Originea și, ulterior, formarea radiologiei ca știință, se referă la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Radiologia se bazează pe trei descoperiri, s-ar putea spune evenimente mărețe din lumea științifică.
Prima descoperire.
Totul a început cu o descoperire făcută de șeful Departamentului de Fizică, rectorul Universității din Würzburg, fizician german, profesorul Wilhelm Konrad Roentgen (ani de viață - 1845-1923) la 8 noiembrie 1895. În această zi, el a descoperit razele X, care mai târziu au fost numite raze X în onoarea omului de știință.
În această zi, părăsind laboratorul seara târziu și stingând lumina, V.K. Roentgen a observat o strălucire verde în întuneric, emanând din cristale de bariu platină-cianură. S-a dovedit că tubul Crookes (o sticlă de sticlă, în interiorul căreia există aer la presiune atmosferică scăzută și doi electrozi pentru alimentarea cu tensiune), înfășurat în hârtie neagră prin care razele catodice nu au pătruns, nu a fost oprit și cristale de bariu se întinde pe masă lângă ea. Când tensiunea de la tubul Crookes a fost oprită, luminiscența sărurilor de bariu a încetat, iar când a fost pornită, a reapărut. Razele vizibile nu au putut pătrunde în hârtia neagră, ceea ce înseamnă că în tub se generează o radiație necunoscută. Astfel, au fost descoperite noi raze invizibile, numite raze X. VK Roentgen a lucrat timp de cincizeci de zile la studiul acestui fenomen, a pregătit un raport de 17 pagini și i-a atașat o imagine cu raze X a mâinii sale.
La 6 ianuarie 1896, vestea descoperirii lui V.K. Razele X au fost distribuite de London Telegraph în întreaga lume.
A.F. Ioffe, care a lucrat cu VK Roentgen timp de aproximativ 20 de ani, a scris: „Din ceea ce a publicat Roentgen în primele trei mesaje, nici un cuvânt nu poate fi schimbat...”
Razele X au devenit nu numai subiectul unui studiu profund în întreaga lume, și-au găsit aplicații practice (razele X), dar au servit și ca imbold pentru detectarea unui fenomen - activitatea radio naturală.
A doua descoperire.
Fizician francez, profesor la Muzeul de Istorie Naturală din Paris, Henri Becquerel (1852-1908), studiind efectele luminii solare asupra diferitelor minerale, a descoperit că sărurile de uraniu emit raze invizibile. Sărurile de uraniu au fost așezate pe o placă fotografică învelită în hârtie neagră, toate acestea au fost expuse la soare, apoi placa fotografică a fost dezvoltată și pe ea au apărut contururile sărurilor de uraniu. Una dintre zile s-a dovedit a fi înnorată și A. Becquerel a închis placa fotografică cu sare de uraniu, așezată în formă de cruce, în masă. Două zile mai târziu, la 1 martie 1896, ziua era însorită. Mânat de intuiție, A. Becquerel a scos dintr-un sertar o farfurie fotografică și a decis să o dezvolte, fără a o expune la soare. Pe placa fotografică era imprimat conturul unei cruci. Astfel, s-a descoperit că uraniul emite spontan, indiferent de radiația solară, raze penetrante invizibile, provocând supraexpunerea plăcii fotografice și care, după cum s-a clarificat ulterior, au fost reprezentate de radiații alfa, beta și gamma. Astfel, A. Becquerel (1 martie 1896) a descoperit fenomenul de radioactivitate. În 1903 i s-a acordat Premiul Nobel pentru Fizică. Dar chiar termenul de „radioactivitate” a fost propus de Marie Sklodowska-Curie.
A treia descoperire .
Cele mai semnificative realizări în domeniul cercetării radioactivității sunt asociate cu numele chimistului polonez Maria Sklodowska (1867-1934) și al soțului ei, exploratorul francez Pierre Curie (1859-1906). În 1898, după ce au studiat o serie de elemente chimice, Marie Curie și, independent de ea, omul de știință german G. Schmidt au descoperit că sursa razelor lui Becquerel nu era doar uraniul, ci și toriu. Maria și Pierre Curie au mai descoperit că uraniul, după ce a fost emis prin radiații, este transformat în alte elemente chimice. Astfel, noi elemente radioactive au fost descoperite radiu (adică radiant) în iulie 1898, iar poloniul (numit după locul de naștere al Mariei Sklodowska-Curie - Polonia) în decembrie 1898. Maria și Pierre Curie au adus o mare contribuție la studiul naturii radiațiilor radioactive, descoperind diferențe în efectul radiațiilor alfa, beta și gamma asupra diferitelor substanțe.
Maria și Pierre Curie, fiica lor Irene și soțul ei Frederic Joliot (care a descoperit radioactivitatea artificială în 1934) au adus o contribuție atât de mare la știință încât li s-au acordat 5 premii Nobel.
În discursul său din 6 iunie 1905, la Stockholm, Pierre Curie a spus: „Este ușor de înțeles că radiul poate reprezenta un pericol grav în mâinile criminale și se va pune întrebarea: va beneficia omenirea de pe urma cunoașterii secretelor naturii? este suficient de matur pentru a le folosi, sau cunoașterea îi face rău?... Sunt unul dintre cei care cred că omenirea va obține mai mult beneficii decât rău din noile descoperiri.”
Fizicianul englez E. Rutherford a descoperit în 1899 radiațiile a- și b- emise în timpul dezintegrarii radionuclizilor. El a creat, de asemenea, teoria dezintegrarii substanțelor radioactive și a dezvoltat teoria modelului planetar al structurii atomului.
Descoperirea radioactivității a marcat începutul unei noi ere în fizică. A făcut posibilă înțelegerea structurii atomului și a nucleelor atomice, descoperirea legile transformărilor nucleare. A permis omenirii să obțină acces la energia nucleară prin reacții nucleare, să creeze izotopi radioactivi artificiali etc.
