Николай Лучник - Невидимый современник

• Название: Невидимый современник
• Автор: Николай Лучник
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биофизика
• Год: 1968

Угроза здоровью людей в связи с повышением уровня естественного радиоактивного фона…

Новые методы лечения рака и других тяжелых заболеваний…

Радиационная угроза в современных войнах…

Борьба с вредными насекомыми…

Наиболее эффективные методы диагностики в медицине…

Изучение тончайших процессов обмена веществ…

Так же как некогда пар и электричество, так теперь ионизирующие лучи стали неотъемлемой частью современной техники, науки, повседневной жизни.

О радиобиологии — науке, которая занимается всеми этими проблемами, рассказывает доктор биологических наук Н. Лучник, первая книга которого — «Почему я похож на папу» — получила широкое признание читателей.

---

Нечего и говорить, доклад имел шумный успех. Кто-то тут же предлагает назвать новые лучи лучами Рентгена, но осторожное и завистливое большинство находит это преждевременным.

Новые лучи нужно как-то окрестить. В алгебре неизвестное чаще всего обозначают буквой «X» (икс). В первой же статье Рентген назвал неизвестные лучи икс-лучами и так и продолжал называть их до самой своей кончины (а умер он 10 февраля 1923 года в возрасте 78 лет).

Рентген продолжает исследования и публикует еще два сообщения об открытых им лучах — в марте 1896 и в мае 1897 года. Эти три работы, быстро ставшие классическими и переведенные на многие языки, многократно переиздавались. Передо мной перевод их на русский язык, изданный под редакцией Абрама Федоровича Иоффе — одного из учеников Рентгена. В книжке небольшого формата все три статьи вместе составляют около 60 страниц…

Открытие Рентгена вызвало исключительный интерес среди ученых. В течение одного лишь 1896 года вышло больше тысячи статей об X-лучах! Стало модным открывать новые лучи. Лучи Гретца… Лучи Блондло… F-лучи… Все они, как и многие другие, оказались результатом ошибок или недоразумений. Поток статей не ослабевает. Но интересно отметить: в течение 12 лет не появляется ничего принципиально нового об X-лучах (которые теперь почти все называют рентгеновыми), чего не было бы в трех небольших статьях самого Рентгена.

Две счастливые ошибки

20 января 1896 года заседание Парижской академии было особенно многолюдным. Пришли не только те, кому полагалось, но и падкие до сенсаций газетные корреспонденты и просто образованная публика.

Статья Рентгена еще не была опубликована в трудах «Вюрцбургского общества», но слух об открытии новых таинственных лучей распространился с поразительной быстротой, и сообщения о нем уже успели попасть в некоторые газеты. Поэтому известие о том, что на заседании академии ее президент, известный математик Анри Пуанкаре огласит письмо, полученное им лично от профессора Рентгена, привлекло широкое внимание.

Письмо прочли, продемонстрировали фотографии, полученные с помощью X-лучей, началось обсуждение, посыпались вопросы…

Понятно, что разных слушателей интересовали разные вещи. Профессора химии Анри Беккереля, например, больше всего волновал вопрос: из какого именно места катодной трубки выходят X-лучи, где они образуется. (Мы-то с вами помним, конечно, что лучи исходили из светящегося пятнышка на стеклянной стенке, примерно напротив раскаленного катода.)

Интерес профессора Беккереля был не случаен. Он занимался флюоресценцией — свойством некоторых веществ светиться под действием лучей света. Чаще всего свечение бывает зеленоватым, то есть таким же, что и пятнышко на стекле катодной трубки. Конечно, это может быть и случайным совпадением, но вдруг тут кроется новое открытие?

Вероятно, катодные лучи вызывают флюоресценцию стекла, думал Беккерель, а при флюоресценции образуются не только видимые зеленоватые лучи, но и те невидимые, которые открыл немецкий ученый. Но ведь это нетрудно проверить. И особенно легко Беккерелю, он уже несколько лет занимается изучением флюоресценции, и у него в шкафу целая коллекция веществ, которые на солнце сами начинают светиться.

Исследователь не стал откладывать дела в долгий ящик и сразу же приступил к опытам, благо ставить их просто. Беккерель взял фотографическую пластинку и завернул ее в черную бумагу, не пропускающую света. Теперь оставалось только положить на бумагу кусок флюоресцирующего вещества и выставить на солнце.

Какое вещество взять? Немного поколебавшись, Беккерель берет лепешку из уранил-сульфата — вещества, флюоресценция которого особенно интенсивна. Подержав свою нехитрую установку на солнце, ученый удаляется в темную комнату, разворачивает пластинку и кладет в проявитель. И — о чудо! — на пластинке ясно видно пятно такой же формы, как и лепешка из уранила. Выходит, предположение правильно.

Нужно продолжать опыты. Прежде всего повторить уже сделанный, чтобы исключить любые случайности, а потом начать исследовать невидимые лучи, скажем, проверить, через какие вещества они проходят, а через какие — нет.

