Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie (biblioteka w internecie .TXT) 📖
Jest to tekst czysto naukowy, opisujący przebieg doświadczeń, proces sprawdzania hipotez i dochodzenia do epokowych wniosków (np. na temat promieniowania jako immanentnej cechy atomów niektórych pierwiastków).
Spoza niego wyłania się jednak równie ciekawy obraz ludzi nauki: bezgranicznie osobiście zaangażowanych w rozwój wiedzy. Kolosalne wrażenie musi robić fakt, że Maria Skłodowska-Curie własnoręcznie przerabiała z mężem całe tony blendy smolistej w poszukiwaniu śladowych ilości radu, którego obecność podejrzewała na podstawie pewnego nadmiaru promieniowania. Podobnie dreszcz przejmuje, kiedy czytamy, że chcąc ustalić fakty i przekazać potomnym opis działania pierwiastka promieniotwórczego, Pierre Curie trzymał bezpośrednio przytwierdzony do ramienia rad przez 10 godzin. Stwierdził, że powoduje to rodzaj poparzenia, a powstałe rany należą do trudno się gojących. Z takich okruchów ich niebezpiecznej śmiałości, może nawet nierozwagi, ryzykanctwa składa się nasza dzisiejsza mądrość.
- Autor: Maria Skłodowska-Curie
- Epoka: Modernizm
- Rodzaj: Epika
Czytasz książkę online - «Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie (biblioteka w internecie .TXT) 📖». Wszystkie książki tego autora 👉 Maria Skłodowska-Curie
Radiografia. Działanie radiograficzne nowych substancji promieniotwórczych jest niezwykle silne. W każdym jednak razie sposób operowania polonem i radem jest w zasadzie odmienny. Polon działa tylko w zupełnie bliskiej odległości od kliszy; ekrany stałe znacznie zmniejszają ten wpływ; praktycznie niszczy go już ekranik bardzo cienki (np. szklany o grubości 1 mm). Rad natomiast wywołuje skutki podobne z odległości znacznie większej. Działanie radiograficzne promieni radu można zaobserwować z odległości przechodzącej 2 m i nawet wtedy, gdy substancja radonośna zawarta jest w rurce szklanej. Promieniami w warunkach tych czynnymi są grupy β i γ. Z powodu rozmaitej ich zdolności przenikania przez ciała otrzymać można podobne radiogramy, jak za pomocą promieni Röntgena. Metale są w ogólności nieprzezroczyste za wyjątkiem glinu, który dość łatwo przepuszcza te promienie. Natomiast nie ma znacznej różnicy w przezroczystości pomiędzy tkanką mięsną a kostną. Można działać z wielkiej odległości i posiłkując się przy tym źródłem o bardzo małych wymiarach; radiogramy otrzymuje się wówczas bardzo delikatne. Dobrze jest dla zwiększenia wyrazistości radiogramu skierować w bok promienie β przy pomocy pola magnetycznego i działać samymi tylko promieniami γ. Promienie β, przechodząc przez przedmiot radiografowany, ulegają pewnemu rozproszeniu, przez co kontury przedmiotu na kliszy stają się mniej wyraźnymi. Po usunięciu promieni β, trzeba naturalnie czas ekspozycji kliszy znacznie przedłużyć, lecz za to otrzymuje się znacznie lepsze rezultaty. Dla zdjęcia radiogramu z przedmiotu, np. z portmonetki, przy pomocy kilku centygramów soli radowej, zawartej w rurce szklanej i umieszczonej w odległości 1 m od płyty czułej, przed którą znajduje się przedmiot, trzeba dużo czasu (fig. 10). Natomiast z odległości 20 cm od płyty to samo źródło daje podobny skutek już w ciągu godziny. W bezpośrednim sąsiedztwie preparatu promieniotwórczego obraz na kliszy powstaje natychmiastowo.
Skutki fizjologiczne. Promienie radu działają na naskórek. Wpływ ten, spostrzeżony przez Walkhoffa, potwierdzony został przez Griesela, a później przez Becquerela i P. Curie62.
Jeżeli na skórze umieścimy cienką torebkę z celuloidu lub z kauczuku, zawierającą sól radową silnie promieniotwórczą, i pozostawimy przez czas pewien, to na skórze ukaże się zaczerwienienie albo zaraz lub też dopiero po pewnym czasie, tym dłuższym, im promieniotwórczość preparatu była słabsza lub działanie krótsze; plama ta czerwona zjawia się w miejscu, które wystawione było na działanie promieni. Nadwerężenie skóry podobne jest do oparzelizny. W niektórych razach tworzy się pęcherz. Jeżeli ekspozycja trwała nazbyt długo, to powstaje rana, gojąca się niezwykle długo. W jednym z doświadczeń p. Curie położył sobie na ramieniu preparat względnie słabo promieniotwórczy i przetrzymał go w ciągu 10 godzin. Zaczerwienienie ukazało się prawie natychmiastowo; nieco później ukazała się rana, która goiła się przez 4 miesiące. Naskórek został całkiem zniszczony i zaledwie bardzo powolnie z trudnością odnawiał się, pozostawiając jednak widoczną bliznę. Oparzelizna od radu działającego na skórę w ciągu 1 godziny zjawiła się dopiero po 15 dniach; powstał bąbel, który zagoił się dopiero po 15 dniach. Inna znów oparzelizna od radu, działającego w ciągu jedynie 8 minut, zjawiła się dopiero po 2 miesiącach w postaci plamy czerwonej ze skutkiem nieznacznym. Rad powoduje zmiany podobne na skórze nawet poprzez metale, lecz skutek bywa słabszy. Dla uchronienia się od wpływu radu, należy unikać starannie zatrzymywania preparatu radowego na sobie przez czas dłuższy, lub też zamykać go w skrzynce ołowianej.
Wpływ promieni radu na skórę badał dr Danlos w szpitalu św. Ludwika, celem zastosowania do leczenia niektórych chorób skórnych, podobnie jak to się praktykuje za pomocą promieni Röntgena lub ultrafioletowych. Rezultaty wypadły zachęcająco; naskórek częściowo zniszczony od radu odrastał z powrotem w stanie zdrowym.
Działanie radu przenika głębiej od działania światła, a przy tym sama metoda jest daleko prostsza niż ze światłem lub promieniami Röntgena.
Griesel zaobserwował wpływ na liście roślin, które żółkną i więdną od działania radu.
Ten sam badacz odkrył również fakt następujący. Jeżeli preparat radonośny umieścimy w bliskości powieki zamkniętej lub na skroni, to w oku powstanie wrażenie światła, które zapełnia całe wnętrze oka63. Zjawisko badane było przez Himstedta i Nagla64. Uczeni ci stwierdzili, że substancje oka fosforyzują pod wpływem promieni radu, i to właśnie jest powodem światła odczuwanego. Ślepi z siatkówką nienaruszoną wrażliwi są na promienie radu, podczas gdy ślepi z siatkówką chorą nie odczuwają wcale wrażeń świetlnych, powodowanych przez rad. Promienie radowe utrudniają lub tamują rozwój mikrobów65, lecz wpływ ten nie jest zbyt silny. Niedawno temu p. Danysz stwierdził, że promienie radowe działają energicznie na rdzeń pacierzowy i na mózg. Po godzinnym wystawieniu na promienie radu następuje u zwierząt paraliż i zwykle umierają one w ciągu dni kilku66.
Wpływ temperatury na promieniowanie. Niewiele jest jeszcze do powiedzenia o zależności promieniotwórczości ciał od temperatury. Wiemy już, że promieniowanie pozostaje bez zmiany w niskiej nawet temperaturze. P. Curie67 umieścił w powietrzu ciekłym rurkę szklaną, zawierającą chlorek baru radonośny. Świecenie substancji nie ustępowało w tych warunkach. W chwili, kiedy rurkę wydobywał z ośrodka zimnego, wydawało się nawet, jakoby była bardziej świecąca niż w temperaturze zwykłej. W temperaturze powietrza ciekłego rad w dalszym ciągu pobudza do fluorescencji siarczan uranylu i potasu. P. Curie przekonał się na zasadzie pomiarów elektrycznych, że promieniowanie, mierzone w pewnej odległości od źródła promieniotwórczości, okazuje tę samą moc niezależnie od tego, czy rad posiada temperaturę zwykłą czy też temperaturę powietrza ciekłego.
W doświadczeniach tych rad był umieszczony na dnie rurki; przez otwór górny promienie wychodziły i przenikały przez warstwę powietrza do wnętrza kondensatora. Otóż mierzono wpływ promieni na przewodnictwo powietrza w kondensatorze, czy to pozostawiając rurkę w powietrzu zwykłym, czy też zanurzając ją w powietrzu skroplonym. Rezultaty badania okazały się jednakowe w obu przypadkach.
Ogrzanie radu nie może nigdy zniszczyć całkowicie jego promieniotwórczości. Chlorek baru radonośny, ogrzany aż do stopienia (około 800°), zachowuje promieniotwórczość i świecenie. W każdym jednak razie długie działanie temperatury podwyższonej pociąga za sobą czasowe obniżenie promieniotwórczości; obniżenie to jest bardzo znaczne i wynosić może 75% całkowitego promieniowania; przy tym stosunkowo mniej traci się promieni pochłanianych niż promieni przenikliwych, które są prawie zupełnie zniszczone podczas ogrzewania. Po pewnym czasie promieniotwórczość substancji wraca do stanu, jaki miała przed ogrzaniem, lecz następuje to dopiero po 2 miesiącach od czasu ogrzania.
Udzielanie promieniotwórczości ciałom z natury swej nieczynnym. W ciągu naszych badań nad substancjami promieniotwórczymi p. Curie i ja68 zauważyliśmy, że wszystkie ciała stają się promieniotwórczymi, skoro przez pewien czas przebywać będą w sąsiedztwie soli radonośnej. W pierwszej naszej publikacji o tym przedmiocie staraliśmy się dowieść, że radioaktywność, w ten sposób powstała w ciałach z natury swej nieczynnych, nie polega na przeniesieniu i osadzaniu pyłu promieniotwórczego na powierzchni ciał. Potwierdzają to nie tylko całe szeregi doświadczeń, lecz także prawa, według jakich promieniotwórczość, wywołana w ciałach pierwotnie nieczynnych, znika, kiedy usunie się je spod wpływu radu.
Nowemu temu zjawisku nadaliśmy nazwę promieniotwórczości wzbudzonej (indukowanej).
W badaniach posługiwaliśmy się blaszkami z różnych substancji i umieszczaliśmy je w pobliżu soli radonośnej; następnie mierzyliśmy ich promieniotwórczość wzbudzoną za pomocą metody elektrycznej. W taki sposób doszliśmy do twierdzeń następujących:
1. Promieniotwórczość blaszki wystawionej na wpływ radu powiększa się wraz z czasem ekspozycji, zbliżając się asymptotycznie do pewnej granicy.
2. Promieniotwórczość blaszki aktywowanej przez rad i następnie usuniętej spod jego wpływu, znika po kilku dniach, zbliżając się asymptotycznie do zera.
3. Promieniotwórczość wzbudzona przez jeden i ten sam produkt radonośny w rozmaitych blaszkach nie zależy od natury blaszek; szkło, papier, metale aktywują się jednakowo silnie.
4. Promieniotwórczość wzbudzona w jednej i tej samej blaszce przez rozmaite sole radonośne przyjmuje wartość graniczną tym wyższą, im sól jest bardziej aktywna.
