد التي صنعت منها. احكم بنفسك: حتى لو كسرنا فنجانًا من الخزف وتوقفنا عن أداء دوره المقصود ، فإن شظاياها يمكن أن تبقى لآلاف السنين ، ومن حيث المبدأ ، لن يحدث لها شيء. بعد كل شيء ، يجد علماء الآثار بقايا الأطباق والمجوهرات التي كان الناس يرتدونها منذ آلاف السنين!
بيت القصيد هنا يكمن في القوة غير العادية لجزيئات المركبات غير العضوية والجسيمات التي تتكون منها - الذرات. في الواقع ، يمكن أن توجد الذرات الفردية لفترة طويلة جدًا دون إجراء أي تغييرات مهمة. في الواقع ، من أجل تدمير أو "إعادة صنع" الذرة ، تحتاج إلى تغيير نواتها ، وهذه مهمة صعبة للغاية.
لكن في الطبيعة ، كما اتضح ، هناك أيضًا ذرات تتغير نواتها تلقائيًا وتلقائيًا ، كما يقول الفيزيائيون. هذه هي النوى التي كانت تسمى المشعة ، لأنها تخضع للتحولات ، فإنها تنبعث منها أشعة. وبالتالي ، فإن النشاط الإشعاعي هو ظاهرة فيزيائية تحدث فيها إعادة ترتيب واحدة أو أخرى للنواة الذرية. عادة ما تكون هذه ثلاثة أنواع من الأشعة. تم تسميتهم بأحرف الأبجدية اليونانية: alpha و beta و gamma. أشعة ألفا وبيتا عبارة عن تيارات من الجسيمات. على وجه الخصوص ، جسيمات ألفا هي ذرات عنصر الهيليوم ، خالية من إلكتروناتها. جسيمات بيتا هي تيار من الإلكترونات ، وأشعة جاما هي اهتزازات كهرومغناطيسية ، تشبه إلى حد ما في خصائصها الأشعة السينية. وهكذا ، فإن ذرة عنصر مشع ، تقذف جسيم ألفا أو بيتا من النواة ، تتحول إلى ذرة عنصر آخر. لذلك ، على سبيل المثال ، ذرة الراديوم ، التي تنبعث منها جسيم ألفا ، تتحول إلى ذرة عنصر يسمى الرادون.
عند دراسة العناصر المشعة (التي ، بالمناسبة ، لم يكن هناك عدد قليل جدًا) ، لاحظ العلماء ميزتين مثيرتين للغاية. كان أحدها أن معدل الاضمحلال (أو بشكل أكثر دقة ، التحول) للذرات المشعة من نفس النوع ثابت تمامًا ولا يتأثر عمليًا بأي عوامل خارجية. يعتمد فقط على كمية العنصر المشع المتاح. لذا ، على سبيل المثال ، إذا كان لدينا جرام واحد من الراديوم ، فإن نصف جميع الذرات المتاحة سوف تتحلل في غضون 1620 سنة بالضبط. سوف يتحلل النصف جرام المتبقي بمقدار النصف (أي أن عددها سينخفض إلى النصف) أيضًا بعد 1620 عامًا ، إلخ. علاوة على ذلك ، فإن معدل الانحلال لكل نوع من الذرات يكون ثابتًا تمامًا ، وحتى يتم العثور على نوعين مختلفين من الذرات المشعة التي سيكون لها نفس عمر النصف (إذن هناك تلك الفترة الزمنية التي يخضع خلالها نصف جميع الذرات للتحول).
ومن السمات الأخرى ، كما اتضح فيما بعد ، أن الأشعة المشعة قادرة على التأثير على الأنسجة الحية. وأول من اكتشفها كان مكتشف النشاط الإشعاعي هنري بيكريل. لإظهار وهج أملاح الراديوم في الظلام ، حمل معه في جيب صدره أمبولة زجاجية تحتوي على هذا الملح. بعد فترة ، اكتشف على جسده ، في المكان المقابل للأمبولة ، احمرارًا طفيفًا يشبه الحرق الطفيف ، والذي تحول بعد ذلك إلى قرحة صغيرة. أرجع العالم هذه الظاهرة عن حق إلى عمل الأشعة المشعة. بالمناسبة ، التئام القرحة ببطء شديد ولم تلتئم تمامًا إلا بعد عدة أشهر. في ذلك الوقت ، قبل ما يقرب من خمسين عامًا قبل هيروشيما وناجازاكي ، حذرت الذرات المشعة الناس من خطرهم.
مما تتكون؟
اتضح أن الخطر الرئيسي ليس المواد نفسها ، ولكن الإشعاع الذي تنبعث منه في عملية التحول الإشعاعي. يمكن أن تتفاعل جميع أنواع الأشعة الثلاثة بدرجة أو بأخرى مع مواد مختلفة ذات طبيعة عضوية وغير عضوية ، بما في ذلك "المادة" التي تُبنى منها خلايا الكائن الحي. وعلى الرغم من اختلاف أنواع الإشعاع الثلاثة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض ، إلا أنه في التقريب الأول ، يمكن اعتبار تأثيرها على الأنسجة الحية إلى حد ما هو نفسه.
لكن هنا ، بالطبع ، هناك بعض الخصائص المميزة. نظرًا لأن إشعاع ألفا عبارة عن تيار من نوى ذرة الهيليوم ثقيلة نوعًا ما (مقارنة بجزيئات بيتا) ، فإن هذه النوى ، عند مرورها عبر المادة ، تنتج أكبر الاضطرابات في الجزيئات التي تصادفها في مسارها. وبهذا المعنى ، فإن أشعة جاما هي الأكثر أمانًا - فهي أقل تفاعلًا مع المادة التي تمر من خلالها. تحتل جسيمات بيتا موقعًا وسيطًا في هذا الصدد. وبالتالي ، فإن أشعة ألفا هي الأخطر. ولكن هناك جانب آخر للقضية. الحقيقة هي أنه نظرًا لقدرتها الهائلة وتفاعلها القوي مع المادة ، فإن جسيمات ألفا لها نطاق صغير جدًا يسمى "النطاق" ، أي المسار الذي تمر به في مادة معينة. حتى قطعة رقيقة من الورق تشكل حاجزًا لا يمكن التغلب عليه بالنسبة لهم. على وجه الخصوص ، وجد أن أشعة ألفا تخترق جلد الإنسان على عمق بضعة ميكرونات فقط. بطبيعة الحال ، لا يمكن أن تؤدي إلى إصابات عميقة بالأعضاء الداخلية أثناء التشعيع الخارجي. في الوقت نفسه ، تتفاعل أشعة جاما ، على الرغم من أنها أقل تفاعلًا مع المادة ، إلا أن قدرتها على الاختراق كبيرة جدًا لدرجة أن جسم الإنسان قد لا يشكل عمليا حاجزًا ملموسًا بالنسبة لها. ليس من قبيل الصدفة أن تكون المفاعلات النووية محاطة بجدران خرسانية سميكة - أولاً وقبل كل شيء ، هذه نوع من "الفخاخ" لأشعة غاما التي تظهر أثناء تشغيل المفاعل.نظرًا لأن مسار أشعة جاما في جسم الإنسان أطول بعدة آلاف من المرات من مسار جسيمات ألفا ، فمن الطبيعي أن تؤدي إلى تدمير العديد من الهياكل الكيميائية والبيولوجية "التي تمت مواجهتها" على طول الطريق. لهذا السبب ، عند التعرض للمواد المشعة الخارجية ، يعتبر أن أشعة جاما تشكل الخطر الأكبر. صحيح أن الصورة تتغير بشكل كبير إذا دخلت مادة مشعة الجسم. ثم الأخطر هي أشعة ألفا ، والتي ستتفاعل بشكل مكثف مع خلايا الأنسجة الداخلية.
يتمثل الخطر الرئيسي ، كما هو مذكور أعلاه ، في تدمير جزيئات معينة من الجسم عند التفاعل مع الإشعاع. وهكذا ، على سبيل المثال ، تخضع جزيئات الماء لتفكك معزز في أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل المشحونة. ولكن ، ربما يكون الأمر أسوأ بكثير عندما "ينقسم" الجزيء ، بدلاً من التفكك ، إلى مجموعتين محايدتين (ما يسمى بالجذور) ، والتي على الرغم من وجودها في شكل حر لفترة قصيرة للغاية ، إلا أنها تتمتع بدرجة عالية جدًا التفاعلية.
