Двете лица на алфа-лъчението

Мариета Пенева – VIII клас, III място
Училище „Дружба“ – Пловдив
Научен ръководител – Стоянка Костадинова

Моята учителка по физика в VII клас ни разказа два много интересни факта, свързани с урока „Радиоактивност. Приложения и биологично действие“, които показват как използването на знанията по физика променя света около нас за добро или за зло.

Първият факт е свързан с името и съдбата на Александър Литвиненко. Неговата история е свързана с чаша чай, която той изпива и се разболява от остра форма на левкемия. След смъртта му се установява, че в чая е имало капка радиоактивен елемент – полоний-210. Убийството му е осъществено от КГБ (руската служба за държавна сигурност) в Лондон през 2006 г. като отмъщение за това, че като руски агент е преминал на страната на Запада.

Защо КГБ (днес ФСБ – Федерална служба за сигурност) не използва друг вид от добре познатите силни отрови, като арсен, рицин, стрихнин, цианид?

Обяснението е във физическите характеристики на „чая“. Полоний-210 е с нестабилно ядро, защото съдържа повече протони и неутрони от необходимото. За да стане стабилен, ядрото му се освобождава от 2 протона и 2 неутрона (точно толкова, колкото притежава ядрото на хелия). Тази комбинация от 2 протона и 2 неутрона носи името алфа-лъчение. След напускане на ядрото става спонтанно превръщане на полоний-210 в олово-206.

Радиоактивният полоний е идеалното средство за убийство, защото има перфектните физични характеристики за целта. Излъчваното алфа-лъчение е изключително смъртоносно, ако попадне в тялото. Има подходящ период на полуразпад – достатъчно дълго време, за да бъде пренесен от мястото на производството му (в ядрен реактор) до мястото на използване. Няма мирис, вкус и цвят.

Погълнат с храна, полоният най-напред разрушава лигавицата на стомаха и червата. По-късно преминава в кръвта и разрушава белите кръвни телца. Настъпилата анемия и отслабването на имунната система водят до инфекции и спиране дейността на основните органи.

Пренасянето на полония от убиеца практически е безопасно. Лист хартия около ампула с полоний задържа йонизиращото алфа-лъчение.

Вторият факт е за нов, революционен метод за лечение на ракови заболявания, който използва свойството на алфа-лъчението да йонизира атомите в тъканта на раковите клетки и така да ги унищожава напълно. Обикновено в лъчевата терапия се използва радиоактивно лъчение, което прониква през кожата на болния, непосредствено над раковото заболяване. Ето защо, двата вида йонизиращо лъчение, които се използват за тази цел, са гама и бета, които могат да преминат през кожата и тъканите под нея. Използването обаче на тези лъчения засяга и здравите клетки на кожата и на тъканите над и под раковото образувание.

Алфа-лъчението е невъзможно да се използва поради факта, че не може да проникне през кожата. Но ако се въведе в самата ракова клетка, ще предизвика йонизиране и разрушаване на клетката, без да засегне околните здрави клетки. САЩ, Финландия, Япония са първите държави, разработващи този уникален и много труден метод за терапия на злокачествени заболявания – бор-неутронна захватна терапия. В пациента се въвежда стабилен нерадиоактивен елемент бор-10, който се натрупва в злокачествените клетки. После пациентът се облъчва отвън с поток от неутрони, които не йонизират клетките по своя път.

Достигайки до раковата клетка, неутроните взаимодействат с бор-10 и го превръщат в бор-11, който се превръща в стабилен елемент литий-7 след отделянето на алфа-лъчение. Този метод се разработва продължително време за клинично приложение поради значителните трудности. Две от тях са как да се въведат борните атоми само в раковите клетки и как бавните неутрони да взаимодействат само с ядрата на атомите на бора.