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 Pocos de los expertos más destacados en el campo de la física atómica sabían esa mañana de 1942 que el hombre finalmente había dominado el control secreto de una reacción nuclear en cadena. Pero tres años después, en 1945, el mundo quedó conmocionado por la tragedia de las ciudades japonesas: Hiroshima y Nagasaki.
Fue sobre estas ciudades donde se elevaron por primera vez hongos venenosos de explosiones atómicas. Y fue entonces cuando la humanidad aprendió - amarga y palpablemente - sobre el poder destructivo del núcleo atómico.
Sin embargo, el estudio del fenómeno de la radiactividad y el efecto de la radiación en los tejidos vivos comenzó mucho antes, en 1896. En ese momento, el joven físico francés Henri Becquerel se interesó por las sales que contenían el elemento químico uranio.
El hecho es que muchas sales de uranio tienen la capacidad de fosforescencia cuando se irradian con luz solar. Becquerel decidió estudiar esta propiedad con más detalle. Expuso las sales de uranio a la luz solar y luego las puso en una placa fotográfica envuelta en papel negro. Resultó que los rayos de fosforescencia de las sales de uranio atraviesan con bastante facilidad el papel opaco, dejando una mancha negra en la placa después de su desarrollo. Becquerel fue el primero en llegar a esta conclusión. Pero pronto quedó claro que los rayos de fosforescencia no tenían nada que ver con eso. Las sales de uranio, incluso preparadas y mantenidas en la oscuridad, actuaron todavía sobre la placa fotográfica durante varios meses, y no solo a través del papel, sino incluso a través de madera, metales, etc. A partir de estos experimentos se descubrió la radiactividad. Y dos años más tarde, dos nuevos elementos radiactivos, polonio y radio, fueron descubiertos por científicos famosos, los cónyuges Maria y Pierre Curie. Fue a partir de este momento que se inició un estudio intensivo de radiactividad. Pero, ¿qué es la radiactividad?
Estamos acostumbrados desde la infancia a que los objetos inanimados suelen existir durante siglos. En cualquier caso, si no son los objetos en sí, entonces los materiales con los que están hechos. Juzgue usted mismo: incluso si rompemos la taza de porcelana y deja de cumplir su función prevista, sus fragmentos pueden permanecer durante milenios y, en principio, no les pasará nada. ¡Después de todo, los arqueólogos encuentran restos de platos y decoraciones que la gente usaba hace muchos milenios!
El punto aquí radica en la extraordinaria fuerza de las moléculas de compuestos inorgánicos y las partículas que los forman: los átomos. De hecho, los átomos individuales pueden existir durante mucho tiempo sin sufrir cambios significativos. De hecho, para destruir o "rehacer" un átomo, es necesario cambiar su núcleo, y esta es una tarea demasiado difícil.
Pero resulta que en la naturaleza también hay átomos cuyos núcleos cambian espontáneamente, espontáneamente, como dicen los físicos. Son estos núcleos los que se denominaron radiactivos, ya que, al sufrir una transformación, emiten rayos. Por tanto, la radiactividad es un fenómeno físico en el que se produce uno u otro reordenamiento de los núcleos atómicos. Suelen ser tres tipos de rayos. Fueron nombradas las letras del alfabeto griego: alfa, beta y gamma. Los rayos alfa y beta son corrientes de partículas. En particular, las partículas alfa son átomos del elemento helio, desprovistos de sus electrones. Las partículas beta son una corriente de electrones, mientras que los rayos gamma son ondas electromagnéticas, algo similares en propiedades a los rayos X. Así, un átomo de un elemento radiactivo, expulsando una partícula alfa o beta del núcleo, se convierte en un átomo de otro elemento. Entonces, por ejemplo, un átomo de radio, que emite una partícula alfa, se convierte en un átomo de un elemento llamado radón.
Al estudiar los elementos radiactivos (que, por cierto, no eran tan pocos), los científicos notaron dos características muy interesantes. Uno de ellos consistió en el hecho de que la tasa de desintegración (o, más precisamente, transformación) de átomos radiactivos del mismo tipo es estrictamente constante y prácticamente no está influenciada por ningún factor externo. Depende solo de la cantidad de elemento radiactivo disponible. Entonces, por ejemplo, si tenemos un gramo de radio, la mitad de todos los átomos disponibles se desintegrarán en exactamente 1620 años. El medio gramo restante se desintegrará a la mitad (es decir, su número disminuirá a la mitad) también después de 1620 años, etc. Además, la tasa de desintegración para cada tipo de átomo es estrictamente constante, y hasta que se hayan encontrado dos tipos diferentes de átomos radiactivos que tendrían la misma vida media (entonces es ese período de tiempo durante el cual la mitad de todos los átomos se transforman).
Otra característica fue que, al final, los rayos radiactivos son capaces de actuar sobre los tejidos vivos. Y el primero en descubrirlo fue el descubridor de la radiactividad, Henri Becquerel. Para demostrar el brillo de las sales de radio en la oscuridad, llevaba en el bolsillo del pecho una ampolla de vidrio que contenía esta sal. Después de un rato, en su cuerpo, en el lugar opuesto a la ampolla, encontró un ligero enrojecimiento, parecido a una leve quemadura, que luego se transformó en una pequeña llaga. El científico atribuyó con razón este fenómeno a la acción de los rayos radiactivos. Por cierto, la úlcera se curó muy lentamente y se curó por completo solo después de muchos meses. Fue entonces, casi cincuenta años antes de Hiroshima y Nagasaki, cuando los átomos radiactivos advirtieron a la gente de su peligro.
¿En qué consiste?
Resultó que el principal peligro no son las sustancias en sí mismas, sino la radiación que emiten en el proceso de transformación radiactiva. Los tres tipos de rayos, en un grado u otro, pueden interactuar con diversas sustancias de naturaleza tanto inorgánica como orgánica, incluido el "material" del cual están construidas las células de un organismo vivo. Y aunque los tres tipos de radiación difieren significativamente entre sí, en una primera aproximación su efecto sobre los tejidos vivos puede considerarse hasta cierto punto el mismo.
Pero aquí, por supuesto, hay algunas peculiaridades. Dado que la radiación alfa es una corriente de núcleos bastante pesados (en comparación con las partículas beta) del átomo de helio, estos núcleos, al atravesar la sustancia, producen las mayores perturbaciones en las moléculas que encuentran en su camino. En este sentido, los rayos gamma son los más seguros, son los que menos interactúan con la sustancia a través de la cual pasan. Las partículas beta ocupan una posición intermedia a este respecto. Por tanto, los rayos alfa son los más peligrosos. Pero hay otro lado del problema. El hecho es que, debido a su masividad y fuerte interacción con la materia, las partículas alfa tienen un llamado "rango" muy pequeño, es decir, el camino por el que pasan en un material en particular. Incluso una hoja delgada de papel es una barrera infranqueable para ellos. En particular, se encontró que los rayos alfa penetran la piel humana a una profundidad de solo unas pocas micras. Naturalmente, no pueden provocar lesiones profundas de los órganos internos durante la irradiación externa. Al mismo tiempo, los rayos gamma, aunque mucho menos interactúan con la materia, pero su capacidad de penetración es tan grande que el cuerpo humano prácticamente no puede constituir una barrera tangible para ellos. No en vano los reactores nucleares están rodeados de gruesos muros de hormigón; en primer lugar, son una especie de "trampas" para los rayos gamma que aparecen durante el funcionamiento del reactor.Dado que la trayectoria de los rayos gamma en el cuerpo humano es miles de veces más larga que la trayectoria de las partículas alfa, es natural que puedan conducir a la destrucción de muchas estructuras químicas y biológicas "encontradas" en el camino. Por eso, cuando se expone a sustancias radiactivas externas, se considera que los rayos gamma representan el mayor peligro. Es cierto que la imagen cambia significativamente si una sustancia radiactiva ingresa al cuerpo. Entonces, los más peligrosos son los rayos alfa, que interactuarán intensamente con las células de los tejidos internos.
El principal peligro, como se señaló anteriormente, consiste en la destrucción de ciertas moléculas del organismo al interactuar con la radiación. Así, por ejemplo, las moléculas de agua experimentan una disociación mejorada en iones de hidrógeno e hidroxilo cargados. Pero, quizás, es mucho peor cuando, en lugar de disociarse, la molécula se "divide" en dos grupos neutros (los llamados radicales), que, aunque existen en forma libre durante un tiempo extremadamente corto, tienen una reactividad muy alta.
Por supuesto, tales transformaciones pueden sufrir no solo moléculas de agua, sino también otros compuestos químicos que componen un organismo vivo. En un momento incluso se creyó que el daño al cuerpo debido a la radiación era causado precisamente por estos fragmentos, algunos de los cuales son muy peligrosos. Sin embargo, esta hipótesis se abandonó pronto, ya que la contradecía la concentración extremadamente baja de sustancias que se podían formar. De hecho, incluso con una intensa irradiación del cuerpo, el contenido de tales fragmentos no debería haber superado la diez mil millonésima parte de un gramo. Ahora los científicos opinan que, probablemente, los iones y radicales formados inicialmente entran en interacción adicional con moléculas aún no destruidas. Los productos de tales reacciones "secundarias", a su vez, interactúan con nuevas moléculas, por lo que el número de moléculas que han sufrido destrucción aumenta como una avalancha, es decir, en este caso, se observa una llamada reacción en cadena. Como resultado, la composición de diversas sustancias (en particular, vitaminas-enzimas) que regulan la actividad del cuerpo humano, así como los cambios en una serie de funciones fisiológicas y procesos bioquímicos (función hematopoyética de la médula ósea, función respiratoria de la sangre, etc.) cambia enormemente. Y como resultado, dependiendo de la intensidad de la radiación, se produce una u otra forma de enfermedad por radiación. Y aunque ahora se han desarrollado métodos efectivos de su tratamiento con la ayuda de medicamentos que cortan la cadena de avalanchas de transformaciones, los llamados inhibidores, la prohibición no solo del uso, sino también de las pruebas de armas atómicas y termonucleares es de importancia decisiva en la prevención de enfermedades por radiación.
El uso de medicamentos radiactivos para la prevención y el tratamiento de varias enfermedades es sumamente conveniente. Incluso los pioneros de la investigación de la radiactividad, Pierre y Marie Curie, utilizaron preparaciones de radio como una especie de preparaciones medicinales. Actualmente, los isótopos radiactivos se utilizan ampliamente en el tratamiento de varios tipos de tumores malignos. Pero, quizás, el uso más conocido de sustancias radiactivas para mantener la vitalidad de una persona y prevenir una serie de enfermedades es el uso de los llamados baños de radón.
El hecho es que durante la desintegración radiactiva, el radio se convierte en un elemento gaseoso radiactivo, radón. El agua saturada con tal gas radiactivo es un baño de radón. Y aunque actualmente en varias clínicas se están preparando baños de radón artificial, el "depósito" natural de aguas de radón más famoso en nuestra Unión Soviética son los manantiales del Cáucaso cerca de Tskhaltubo. Los terapeutas los han estado estudiando durante mucho tiempo.Se descubrió que el efecto de los baños de radón se debe en gran medida a la presencia de radón, en particular radiación alfa, que aparece durante la desintegración radiactiva del radón. Es la acción de dosis insignificantes de irradiación con partículas alfa lo que explica las propiedades curativas de los baños de radón.
Al final resultó que, en el proceso de tomar baños de radón, el cuerpo está expuesto a la radiación no solo desde el exterior, sino también desde el interior. Dado que el radón es gaseoso, penetra fácilmente en el cuerpo humano, así como a través de la piel directamente en la sangre. Por lo tanto, al tomar baños de radón, hay una pequeña irradiación uniforme y generalizada del cuerpo con partículas alfa. Al mismo tiempo, resultó que solo alrededor del uno por ciento del radón disuelto en agua tiene un efecto curativo. Además, esta acción es muy limitada en el tiempo. Dado que el radón es gaseoso, en 1 a 2 horas se elimina casi por completo del cuerpo después de bañarse. Durante este tiempo, solo alrededor de la mitad del radón tiene tiempo para descomponerse. Por lo tanto, como puede ver, la exposición del cuerpo mientras se baña no solo es muy corta, sino también insignificante. Sin embargo, son precisamente estas dosis mínimas de radiación las que son curativas. Se descubrió que tomar baños de radón afecta de manera insignificante la vasoconstricción de la piel y las contracciones del corazón. Al mismo tiempo, hay una ligera disminución de la presión arterial, así como un aumento de la tasa metabólica. Además, aumentan las funciones de los órganos hematopoyéticos. Los baños de radón provocan un aumento de los procesos oxidativos en el organismo, que contribuyen a su actividad vital. Los baños de radón tienen un efecto particularmente pronunciado sobre el sistema nervioso. En particular, se potencian los procesos inhibidores de la corteza cerebral, lo que a su vez ayuda a mejorar el sueño. También se observó que los baños de radón tienen efectos analgésicos y antiinflamatorios (aunque pequeños). Se encontró que, en algunos casos, estos baños eliminan los procesos inflamatorios crónicos en ciertos órganos del cuerpo humano (articulaciones y huesos).
