День 26 февраля 1896 года в Париже выдался пасмурным. А ведь именно на эту дату физик Антуан Беккерель запланировал свой эксперимент с флуоресцентными минералами, которые намеревался облучить солнечным светом. Он полагал, что явление фосфоресценции и рентгеновское излучение связаны друг с другом, что «заряженный» солнечными лучами минерал будет светиться в темноте. Но пасмурная погода преподнесла ему сюрприз. Рассказываем об истории открытия радиоактивного излучения.
Невидимая радиация
За год до этих событий, а именно – вечером 8 ноября 1895 года – немецкий физик Вильгельм Конрад Рёнтген тоже сделал потрясающее открытие. Изучая катодные лучи (потоки электронов, излучаемые катодом вакуумной трубки), он заметил, что находившийся вблизи катодно-лучевой трубки картон, покрытый платиносинеродистым барием, начинает светиться в темноте. И уже 28 декабря того же года в журнале Вюрцбургского университета Рёнтген опубликовал статью под названием «О новом типе лучей». Лучи назвали в честь первооткрывателя – рентгеновскими.
Находясь под впечатлением от этой находки, 44-летний французский физик Антуан Анри Беккерель вознамерился установить связь между рентгеновским излучением и явлением фосфоресценции – особым типом фотолюминесценции. В отличие от флуоресцентного, фосфоресцентное вещество излучает поглощенную им энергию не сразу, а спустя какое-то время. Фосфоресцентные минералы светились лишь после того, как некоторое время пробыли на солнце. Ученому пришла в голову мысль – не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновским излучением?
Среди прочих минералов в экспериментах Беккереля были и соли урана. Одна из них фосфоресцировала желто-зеленым излучением. Подержав соль на солнце, Беккерель завернул ее в черную бумагу, а затем положил в темный шкаф на фотопластинку (тоже обернутую темной бумагой). Через какое-то время он достал пластинку и – вуаля – увидел на ней изображение куска соли. Но физик знал, что люминесцентное излучение не способно пройти сквозь черную бумагу – пластинку могли засветить только рентгеновские лучи. Ученый повторил опыт несколько раз, но результат был неизменен.
Поэтому 24 февраля 1986 года Беккерель с чистой совестью доложил Французской академии наук «Об излучении, производимом фосфоресценцией». Впрочем, было в этой истории одно «но». Физик заметил, что отпечатки урановой соли оказывались не четкими, совсем не такими, как рентгеновские снимки. Беккерель предположил, что дело в недостатке солнечного света, который, по его мнению, «заряжал» минерал. Он решил повторить эксперимент в более ясную погоду, но февральское небо, как сердце красавицы, было капризным и упорно не желало помогать ученому в его опытах.
Беккерель решил подождать, убрав соль и фотопластинку (а еще медный мальтийский крест, который он тоже хотел использовать в эксперименте) до лучших времен, завернув все это в черную ткань. Но то ли физик устал ждать в буквальном смысле с моря погоды, то ли сработала интуиция гениального ученого – он не выдержал и достал все эти предметы через несколько дней, 1 марта, и даже зачем-то проявил фотопластинку.
И что же? На пластинке Беккерель обнаружил отпечаток креста! Откуда же он взялся, ведь на соли урана не светило солнце? Оставалось предположить только одно – минерал сам испускает неизвестное науке излучение. Да еще такое, которое способно проходить сквозь непрозрачные предметы, хотя рентгеновским явно не является. Об этом уже на следующий день было доложено Парижской академии наук. Свою работу Беккерель озаглавил «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами».
Нетрудно догадаться, что все ближайшие недели физик провел в беспокойстве и новых опытах с различными вариациями того же урана, в том числе такими, которые не проявляли фосфоресценцию. Каков же был результат? Фотопластинка неизменно засвечивалась. Интенсивность получаемых отпечатков определялась только количеством урана в препарате и никак не зависела от того, в какие соединения он входил. Поэтому Беккерель сделал логичный вывод – способностью к «невидимой радиации» обладал сам уран, а не его соединения.
Но открытия на этом не закончились. Однажды Беккерель собирался на лекцию, для которой ему понадобилось радиоактивное вещество. Физик взял его у супругов Кюри и положил в карман своей жилетки. Лекция была успешно прочитана, а пробирка с веществом возвращена владельцам. Но уже на следующий день Беккерель обнаружил на своем теле в районе жилетного кармана покраснение кожи… в форме пробирки. Он поделился увиденным с Пьером Кюри, и бесстрашный физик решил проверить опыт на себе – в течение 10 часов носил на своем предплечье пробирку с хлоридом радия. Покраснение на коже в форме пробирки не заставило себя ждать. Беда была в том, что оно перешло в глубокую язву, от которой ученый впоследствии страдал около двух месяцев. Так наука впервые узнала о воздействии радиации на организм.
Надо сказать, что если бы Беккерель по-прежнему носил с собой уран, ничего этого бы не случилось: его активность в огромное количество раз ниже, чем у радия. Однако тогда не было бы и самого открытия. С другой стороны, оно не отвратило его от дальнейших экспериментов без соблюдения техники безопасности. Ученый умер в 56 лет и, по сообщениям очевидцев, имел на теле ожоги, похожие на воздействие бета-излучения.
