П. Кюри М. Склодовская-Кюри

(1859-1906) (1867-1934)

 

Увидев свечение радия, Пьер Кюри сказал друзьям: «Вот свет будущего!» Ученый оказался прав - открытие радиоактивности изменило не только наши представления об устройстве материального мира, но и наши возможности обеспечивать процесс его познания и реализации гуманитарных планов человеческой цивилизации. Проще говоря, у человека появилась возможность добывать энергию из атомных глубин и использовать ее во благо.

Как-то известный английский химик Фредерик Содди взял стеклянную трубочку с радием и фотопластинку в светонепроницаемой кассете и стал водить трубочкой, как карандашом, по кассете. Лучи радия прошли сквозь кассету и на фотопластинке отпечатались слова «Writing radium» («Написано радием»).

За свои исследования Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри в 1903 г. были удостоены Нобелевской премии по физике. Спустя 8 лет последовала вторая Нобелевская премия по химии, присужденная Марии Кюри «за откры-

тие элементов радия и полония, за выяснение природы радия и выделение его в металлическом виде».

Так М. Склодовская-Кюри стала первой женщиной, удостоенной высшей награды, и первым ученым, удостоенным ею дважды. Многие академии и научные общества мира избрали ее почетным членом, в том числе и Академия наук России. Вся жизнь Марии Склодовской-Кюри – подвиг, беззаветный труд во имя науки. Девизом служили слова ее мужа Пьера: «Что бы ни случилось, хотя бы расставалась душа с телом, надо работать». Работа по изучению радиоактивных веществ началась в темной, плохо оборудованной лаборатории, где супруги Кюри в течение почти 4 лет перерабатывали тонны урансодержащих отходов.

В июле и декабре 1898 года соответственно им удалось выделить ничтожно малые количества неизвестных до сих пор элементов – полонияирадия. Только в 1902 г. они получили около 0,1 г чистого хлорида радия, что позволило им определить его атомный вес, установить физические и химические свойства и его место в периодической системе элементов. Научный мир с нетерпением ожидал каждую новую статью о радиоактивности, подписанную супругами Кюри: каждая из них несла крупицу новых знаний.

19 апреля 1906 г. произошло трагическое событие: в результате несчастного случая погиб Пьер Кюри. Но горе не сломило Марию: «Что бы ни случилось - надо работать!». И упорная работа принесла новые плоды. В 1910 г. она совместно с французским физиком А. Дебьерном (первооткрывателем актиния) впервые выделила небольшие количества чистого металлического радия и вторично, с большей точностью, определила его атомный вес. В 1911 г. она впервые изготовила эталон радия, который в течение 24 лет оставался единственным в мире.

М.Склодовской-Кюри принадлежат работы в области радиологии и рентгенологии. Позднее это событие включили в число семи наиболее крупных научных достижений – «семи чудес света» – первой четверти 20-го века.

В 1914 г. она организовала рентгенологическое обследование раненых в госпиталях, а в 1922 г. стала первой женщиной, избранной членом Парижской медицинской академии.

М.Склодовская-Кюри стала первой женщиной - профессором. Курс лек-

ций по радиоактивности, прочитанный ею, лег в основу фундаментального труда «Радиоактивность» (1910 г.), который много раз переиздавался на иностранных языках, в том числе и на русском.

По ее инициативе и непосредственном участии в Париже был создан Институт радия. Он был построен накануне первой мировой войны, и Мария вплоть до пос-

ледних дней жизни возглавляла его физи-

ко-химический отдел. Человек большой и щедрой души – такой она была всю жизнь. Мария первой организовала ши-

рокое применение излучений в медицин-

ских целях, обучила во время войны бо-

лее 1500 человек работе на рентгеновс-

ких установках. Свою вторую Нобелевскую премию М. Склодовская-Кюри внесла в фонд помощи раненым.

Она подарила Институту радия в Варшаве, открывшемуся в 1932 году, один грамм очень дорогого радия; внимательно относилась к молодым ученым, которые съезжались в ее лабораторию со всего мира.

М. Склодовская-Кюри скончалась в 1934 г. от лучевой болезни. В 1955 г. были обследованы записные книжки Марии Кюри. Они до сих пор излучают из-за радиоактивного загрязнения, внесенного при их заполнении. На одном из листков сохранился также радиоактивный отпечаток пальца ее супруга - Пьера Кюри.

Кстати, в нашей стране первые препараты радия были получены в конце 1921 г. В.Г. Хлопиным и Я.И. Башиловым. Виталий Григорьевич руководил созданием в России первого радиевого завода, изучал условия миграции радиоактивных элемен-

тов в земной коре и разработал метод определения абсолютного возраста горных

пород на основе радиоактивных данных.

