Самый сокровенный секрет материи. Мария Кюри. Радиоактивность и элементы - Коллектив авторов (электронные книги бесплатно .txt) 📗
Зная об этих результатах, в начале 1901 года Пьер изучал на себе действие радия, описанное Валькхофом. Сегодня мы признали бы этот эксперимент самоубийством, но тогда он, видимо, считался нормальным. Исследователь прикрепил кусок гуттаперчи, пропитанной солями радия, к коже руки и держал повязку десять часов. Когда он снял ее, кожа начала краснеть и краснела все больше в течение нескольких дней, поражение приобретало вид ожога, хотя ученый не чувствовал боли. Ткань почернела, на руке появилась рана, которую пришлось перевязать и которая заживала более двух месяцев. У Анри Беккереля возникла похожая рана от запечатанной трубки с солью радия, которую ему дал Пьер для использования на лекции и которую он носил в кармане пиджака. Закончив лекцию, он пошел рассказать чете Кюри об ожоге, одновременно гордый и сердитый. Анри Беккерель и Пьер Кюри 9 июня 1901 года послали во Французскую академию наук совместную заметку, в которой описали действие радия на кожу.
Эта работа, которая была необычной для Пьера, сразу же привлекла внимание врачей. Первым человеком, предложившим его и Марию в качестве кандидатов на Нобелевскую премию, был врач-патолог Шарль-Жозеф Бушар. Хотя он не имел абсолютно никакого отношения к предмету их исследования, особенно в случае Марии, которая ничего не публиковала в этой области, именно медицинское применение радия принесло их работе публичную известность. Так, в триумфальной поездке Марии в США в 1921 году исследовательницу встретили как «целительницу рака».
Незадолго до опытов на себе самом, в 1900 году, Пьер послал врачу Анри Доло в больницу Сен-Луи в Париже очень активные образцы радия, чтобы тот осуществил первые терапевтические пробы его воздействия на различные кожные заболевания. Сначала образцы попробовали на волчанке, затем — на некоторых видах рака кожи. За этими пробами в Париже последовали другие, которые в течение пяти-шести первых лет XX века были проведены в главных европейских и американских больницах: в Германии, Санкт-Петербурге, Лондоне и Чикаго. Иногда лечение было поверхностным; иногда, как в случае с раком матки, шейки матки, пищевода или прямой кишки, вводились ампулы, содержащие радий. Однако, поскольку радий был дорогим и дефицитным, часто ампулы, содержащие соли радия, заменяли другими ампулами, содержащими эманацию. Это было начало терапии, основанной на радиоактивности, сегодня мы знаем ее как радиотерапию, а во Франции, по имени первооткрывателя, ее долгое время называли кюритерапией.
Чтобы развить метод, кроме исследований на пациентах, которые в первые десятилетия XX века стали все более эффективными, потребовались две технические разработки. С самого начала была ясна важность установления контроля над дозами, которые получал пациент, и в качестве первого шага для количественной оценки таких доз было необходимо создать модель излучения. Этой задачей занималась Мария в последние годы своей карьеры. Другой разработкой, которая чрезвычайно продвинула развитие радиотерапии, было открытие искусственной радиоактивности, что сделала Ирен, дочь Марии, вместе со своим мужем Фредериком Жолио-Кюри. Она позволила заменить опасный радий искусственно полученными радиоактивными атомами, такими как кобальт-60.
Удивительно, но тот факт, что лучи настолько агрессивны по отношению к раковым клеткам, не вызвал у первых экспериментаторов мысли о том, что они могут повредить здоровым клеткам. Однако Пьер, должно быть, все-таки задумался об этом риске, поскольку через некоторое время после начала экспериментов по радиотерапии начал ставить опыты на лабораторных мышах и морских свинках. Он выяснил, что животные умирают через некоторое время после имплантации рядом с костным мозгом ампул с солями радия. Гибли они и от вдыхания эманации. Результаты этих исследований Пьер собрал в своей последней работе, которую опубликовал перед смертью. После него никто эти исследования не продолжал, поскольку Мария была настолько уверена в том, что радий оказывает только положительный эффект, такой как лечение рака, что даже не выясняла, может ли он вызывать другие заболевания.
