Радиология и радиобиология. Значение достижений и перспективы развития ядерной физики. Задачи. Краткая история возникновения и развития науки

Радиология – это специальный раздел медицины, который изучает воздействие ионизирующих излучений на организм с целью диагностики и лечения различных заболеваний.

Радиобиология изучает закономерности и механизмы действия ионизирующего излучения на биоорганические вещества, вирусы, бактерии, клетки, ткани, целостные организмы, популяции, биогеоценозы, их сообщества и биосферу в целом.

Ветеринарная радиобиология – одно из направлений радиобиологии, изучающее влияние ионизирующих излучений на сельскохозяйственных животных, организацию животноводства на загрязненных радиоактивными веществами территориях, использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии, радиометрическую и радиохимическую экспертизу объектов ветеринарного надзора.

Благодаря ядерной физике промышленность вооружилась атомными электростанциями и реакторами для опреснения воды и получения трансурановых элементов. Кроме того, были изобретены источники γ-излучения для дефектоскопии, активационный анализ для экспресс-определения примесей в сплавах, угле и т. д. Источники γ-излучения применяются для автоматизации различных операций (например, измерение плотности среды, толщины слоя угольного пласта и т. д.). Неоценима помощь ядерной физики в геологии, медицине, биологии и многих других областях знаний, так как с ее помощью можно получать невероятно точные и быстрые результаты. Способность атомных ядер испускать γ-кванты дало возможность использовать их в различных отраслях медицины, и в первую очередь — в диагностике, лечении и исследовании функций разных органов. Малые размеры ядер позволяют им беспрепятственно проникать в любые уголки организма, а непрерывное испускание излучения позволяет точно определить их местоположение.

Основной задачей радиобиологии являются поиски средств защиты организма от воздействия излучений, путей восстановления от повреждений на основе общих закономерностей биологического ответа на ионизирующие воздействия.

Предмет ветеринарная радиобиология занимается изучением и прогнозированием опасности для человека и животных повышенного уровня радиации окружающей среды и радиоактивного загрязнения продуктов животноводства; разработкой методов использования ионизирующих излучений для диагностики болезней и лечения сельскохозяйственных животных, стимуляции хозяйственно полезных качеств у животных совершенствование методов радиационной экспертизы объектов ветнадзора и др.

Возникновение радиобиологии как науки обусловлено тремя великими научными открытиями конца 19 века: 1895 год - открытие Рентгеном Х-лучей (рентгеновского излучения); 1896 год - открытие Анри Беккерелем явления естественной радиоактивности; 1898 год - получение Марией Склодовской и Пьером Кюри первых радиоактивных элементов - полония и радия.

Остановимся более подробно на открытиях, предшествующих появлению радиобиологии. Вильгельм Конрад Рентген, руководитель кафедры физики Вюрцбургского университета, проводил эксперименты с газоразрядными (Круксовыми) трубками. 8 ноября 1895 года, закончив эксперименты, он выключил свет и заметил в темноте зеленоватое свечение, исходившее от кристаллов платино-синеродистого бария. Оказалось, что Рентген забыл выключить Круксову трубку, которая была обернута в черную бумагу. Свечение прекращалось при выключении трубки. Рентген знал, что катодные лучи (поток электронов), как и видимый свет, не проникают через черную бумагу. Его осенила гениальная догадка, что в Круксовой трубке под напряжением возникает неизвестное новое, неизвестное до этого, излучение, которое он так и назвал «неизвестные лучи или Х-лучи». Через 50 дней (28 декабря 1895 года) он представил рукопись, где коротко описал результаты своих исследований.

К этой работе он приложил фотографический (рентгеновский) снимок кисти своей руки. 23 января 1896 года состоялось триумфальное выступление В. Рентгена на заседании общества естествоиспытателей. В. Рентген, будучи физиком, не имел отношения к медицине. По ходу лекции, он попросил приложить руку к своей установке председателя общества естествоиспытателей, известного швейцарского врача-анатома Рудольфа Келликера. После проявления фотопластинки была получена рентгенограмма, изображающая костное строение руки ученого вместе с кольцом, надетым на палец. Как специалист по анатомии, Р. Келликер был потрясен результатом опыта и теми перспективами в медицине, который открывал этот метод. Он предложил назвать неизвестное излучение именем первооткрывателя. 10 декабря 1901 года Вильгельму Рентгену за это открытие была присуждена первая Нобелевская премия в области физики.

В 1979 году за разработку компьютерного рентгеновского томографа была присуждена Нобелевская премия Г. Хуансфилду и Мак-Кормаку. Приборы с использованием рентгеновских лучей широко применяются и в других областях науки (физике, химии, биологии) и практической деятельности, например, рентгеноструктурный анализ, рентгеноскопия. Открытие Рентгена послужило непосредственным импульсом к открытию явления естественной радиоактивности, которое было сделано через несколько месяцев спустя.

Это открытие было сделано французским ученым, профессором физики Парижского музея естественной истории Анри Беккерелем. А. Беккерель исследовал явления люминесценции, интересовался, естественно, и загадочными Х-лучами. Изучая индуцируемое солнечным светом свечение различных минералов, А. Беккерель обнаружил, что такими свойствами обладают и соли урана.

Он брал предварительно выдержанный при солнечном освещении минерал, заворачивал в темную бумагу и выдерживал в течение определенного времени в темноте вместе с фотопластинкой. При проявлении фотопластинки обнаруживалось, что засвечивалось только та часть пластинки, где лежала соль.

Этими опытами А. Беккерель показывал, что солнечный свет индуцирует в минералах свечение, которое проникает через черную бумагу. При проведении очередного эксперимента, день оказался пасмурным, и Беккерель решил отложить опыт до солнечного дня. Приготовленную пластину с кусочком минерала он положил в ящик стола. Через два дня появилось солнце, и можно было сделать опыт. Однако Беккерель решил проявить не засвеченную фотопластинку и обнаружил точные очертания креста, построенного из солей урана.

Таким образом, он обнаружил лучи, которые самопроизвольно испускались ураном, т.е. явление радиоактивности. Изучением природы радиоактивности занимались супруги: Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. В течение нескольких лет совместной работы они выделили первые радиоактивные элементы - полоний (июль, 1898 год) и радий (декабрь, 1898 год). Первый элемент был назван в честь родины Марии - Польши, а слово радий означает «лучистый». Термин «радиоактивность» имеет свое происхождение от слова «радий». В 1903 году всем первооткрывателям радиоактивности были присуждены Нобелевские премии. В 1911 году Мария Кюри получает вторую Нобелевскую премию.

В 1935 году за открытие явления искусственной радиоактивности Нобелевская премия была присуждена дочери и зятю Марии Кюри - Ирен Кюри и Фредрик -Жолио-Кюри. Они доказали возможность получения радиоактивных изотопов исскуственным путем и предсказали возможность использования реакций деления ядер для получения энергии.