Dar oamenii de știință au întâlnit și efectele negative ale radiațiilor ionizante și radioactive.
În 1895, fizicianul V. Grubbe, lucrând cu raze X cu raze X, a primit arsuri grave la mână. Până în 1914, au existat 114 cazuri de cancer cu raze X descrise în literatură. A. Becquerel a purtat o fiolă cu clorură de bariu și radiu în buzunarul vestei timp de 6 ore și a primit o arsură prin radiații. Odată A. Becquerel a spus: „Iubesc foarte mult radiul, dar sunt jignit de el”. Și asta pentru că avea ulcere care nu se vindecă pe mâini. Pierre Curie a suferit o arsură pe antebraț din cauza radiului. Au fost arsuri la mâinile lui Marie Curie. În această perioadă, A. Becquerel și Pierre Curie au publicat un articol „Efectul fiziologic al razelor de radiu”, care descria efectul razelor de radiu asupra pielii. Potrivit literaturii străine, 336 de persoane care lucrau cu materiale radioactive la acea vreme au murit din cauza radiațiilor. Până în 1959, se știa deja despre 359 de specialiști-radiologi (13 dintre ei ruși și sovietici) care au murit din cauza radiațiilor cancer de piele sau leucemie. Maria, fiica ei Irene și soțul ei Frederic Joliot au murit din cauza rănilor cauzate de radiații.
În timpul Primului Război Mondial, Marie Curie a echipat 220 de unități de raze X, a lucrat la ele și a instruit personalul. A murit de boală - anemie acută pernicioasă.
Pierre Curie a murit mai devreme (1906) într-un accident sub roțile unei dubițe, dar oamenii de știință au demonstrat că ar fi murit din cauza patologiei radiațiilor.
Spre deosebire de radiațiile ionizante cu raze X, care au fost folosite imediat în medicină, studiul și utilizarea substanțelor radioactive au decurs mai lent.
Până în 1903, Pierre Curie și oamenii de știință medicali au stabilit că radiul are un efect terapeutic asupra lupusului și a unor forme de cancer. Aceste date au fost confirmate în 1903 de lucrările lui Semyon Viktorovich Goldberg și Efim Semenovich London. Și prima contribuție a oamenilor de știință ruși la biologia radiațiilor a fost lucrarea din 1898 a lui Ivan Ramazovici Tarkhanov, care a stabilit prezența diferitelor reacții la iradiere la broaște și insecte. În 1903, Heinecke (a investigat efectul razelor X asupra șoarecilor) a descris pentru prima dată anemia și leucopenia și, de asemenea, a atras atenția asupra afectarii organelor hematopoietice (atrofia splinei).
În 1905, Kornike a stabilit inhibarea diviziunii celulare sub influența radiațiilor ionizante, iar oamenii de știință Bergonier și Tribondo au descoperit o diferență în sensibilitatea diferitelor celule la radiații.
Inițial, cercetarea a avut ca scop rezolvarea problemelor radiologiei medicale. Odată cu creșterea și dezvoltarea bazei materiale pentru cercetarea radiobiologică, domeniul de aplicare a lucrărilor privind utilizarea radiațiilor în biologie și agricultură s-a extins. În 1925-1935, genetica radiațiilor a fost dezvoltată pe scară largă. În 1925 G.A. Nadson și G.F.Filippov, în experimente pe drojdie și mucegaiuri, au descoperit efectul radiațiilor ionizante asupra aparatului genetic al unei celule, însoțit de transmiterea ereditară a caracterelor nou dobândite. L.N. Delone (1932), A.A. Sapegin (1934) a folosit mutații cu raze X pentru ameliorarea plantelor. Sub conducerea lui P.F. Rokitsky în 1934-1935, s-a lucrat la radiogenetica animalelor.
Dezvoltarea intensivă a cercetării în radiobiologie a început după utilizarea armelor atomice americane în Japonia în 1945, ceea ce a pus sarcini urgente de a dezvolta metode de protecție împotriva radiațiilor și de tratare a leziunilor cauzate de radiații, precum și de a studia efectul radiobiologic și patogeneza bolii radiațiilor.
Testul primei bombe atomice sovietice a fost efectuat la 29 august 1949. Pe 12 septembrie 1954, o armă termonucleară a fost testată pentru prima dată în lume, iar pe 22 noiembrie 1955, o bombă cu hidrogen.
Prin urmare, de la mijlocul anilor 40 ai secolului al XX-lea, în lume au început să fie create mari centre de cercetare. În Uniunea Sovietică au fost înființate mari centre de cercetare la Moscova, Leningrad, Kiev, Minsk, Alma-Ata, Novosibirsk, Sverdlovsk.
Laboratorul de biofizică, înființat în 1948 la Academia Agricolă din Moscova, numit după K.A. Timiryazeva a fost prima din țară care a început lucrările privind studierea tiparelor de comportare a produselor de fisiune radioactive în legătura migrației: sol – plante și studiul metabolismului fragmentelor de fisiune în corpul animalelor. Un loc semnificativ în radioecologia generală și agricolă l-au ocupat cercetările privind studiul migrației produselor de fisiune radioactive în lanț: furaje - animale de fermă - produse zootehnice. În primii ani de testare a armelor nucleare, s-au obținut date că laptele, carnea și produsele prelucrării acestora sunt cele mai importante surse de radionuclizi care pătrund în corpul uman.
Aceste date au căpătat o relevanță deosebită în legătură cu utilizarea pașnică a atomului. La 27 iunie 1954, în orașul Obninsk a fost pusă în funcțiune prima centrală nucleară din lume.
Potrivit unor surse străine, prima centrală nucleară din lume a fost centrala nucleară de la Calder Hall (Marea Britanie) în 1956.
În prezent, în lume sunt în construcție 437 de unități de funcționare și 38 de unități de putere, respectiv în Rusia - 30 și 3, SUA - 109 și 1, Japonia - 51 și 3, Franța - 56 și 4 etc. 50 de ani. Până în 2010, peste 200 de reactoare urmează să fie dezafectate. Aceasta este o problemă uriașă și o provocare cu care se confruntă comunitatea mondială.
În Republica Belarus, președintele A.M. Lukașenko, din 1999, a impus un moratoriu de zece ani asupra construcției unei centrale nucleare în districtul Dubrovensky din regiunea Vitebsk.
În prezent, radiațiile ionizante și sursele de radiații radioactive sunt utilizate pe scară largă în medicina veterinară. Radionuclizii sunt utilizați ca indicatori în lucrările de cercetare din domeniul fiziologiei și biochimiei animalelor, în diagnosticul și tratamentul animalelor bolnave etc.
Oamenii de știință au adus o mare contribuție la dezvoltarea radiologiei veterinare
G.G. Vokken, V.A.Kirshin, A.D.Belov, A.M. Kuzin, V.A.Budarkov, R.G. Ilyazov și alții.
La 1 martie 1896, fizicianul francez A. Bakkrel a descoperit prin înnegrirea unei plăci fotografice emisia de raze invizibile de puternică putere de penetrare de către sarea de uraniu. El a aflat curând că uraniul însuși are proprietatea radiațiilor. Apoi a descoperit o astfel de proprietate în toriu. Radioactivitate (din radioul latin - radiez, radus - rază și activus - eficient), acest nume a fost dat unui fenomen deschis, care s-a dovedit a fi privilegiul celor mai grele elemente ale tabelului periodic al lui DI Mendeleev. Există mai multe definiții ale acestui fenomen remarcabil, dintre care una dă o astfel de formulare: „Radioactivitatea este o transformare spontană (spontană) a unui izotop instabil al unui element chimic într-un alt izotop (de obicei un izotop al altui element); în acest caz, are loc emisia de electroni, protoni, neutroni sau nuclee (particule) de heliu. ”
În 1898, alți oameni de știință francezi Maria Sklodowska-Curie și Pierre Curie au izolat din mineralul uraniu două substanțe noi, radioactive într-o măsură mult mai mare decât uraniul și toriul.Astfel, au fost descoperite două elemente radioactive necunoscute anterior, poloniul și radiul, iar Maria. , în plus, descoperă (independent de fizicianul german G. Schmidt) fenomenul de radioactivitate în toriu.
Apropo, ea a fost prima care a sugerat termenul de radioactivitate.Oamenii de știință au ajuns la concluzia că radioactivitatea este un proces spontan care are loc în atomii elementelor radioactive.
Acum acest fenomen este definit ca transformarea spontană a unui izotop instabil al unui element chimic într-un izotop al altui element și, în același timp, are loc emisia de electroni, protoni, neutroni sau nuclee de heliu? - particule.De remarcat aici că dintre elementele conținute în scoarța terestră, toate cu numere de serie mai mari de 83 sunt radioactive, adică. situat în tabelul periodic după bismut.
Timp de 10 ani de muncă comună, au făcut mult pentru a studia fenomenul radioactivității. A fost o lucrare dezinteresată în numele științei - într-un laborator prost echipat și în lipsa fondurilor necesare. Pierre a stabilit o eliberare spontană de căldură din sărurile de radiu. Cercetătorii au obținut acest preparat de radiu în 1902 în cantitate de 0,1 g. Pentru a face acest lucru, le-au luat 45 de luni de muncă intensă și peste 10.000 de operații chimice de eliberare și cristalizare.În 1903, Premiul Nobel pentru fizică a fost acordat soților Curies și A. Beckeray pentru descoperirea lor în domeniul radioactivității.
În total, au fost acordate peste 10 premii Nobel pentru fizică și chimie pentru lucrări legate de studiul și aplicarea radioactivității (A. Beckeray, P. și M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. și I. Joliot -Curie, D.Havishi, O. Ganu, E. McMillann și G. Siborg, W. Libby și alții). În cinstea soților Curies, elementul transuranic obținut artificial cu numărul de serie 96 - curium - și-a primit numele.
În 1898, omul de știință englez E. Rutherford a început să studieze fenomenul radioactivității.În 1903, E. Rutherford demonstrează eroarea presupunerii fizicianului englez D. Thompson despre teoria sa asupra structurii atomului și în 1908-1911. . efectuează experimente de împrăștiere? - particule (nuclee de heliu) cu folie metalica - particula a trecut printr-o folie subtire (grosime de 1 micron) si, cazand pe o sita de sulfura de zinc, a generat un flash care a fost bine observat la microscop. Experimente de împrăștiere? - particulele au arătat în mod convingător că aproape toată masa unui atom este concentrată într-un volum foarte mic - un nucleu atomic, al cărui diametru este de aproximativ 10 ori mai mic decât diametrul atomului.
Majoritate? - particulele zboară pe lângă un nucleu masiv fără a-l atinge, dar ocazional are loc o coliziune? - particule cu un nucleu și apoi se poate întoarce. Astfel, prima sa descoperire fundamentală în acest domeniu a fost descoperirea neomogenității radiațiilor emise de uraniu.Astfel, conceptul de radioactivitate a intrat pentru prima dată în știința radioactivității. - și raze.
El a sugerat și nume:? — Decăderea și? - particule. Puțin mai târziu, a fost descoperită o altă componentă a radiației, indicată de a treia literă a alfabetului grecesc: raze. Acest lucru s-a întâmplat la scurt timp după descoperirea radioactivității. Pentru anii ce vor veni? - particulele au devenit pentru E. Rutherford un instrument indispensabil pentru cercetarea nucleelor atomice. În 1903, descoperă un nou element radioactiv - emanația de toriu.În 1901-1903, împreună cu omul de știință englez F. Soddy, efectuează cercetări care au dus la descoperirea transformării naturale a elementelor (de exemplu, radiul în radon) și dezvoltarea teoriei dezintegrarii radioactive a atomilor.
În 1903, fizicianul german K. Faience și F. Soddy au formulat independent regula deplasării care caracterizează mișcarea unui izotop în tabelul periodic al elementelor în timpul diferitelor transformări radioactive.În primăvara anului 1934, un articol intitulat „Un nou tip de radioactivitate ". Autorii săi Irene Joliot-Curie și soțul ei Frederic Joliot-Curie au descoperit că borul, magneziul și aluminiul au fost iradiate? - particulele, devin ele însele radioactive și emit pozitroni în timpul dezintegrarii lor.
Așa a fost descoperită radioactivitatea artificială. Ca rezultat al reacțiilor nucleare (de exemplu, atunci când diferite elemente sunt iradiate cu? - particule sau neutroni), se formează izotopi radioactivi ai elementelor care nu există în natură. Acești produși radioactivi artificiali sunt cei care alcătuiesc majoritatea covârșitoare a tuturor izotopi cunoscuți astăzi.
În multe cazuri, produsele dezintegrarii radioactive în sine se dovedesc a fi radioactive, iar apoi formarea unui izotop stabil este precedată de un lanț de mai multe acte de dezintegrare radioactivă. Exemple de astfel de lanțuri sunt seria de izotopi periodici ai elementelor grele, care încep cu nucleoizii 238U, 235U, 232 și se termină cu izotopii stabili ai plumbului 206Pb, 207Pb, 208Pb. Deci, din numărul total de izotopi radioactivi cunoscuți în prezent, aproximativ 300 sunt naturali, iar restul sunt obținuți artificial, ca urmare a reacțiilor nucleare.
Nu există nicio diferență fundamentală între radiațiile artificiale și cele naturale. În 1934, I. și F. Joliot-Curie, ca urmare a studierii radiațiilor artificiale, au descoperit noi variante ale?-Decay - emisia de pozitroni, care au fost prezise inițial de oamenii de știință japonezi H. Yukkawa și S. Sakata. iar F. Joliot-Curie a efectuat o reacție nucleară, al cărei produs a fost un izotop radioactiv de fosfor cu un număr de masă de 30. S-a dovedit că a emis un pozitron.
Acest tip de transformare radioactivă se numește? + Dezintegrare (adică dezintegrarea este emisia unui electron). Unul dintre oamenii de știință remarcabili ai timpului nostru, E. Fermi, și-a dedicat lucrările principale cercetărilor legate de radioactivitatea artificială. Teoria descompunerii beta, creată de el în 1934, este folosită în prezent de fizicieni pentru a înțelege lumea particulelor elementare.Teoreticienii au prezis de multă vreme posibilitatea unei conversii duble în 2 dezintegrari, în care doi electroni sau doi pozitroni sunt emiși simultan, dar în practică această cale a „morții” nu a fost încă găsit niciun nucleu radioactiv.
Dar, relativ recent, a fost posibil să se observe un fenomen foarte rar de radioactivitate a protonilor - emisia unui proton de către nucleu și a fost dovedită existența radioactivității cu doi protoni, prezisă de omul de știință V.I. Gol'dansky. Toate aceste tipuri de transformări radioactive au fost confirmate numai de radioizotopi artificiali și nu apar în natură. Ulterior, un număr de oameni de știință din diferite țări (J. Daning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov etc.) complex, au fost descoperite inclusiv dezintegrarea?, transformări, inclusiv emisia de neutroni întârziați.
Unul dintre primii oameni de știință din fosta URSS care a început să studieze fizica nucleelor atomice în general și radioactivitatea în special a fost academicianul I.V. Kurchatov, care a descoperit în 1934 fenomenul de ramificare a reacțiilor nucleare cauzate de bombardamentul cu neutroni și a investigat radioactivitatea artificială. o serie de elemente chimice.
În 1935, când bromul a fost iradiat cu fluxuri de neutroni, Kurchatov și colaboratorii săi au observat că atomii de brom radioactivi rezultați se descompun cu două rate diferite. Astfel de atomi au fost numiți izomeri, iar fenomenul descoperit de oameni de știință izomerie. Știința a stabilit că neutronii rapizi sunt capabili să distrugă nucleele de uraniu. Aceasta eliberează multă energie și produce noi neutroni capabili să continue procesul de fisiune a nucleelor de uraniu. Ulterior s-a descoperit că nucleele atomice ale uraniului se pot fisura fără ajutorul neutronilor. Așa s-a stabilit fisiunea spontană (spontană) a uraniului.
În onoarea savantului remarcabil din domeniul fizicii nucleare și al radioactivității, al 104-lea element al tabelului periodic al lui Mendeleev este numit Kurchatovium. Descoperirea radioactivității a avut un impact extraordinar asupra dezvoltării științei și tehnologiei, a marcat începutul unei ere de studiu intens al proprietăților și structurii substanțelor. Noi perspective care au apărut în energie, industrie, medicina militară și alte domenii ale Activitatea umană datorită stăpânirii energiei nucleare au fost aduse la viață prin descoperirea capacității elementelor chimice la transformări spontane.
Cu toate acestea, alături de factorii pozitivi ai utilizării proprietăților radioactivității în interesul omenirii, pot fi citate exemple ale interferenței lor negative în viața noastră, cum ar fi armele nucleare în toate formele lor, navele scufundate și submarinele cu motoare atomice și arme atomice. , eliminarea deșeurilor radioactive pe mare și pe uscat, accidente la centralele nucleare etc. și direct pentru Ucraina, utilizarea radioactivității în energia nucleară a dus la tragedia de la Cernobîl.
