Как наивное человечество познакомилось с радиацией
Есть открытия, которые изменили мир, но оказались очень вредны для человека — например, радиация. Рассказываем, как ученые исследовали это явление, когда еще ничего о нем не знали.
Опытным путем: из 8 тонн руды 0,1 грамма радия
В этот день 125 лет назад, 2 марта 1896 года, в Парижской академии наук впервые прозвучал доклад «О невидимой радиации, производимой фосфоресцирующими телами». Докладчиком и первооткрывателем был французский физик Анри Беккерель. Будущей исследовательнице радиоактивности Марии Кюри на тот момент было 28 лет. Ей и всему человечеству еще только предстояло узнать, как радиация влияет на живые организмы.
125 лет назад Анри Беккерель находился под впечатлением недавнего открытия Рентгена и ставил опыты с солями урана, чтобы выяснить, не сопровождается ли люминесценция рентгеновскими лучами. Одно из соединений солей урана, которое красочно фосфоресцировало зелено-желтым светом, ученый подставил под солнечный свет, затем завернул в темную бумагу и положил в шкаф на фотопластинку, также обернутую бумагой. После проявления на пластинке появилось изображение куска соли. Но Беккерель знал, что люминесцентное излучение не проходит через черную бумагу. Так что же это за спецэффект? Нечто новое, а именно — «невидимая радиация». Ученый поспешил поделиться своим открытием со знакомыми — парой супругов-физиков Кюри.
Мария Склодовская-Кюри — уроженка Российской империи, выпускница Сорбонны, жена французского физика Пьера Кюри — как раз искала тему для диссертации. Знакомство с Беккерелем и его работой оказалось для нее судьбоносным: с 1898 года Мария и Пьер начали свои опыты с радиацией. Так как университет отказался предоставить им лабораторию, исследованиями они занимались в старом сарае при Школе промышленной физики и химии в Париже.
«Я могу сказать без преувеличения, что этот период был для меня и моего мужа героической эпохой в нашей совместной жизни, — вспоминала Мария Кюри. — Нередко я готовила какую-нибудь пищу тут же, чтобы не прерывать ход особо важной операции».
Четыре года Кюри настойчиво пытались выяснить, только ли уран обладает свойствами радиоактивности или есть еще какие-то неизвестные вещества. Им не помешало даже рождение дочери в сентябре 1897 года: они поручили ее заботам дедушки и продолжали трудиться в сарае, перебирая разнообразные материалы и тестируя их на радиоактивность. В одном из опытов Кюри выявили некое загадочное вещество, которое имело в 400 раз более сильную радиоактивность, чем чистый уран. В 1898 году они открыли и назвали два радиоактивных элемента: полоний и радий.
Это звучит просто, но попробуйте представить. Концентрация радия в урановой смоляной руде — в 4000 раз ниже концентрации полония. Чтобы выделить 0,1 грамма хлорида радия в 1902 году, супругам пришлось переработать 8 тонн (!) настурана с металлургической фабрики Йоахимсталя, которые к их сараю доставили бесплатно при содействии правительства Австро-Венгрии и Венской академии наук. Хрупкая женщина Мария Кюри вручную перетаскивала руду в гигантские котлы и нагревала порциями по 20 кг.
«Иногда весь день я перемешивала кипящую массу железным шкворнем длиной почти в мой рост. Вечером я валилась от усталости. Но как раз в этом дрянном сарае прошли лучшие и счастливейшие годы нашей жизни, всецело посвященные работе», — вспоминала Мария Кюри. На фото ниже — семейство Кюри образца 1902 года.
Крыша сарая протекала, зимой помещение не отапливалось, но результат того стоил. Мария Кюри вошла в историю науки как первая женщина, получившая Нобелевскую премию, и единственная из женщин, получившая ее дважды: в 1903 году по физике и в 1911-м по химии.
Нобелевский комитет изначально хотел наградить лишь Пьера Кюри с Анри Беккерелем, но разгневанный муж-ученый указал на эту несправедливость: «Мне бы хотелось, чтобы мои труды в области исследования радиоактивных тел рассматривали вместе с деятельностью госпожи Кюри. Действительно, именно ее работа определила открытие новых веществ, и ее вклад в это открытие огромен (также она определила атомную массу радия)». Мария Кюри получила не только мировую славу и премию, но и,наконец-то собственную лабораторию, а заодно и ванную в квартиру. В 1903 году она защитила диссертацию по теме «Исследование радиоактивных веществ». Сегодня ее многолетнюю научную работу специалисты называют растянутым во времени самоубийством.