Wkrótce potem Rutherford69 ogłosił, że związki toru są również zdolne do wzbudzania promieniotwórczości w ciałach; przy czym odnalazł te same co powyżej prawa, a jednocześnie zauważył fakt bardzo znamienny, że ciała naelektryzowane odjemnie aktywują się silniej niż inne. Rutherford również zaobserwował, że powietrze przepuszczone nad tlenkiem toru, zachowuje w ciągu 10 minut znaczne jeszcze przewodnictwo i w tym stanie udziela promieniotwórczości substancjom nieczynnym, a nade wszystko naładowanym odjemnie. Rutherford dla wytłumaczenia objawów powyższych przyjął, że związki torowe, a zwłaszcza tlenek, wydzielają szczególniejszego rodzaju emanację promieniotwórczą, którą może uprowadzać prąd powietrza i która naładowana jest dodatnio. Emanacja ta ma być przyczyną promieniotwórczości wzbudzonej.
Dorn70 powtórzył z solą barową doświadczenia wykonane przez Rutherforda nad tlenkiem toru i stwierdził jego spostrzeżenia. Debierne71 przekonał się, że aktyn wzbudza silną promieniotwórczość w ciałach umieszczonych obok niego. Podobnie jak dla toru, prąd powietrza unosi ze sobą promieniotwórczość.
Aktywowanie w przestrzeni zamkniętej. Jeżeli doświadczenie nad wzbudzaniem promieniotwórczości za pomocą radu wykonywać będziemy na wolnym powietrzu, to otrzymamy rezultaty niejednakowe. P. Curie i Debierne72 zauważyli natomiast, że zjawisko to przebiega prawidłowo i zawsze w tenże sam sposób, jeżeli odbywa się w naczyniu zamkniętym, a jednocześnie promieniotwórczość wzbudzona jest intensywniejsza. Niechaj substancja promieniotwórcza znajdzie się w buteleczce szklanej a otwartej w o (rys. 11) i umocowanej w środku naczynia. Rozmaite płytki A, B, C, D, E rozmieszczone wewnątrz naczynia, stają się promieniotwórczymi już po jednym dniu ekspozycji. Promieniotwórczość płytek będzie jednakowa bez względu na substancję płytki (ołów, miedź, szkło, ebonit, wosk, tektura, parafina), a tylko dla tej powierzchni okaże się większą, pod którą większa będzie wolna przestrzeń.
Jeżeli doświadczenie powyższe powtórzy się wobec zamkniętej buteleczki, to nie zauważymy nawet śladów promieniotwórczości wzbudzonej. Promienie radu nie biorą bezpośrednio udziału w wytworzeniu promieniotwórczości. Do podobnego wniosku prowadzi eksperyment z blaszką D; jest ona oddzielona grubym ekranem ołowianym PP od buteleczki, a jednak okazuje taką samą promieniotwórczość, jak B i E.
Radioaktywność rozsiewa się w powietrzu stopniowo, od substancji promieniującej, aż do ciała indukowanego; może ona nawet przebywać rurki włoskowate niezwykle wąskie. Jeżeli zastąpimy sól radonośną przez jej roztwór wodny, to promieniotwórczość wzbudzona objawi się w ciałach intensywniej i bardziej prawidłowo.
Ciecze są również zdolne do nabywania promieniotwórczości wzbudzonej. Można na przykład czystą wodę uczynić promieniotwórczą, jeżeli się ją pomieści w naczyniu zamkniętym obok roztworu soli radonośnej.
Niektóre substancje zaczynają świecić po wstawieniu ich do podobnej przestrzeni aktywnej (substancje fosforyzujące i fluoryzujące, a także szkło, papier, bawełna, roztwory soli). Siarczek cynku fosforyzujący szczególnie w tych warunkach błyszczy.
Jakąkolwiek będzie substancja, którą aktywujemy w przestrzeni zamkniętej, zawsze jej promieniotwórczość wzbudzona wzrastać zacznie z początku aż do pewnej granicy, zawsze tej samej, jeżeli tylko doświadczenie prowadzimy z tym samym preparatem radonośnym i w tym samym przyrządzie.
Wartość graniczna promieniotwórczości wzbudzonej jest niezależna od natury i od ciśnienia gazu zawartego w przestrzeni aktywnej (powietrze, wodór, dwutlenek węgla).