Но Беккерелю катастрофически не везет. Чтобы вещество флюоресцировало, на него должны падать прямые солнечные лучи. А погода пасмурная. Беккерель заворачивает пластинки в черную бумагу, кладет на них лепешки уранила и ждет тех коротких минут, когда солнце, наконец, покажется из-за туч. Особенно неудачная погода стоит в конце февраля.

Первого марта (этот день вошел в историю!) Беккерель проявляет пластинки. Профессор смотрит на результат. И вдруг — что такое? На одной из пластинок особенно темное пятно, каких до сих пор не бывало. А посреди пятна — светлый крестик. Беккерель смотрит на номер пластинки, сверяет со своими записями, и оказывается, что пластинка вообще не выставлялась на солнце. 26 февраля он положил на завернутую пластинку медный крестик, на него — уранил-сульфат… Но солнце упорно не хотело показываться. Пришлось пластинку убрать в шкаф. И там она (в темноте!) пролежала до первого марта. А проявили ее по ошибке.

Поистине счастливая ошибка! Выходит, чтобы пластинка потемнела, вовсе не нужен солнечный свет. Неужели флюоресцирующее вещество испускает невидимые лучи и в темноте? Беккерель продолжает опыты. Он испытывает не только уранил-сульфат, но и другие вещества. Все правильно: пластинки темнеют и без освещения, но не от всех флюоресцирующих веществ. А от тех, которые не действуют в темноте, ничего не получается и на свету. Значит, флюоресценция тут ни при чем?

Да, ни при чем. Беккерель начал свои опыты, исходя из совершенно неправильных представлений, и это была вторая ошибка. Но две ошибки, взятые вместе, привели к успеху! Так в алгебре минус, умноженный на минус, дает плюс.

Причиной почернения пластинок оказалась не флюоресценция, а уран (название это слишком хорошо известно современному человеку!), входящий в состав уранил-сульфата. Желаемый эффект давали только те флюоресцирующие вещества, в которые входит уран. А самый большой эффект — чистый уран, который вообще не флюоресцирует.

Значит, уран обладает новым, до сих пор неизвестным свойством самопроизвольно испускать невидимые лучи, напоминающие X-лучи, открытые Рентгеном. Это свойство было названо радиоактивностью.

Поистине удивительно, что два столь похожих открытия были сделаны почти одновременно. Действительно, рентгеновы лучи и излучения радиоактивных веществ — близкие родственники.

Атомный бильярд

Итак, быстрые электроны, ударяясь о стеклянные стенки катодной трубки, рождают рентгеновы лучи. Почему? С поведением быстрых заряженных частиц мы уже встречались в опытах Резерфорда. Там частицы либо проходили через лепесток золота, либо отражались от него. Но стекло — такая преграда, которую они пробить не в силах, а отразиться могут. И некоторые электроны действительно отражаются от стекла, так же как бильярдный шар, ударившийся о твердую преграду. Шар с той же скоростью летит назад, то же происходит и с электронами.

Однако бильярдный шар может не только отразиться, но и затормозиться, встретившись с неупругой преградой. И электроны способны (физики так и говорят) «претерпеть неупругое столкновение» и затормозиться. Раз электрон остановился, значит потерял энергию. Но она не исчезает, а передается атому, с которым столкнулся электрон. Однако у атомов свои законы: каждому положен определенный запас энергии, и та, что он получил от быстрого электрона, оказывается лишней. Атом ее выбрасывает в виде лучей, которые по своей природе не отличаются от лучей света или радиоволн: такие же электромагнитные колебания, только энергия их значительно выше, что и обусловливает иные свойства. Ведь свет и радиоволны тоже обладают разными свойствами. Лучи, которые испускают атомы при бомбардировке их быстрыми электронами в катодной трубке, и есть рентгеновы лучи.

Вот, пожалуй, и все самое основное о природе и происхождении рентгеновых лучей. К этому можно добавить только, что современные рентгеновские трубки устроены несколько иначе, чем катодные трубки, с которыми работал Рентген. Степень торможения электронов зависит от атомного веса вещества, о которое они тормозятся. И уже Рентген догадался сделать «мишень» (ее называют антикатод) из металла. В принципе так же устроены и современные рентгеновские трубки. Остальное — технические детали, подчас очень важные, но не принципиальные.

Некоторые установки для получения рентгеновых лучей настолько своеобразны, что их даже не называют рентгеновскими аппаратами. Таков, например, бетатрон — устройство, дающее электроны с энергиями в десятки миллионов электрон-вольт. Для этого электроны разгоняют по спирали с помощью переменного магнитного поля. При торможении возникает рентгеновское излучение очень высокой энергии. Но хотя машина совсем не похожа на рентгеновский аппарат в районной поликлинике, принцип остается тем же: быстрые электроны тормозятся металлической преградой.