Радиация, испытанная на себе
Тревожные звоночки об опасности радиации поступали, но игнорировались супругами Кюри. Так, в апреле 1902 года Анри Беккерель выпросил у супругов вещество для лекции (хлорид бария BaCl2) и положил герметично закрытую стеклянную трубочку в карман жилетки. Так он проходил шесть часов, а через десять дней после конференции в месте, где была пробирка, у него появилось красное пятно. Когда оно превратилось в язву, ученый поделился этим «случайным» открытием с Кюри со словами: «Я очень люблю радий, но я на него в обиде». Язву лечили как обычный ожог, и она хоть и прошла, но оставила рубец на теле. Так человек, открывший радиацию, стал и первым пострадавшим от ее действия. Случай подробно описан в биографической книге об Анри Беккереле.
Пьер Кюри повторил опыт на себе: он нарочно носил пробирку с радием и вскоре обнаружил ожог. На ужине в честь защиты диссертации супруги он демонстрировал гостям колбу со светящейся солью радия и признавался, что она висит в их спальне вместо ночника. Кюри нравился необычный эффект: если 10 минут подержать колбу в руке, получается легкий ожог. О том, что радий может быть опасен, ученые еще долго не догадывались. В те времена среди химиков было принято пробовать новые вещества на вкус, и Мария Кюри беззаботно работала с убийственными материалами даже во время беременности: ее второй ребенок родился раньше срока и вскоре умер (третья дочь прожила 102 года и была личным библиографом матери). Пьер Кюри успел понять опасность радиации в опыте на мышах, прежде чем погиб под колесами конного экипажа в 1906 году.
В начале XX века не было ни защитной одежды, ни специальных приборов для регистрации излучения. Но медицина уже тогда стала искать применение открытию радия. В России начало радиотерапии положила лично Мария Кюри. В 1903 году она познакомилась с Владимиром Зыковым, заместителем директора первой в Европе раковой лечебницы — будущего Московского НИИ онкологии им. Герцена. Кюри передала Зыкову несколько миллиграммов радия, и именно с них началась российская лучевая терапия, которая по большому счету с тех пор не изменилась (об этом рассказывается в фильме канала «Доктор» «Мари Кюри: сгоревшая заживо»). Во Франции этот метод назывался кюритерапией: облучением радия стали лечить волчанку, стригущий лишай и рак. Кюри как единица измерения радиоактивности была введена в употребление в 1910 году на Международном конгрессе по радиологии и электричеству в Брюсселе.
Первые успехи в лечении опухолей посредством радиации породили всеобщий ажиотаж: публика увидела в радии источник вечной жизни. Радий стали рекламировать как панацею от всех болезней. Выпускались пищевые продукты, косметика и даже часы с радием. В 1924 году на фабрике в Нью-Джерси (США) по производству светящихся часов началась вспышка лучевой болезни среди работниц, которые наносили краску с радием на циферблат и облизывали кисточки для точного мазка. У девушек выпали зубы, челюсти превратились в труху, десять работниц умерли, остальным после суда назначили пенсию по инвалидности.
Сама Мария Склодовская-Кюри умерла от радиационной апластической анемии в 1934 году в возрасте 66 лет, не дожив всего год до того, как ее старшая дочь с зятем получили Нобелевскую премию по химии «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов». Похоронили Марию Кюри с особыми предосторожностями. Деревянный гроб поместили в свинцовый и затем во второй деревянный. Когда в 1995 году ее саркофаг переносили в парижский Пантеон, то обнаружили колоссальное излучение, которое было в 30 раз выше, чем фоновое значение.
Прошло более 100 лет, а вещи Марии Кюри все еще опасно радиоактивны. Ее книги, дневники, письма с конца 1960-х годов хранятся в свинцовых коробках в Национальной библиотеке Парижа. К записям нельзя прикасаться без защитного снаряжения еще 1500 лет (период полураспада радия-226 — около 1600 лет). На одном из листков сохранился радиоактивный отпечаток пальца Пьера Кюри.