Он открыл и исследовал радийсодержащие воды и изучил распространённость гелия, аргона в природных газах и бора в природных водах.

В 1901 г. и последующее время появилось также мно-

жество зарубежных и отечественных работ о лучевом поражении кожи (дерматиты, эритемы, лучевые ожоги

и язвы, выпадение волос), а в 1902 г. был описан пер-

вый случай лучевого рака кожи.

В.Г. Хлопин (1890-1950)

Постепенно стало выясняться, что проникающая радиация не только невидима и неощутима, не только воздействует на кожу, но и вызывает лучевое поражение внутренних органов и тканей, а также гибель живых организмов и человека (эксперименты Е.С. Лондона в России и Г. Хейнеке - в Германии).

Продолжают накапливаться данные о различии в устойчивости отдельных облучаемых биологических объектов и систем к летальному облучению и о высокой радиочувствительности процессов клеточного деления.

Так, в 1906 г. французские радиобиологи Ж. Бергонье и Л. Трибондо сформулировали фундаментальный закон (правило) клеточной радиочувствительности: ионизирующее излучение тем сильнее действует на клетки, чем интенсивнее они делятся и чем менее определенно выражены их морфология и функция, т.е. чем менее они дифференцированы.

В 1918 г. в Петербурге был открыт первый в стране радиобиологический Государственный институт рентгенологии и радиологии, организатором и директором которого стал известный рентгенолог М.И. Неменов.

Многочисленные исследования развития лучевого поражения организмов позволили придти радиобиологам к общему выводу о том, что лучевая болезнь представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных изменений в организме, появление которых зависит от величины дозы, характера облучения, от времени, прошедшего после лучевого воздействия и биологической особенности организма (его радиочувствительности).

Попытки найти какое-либо действующее начало, специфическое только для лучевого поражения, так и не увенчались успехом. Поиски токсических веществ в облученном организме (радиотоксинов) показали, что они представляют собой продукты избыточного накопления продуктов нормально протекающих процессов, усиленных действием облучения.

Исследования динамики биохимических лучевых нарушений заняли все дальнейшие годы истории радиобиологии и позволили собрать ценнейший материал, характеризующий характер и типы развития лучевой болезни.

Изучение ионизирующего действия проникающей радиации на атомы и молекулы, создание количественной дозиметрии позволило перейти радиобиологам к созданию количественных принципов, связывающих радиобиологические эффекты с дозой облучения.

Этим начинается следующий период - период количественной радиобиологии. В это время интенсивно велись поиски «главного виновника преступления», т.е. критических биологических молекулярных и клеточных структур, а также органов и тканей облучаемых организмов, ответственных за развитие лучевого поражения, ведущего к смертельному исходу. Анализ количественных закономерностей зависимости биологических эффектов от величины доз облучения стимулировал такие поиски. К числу важных черт биологического действия ионизирующих излучений относят так называемый радиобиологический парадокс: энергия ионизирующих излучений оказывается несопоставимо малой при сравнении с тем же биологическим эффектом, вызываемой тепловой энергией [76].

В последующие годы обнаруживаются лучевые изменения различных биохимических процессов: нарушения активности ферментов в органах и тканях, появление токсических веществ в крови (лейкотоксинов).

Таким образом, сведения о высокой биологической эффективности нового вида излучений стимулировало мощный взрыв радиобиологических работ, характеризующий начальный, описательный период в истории радиобиологии.

Особенно интенсивно радиология начала развиваться в 30-40-х годах прошлого столетия в связи с достижениями ядерной физики.

В 1934 г. супругами Иреной и Фредериком Жолио-Кюри была открыта искусственная радиоак-

тивность, за что им в 1935 г. была присуждена Нобелевская премия по химии. Открытие искусствен-

ной радиоактивности явилось началом нового этапа развития

И. Жолио-Кюри Ф. Жолио-Кюри ядерной физики.

(1897-1956) (1900-1958)

 

Совместно с сотрудниками они изучали также различные ядерные реак-

ции, вызванные действием альфа-частиц и дейтронов, и способы использо-

вания искусственных радиоактивных изотопов в качестве меченых атомов. Исследование супругами Жолио-Кюри свойств излучения, возникающего при бомбардировке атомов бериллия альфа-частицами, сыграло большую роль в развитии нейтронной физики.

Ф. Жолио-Кюри впервые доказал (1934), что масса нейтрона несколько больше массы протона. Отсюда следовало, что нейтрон может быть связан с бета-распадом. Это блестящее предположение полностью подтвердилось в 1951 г., когда был открыт бета-распад ядер. Важный цикл работ супругов Жолио-Кюри был посвящен исследованию рождения пар, а также обратного процесса - аннигиляции. Их исследования показали, что энергия гамма-кванта превращается в энергию пары элементарных частиц (позитрона и электрона).

