36. Co dělá záření v látce a co v lidech

Dosud jsme si řekli, že pan Becquerel objevil radioaktivní záření, když mu nečekaně zčernala fotografická deska. Pan Rutherford zase sledoval záblesky sirníku zinečnatého při dopadu a částic. Pojďme se podívat trochu detailněji na to, co dělá záření v látce.

Připomeňme si ještě jednou, že atomy jsou tvořeny těžkými kladně nabitými jádry a okolo poletujícími elektrony. Pokuste se odhadnout, co může udělat nabitá částice (elektron v případě b záření, heliové jádro v případě a záření), prolétá-li kolem atomu, resp. přímo atomem.

Ano, nejspíše svým elektrickým a magnetickým polem nakopne některý z elektronů, možná ho dokonce vyrazí z atomu. Výsledkem je volný elektron a atom, kterému naopak elektron schází. Takovému jevu se říká ionizace. Vzniklému atomu s přebývajícím nábojem se říká (kladný) iont. Řadou takových procesů ztrácí částice postupně svou energii. Ionizace v plynu nebo v polovodiči, kterým částice proletuje způsobí, že vzniklí nositelé náboje začínají vést elektrický proud. Tohoto jevu můžeme tedy využít ke zjištění záření.

Vytvářet ionty dokáží i fotony g záření. Budou to mít tím snazší, čím více elektronů v atomu bude. Těžší prvky tedy účinněji pohlcují g záření.

Elektron v atomu může být nakopnut jen mírně, tak že atom neopustí, ale dostane trochu energie. Té se může zbavit vyzářením fotonu viditelného světla. Tak se v některých látkách průchod nabité částice prozrazuje nepatrnými záblesky. Ke konstrukci detektoru záření založeného na tomto jevu je třeba ještě zesilovače extrémně slabého záblesku. Ten fyzikové umějí udělat, říkají mu fotonásobič.

Nabitá částice, světlo nebo g záření se může prozradit i tak, že naťukne krystalek stříbrné soli ve fotografické emulzi. Po vyvolání pak můžete vidět stopu jako na našem obrázku. Let nabitých částic lze stopovat ještě dalšími způsoby.

Ionty podél dráhy částice mohou zafungovat jako zárodky kapiček v páře alkoholu. Toho se využívá ve Wilsonově mlžné komoře, ve které za letící částicí zůstává stopa připomínající čáru za tryskovým letadlem, které letí ve velké výšce.

Použijete-li místo páry přehřátou kapalinu jsou dráhy nabitých částic vytečkovány bublinkami, které stačí osvítit bleskem a vyfotografovat. Výsledek může vypadat jako na následujícím obrázku.


V lidském těle dělá záření totéž, co v jakékoli jiné látce. Ionizuje a tím ztrácí svou energii. Proto je přirozenou mírou dávky pohlceného záření energie zachycená v jednom kilogramu látky. V lidské tkáni tato energie částečně hřeje tkáň a částečně vyvolává různé reakce. Při dostatečně velkých dávkách vzniká nemoc z ozáření, která může končit i smrtí.

Ani menší dávky nejsou bez nebezpečí, neboť mohou poškozovat buňky a například vyvolat zhoubné bujení.

Různé druhy záření se při stejné dávce liší svou účinností. Nejhorší jsou neutrony a a záření. Dávka záření vynásobená faktorem účinnosti pak charakterizuje škodlivost daného záření. Měří se v jednotkách sievert (Sv), kterou si nemusíte pamatovat, ale potřebujeme ji do následující orientační tabulky dávek, které nás mohou běžně potkat.

obvyklá roční dávka z okolní přírody
(z toho bývá asi 20% od stavebních materiálů, zvláště radon; více "zespoda", například od skalního podloží, méně "shora" od kosmického záření - asi 0,25 mSv na hladině moře, 1.5 mSv ve 4000 m, do toho patří vnitřní ozáření od zářičů, které sníme nebo vdechneme - něco přes 1 mSv)
0,4 - 4 mSv

(ale i 50 mSv)

let dopravním letadlem (za letovou hodinu) 0,004 mSv
roční příspěvek jaderné elektrárny na okolí < 0.02 mSv
roční příspěvek uhelné tepelné elektrárny na okolí < 0.06 mSv
jeden rentgenový snímek plic < 0.03 mSv
kontrastní vyšetření žaludku nebo střev 0.1 - 30 mSv
dovolená roční dávka pro pracovníky se zářením 50 mSv
mírnější projevy nemoci z ozáření (projevy na kůži, padání vlasů, ztráta imunity) 500 mSv
smrtelná dávka (jednorázově) několik Sv

Nízké dávky zdaleka nekončí onemocněním, ale i v tomto případě platí: "čím méně, tím lépe". Větší dávka zvyšuje pravděpodobnost např. nádorového bujení, ale není jeho jednoznačnou příčinou. Těžko ovlivníme záření z přírodního pozadí, ale jistě se nebudeme dožadovat zbytečných rentgenologických vyšetření.

Mimořádná disciplína je vyžadována od pracovníků ze zářiči, neboť záření je neviditelné a jeho důsledky se často poznají až po dlouhé době. Proto pozor na následující symbol.

Je-li potřeba se zářením pracovat, je třeba se před ním chránit. Záření je zeslabováno resp. pohlcováno průchodem látkou. Tak například a záření běžných zářičů je zastaveno už několikacentimetrovou vrstvou vzduchu, b záření několikametrovou vrstvou vzduchu. Nejpronikavější je g záření. g záření běžných zářičů je zeslabeno na tisícinu kilometr silnou vrstvou vzduchu, 1,5 m silnou vrstvou vody nebo 10 cm vrstvou olova.

Z dosavadních vět by se mohlo zdát, že záření je věc jednoznačně škodlivá. Ale skoro každý z nás měl někdy zlomenou nějakou končetinu a byl rád, když mu ji lékař srovnal podle rentgenového snímku. Podobně při diagnostice mnoha nemocí může záření pomoci, například tak, že se do krevního oběhu vstříkne nepatrné množství zářiče s krátkým poločasem a pomocí něho se stopuje pohyb krve v cévách. Když už pak dojde k něčemu tak nedobrému, jako je zhoubný nádor, zůstává stále naděje na vyléčení. Například tak, že se nádor silně ozáří a tak zničí.

Navíc možná mutace způsobené zářením přispěly k tomu, že se z chuchvalců nějaké bílkoviny v pramoři vyvinuli naši praprapředci.

PŘEDCHÁZEJÍCÍ KAPITOLAOBSAHNÁSLEDUJÍCÍ KAPITOLA

Tento text je fragmentem žákovské verze učebnice Fyzika kolem nás, vydané v roce 1998 nakladatelstvím Scientia, spol s r.o., Radimova 37/50, 169 00 Praha 6. Ukázka je publikována s laskavým souhlasem nakladatelství.
Autoři Milan Rojko, Jiří Dolejší, Jan Kuchař a Dana Mandíková budou potěšeni Vašimi poznámkami.

(listopad 1998, J. D.)