Recientemente, los llamados átomos marcados se han generalizado en la práctica médica y bioquímica. Estos son átomos de elementos químicos ordinarios, solo radiactivos. (Los químicos a menudo los llaman isótopos radiactivos).
Los isótopos radiactivos brindaron grandes oportunidades a los científicos durante la investigación sobre el estudio del metabolismo (tanto en organismos vegetales como animales). Entonces, por ejemplo, se encontró que la proteína de un huevo de gallina se forma (sintetiza) a partir de alimentos que se alimentaron a las gallinas aproximadamente un mes antes de la puesta de huevos. Al mismo tiempo, el calcio, que se suministró al ave experimental el día anterior, se utiliza para crear la cáscara del huevo. El método de los indicadores radiactivos (o átomos etiquetados) permitió a los científicos descubrir el hecho de una tasa muy alta de paso del metabolismo entre un organismo vivo y el medio ambiente. Así, por ejemplo, anteriormente se consideraba generalmente aceptado que los tejidos se renuevan a intervalos bastante largos, calculados en años. Sin embargo, en realidad, resultó que el reemplazo casi completo de todas las grasas corporales viejas por otras nuevas en el cuerpo humano toma solo dos semanas. El uso de hidrógeno marcado (átomos de tritio) ha demostrado inequívocamente que los organismos animales son capaces de absorber la sosa no solo a través del tracto gastrointestinal, sino también directamente a través de la piel.
Los científicos obtuvieron resultados interesantes utilizando isótopos radiactivos de hierro. Entonces, por ejemplo, fue posible rastrear el comportamiento en el cuerpo de la sangre "propia" y transfundida (donante), sobre la base de lo cual se mejoraron significativamente sus métodos de almacenamiento y conservación.
Se sabe que la composición de los glóbulos rojos (eritrocitos) de la sangre incluye hemoglobina, una sustancia compleja que contiene hierro. Resultó que si a un animal se le inyecta comida con un isótopo radiactivo de hierro, no solo no ingresa a la sangre, sino que no se absorbe en absoluto.Incluso si la cantidad de eritrocitos en la sangre de un animal se reduce de alguna manera en la sangre, en la primera etapa, la absorción de hierro aún no ocurre. Y solo cuando la cantidad de eritrocitos, debido a las viejas reservas de hierro, alcanza la norma, hay una mayor asimilación de hierro radiactivo. El hierro se deposita en el organismo "en reserva" en forma de un compuesto complejo de ferritina, que se forma cuando interactúa con las proteínas. Y solo de este "almacén" el cuerpo extrae hierro para la síntesis hemoglobina.
Se han utilizado varios isótopos radiactivos para el diagnóstico temprano de enfermedades. Entonces, por ejemplo, se encontró que en caso de fallas glándula tiroides la cantidad de yodo en él disminuye drásticamente. Por lo tanto, el yodo, introducido en el cuerpo de una forma u otra, se acumula con bastante rapidez. Sin embargo, no es posible analizar el yodo de la glándula tiroides de una persona viva. Aquí nuevamente los átomos etiquetados vinieron al rescate, en particular el isótopo radioactivo del yodo. Al introducirlo en el cuerpo y luego observar las rutas de su paso y los lugares de acumulación, los médicos han desarrollado un método para determinar las etapas iniciales de la enfermedad de Graves.
Vlasov L.G. - La naturaleza cura
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