Ce vom face cu materialul primit:
Dacă acest material s-a dovedit a fi util pentru dvs., îl puteți salva pe pagina dvs. de pe rețelele sociale:
Radioactivitatea a fost descoperită în 1896 de către fizicianul francez A. Becquerel. El a studiat relația dintre luminiscență și razele X recent descoperite.
Becquerel a venit cu un gând: nu este toată luminiscența însoțită de raze X? Pentru a-și testa presupunerea, a luat mai mulți compuși, inclusiv una dintre sărurile de uraniu, fosforescente cu o lumină galben-verde. După ce a iluminat-o cu lumina soarelui, a împachetat sarea în hârtie neagră și a pus-o într-un dulap întunecat pe o farfurie fotografică, învelită tot în hârtie neagră. După un timp, după ce a dezvoltat farfuria, Becquerel a văzut de fapt o imagine a unui bulgăre de sare. Dar radiația luminiscentă nu putea trece prin hârtia neagră și doar razele X puteau ilumina placa în aceste condiții. Becquerel a repetat experimentul de mai multe ori și cu același succes. La sfârșitul lunii februarie 1896, la o ședință a Academiei Franceze de Științe, a făcut un raport despre emisia de raze X a substanțelor fosforescente.
După ceva timp, în laboratorul lui Becquerel a fost dezvoltată accidental o placă pe care s-a așezat sare de uraniu, neiradiată de lumina soarelui. Ea, desigur, nu a fosforescat, dar amprenta de pe farfurie s-a dovedit. Apoi Becquerel a început să testeze diverși compuși și minerale ai uraniului (inclusiv cei care nu prezintă fosforescență), precum și uraniul metalic. Farfuria era invariabil luminată. Punând o cruce de metal între sare și farfurie, Becquerel a obținut contururile slabe ale crucii de pe farfurie. Apoi a devenit clar că au fost descoperite noi raze care trec prin obiecte opace, dar nu sunt raze X.
Becquerel a descoperit că intensitatea radiației este determinată doar de cantitatea de uraniu din preparat și nu depinde deloc de compușii în care este inclus. Astfel, această proprietate nu era inerentă compușilor, ci elementului chimic - uraniu.
Becquerel împărtășește descoperirea sa cu oamenii de știință cu care a colaborat. În 1898, Marie Curie și Pierre Curie au descoperit radioactivitatea toriului, iar mai târziu au descoperit elementele radioactive poloniu și radiu.
Ei au descoperit că toți compușii uraniului și, în cea mai mare măsură, uraniul însuși au proprietatea radioactivității naturale. Becquerel a revenit la fosforii de interes pentru el. Adevărat, el a făcut o altă descoperire majoră legată de radioactivitate. Odată ce Becquerel a avut nevoie de o substanță radioactivă pentru o prelegere publică, a luat-o de la Curies și a pus eprubeta în buzunarul vestei. După ce a ținut o prelegere, a returnat drogul radioactiv proprietarilor, iar a doua zi a descoperit o înroșire a pielii în formă de eprubetă pe corp sub buzunarul vestei. Becquerel i-a spus despre asta lui Pierre Curie și a făcut un experiment: timp de zece ore a purtat o eprubetă cu radiu legată de antebraț. Câteva zile mai târziu, a făcut și roșeață, care s-a transformat apoi într-un ulcer sever, de care a suferit timp de două luni. Așa a fost descoperit pentru prima dată efectul biologic al radioactivității.
Dar chiar și după aceea, Curies și-au făcut treaba curajos. Este suficient să spunem că Marie Curie a murit din cauza radiațiilor (după ce a trăit, totuși, până la 66 de ani).
În 1955, au fost examinate caietele lui Marie Curie. Ele mai emit din cauza contaminării radioactive introduse în timpul umplerii lor. Una dintre foi conține o amprentă radioactivă a lui Pierre Curie.
Conceptul de radioactivitate și tipurile de radiații.
Radioactivitate - capacitatea unor nuclee atomice de a se transforma spontan (spontan) în alte nuclee cu emisia de diferite tipuri de radiații radioactive și particule elementare. Radioactivitatea este subdivizată în naturală (observată în izotopii instabili care există în natură) și artificială (observată în izotopii obținuți prin reacții nucleare).
Radiațiile radioactive sunt împărțite în trei tipuri:
- - radiatii - deviate de campurile electrice si magnetice, are o capacitate de ionizare mare si capacitate de penetrare redusa; reprezintă un flux de nuclee de heliu; sarcina unei particule este + 2e, iar masa coincide cu masa nucleului izotopului de heliu 42He.
- - radiatii - deviate de campurile electrice si magnetice; capacitatea sa de ionizare este mult mai mică (cu aproximativ două ordine de mărime), iar capacitatea sa de penetrare este mult mai mare decât cea a particulelor; este un flux de electroni rapizi.
- - radiația - nu este deviată de câmpurile electrice și magnetice, are o capacitate de ionizare relativ slabă și o capacitate de penetrare foarte mare; este radiația electromagnetică de undă scurtă cu o lungime de undă extrem de scurtă
Timpul de înjumătățire T1 / 2 este timpul în care numărul inițial de nuclee radioactive, în medie, este redus la jumătate.