Излучение, пробуждающее благородные чувства
Вместо того чтобы задуматься, почему некоторые радиоактивные элементы вызывают ожоги и не опасно ли иметь дело с ними, человеческая мысль, как это часто бывает, пошла иным путем – лечить подобное подобным. Радиоактивность начали применять для терапии опухолей, а неофициальная медицина и вовсе стала декларироваться как средство от всех болезней, ее даже сравнивали с философским камнем. А все потому, что радиоактивные вещества обнаружили в горячих целебных источниках.
В American Journal of Clinical Medicine даже была опубликована статья, в которой утверждалось, будто бы «радиоактивность предотвращает умопомешательство, пробуждает благородные чувства, отодвигает старость и дает прекрасную, энергичную, радостную жизнь».
Увы, на деле старость тех, кто не принимал предосторожностей при работе с ионизирующим излучением, не отодвигалась, а совсем наоборот. Мария Кюри, например, умерла в возрасте 66 лет от осложнений, связанных в том числе с длительной работой с радием. Беккерелю на момент смерти было и того меньше – всего 56 лет. В 1955 году были обследованы записные книжки Марии Кюри, и выяснилось, что они до сей поры излучали радиацию, а на одном из листков даже сохранился радиоактивный отпечаток пальца Пьера Кюри.
В 1925 году Центр радиевой терапии написал следующее в брошюре «Здоровье с радием»: «Постепенно были найдены радиевые лекарственные средства против практически всех хронических заболеваний, от которых страдает человечество. <…> Это открытие позволяет радиоактивности и всем ее чудесным качествам выйти за дверь кабинета врача-специалиста и стать доступными для всех и каждого». В дополнение к описанным злоупотреблениям онкологи начали использовать радиоактивные вещества для лечения рака кожи и матки: эта методика называется «кюритерапия» и, увы, находит поклонников даже в наши дни.
Следует четко различать такой подход и обычную лучевую терапию: та работает с большими предосторожностями и без контакта тканей самого человека с радиоактивными веществами. Лечение опухолей такими средствами осуществляется с помощью одного только строго контролируемого по силе и направлению излучения.
Про несчастных «радиевых девушек» – работниц Американской радиевой корпорации, производящей светящиеся радиоактивные краски, читайте в нашей статье «Невидимые миру зиверты». Но на счету «лечебной» радиационной индустрии были и другие жертвы. Например, известный некогда американский спортсмен и бизнесмен Эбен Байерс. В 1906 году он повредил руку, и врач порекомендовал ему «Радитор» – воду с добавлением радия. Байерс вложил в эту терапию весь свой энтузиазм и поначалу даже почувствовал улучшение, но в итоге превысил смертельную дозу ионизирующего излучения в три раза.
Это и понятно, ведь спортсмен перестал принимать радиоактивную воду лишь несколько десятилетий спустя после назначения врача. К тому времени в его костях накопилось столько радиоактивного вещества, что это не только полностью разрушило его челюсть, но и дало начало разрушению черепной коробки, от чего любитель «радиоактивненького» и скончался в 1932 году. Зато его смерть привлекла много внимания и спровоцировала проверку радиационной воды на безопасность.
Альфа, бета и гамма
Беккерель и супруги Кюри открыли лишь радиоактивные элементы, а изучение природы их излучения продолжилось в XX веке. Впервые сложный состав ионизирующего излучения удалось обнаружить британскому физику Эрнесту Резерфорду. Он провел интересный опыт: поместил радиоактивное вещество на дно узкого свинцового цилиндра, а напротив – фотопластинку. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле. При этом вся конструкция находилась в вакууме.
Выяснилось, что под воздействием магнитного поля пучок распадался на три части, две из которых отклонялись в противоположные стороны. Это говорило о том, что у составляющих излучения частиц – противоположные знаки зарядов. Третья часть распространялась прямолинейно, то есть не имела заряда. Излучение, обладающее положительным зарядом, получило название альфа-лучи, отрицательным – бета-, а «нейтральное» – гамма-лучи.
Благодаря этим экспериментам Резерфорд доказал существование в атомах положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него. И в результате в 1911 году создал знаменитую планетарную модель атома, став таким образом одним из немногих лауреатов Нобелевской премии, которую получил до основного открытия своей жизни. Его наградили ею «за проведенные исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ» еще в 1908 году.
Ну, а дальше – больше. Ученые нашли и другие виды ионизирующего излучения, возникающего при радиоактивном распаде ядер. Например, космические лучи, обнаруженные австрийским физиком Виктором Гессом в 1911–1912 годах. Или позитроны – античастицы электрона, относящиеся к так называемому антивеществу (состоящему из античастиц и стабильно не образующемуся в природе) и открытые английским физиком Полем Дираком в 1928 году.
Поэтому радиация – это, скорее, страшное слово. Как она повлияет на что-то на самом деле – вопрос ее типа и дозы. Ведь мы получаем определенное количество радиоактивности, когда дышим, едим и пьем. Определенное число радионуклидов попадает в наш организм еще при рождении, и избавиться от них невозможно – некоторые продолжат распадаться в костях нашего тела еще тысячи лет после смерти.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