После открытия Джеймсом Чедвиком нейтрона Ф. Жолио-Кюри одним из первых указал на важность этого открытия для практического использования атомной энергии. Фредерик Жолио-Кюри опубликовал ряд работ, явившихся одними из первых исследований по делению тяжёлых ядер и образованию трансурановых элементов. После второй мировой войны с 1939 по 1945 г.г. он руководил строительством первого французского атомного реактора, пущенного в эксплуатацию в форте Шатийон (1948 г.).

В конце 30-х годов ХХ века итальянский физик Энрико Ферми с сотрудниками доказал возмож-ность получения радиоактивности почти у всех элементов под воздействием нейтронной бомбарди-

ровки их ядер. Им же в 1942 г. был спроектирован и построен в США первый в мире ядерный реактор, что позволило широко использовать радиоизотопы

Э.Ферми (1901-1954) в научных лабораториях, технике, медицине и сель-

ском хозяйстве.

В 1934 году он создал количественную теорию b-распада, основанную на предпо-

ложении В. Паули о том, что b-частицы испускаются одновременно с нейтрино. В 1934–38 г.г. Ферми с сотрудниками своей лаборатории изучал свойства нейтро-

нов и практически заложил основы нейтронной физики. Впервые наблюдал искус-

ственную радиоактивность, вызванную бомбардировкой нейтронами ряда элемен-

тов, в том числе урана.

В 1938 г. Э.Ферми была присуждена Нобелевская премия по физике. В решении Нобелевского комитета говорилось, что премия присуждена ему «за доказательства существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами». В том же году Энрико Ферми эмиг-

рировал в США, став профессором Колумбийского университета.

Он руководил исследованиями в области исследования ядерной энергии, участвовал в создании проекта атомной бомбы. В декабре 1942 г. ему с сот-

рудниками впервые удалось осуществить цепную ядерную реакцию в ядерном реакторе, где в качестве замедлителя нейтронов использовался графит, а в качестве «горючего» – уран.

А в 1946 г. Э. Ферми стал профессором Чикагского университета и в последние годы жизни занимался физикой высоких энергий. Однако трудно отыскать такую области физики, которой бы не занимался Ферми в течение своей жизни. Недаром один из его учеников - российский физик Бруно Понтекорво - писал: «Великий итальянский физик Энрико Ферми занимает особое место среди современных ученых: в наше время, когда узкая специализация в научных исследованиях стала типичной, трудно указать столь же универсального физика, каким был Ферми».

Из общего числа (около 1600) известных ныне науке радиоактивных изотопов лишь около 300 природные, а остальные получены искусственным путем в результате ядерных реакций. Между искусственной и естественной радиоактивностью нет принципиального различия.

В результате изучения искусственной радиоактивности были открыты новые варианты b-распада - испускание позитронов (И. и Ф. Жолио-Кюри, 1934) и элек-

тронный захват (Л. Альварес, 1938), предсказанный первоначально Х. Юкавой и

С. Сакатой (Япония, 1935).

Впоследствии были обнаружены другие сложные, включающие b-распад, превра-

щения, в том числе испускание запаздывающих нейтронов (Дж. Даннинг с сотр., США, 1939), запаздывающих протонов (В.А. Карнаухов с сотр., СССР, 1962), запаздывающее деление ядер (Г.Н. Флёров с сотр., СССР, 1966-71).

В 1955 г. при ООН был создан научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР) на организм человека.

В настоящее время функционирует ещё одна организация - МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) - созданная в 1957 году, со штаб-квартирой в Вене, для развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии.

Наиболее важной задачей, стоящей в настоящее время перед радиобиоло-

гией является защита живых организмов от вредного воздействия ионизиру-щих излучений. Они опасны тем, что даже в малых дозах, не вызывающих заболеваний или гибели, они оставляют свой след на облученном организме, что может сказаться на последующих поколениях по истечении длительного времени.

Кроме этого, сельскохозяйственная радиология занимается также пробле-

мой миграции радионуклидов в сфере сельскохозяйственного производства,

изучением закономерностей поступления и накопления радиоизотопов в растениях, разработкой агротехнических и агрохимических мероприятий по снижению перехода радионуклидов из почвы в растения и разрабатывает различные способы и методы дезактивации сельскохозяйственной продук-

ции.

Достижения современной радиологии нашли отражение и в такой отрасли растениеводства как селекция с.-х. культур на основе использования эффекта радиационного мутагенеза при выведении новых высокоурожайных сортов. Весьма перспективной видится роль ионизирующей радиации в различных биотехнологических приемах и методах. А в физиологических и биохимичес-

ких исследованиях животных и растений нашли широкое применение раз-личные радиоактивные индикаторы («меченые» атомы).