Radiația alfa este un flux de particule încărcate pozitiv format din 2 protoni și 2 neutroni. Particula este identică cu nucleul atomului de heliu-4 (4He2 +). Format prin dezintegrarea alfa a nucleelor. Pentru prima dată, radiația alfa a fost descoperită de E. Rutherford. Studiind elementele radioactive, în special, studiind elementele radioactive precum uraniul, radiul și anemonele, E. Rutherford a ajuns la concluzia că toate elementele radioactive emit raze alfa și beta. Și, mai important, radioactivitatea oricărui element radioactiv scade după o anumită perioadă de timp. Sursa de radiații alfa sunt elementele radioactive. Spre deosebire de alte tipuri de radiații ionizante, radiațiile alfa sunt cele mai inofensive. Este periculos numai dacă o astfel de substanță intră în organism (inhalare, mâncare, băutură, frecare etc.), deoarece intervalul unei particule alfa, de exemplu, cu o energie de 5 MeV, în aer este de 3,7 cm, iar în țesutul biologic este de 0, 05 mm. Radiația alfa a radionuclidului care a pătruns în organism provoacă o distrugere cu adevărat de coșmar, deoarece factorul de calitate al radiației alfa cu energie mai mică de 10 MeV este egal cu 20 mm. iar pierderile de energie au loc într-un strat foarte subțire de țesut biologic. Practic îl arde. Atunci când particulele alfa sunt absorbite de organismele vii, pot apărea efecte mutagene (factori care cauzează mutația), cancerigene (substanțe sau agent fizic (radiații) care pot provoca dezvoltarea neoplasmelor maligne) și alte efecte negative. Capacitatea de penetrare A. - si. mic pentru că susţinut de o coală de hârtie.
Particulă beta (p-particulă), o particulă încărcată emisă ca urmare a dezintegrarii beta. Fluxul de particule beta se numește raze beta sau radiații beta.
Particulele beta încărcate negativ sunt electronii (b--), cele încărcate pozitiv sunt pozitronii (b +).
Energiile particulelor beta sunt distribuite continuu de la zero la o anumită energie maximă în funcție de izotopul în descompunere; această energie maximă variază de la 2,5 keV (pentru reniu-187) la zeci de MeV (pentru nucleele cu viață scurtă, departe de linia de stabilitate beta).
Razele beta sunt deviate din direcția rectilinie de câmpurile electrice și magnetice. Viteza particulelor din razele beta este apropiată de viteza luminii. Razele beta sunt capabile să ionizeze gaze, provocând reacții chimice, luminiscență și acționând asupra plăcilor fotografice.
Doze semnificative de radiații beta externe pot provoca arsuri de radiații ale pielii și pot duce la boala radiațiilor. Și mai periculoasă este expunerea internă la radionuclizi beta-activi care au intrat în organism. Radiația beta are o putere de penetrare semnificativ mai mică decât radiația gamma (cu toate acestea, cu un ordin de mărime mai mare decât radiația alfa). Un strat de orice substanță cu o densitate de suprafață de ordinul a 1 g / cm2.
De exemplu, câțiva milimetri de aluminiu sau câțiva metri de aer absoarbe aproape complet particulele beta cu o energie de aproximativ 1 MeV.
Radiația gamma este o formă de radiație electromagnetică cu o lungime de undă extrem de scurtă -< 5Ч10-3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке -- то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.
Radiația gamma este emisă în timpul tranzițiilor între stările excitate ale nucleelor atomice (energiile unor astfel de cuante gamma sunt în intervalul de la ~ 1 keV la zeci de MeV). În reacțiile nucleare (de exemplu, în anihilarea unui electron și a unui pozitron, dezintegrarea unui pion neutru etc.), precum și în deviația particulelor încărcate energetic în câmpurile magnetice și electrice.
Razele gamma, spre deosebire de razele B și razele C, nu sunt deviate de câmpurile electrice și magnetice și se caracterizează printr-o putere de penetrare mai mare la energii egale și alte condiții fiind egale. Quantele gamma provoacă ionizarea atomilor substanței. Principalele procese care apar atunci când radiația gamma trece printr-o substanță:
Efect fotoelectric (un quantum gamma este absorbit de un electron al învelișului atomic, transferându-i toată energia și ionizând atomul).
Imprăștirea Compton (un cuantic gamma este împrăștiat de un electron, transferându-i o parte din energia sa).
Crearea perechilor electron-pozitron (în câmpul nucleului, un quantum gamma cu o energie de cel puțin 2mec2 = 1,022 MeV se transformă într-un electron și un pozitron).
Procese fotonucleare (la energii de peste câteva zeci de MeV, un quantum gamma este capabil să elimine nucleonii din nucleu).
Quanta gamma, ca orice alți fotoni, poate fi polarizat.
Iradierea cu raze gamma, în funcție de doză și durată, poate provoca boală cronică și acută de radiații. Efectele stocastice ale radiațiilor includ diferite tipuri de cancer. În același timp, radiațiile gamma inhibă creșterea celulelor canceroase și a altor celule cu diviziune rapidă. Radiațiile gamma sunt mutagene și teratogene.
Un strat de substanță poate servi drept protecție împotriva radiațiilor gamma. Eficacitatea ecranării (adică probabilitatea de absorbție a unui quantum gamma la trecerea prin acesta) crește odată cu creșterea grosimii stratului, a densității substanței și a conținutului de nuclee grele (plumb, wolfram, epuizat). uraniu etc.) în ea.
Unitatea de măsură a radioactivității este becquerelul (Bq, Bq). Un becquerel este egal cu o dezintegrare pe secundă. Conținutul de activitate dintr-o substanță este adesea estimat pe unitatea de greutate a substanței (Bq/kg) sau volumul acesteia (Bq/l, Bq/m3). Este adesea folosită o unitate în afara sistemului - curie (Ki, Ci). O curie corespunde numărului de dezintegrari pe secundă la 1 gram de radiu. 1 Ci = 3,7,1010 Bq.
Relația dintre unități este prezentată în tabelul de mai jos.
Pentru a determina doza de expunere se utilizează binecunoscuta unitate de raze X din afara sistemului (P, R). O rază X corespunde unei doze de raze X sau radiații gamma, la care se formează 2,109 perechi de ioni în 1 cm3 de aer. 1 Р = 2, 58,10-4 C / kg.
Pentru a evalua efectul radiațiilor asupra unei substanțe, se măsoară doza absorbită, care este definită ca energia absorbită pe unitatea de masă. Unitatea de măsură a dozei absorbite se numește rad. Un rad este egal cu 100 erg/g. În sistemul SI, este utilizată o unitate diferită - gri (Gr, Gy). 1 Gr = 100 rad = 1 J / kg.
Efectul biologic al diferitelor tipuri de radiații nu este același. Acest lucru se datorează diferențelor în capacitatea lor de penetrare și naturii transferului de energie către organele și țesuturile unui organism viu. Prin urmare, pentru a evalua consecințele biologice ale utilizării echivalentului biologic de raze X - rem. Doza REM este echivalentă cu doza RAD înmulțită cu factorul de calitate a radiației. Pentru razele X, beta și gama, factorul de calitate este considerat egal cu unu, adică rem corespunde cu rad. Pentru particulele alfa, factorul de calitate este 20 (aceasta înseamnă că particulele alfa provoacă de 20 de ori mai multe daune țesutului viu decât aceeași doză absorbită de raze beta sau gamma). Pentru neutroni, coeficientul variază de la 5 la 20, în funcție de energie. În sistemul SI, pentru doza echivalentă a fost introdusă o unitate specială numită sievert (Sv, Sv). 1 Sv = 100 rem. Doza echivalentă în sieverți este doza absorbită în gri înmulțită cu factorul de calitate.
Apariția radiobiologiei se datorează a trei mari descoperiri care au încununat sfârșitul secolului precedent:
1895 - descoperirea razelor X de către Wilhelm Konrad razele X;
1896 - descoperirea de către Henri Becquerel a radioactivității naturale a uraniului;
1898 - Descoperirea proprietăților radioactive ale poloniului și radiului de către cuplul Curie - Maria Sklodowska și Pierre.
Wilhelm Konrad Roentgen avea 50 de ani la momentul marii sale descoperiri. Apoi a condus Institutul de Fizică și Departamentul de Fizică de la Universitatea din Würzburg. 8 noiembrie 1895 Roentgen, ca de obicei, a terminat experimentele în laborator seara târziu. Stingând lumina în cameră, a observat o strălucire verzuie în întuneric, emanând din cristalele de sare împrăștiate pe masă. S-a dovedit că a uitat să oprească tensiunea tubului catodic cu care lucra în ziua aceea. Strălucirea a încetat imediat ce curentul a fost oprit și a apărut imediat când a fost pornit. Investigand fenomenul misterios, Roentgen a ajuns la concluzia ingenioasa: atunci cand un curent trece printr-un tub, in el apare o radiatie necunoscuta. Acesta este cel care face ca cristalele să strălucească. Neștiind natura acestei radiații, el a numit-o raze X.
Hipo-ul și fabulele care au apărut nu au putut slăbi interesul pentru marea descoperire. Razele X au devenit imediat nu numai subiectul unui studiu profund în întreaga lume, ci și-au găsit rapid și aplicații practice. În plus, au servit ca un impuls direct pentru descoperirea unui nou fenomen - radioactivitatea naturală, care a zguduit lumea la mai puțin de șase luni de la descoperirea razelor X.
Razele X nu numai că au devenit imediat subiect de studiu profund în întreaga lume, dar și-au găsit rapid și aplicații practice. În plus, au servit drept imbold pentru descoperirea unui nou fenomen - radioactivitatea naturală, care a zguduit lumea la mai puțin de șase luni de la descoperirea razelor X. Unul dintre cei interesați de natura razelor X „atot-penetrante” a fost profesorul de fizică la Muzeul de Istorie Naturală din Paris, Henri Becquerel. După ce a dezvoltat o placă fotografică, odată lăsată pe masă, învelită în hârtie neagră, Becquerel a descoperit că aceasta fusese expusă doar în locul în care fusese turnată sarea de uraniu. După ce a repetat observațiile de mai multe ori pe vreme însorită și înnorată, omul de știință a ajuns la concluzia că uraniul, în mod arbitrar, indiferent de radiația solară, emite „raze de uraniu” invizibile pentru ochi.
Zeci de cercetători după descoperirea lui Roentgen căutau noi emisii misterioase. Dar doar iscoditorul și talentatul A. Becquerel a reușit să distingă emisia spontană de radiații penetrante de către uraniu de luminescența indusă de lumina solară.
Zeci de cercetători după descoperirea lui Roentgen au fost ocupați să caute noi radiații misterioase. Studiul acestui fenomen a devenit subiectul căutărilor pasionate ale marelui om de știință polonez Maria Sklodowska-Curie, și în curând și al soțului ei, nu mai puțin strălucitul cercetător francez Pierre Curie.
Pe 18 iulie 1898, Curies a anunțat descoperirea unui nou element radioactiv - poloniu numit după patria lui M. Curie - Polonia, iar la 26 decembrie M. Curie și J. Bemont - la descoperirea celui de-al doilea element radioactiv - radiul.Lucrările privind studiul radioactivității au continuat să se dezvolte rapid. În 1899, M. Curie a descoperit că aerul din jurul compușilor de radiu devine conductor de curent electric, iar în 1900 chimistul german E. Dorn și-a anunțat descoperirea unui nou element radioactiv gazos eliberat din preparatele de radiu. El a numit acest element radon. . În același an, în Anglia, E. Rutherford și R. Owen au stabilit că toriul emite un gaz radioactiv, pe care l-au numit emanație (thoron).Puțin mai târziu, A. Debierne și F. Gisel, în mod independent, studiind anemonele, au arătat că radioactiv se eliberează și gaz. În același an, canadianul J. McLennon a stabilit că, în urma transformărilor radioactive ale radiului, se formează radiu-G stabil (RaG), iar O. Gahn și L. Meitner au găsit produsul final al transformării toriului - toriu-D stabil. (ThD).