يمكن بالطبع أن تخضع مثل هذه التحولات ليس فقط لجزيئات الماء ، ولكن أيضًا لمركبات كيميائية أخرى تشكل كائنًا حيًا. في وقت من الأوقات كان يعتقد أن الضرر الذي يلحق بالجسم بسبب الإشعاع ناتج بالضبط عن هذه الشظايا ، وبعضها خطير للغاية. ومع ذلك ، سرعان ما تم التخلي عن هذه الفرضية ، حيث تناقضت مع التركيز المنخفض للغاية للمواد التي يمكن تكوينها. في الواقع ، حتى مع التشعيع الشديد للجسم ، لا ينبغي أن يتجاوز محتوى هذه الشظايا واحدًا من عشرة مليارات من الجرام. الآن يرى العلماء أن الأيونات والجذور التي تشكلت في البداية تدخل ، على الأرجح ، في تفاعل إضافي مع الجزيئات التي لم يتم تدميرها بعد. تتفاعل نواتج هذه التفاعلات "الثانوية" بدورها مع جزيئات جديدة ، بحيث يزداد عدد الجزيئات التي تعرضت للتدمير مثل الانهيار الجليدي ، أي في هذه الحالة ، يُلاحظ ما يسمى بالتفاعل المتسلسل. نتيجة لذلك ، فإن تكوين المواد المختلفة (على وجه الخصوص ، الفيتامينات والإنزيمات) التي تنظم نشاط جسم الإنسان ، وكذلك التغيرات في عدد من الوظائف الفسيولوجية والعمليات الكيميائية الحيوية (الوظيفة المكونة للدم لنخاع العظام ، وظيفة الجهاز التنفسي لـ الدم ، وما إلى ذلك) يتغير بشكل كبير. ونتيجة لذلك ، اعتمادًا على شدة الإشعاع ، يحدث شكل أو آخر من أشكال داء الإشعاع. وعلى الرغم من أن الأساليب الفعالة لعلاجها قد تم تطويرها الآن بمساعدة الأدوية التي تقطع سلسلة الانهيار الجليدي للتحولات ، فإن ما يسمى بالمثبطات ، فإن حظر استخدام الأسلحة الذرية والنووية الحرارية ، بل وأيضًا اختبارها ، له أهمية حاسمة في الوقاية من الأمراض الإشعاعية.
إن استخدام العقاقير المشعة للوقاية من عدد من الأمراض وعلاجها مناسب للغاية. رواد دراسة النشاط الإشعاعي - استخدم بيير وماري كوري مستحضرات الراديوم كنوع من المستحضرات الطبية. تستخدم النظائر المشعة حاليًا على نطاق واسع في علاج أنواع مختلفة من الأورام الخبيثة. ولكن ربما يكون أشهر استخدام للمواد المشعة للحفاظ على حيوية الشخص ، للوقاية من عدد من الأمراض هو استخدام ما يسمى بحمامات الرادون.
الحقيقة هي أنه خلال الاضمحلال الإشعاعي ، يتحول الراديوم إلى عنصر غازي مشع الرادون. الماء المشبع بمثل هذا الغاز المشع هو حمام الرادون. وعلى الرغم من أنه في الوقت الحالي يتم إعداد حمامات الرادون الاصطناعية في عدد من العيادات ، فإن أشهر "رواسب" طبيعية لمياه الرادون في اتحادنا السوفيتي هي الينابيع القوقازية بالقرب من تسخالتوبو. قام المعالجون بدراستها لفترة طويلة.وجد أن تأثير حمامات الرادون يرجع إلى حد كبير إلى وجود الرادون ، ولا سيما إشعاع ألفا ، الذي يظهر أثناء التحلل الإشعاعي لغاز الرادون. إن عمل جرعات ضئيلة من الإشعاع بجزيئات ألفا هو الذي يفسر الخصائص العلاجية لحمامات الرادون.
كما اتضح ، في عملية أخذ حمامات الرادون ، يتعرض الجسم للإشعاع ليس فقط من الخارج ، ولكن أيضًا من الداخل. بما أن الرادون غازي ، فإنه يخترق جسم الإنسان بسهولة ، وكذلك من خلال الجلد مباشرة إلى الدم. وهكذا ، عند أخذ حمامات الرادون ، يحدث تشعيع صغير منتظم وواسع النطاق للجسم بجزيئات ألفا. اتضح أن حوالي واحد بالمائة فقط من غاز الرادون المذاب في الماء له تأثير علاجي. علاوة على ذلك ، فإن هذا الإجراء محدود للغاية في الوقت المناسب. بما أن الرادون غازي ، فإنه في غضون ساعة إلى ساعتين يتم إزالته بالكامل تقريبًا من الجسم بعد الاستحمام. خلال هذا الوقت ، فقط حوالي نصف بالمائة من الرادون لديه وقت للتحلل. وهكذا ، كما ترون ، فإن تعرض الجسم أثناء الاستحمام ليس قصير الأجل فحسب ، بل إنه غير مهم أيضًا. ومع ذلك ، فإن الحد الأدنى من جرعات الإشعاع هو بالضبط العلاج. وجد أن أخذ حمامات الرادون يؤثر بشكل ضئيل على تضيق الأوعية الجلدية وتقلصات القلب. في الوقت نفسه ، هناك انخفاض طفيف في ضغط الدم ، وكذلك زيادة في معدل الأيض. بالإضافة إلى ذلك ، تزداد وظائف الأعضاء المكونة للدم. تؤدي حمامات الرادون إلى زيادة عمليات الأكسدة في الجسم ، مما يساهم في نشاطه الحيوي. حمامات الرادون لها تأثير واضح بشكل خاص على الجهاز العصبي. على وجه الخصوص ، يتم تحسين العمليات المثبطة للقشرة الدماغية ، والتي بدورها تساعد على تحسين النوم. كما لوحظ أن حمامات الرادون لها (وإن كانت صغيرة) تأثيرات مسكنة ومضادة للالتهابات. وقد وجد أنه في بعض الحالات ، تقضي هذه الحمامات على العمليات الالتهابية المزمنة في أعضاء معينة من جسم الإنسان (المفاصل والعظام).
في الآونة الأخيرة ، انتشر ما يسمى بالذرات المسمى على نطاق واسع في الممارسة الطبية والكيميائية الحيوية. هذه ذرات من عناصر كيميائية عادية ، مشعة فقط. (غالبًا ما يطلق عليها الكيميائيون النظائر المشعة).
تم توفير فرص كبيرة من خلال النظائر المشعة للعلماء في إجراء البحوث حول دراسة التمثيل الغذائي (في كل من الكائنات الحية النباتية والحيوانية). لذلك ، على سبيل المثال ، وجد أن بروتين بيضة الدجاج يتكون (مركب) من الطعام الذي يتم إطعامه للدجاج قبل حوالي شهر من وضع البيض. في الوقت نفسه ، يتم استخدام الكالسيوم ، الذي تم إطعامه للطائر التجريبي في اليوم السابق ، لإنشاء قشرة البيضة. سمحت طريقة المؤشرات المشعة (أو الذرات المسمى) للعلماء باكتشاف حقيقة وجود معدل مرتفع جدًا لمرور التمثيل الغذائي بين الكائن الحي والبيئة. لذلك ، على سبيل المثال ، كان يُنظر سابقًا إلى أنه من المقبول عمومًا تجديد الأنسجة بعد فترات زمنية طويلة إلى حد ما ، تُحسب بالسنوات. ومع ذلك ، في الواقع ، اتضح أن الاستبدال الكامل تقريبًا لجميع دهون الجسم القديمة بأخرى جديدة في جسم الإنسان يستغرق أسبوعين فقط. أظهر استخدام الهيدروجين المسمى (ذرات التريتيوم) بشكل لا لبس فيه أن الكائنات الحية قادرة على امتصاص الصودا ليس فقط من خلال الجهاز الهضمي ، ولكن أيضًا مباشرة من خلال الجلد.
تم الحصول على نتائج مثيرة للاهتمام من قبل العلماء باستخدام نظائر الحديد المشعة. لذلك ، على سبيل المثال ، كان من الممكن تتبع السلوك في جسم الدم "الخاص" والدم (المتبرع) المنقول ، والذي على أساسه تم تحسين طرق التخزين والحفظ بشكل كبير.
من المعروف أن تكوين خلايا الدم الحمراء (كريات الدم الحمراء) يشمل الهيموجلوبين - مادة معقدة تحتوي على الحديد. اتضح أنه إذا تم حقن حيوان بالطعام بنظير مشع للحديد ، فلن يدخل مجرى الدم فحسب ، بل لا يمتص على الإطلاق.حتى لو انخفض عدد كريات الدم الحمراء في دم حيوان بطريقة ما ، في المرحلة الأولى ، لا يزال امتصاص الحديد غير موجود. وفقط عندما يصل عدد كريات الدم الحمراء على حساب مخازن الحديد القديمة إلى المعدل الطبيعي ، يكون هناك امتصاص متزايد للحديد المشع. يترسب الحديد في الجسم "كاحتياطي" على شكل مركب مركب من الفيريتين ، والذي يتشكل عندما يتفاعل مع البروتين. وفقط من هذا "المستودع" يقوم الجسم بسحب الحديد من أجل التوليف الهيموغلوبين.
تم استخدام عدد من النظائر المشعة للتشخيص المبكر للأمراض. لذلك ، على سبيل المثال ، وجد أنه في حالة حدوث أعطال الغدة الدرقية كمية اليود فيه تنخفض بشكل حاد. لذلك ، يتم إدخال اليود إلى الجسم بشكل أو بآخر بسرعة كبيرة. ومع ذلك ، لا يمكن تحليل اليود في الغدة الدرقية لشخص حي. هنا مرة أخرى جاءت الذرات المصنفة للإنقاذ ، ولا سيما النظير المشع لليود. من خلال الدخول إلى الجسم ، ثم مراقبة مسارات مروره وأماكن تراكمه ، طور الأطباء طريقة لتحديد المراحل الأولية لمرض جريفز.
فلاسوف إل جي - الطبيعة تعالج
|