Wartość graniczna promieniotwórczości wzbudzonej w ciałach w tej samej przestrzeni zależy wyłącznie od ilości radu, jaka znajduje się w stanie rozpuszczonym, i zdaje się być do niej proporcjonalna.
Zachowanie się gazów w zjawisku promieniotwórczości wzbudzonej. Emanacja. Gazy zawarte w przestrzeni zamkniętej wobec soli radu lub jej roztworu, stają się promieniotwórczymi. Własność ta nie ustępuje z gazu, nawet jeżeli się go wyciągnie pompką i zbierze oddzielnie w probówce. Ścianki probówki okażą się jednocześnie promieniotwórczymi i szkło probówki zacznie świecić w ciemności. Aktywność i świecenie probówki znikają po pewnym czasie całkowicie, choć bardzo powoli; jeszcze po miesiącu można w nich zaobserwować promieniotwórczość.
Z początku naszych badań p. Curie i ja73 wydobyliśmy gaz z blendy smolistej przez jej ogrzewanie; był on bardzo silnie radioaktywnym, lecz również, jak w doświadczeniach poprzednich, aktywność jego zmniejszała się powoli aż do całkowitego zaniku.
Zarówno dla toru, jak dla radu i aktynu, objaw promieniotwórczości wzbudzonej rozprzestrzenia się powoli od substancji czynnej poprzez gaz aż do ścianek naczynia, gdzie gaz jest zawarty; własność aktywowania przenosi się wraz z gazem, gdy się go wypompowuje i przeprowadza do innego naczynia. Energia promieniotwórcza jest więc zawarta w gazie pod jakąś postacią szczególną. Rutherford przypuszcza, że pewne ciała promieniujące wydzielają emanację, czyli gaz materialny, który posiada promieniotwórczość. Ten to gaz posiada własność udzielania promieniotwórczości ciałom, z któremi jest w styczności. Ciała wysyłające emanację są: rad, tor i aktyn.
Zanikanie promieniotwórczości wzbudzonej. Ciało stałe, aktywowane przez rad w przestrzeni zamkniętej, traci stopniowo swą aktywność, skoro wydobyte zostanie na wolne powietrze. Prawo zaniku jest z początku nieco skomplikowane, lecz upraszcza się po 2 lub 3 godzinach i od tej chwili aktywność zmniejsza się o połowę swej wartości co każde 28 minut74; prawo to graniczne jest charakterystyczne dla ciał stałych, aktywowanych przez rad.
Naczynie zamknięte, aktywowane przez rad, który następnie został z niego usunięty, traci swą aktywność daleko powolniej aniżeli przedmioty pozostawione na wolnym powietrzu Można na przykład wykonać doświadczenie z rurką szklaną, połączyć ją z naczyniem zawierającem roztwór soli radu, następnie przeciąć komunikację przez zalutowanie końców rury. Mierzy się natężenie promieniowania wysyłanego przez zewnętrzne ścianki rury. Pomiary stwierdziły, że natężenie w tych warunkach zmniejsza się do połowy co każde 4 dni, i to niezależnie od warunków doświadczenia (rozmiarów naczynia, natury ścianek, charakteru gazu wewnątrz rury, czasu trwania komunikacji itp.). Temperatura nie ma tu również żadnego znaczenia, jak to potwierdziły doświadczenia czynione w temperaturach od -180° do +450°.
Niektóre jednak ciała stanowią wyjątek; do nich należą: celuloid, parafina, kauczuk itp. W powietrzu tracą one swą wzbudzoną przez rad promieniotwórczość daleko powolniej.
Ciała stałe z promieniotwórczością wzbudzoną przez aktyn tracą ją podobnie jak poprzednie, tylko nieco powolniej75, ciała aktywowane przez tor tracą promieniotwórczość znacznie wolniej, mianowicie połowę co każde 11 godzin.
W doświadczeniach tych energia radioaktywna zawarta
Uwagi (0)