În 1900, savantul englez W. Crookes și independent de el
A.
În 1911, K. Fajans a stabilit că transformarea radioactivă a RaC are loc în două moduri: cu formarea radiului-C / (RaC) și a radiului-C „(RaC”). În același an, savantul rus G.N.
Antonov din laboratorul lui Rutherford, folosind curba de dezintegrare UX, a descoperit că în ea se afla o impuritate radioactivă - un element pe care l-a numit ypana-Y (UY). În 1913, F. Soddy și omul de știință german O. Goering au descoperit în produsele de descompunere ai uraniului uraniu-X 2 (UX 2), numit Brevium, și britanicii E. Marsden și R. Wilson - dualitatea dezintegrarii toriului -C în toriu-C "( ThC ") și toriu-D (ThD). G. McCoy și C. Viol din SUA au investigat proprietățile chimice ale elementelor radioactive - produșii de descompunere ai toriului. Mai mult, O. Gahn șiL. Meitner și, independent de aceștia, F. Soddy și J. Crenston, au izolat din minereurile de uraniu un nou element radioactiv protactiniu (Ra), un precursor al actiniului.
Numărul de elemente radioactive nou descoperite a crescut dramatic, ceea ce a contrazis tabelul periodic al elementelor
DI. Mendeleev. Majoritatea nu aveau loc în acest sistem. În același timp, după cum am văzut, se acumulau informații despre transformarea unor elemente radioactive în altele, despre interrelația lor. Toate aceste descoperiri de elemente noi au fost realizate de-a lungul căii bătute de M. Curie – metoda purtătorilor.
Radioactivitatea sau dezintegrarea radioactivă este o modificare spontană a structurii interne sau a compoziției unui nucleu atomic instabil. În acest caz, nucleul atomic emite fragmente nucleare, cuante gamma sau particule elementare. Radioactivitatea poate fi artificială atunci când dezintegrarea nucleelor atomice se realizează prin anumite reacții nucleare. Dar înainte de a ajunge la descompunerea radioactivă artificială, știința s-a familiarizat cu radioactivitatea naturală - dezintegrarea spontană a nucleelor unor elemente care apar în natură.
Preistoria descoperirii
Orice descoperire științifică este rezultatul unei munci grele, dar istoria științei cunoaște exemple în care întâmplarea a jucat un rol important. Acest lucru s-a întâmplat cu fizicianul german V.K. Raze X. Acest om de știință a fost implicat în studiul razelor catodice.Odată ce K.V. Raze X a pornit tubul catodic, acoperit cu hârtie neagră. Nu departe de tub se aflau cristale de cianura de platină de bariu, care nu erau asociate cu dispozitivul. Au început să strălucească în verde. Așa s-a descoperit radiația care apare atunci când razele catodice se ciocnesc de orice obstacol. Omul de știință i-a numit-o raze X, iar în Germania și Rusia se folosește în prezent termenul de „radiație cu raze X”.
Descoperirea radioactivității naturale
În ianuarie 1896, fizicianul francez A. Poincaré, la o ședință a Academiei, a vorbit despre descoperirea lui V.K. Roentgen și a prezentat o ipoteză despre legătura dintre această radiație cu fenomenul de fluorescență - o strălucire non-termică a unei substanțe sub influența radiației ultraviolete.La întâlnire au participat fizicianul A.A. Becquerel. El a fost interesat de această ipoteză, deoarece studiase de multă vreme fenomenul de fluorescență folosind exemplul nitritului de uranil și a altor săruri de uraniu. Aceste substanțe, atunci când sunt expuse la lumina soarelui, strălucesc cu o lumină galben-verde strălucitoare, dar de îndată ce acțiunea razelor solare încetează, sărurile de uraniu încetează să strălucească în mai puțin de o sutime de secundă. Acest lucru a fost stabilit de tatăl lui A.A. Becquerel, care era și fizician.
După ascultarea raportului lui A. Poincaré, A.A. Becquerel a sugerat că sărurile de uraniu, după ce au încetat să strălucească, pot continua să emită alte radiații care trec printr-un material opac. Experiența cercetătorului părea să demonstreze acest lucru. Omul de știință a pus boabe de sare de uraniu pe o placă fotografică învelită în hârtie neagră și a expus-o la lumina soarelui. După ce a dezvoltat farfuria, a descoperit că s-a înnegrit acolo unde se aflau boabele. A.A.Becquerel a concluzionat că radiația emisă de sarea de uraniu este provocată de razele soarelui. Dar procesul de cercetare a fost din nou invadat de o întâmplare.
Odată ce A.A. Becquerel a fost nevoit să amâne un alt experiment din cauza vremii înnorate. A pus farfuria fotografică pregătită într-un sertar al mesei și a pus deasupra o cruce de cupru acoperită cu sare de uraniu. După un timp, el a dezvoltat totuși placa - și pe ea a fost afișat conturul unei cruci. Deoarece crucea și placa se aflau într-un loc inaccesibil luminii solare, a rămas să presupunem că uraniul, ultimul element din tabelul periodic, emite radiații invizibile în mod spontan.
Studiul acestui fenomen, împreună cu A.A. Becquerel a fost preluat de soții Pierre și Marie Curie. Ei au descoperit că încă două elemente pe care le-au descoperit au această proprietate. Unul dintre ei a fost numit polonium - în cinstea Poloniei, patria lui Marie Curie, iar celălalt - radiu, din cuvântul latin radius - rază. La sugestia lui Marie Curie, acest fenomen a fost numit radioactivitate.