* * *
РАДИОТЕРАПИЯ
Публичное признание, которое получила Мария Кюри, во многом было вызвано тем, что открытый ею радий с самого начала ассоциировался с чудесным средством для лечения всех недугов. Хотя это первое впечатление было явно ошибочным, невозможно назвать число людей, которые воспользовались радиотерапией в течение более 100 лет ее применения. Логично, что современные методы имеют мало общего с теми, что использовались сразу после открытия. Однако следует помнить, что вклад Марии и Пьера был принципиальным: они открыли новое средство для исцеления от болезни, против которой тогда не было лекарств, — рака. Радий — это естественный источник радиации, который использовался, пока не появились альтернативы. Главная проблема радия-226, наиболее распространенного изотопа естественного радия, в том, что прежде чем испускать требуемые γ-лучи, он испускает совсем не полезные а-частицы, превращаясь в радий-222, возбужденную форму, которая и испускает γ-излучение. Открытие Ирен Кюри и Фредериком Жолио-Кюри искусственной радиоактивности в 1935 году позволило получить более «чистые» γ-излучатели. Выбранным веществом был кобальт-60 (который является продуктом деления, полученным в ядерном реакторе, — знаменитые кобальтовые «бомбы» используются до сих пор), поскольку он намного легче радия и обеспечивает (3-радиоактивность, куда менее вредную, чем а-радиоактивность. В 1930-х годах думали, что было бы еще лучше пользоваться другими источниками γ-излучения, такими как ускорители частиц, энергия которых может быть избирательной и работу которых можно остановить, когда исчезает необходимость в их использовании. Поэтому уже более 20 лет в отделениях радиотерапии больниц пользуются ускорителями электронов, которые производят фотоны, когда тормозятся о кусок металла, обычно вольфрама.
Фотография, сделанная в 1928 году в отделении радиотерапии в больнице в Эрлангене, Германия.
* * *
СМЕРТЬ ОТ ПОЛОНИЯ: ДЕЛО ЛИТВИНЕНКО
Бомбы в Хиросиме и Нагасаки и различные мировые катастрофы прочно связали ядерную энергию со смертью. Однако на ее счету очень мало смертей, особенно в сравнении с другими источниками энергии, такими как ископаемое топливо, из-за которого люди гибли и гибнут тысячами в дорожных авариях и во время пожаров в нефтехранилищах и на заводах по переработке нефти. Однако один из самых известных случаев смерти был связан с радиоактивным элементом, полонием-210. Речь идет о гибели в Лондоне бывшего российского подполковника госбезопасности Александра Литвиненко. Его агония в ноябре 2006 года длилась почти три недели, и все видели, как молодой мужчина стареет, усыхает и в конце концов умирает. Полоний (а именно его изотоп, массовое число которого А = 210), найденный Марией Кюри, — это последний элемент ряда уран-238. Из-за короткого периода полураспада (всего 138 дней) его концентрация в настуране очень мала. Дочь Марии, Ирен, также исследовала элемент, и, возможно, именно он стал причиной лейкемии, от которой умерли они обе. Но, в отличие от Литвиненко, исследовательницы после опасного контакта жили еще много лет. Дело в том, что Литвиненко выпил полоний вместе с чаем в ресторане в гостинице «Миллениум» в Лондоне. Кто обработал тонны настурана, необходимые для его получения? Очень вероятно, что яд был специально приготовлен в ядерном реакторе с помощью бомбардировки висмута-209, стабильного изотопа, нейтронами высокой энергии, порождающими висмут-210, который, в свою очередь, спонтанно распадается, испуская β-частицу и производя полоний-210. Реакция синтеза следующая:
