Radiační biofyzika ~ radiobiologie •Přednáška 2 •2022 • Possible X-ray photon interaction processes with the matter: (a)photoelectric absorption (fotoefekt); (b)Compton scattering; (c)pair production. INTERAKCE RTG záření s hmotou X ray photon X ray photon X ray photon INTERAKCE RTG záření s hmotou •RTG záření integruje s atomy tkáně dvěma procesy: fotoefekt a Comptonův rozptyl (tvorba elektron-pozitronových párů zde nenastává vzhledem k nízké energii fotonů). •Oba tyto procesy se podílejí na rozdílné absorpci záření v jednotlivých tkáních v závislosti na tloušťce, hustotě látky a protonovém čísle atomů. •Právě na této rozdílné absorpci RTG záření v různých tkáních jakož i jejich fyziologických či patologických stavech je založena RTG diagnostika. Vlastnosti RTG záření (paprsky X) •RTG záření je pronikavé elektromagnetické záření o velmi krátkých vlnových délkách 10-11 m to 10-8 m (0.01 – 10 nm) a vysokých frekvencích. •prochází hmotou i vakuem, jeho intenzita slábne se čtvercem vzdálenosti od zdroje •šíří se přímočaře •má ionizační účinky (což znamená, že množství energie, které nese, stačí na uvolnění elektronu z atomu). •Efekty RTG záření: •Luminiscenční efekt. Rentgenové záření má schopnost přeměnit se na viditelné záření, ale pouze při interakci s určitými látkami. •Fotochemický efekt. Působením RTG záření na fotografický materiál dochází ke změnám v jeho chemickém složení. •Ionizační efekt. Energie, kterou rentgenové záření nese, je postačující k ionizaci atomů nebo molekul ozářené látky. To znamená, že při působení na elektricky neutrální atomy se z nich stávají elektricky nabité ionty. Měkké a tvrdé RTG záření •Roentgenovy trubice mohou být vyčerpány buď více nebo poněkud méně •v prvním případě (vysoké vakuum) vzniká tvrdé RTG záření (<0.1 nm) •v druhém případě (nižší vakuum) měkké RTG záření (>0.1 nm) •Měkké RTG trubice: vydávají paprsky, které jsou hustými tělesy snadno pohlcovány, tak že dávají např. obrázky ruky velmi pěkné, s ostře vyznačenými rozdíly mezi kostmi a masem •tvrdé RTG trubice: vysílají paprsky, které jsou poměrně málo pohlcovány a proto nejsou obrazy lidského těla příliš zřetelné • Tvrdé záření RTG vs. záření gama •Vlnové délky nejenergičtější části RTG záření se částečně překrývají s vlnovými délkami záření gama. RTG a gama záření není rozlišováno podle energie (častá chyba vyučovaná na středních školách) •Rozlišujeme je však podle původu: •RTG: vzniká v elektronovém obalu atomu (excitace/ionizace à deexcitace s emisí RTG fotonu), •záření gama: vzniká následkem deexcitace atomového jádra X g PRVNÍ LÉKAŘSKÁ APLIKACE RTG > Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky •Lancet, 23. ledna 1896 •Roentgenovy paprsky použity pro detekci úlomku nože v páteři opilého námořníka, který byl po rvačce díky tomuto zranění paralyzován, dokud mu nebyl úlomek vyjmut. •Poté se RTG diagnostika prudce rozvíjí jak v Evropě tak USA A technician takes an X-ray fluoroscope of a female patient. Fluoroscope exams delivered much more radiation exposures than modern X-rays. (National Cancer Institute, public domain) Just Months After Its Discovery, the X-Ray Was in Used in War https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e3/Technic_of_roentgenotherapy_to_treat_epit heleoma_of_the_face_-_1915.jpg/325px-Technic_of_roentgenotherapy_to_treat_epitheleoma_of_the_face_- _1915.jpg X-ray apparatus used for treatment of epithelioma of the face, 1915. The tube is in a localizing shield, and a perforated sheet of metal is securely fashioned to the surface by adhesive plaster X-ray treatment of tuberculosis in 1910 Radioterapie paprsky X Radiační biofyzika 2 Objev přirozené radioaktivity a další vývoj Martin Falk, falk-at-ibp.cz, Biofyzikální ústav AVČR, Brno http://nuclear-knowledge.com/wsimages/10_terrorism_01.jpg 18. května 1896, Antoine Henri Becquerel Objev přirozené radioaktivity Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky http://image.slidesharecdn.com/anorganika-new07-101109015839-phpapp02/95/hic-06-vyvoj-anorganicke-c hemie-50-728.jpg?cb=1317867312 (1852/12/15 - 1908/08/25) Jeden z prvních snímků paprsku X Wilhelma Röntgena zachycuje levouz ruku vědcovy manželky Anny Berthy Ludwig. Foto: Wilhelm Göntgen, Publiuc Domain. Inspirace pro Becquerelův objev 1. FASCINACE OBJEVEM „MAGICKÝCH“ PAPRSKŮ X •Wilhelm Conrad Röntgen krátce předtím zjistil, že záření vznikající při průchodu elektronů vakuovou trubicí dokáže pronikat pevnými látkami a zanechávat stopy na fotografické desce, stejně jako obyčejné světlo. Snímek kostí ruky i s kovovým prstenem jeho manželky obletěl svět a uvedl vědce do varu. Záření, které dokáže zobrazovat věci dosud neviditelné! •20. února 1895. Jako řádný člen francouzské Akademie věd se Becquerel spořádaně dostavil na zasedání této ctihodné instituce, aby tu vyslechl přednášku svého kolegy a přítele jeho otce Henriho Poincarého o Röntgenových pokusech s katodovými paprsky. > http://vesmir.cz/wp-content/uploads/2016/05/wilhelmrontgen.jpg Další inspirace pro Becquerelův objev •EXPERIMENTY světélkování látek ve slunečním světle JEHO OTCE. (otecm H.B. byl Alexandre Edmond Becquerel, 1820-1891, též významný fyzik) Becquerel learned that in Roentgen’s tubes the X rays arose from the fluorescent spot where a beam of cathode rays played on the glass wall. Thus a natural, if perhaps not plausible, inference arose that the visible light and invisible X rays might be produced by the same mechanism and that X rays might accompany all luminescence. Obsah obrázku zeď, interiér, světlo Popis byl vytvořen automaticky •Uranové soli a sklo pod UV-světlem světélkují podobně jako katodový konec trubice emitující paprsky X, •to H. B. fascinovalo a dovedlo ho to k vykonání převratného experimentu… Obsah obrázku zeď, interiér, světlo Popis byl vytvořen automaticky URAN – • Protonové číslo: 92, Teplota tání: 1 130 °C, Teplota varu: 3 900 °C, Molární hmotnost: 238,03 g·mol-1, Hustota: 19 050 kg·m-3 •nejtěžší přirozeně se vyskytující prvek na Zemi (Z=92) •prvek s „nakumulovanou silou supernov“ •objev U změnil svět od základu Roku 1789 objevil německý chemik a lékárník Martin Heinrich Klaproth novou rudu. Vymyslel si pro ni název uran podle planety, objevené právě v tomto desetiletí. Izolace URANU •Eugène-Melchior Péligot (1811–1890, Paříž) •francouzský chemik •1841 jako první izoloval uran a použil termín „uranyl“ (pro označení žlutých solí uranu). •Uran začal být zajímavý pro barvení skla, stále však trpělivě čekal, až přijde jeho čas… OBROVSKÁ ENERGIE URANU •H, He, (Li) – prvotní nukleogeneze (celý vesmír do cca. 3 vteřin po velkém třesku) + jaderná fůze v prvních hvězdách •Li, Be, B: specifický vznik v mezihvězdném prostoru (interakce produktů supernov s kosmickým zářením?). •Těžší prvky až po železo: Obrovský tlak hmoty zažehl v nitrech hvězd termojadernou fúzi, jež po spotřebování H „spaluje“ hélium... následkem postupně vznikají těžší prvky až po železo •ANI JADERNÁ FŮZE OVŠEM NESTAČÍ K PRODUKCI PRVKŮ >Fe • Image result for vazebná energie à Vznik lehkých a těžších prvků Vznik nejtěžších prvků  URAN •Dnes je již U ve Sluněční soustavě vzácný •Nicméně, jeho pomalý rozpad je hlavním zdrojem zahřívání kůry Země, zodpovídá za U •Před 4.5 mld let – vznik Země z hmoty, jež obsahuje uran vyprodukovaný erupcemi dávných supernov kontinentální drift (asi ale i participace dalších fenoménů) à vulkanická aktivity à existence života • •H. Becquerela tak napadlo, zdali světélkující nerosty také nevydávají paprsky X. •Nejprve si však myslel, že nerosty mohou vydávat tajemné neviditelné záření jen tehdy, když viditelně světélkují. fluorescence paprsky-X ? Epochální Becquerelův experiment •Dal vybrané kameny z otcovy sbírky na slunce, a když se dostatečně "nasvítily" a začaly samy pěkně zářit, položil je na světlotěsně zabalené fotografické desky a po čase je vyvolal •Poté se nestačil divit: Většina desek zůstala naprosto nezměněná, jen pod několika vzorky zčernaly •Ukázalo se, že jde o fluoreskující soli uranu. Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Image result for sun Becquerelův experiment •"Uran vydává záření pronikající hmotou i bez vysokého napětí katodové trubice." •To byl nepochybně významný poznatek, ale k objevu přirozené radioaktivity stále ještě nesměřoval. • •Rok po Poincarého přednášce (24. února 1896) Becquerel informoval Akademii o svém objevu: •Becquerel se totiž stále ještě domníval, že záření souvisí s luminiscencí uranových solí. • Becquerelův experiment – A ZASE TA NÁHODA! Image result for drawer photographic uranium becquerel Bylo zřejmé, že sluncem vyvolané světélkování nebylo příčinou expozice desek. http://www.iomtoday.co.im/images/news/2018/307_....cloudy.jpg Když chtěl pokus opakovat, neočekávaně se zatáhlo ... rozhodl se proto experiment odložit a neexponované desky i s uranem uklidil na několik dní do šuplíku Posléze desky ale přesto z nejasných pohnutek vyvolal, a byl udiven ještě více: opět ztmavly! Becquerelovo záření •černání fotografických desek způsobují všechny sloučeniny obsahující uran, zatímco luminiscencí se vyznačují jen některé jeho soli •Luminescenční krystaly solí uranu přitom vydávaly neznámé záření i poté, co následkem rekrystalizace ztratily schopnost fosforeskovat •Jiné fosforeskující látky naopak neznámé záření nevyzařovaly •18. května 1896 konstatoval: "Pronikavá zářivost je vlastností samotného uranu bez ohledu na jeho fyzikální či chemickou formu.„ •PRÁVĚ TAK OBJEVIL PŘIROZENOU RADIOAKTIVITU, nejprve nazývanou jako Becquerelovo záření • •Becquerel se podivným zářením z nitra uranu dál intenzívně zabýval a zjistil, že: Becquerel zjistil některé další zajímavé charakteristiky záření vycházejícího z uranu: https://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/03/graphics/Image9.gif •ionizuje vzduch •lze jej odklonit pomocí magnetického pole. •Tento poznatek zveřejnil v roce 1899. Vyplývalo z něj, že se neznámé záření (přinejmenším z určité části) skládá z elektricky nabitých částic. •Na jeho podstatu však přijít nedokázal. > RADIOAKTIVITA, Marie a Pierre Curieovi Štafetu od H.B. převzali manželé Marie a Pierre Curieovi (byli to spolupracovníci H. Becquerela - Pierre Curie měl pracovnu jen několik kroků chodbou od laboratoře profesora Becquerela a sdílel ji se svou mladou manželkou Marií). Marie Curie, tehdy ještě Sklodowská, byla polského původu, a jednou z Becquerelových studentek a právě se vdala za fyzika Pierra… • Marie Sklodowska-Curie (1867-1934) Pierre Curie (1859-1906) Radioaktivita, Marie a Pierre Curieovi •Zobecnění Becquerelova objevu: •Curieovi již v roce 1896 zjistili, že stejné záření jako uran vydávají také sloučeniny thoria - na světě tedy existuje přinejmenším ještě jeden „zářící“ prvek (prvenství objevu bylo nicméně přiřknuto Gerhardu Carlemu Schmidtovi) •Tehdy Marie Curie pro tuto vlastnost (které se zpočátku říkalo Becquerelovy paprsky) poprvé použila název radioaktivita. •Objevitel záření (H.B.) však o fyzikální zvěčnění svého jména nakonec přece jen nepřišel: byla po něm pojmenována jednotka radioaktivity (1 Becquerel [1 Bq] vyjadřuje takovou aktivitu zdroje při níž se za 1 sec rozpadne 1 atom) Obsah obrázku text, stůl, stůl na jedné noze Popis byl vytvořen automaticky Radioaktivita, Marie a Pierre Curieovi •M a P Curie brzy zjistili, že s horninami a radioaktivitou něco nesedí: •Radioaktivita nerostů uranitu a chalkolitu byla mnohem vyšší, než by odpovídalo zastoupení uranu a thoria ve vzorcích Image result for smolinec Uranium (Ilustrasi) https://me-confidential.com/wp-content/uploads/2015/09/Iran-300x236.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg https://ih1.redbubble.net/image.221640511.1185/flat,750x1000,075,f.jpg SMOLINEC ČISTÝ URAN / URANOVÉ SOLI >> ? •Jediným logickým vysvětlením bylo, že rudy obsahují další dosud neznámé prvky, jejichž radioaktivita je ještě výrazně vyšší. ? ? Image result for pechblende PECHBLENDE (SMOLINEC Z JÁCHYMOVA) https://www.offroadsafari.cz/files/width/1024/768/6lehn-vita-skotnica.jpg Jáchymov, dnešní ČR, kdysi dávno… Na začátku byly stříbrné mince, které byly raženy v Jáchymově v Krušných horách. Německý název pro Jáchymov byl Joachimstal a ta mince, která se tam razila, se nazývala joachimstaler. A protože to bylo dlouhé slovo, bylo zkracováno na taler. Z toho se pak vyvinulo čeké tolar. To se šířilo do různých zemí Evropy, protože tyto mince měly dobrý zvuk, a dostaly se i do Anglie, kde byly přijaty v podobě dollar. Když v 18. století hledaly Spojené státy získaly nezávislost, hledaly vhodný název pro svoje oficiální platidlo, protože se chtěly odlišit od Francie, Anglie atd., a sáhly po tomto pojmenování dollar, které od 16. století v Anglii žilo, ale nebylo prakticky využíváno. Takže v původu amerického dolaru je český tolar, který vznikl z jáchymovské mince na počátku 16. století." (etymolog z Ústavu českého jazyka a komunikace Filosofické fakulty UK PhDr. Jiří Rejsek). Stříbrné doly PECHBLENDE (SMOLINEC) Po roce 1515 se rozvíjí těžba stříbra v Jáchymově V dolech se těžily nejdříve stříbrné rudy, později rudy kobaltu a arsenu Během těžby někdy horníci narazily na žílu podivné horniny, jejíž nalezení znamenalo pro horníky „smůlu“ Nazvali ho proto PECHBLENDE (pech = smůla, blende = nekov) z toho SMOLINEC (nosící smůlu), později nazýván URANIT PROČ „SMOLINEC“ ? •jednak vypadá jako pryskyřice (smůla), •pak ho mohli takto označit horníci ve stříbrných dolech, protože se vyskytuje tam, kde se nevyskytuje stříbro, a mohl jim tak přinášet smůlu v těžbě. •Jako třetí původ smolného označení se nabízí možnost, že si horníci spojili jeho nálezy se zvýšenou úmrtností kolegů, i když se v té době ještě nevědělo o rakovině plic a její spojitosti s touto horninou (a jejími štěpnými produkty). PECHBLENDE (SMOLINEC) Smolinec proto nejprve končil na haldách kolem dolů jakožto naprosto bezcenný materiál… Marie a Pierre Curieovi a smolinec z Jáchymova > > Image result for mapa cr jachymov Marie a Pierre Curieovi – objev nových radioaktivních prvků, polonia a radia Malé množství radia vyelektrolyzované na tenký měděný plíšek a překryté polyurethanem k zabránění reakce se vzduchem (stříbřitý kov alkalických zemin) •Radium dostalo název z latinského radius – paprsek. •POLONIUM (Po) •stříbřitě bílý, silně radioaktivní kov •Existuje 42 izotopů polonia s atomovou hmotností 194 až 218 (izotopy = liší se počtem neutronů) •Nejprve identifikovali polonium, které bylo 150x radioaktivnější než uran. •Později ještě objevili radium, jehož aktivita byla dokonce 900x vyšší než u uranu. Proto ho také pojmenovali „radium“ = zářící Image result for polonium Image result for radium 34 známých radioaktivních izotopů, s nukleonovými čísly 201 až 234 Tm = 1600 let Tm 124 let BOHUSLAV BRAUNER Český chemik •Spektra smolince à čáry patřící neznámým prvkům •Žádá vídeňské ministerstvo školství o zakoupení uranové hlušiny z jáchymovských dolů, ale zamítnuto •O cca. 25 let později, ta samá žádost, avšak od manželů Curieových a přes jiné ministerstvo je schválena… Prvenství Marie Curie-Skłodowské, 7. 11. 1867 - 4. 7. 1934 •Z Polska odešla do Francie, kde v roce 1891 složila jako první žena v historii přijímací zkoušky na fakultu fyziky a chemie pařížské Sorbonny. •Becquerel na doporučení Pierra nabídl Marii doktorandské studium ve své laboratoři. •V roce 1903 jako první žena na světě obdržela i titul doktora fyziky na Sorbonně. •Díky své práci byla jako první žena na světě dvakrát oceněna Nobelovu cenou, navíc ve dvou oborech: •Nejprve v roce 1903 za fyziku (společně s Becquerelem) za zkoumání radiačních jevů •Poté v roce 1911 za chemii za objev a izolaci polonia a radia (společně s Pierrem) •jmenována na místo svého zesnulého manžela a stala se tak historicky první profesorkou na Sorbonně. •V roce 1925 navštívila Jáchymov a některé její připomínky k lázeňským procedurám se používají dodnes. Dnes její jméno nese lázeňský hotel Curie. • • Maria Curie-Skłodowska •Během I. sv. války prosadila zřízení polních rentgenologických stanic, které z pozice vedoucího vojenské lékařské buňky organizovala a řídila. Tyto stanice vyšetřily více než 3.000.000 miliony případů zranění vojáků. •Po válce cestovala po světě a iniciovala zakládání Ústavů pro léčbu rakoviny. V této době patří mezi její žáky František Běhounek – zakladatel československé atomové fyziky. V roce 1925 Marie Curie-Sklodowská navštěvuje město, které stálo na počátku její vědecké kariéry – Jáchymov. Zde sfárala do dolu Svornost a navštívila i lázně. Zde prokázala neúčinnost pitných kúr a naopak vhodnost koupelí v radiové vodě. https://images.ctfassets.net/eqlypemzu8y5/6DVCp4U7QIuTWABLJpZaHB/d546898955c56dafd3417286c7227df8/M Curie_DISCOVERY_asset10_downsaved.jpg?w=1000&fm=jpg&fl=progressive&q=90 •Zemřela v nemocnici Sallanches v Savoy u Paříže (1934, 67 let) na aplastickou anémii, kterou si pravděpodobně přivodila absolutní absencí ochranných opatření při práci s radioaktivními látkami. •Pro zásluhy na poli vědy byly její ostatky v roce 1995 slavnostně přeneseny do pařížského Panteonu. Marie Curie driving the Renault car that she converted into a radiological unit during the first World War, 1917 1903: Nobelova cena za fyziku za objev radioaktivity, spolu s Pierrem a A.H. Becquerelem Image result for objev přirozené radioaktivity Image result for ester ledecká 1911: druhá Nobelova cena, nyní za chemii, za izolaci radia a objev polonia, plus další objevy ohledně radioaktivity Image result for stupně vítězů Image result for nobel prize Image result for nobel prize Fenomenální Marie Curie-Sklodowska https://www.epa.gov/sites/production/files/2019-02/sample_timeline.jpg http://image.slidesharecdn.com/anorganika-new07-101109015839-phpapp02/95/hic-06-vyvoj-anorganicke-c hemie-50-728.jpg?cb=1317867312 Image result for objev přirozené radioaktivity Image result for pierre curie Wilhelm Conrad Röntgen (1845 – 1923) 1903 Nobelova cena za fyziku; 1911 NC za chemii Marie Curie První žena oceněná Nobelovou cenou Původně měl být ale oceněn jen Becquerel a Pierre Curie!! 1901 vůbec první NB za fyziku Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky •Objev paprsků X vedl až k jisté posedlosti •Zdravotní rizika tehdy ještě neznámá à aplikace X paprsků „všude, kde se dalo“ •Radium se následně začalo v USA vyrábět uměle a než se poznalo nebezpečí ionizujícího záření, •propuklo doslova období bezuzdného opojení radioaktivitou •Paprsky X se používaly nezřídka ke zcela nepatřičným účelům a radium se přidávalo snad do čehokoliv kam to jen bylo možné - prodávaly se nejrůznější magické kosmetické a léčebné přípravky, ale také technické výrobky a výrobky pro zábavu (glow-in-the-dark). DOBA BEZUZDNÉHO OPOJENÍ RADIOADTIVITOU Částečně tomu napomohla přímo Marie Curie: •Sama totiž před smrtí navrhla, jak by lidstvo mohlo v budoucnu profitovat z IR •nastínila i možné medicínské využití IR – kromě radioterapie nádorů předpokládala, že významné zdravotní benefity může přinést mj.: •pití vody „nasycené“ radonem (vznikajícím následkem rozpadu thoria a uranu), •injekční vstřikování ozářeného/radioaktivního fyziologického roztoku přímo do krevního oběhu, svalů a kloubů, •inhalování radonem obohaceného vzduchu, •a také koupele v radioaktivní vodě •Jelikož však byla vědkyně, upozorňovala zároveň, že vědecké podklady pro tato tvrzení jsou zatím nedostatečné a převažuje jen empirická zkušenost •I přesto lékaři v té době předepisují radium proti artritidě, dně, hypertenzi, ischiasu, bolestem v kříži a celé řadě dalších obtíží •Ještě v roce 1916 lékařský časopis Radium ubezpečuje, že radium nemá absolutně žádné toxické účinky a je harmonicky přijato tělem jako rostliny přijímají světlo • X-rays: KURIOSITY DOBY Tricho machine Advertisment showing a drawing of the Tricho machine. “Clients sat at a mahogany cabinet with a small front window for the treatment area. The operators … threw a switch, and then – nothing happened, save for a faint hum and a whiff of ozone. After a few minutes the machine automatically shut off and the patient booked her next session.” (Collins, 2007) X-rays: KURIOSITY DOBY > Adrian shoe-fitting fluoroscope used prior to 1950 in shoe stores for testing the fit of shoes. A high-tech sales gimmick, these were phased out due to concerns about unnecessary radiation exposure. Miss X-Ray Obsah obrázku text, osoba, žena Popis byl vytvořen automaticky California`s health show and future Hollywood actress selection •‘Human Telescopes’ –a crude form of fluoroscope, became fun party toys among the elite, where they offered a new use for those Crooke’s tubes which were ever-so popular novelties back then. •Carnivals set up displays allowing people to see inside the human body. •And well-to-do parents even rented x-ray machines for birthday parties. > JAMES BOND X-RAY GLASSES •The ad that stoked every young comic book reader’s imagination was the one for X-Ray Specs. These ads offered kids the opportunity to see through everything from fingers, an eggshell, and possibly even clothing all for the cost of a dollar. The fine print in these ads is that they only give the illusion of X-Ray vision and don’t actually allow the wearer to see through anything. •Anyone who sent out for the contraption found that they were actually plastic glasses filled with cardboard that had a depiction of the things you could see if you had x-Ray vision. Sorry kids, this is one product that doesn’t work. RADITHOR: léčebné radioaktivní kapky Golfer Eben M. Byers.jpg https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n4f7zarx616jpg.jpg •Malá lahvička prodávaná jakožto lék proti artritidě, revmatismu, mentálním chorobám, rakovině žaludku a impotenci •Jednalo se o 3x destilovanou vodu s nepatrným přídavkem radia (226Ra a 228Ra; 1 mCi = 37 kBq; aktivita v řádech jednotek Bq až kBq je velice nízká; radioterapeutika MBq-GBq). •Existovaly však i přípravky určené přímo pro intravenózní (injekční) aplikaci • •Ebenezer McBurney Byers earned notoriety in the early 1930s when he died from multiple radiation-induced cancers after consuming Radithor. (He won the 1906 U.S. Amateur in golf) Ebenezer McBurney Byers (April 12, 1880 – March 31, 1932) REVIGATOR: levnější cesta k léčebné radioaktivní vodě http://cdn.theatlantic.com/static/mt/assets/food/RadiumAd2_0.jpg Image result for revigator •Kdo neměl finance na drahé léčivé radioaktivní kapky, mohl si připravit radioaktivní vodu sám doma pomocí Revigatoru. •Jednalo se o keramickou nádobu s vložkou s příměsí uranu a radia •Revigator se přes noc naplnil vodou, která byla během noci ozářena a patrně i nepatrně „obohacena“ přítomným uranem a radiem •Následující den byla voda připravena ke konzumaci •Pití této vody zaručovalo pevné zdraví, například prevenci artritidy, nadýmání a senility. Sweets & Food… > > https://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/18n6h7j2ogct1jpg.JPG Radioactive Chocolate Bar - to make you look and feel younger (vyráběna v Německu) Hippman-Blach bakery’s Radium Bread, made with that amazing radium water. https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/radiumbrandbutter-1024x536.jpg Sweets & Food… Doramad – radioaktivní zubní pasta s příměsí thoria https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n4guqfs1ujajpg.jpg https://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/s--89JaSBqC--/c_scale,fl_progressive,q_80,w_800/1 8n55jbzydti6jpg.jpg •Úrovně radioaktivity velmi nízké, nicméně deklarováno, že tato pasta: •“Its radioactive radiation increases the defenses of the teeth and gums. The cells are loaded with a new energy of life, the destructive effect of bacteria is hampered. That explains the excellent prophylaxis and the healing process of gum disease … ” ...its radioactive qualities gently polishes the dental enamel, so it turns white and shiny." •Vyráběla a prodávala s v Německu v letech 1940 až 1945, tedy během 2. světové války. Ještě štěstí, že německé vědce tehdy více zajímali aplikace radioaktivních materiálů v kosmetice než ve vývoj atomových zbraní. ZDRAVÍ - Radione energy pills Některé směsi „dokázaly léčit“ až 150 chorob, například malátnost / letargii / únavu, impotenci atd. V tomto směru vynikaly např. Radione energy pills, jakýsi předchůdce dnešní Viagry a obdobných medikamentů > https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n52zb70svnjjpg.jpg > Vita Radium Suppositories – Radioaktivní čípky • •Zlepšení sexuálních funkcí •Celková energizace nervového systému, krevního oběhu a sekrečních žláz •Účinnou látkou bylo vysoce přečištěné RADIUM v kakaovém másle jako nosiči •Radium se mělo vstřebat v tlustém střevě, prostoupit takto do krevního oběhu, a následně distribuováno do celého těla – tedy oslabených orgánů, které potřebují vitalizovat. Po zajištění dlouhodobých zdravotních benefitů mělo být radium postupně vyloučeno během asi tří dnů •Výrobce garantoval neprostou neškodnost přípravku •Doporučovala se kombinace s tabletami NU_MAN, též na bázi radia https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n4mbjrtb7pajpg.jpg Obsah obrázku text, noviny, účtenka Popis byl vytvořen automaticky Radiendocrinator Radiendocrinator provided you with a stack of radioactive cards Sleeping every night with radium pressed against your gonads was supposedly a sure way to reinject that lost vigor into your days. Its inventor, a regular user of the device, died of bladder cancer. https://insh.world/wp-content/uploads/2018/02/2b-Radiendocrinator.jpg > Obsah obrázku interiér, příslušenství, pouzdro Popis byl vytvořen automaticky "Degnen's Radio-Active Eye Applicator" •The label on the box identifies the item in the above photograph as "Degnen's Radio-Active Eye Applicator" and indicates that it was manufactured by the Radium Appliance Company of Los Angeles, California. •The lenses were available in three strengths: single (X), double (XX) and triple (XXX). Based on the measured exposure rate at one foot (ca. 10 to 15 uR/hr above background), I would estimate that the Ra-226 activity of the double strength (XX) device shown here is approximately 1 uCi. Not particularly "hot," but definitely cool. •Quoting the manufacturer's literature: "the Radio-Active lenses will be found helpful in imperfect refraction, MYOPIA or Nearsight, HYPERMETROPIA or Farsight, PRESBYOPIA or Oldsight, HETROPHOBIA or difficulty in focussing." •"Headaches, caused by eyestrain and other eye disorders, can be quickly relieved by the use of the lenses." • Radium Hand Cleaner – všemocná léčící a čistící pasta na vše živé i neživé •Kolem roku 1910 (to není tak dávno!!!) •Pasta rychle odstraňující maz, barvu, asfalt, korozi atd., bez iritace kůže •Kůži naopak čistí a léčí •Doporučováno pro “kotlíky, pánve, vědra, grily, čajové konvice, atd.” https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n54mm2kfd3ejpg.jpg https://insh.world/wp-content/uploads/2018/02/IS00452-Feature-1024x768.jpg Leštidlo na boty Tho-Radia Beauty Products •Po bezprecedentně dokonalém vyčištění pokožky čistícími přípravky s příměsí rádia / thória bylo možné postoupit k dalšímu ošetření pleti a zkrášlování pomocí celé Tho-Rádiové řady produktů: parfémů, krémů, obličejových pudrů, rtěnek a dalších výrobků. •Produkty zaručovaly omlazení a projasnění pokožky, a vůbec všechny benefity, co si jen lze představit. •Tho-Radiové produkty byly pyšně propagovány pod záštitou dr. Alfreda Curie. Tento doktor překvapivě skutečně existoval a takto se jmenoval, neměl však žádný vztah k manželům Curie, jak se snažila reklama navodit dojem. • https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n4coq4at48wjpg.jpg "Tho-radia" pudr Princess Radium Lingerie & cosmetics image http://images.mentalfloss.com/sites/default/files/styles/article_640x430/public/radior_cosmetics_co ntaining_radium_1918_0.jpg http://images.mentalfloss.com/sites/default/files/styles/article_640x430/public/radium-stuff-with-i t-in-it.png Korzety a spodní prádlo s příměsí rádia / thória Prvně patentováno v Paříži roku 1937 Radioaktivní materiály měly zajistit stimulující, posilující, léčebné, antibakteriální, a ... účinky (a patrně i oslnit ostatní přítomné ;-)) Image Image Image Radium (Undark) Girls https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSncNlC_4HsQvAfDe_GYqj8c24Sdow0qN7ac6OfSeIJmTT xy-zf Obsah obrázku osoba, interiér, stojící, pózování Popis byl vytvořen automaticky Síla rádia pro zábavu, bezpečnější sex a účinnější antikoncepci účinnější https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n54mm2jsgmajpg.jpg Children toys… http://gajitz.com/wp-content/uploads/2010/05/atomic-energy.jpg https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/atomic-energy-lab.jpg •The Gilbert Atomic Energy Lab – •Patrně nejnebezpečnější dětská hračka •Prodávána pouze : 1950-51 •Prodejnost však malá – ne kvůli této nebezpečnosti, ale pro svou enormní cenu, tehdy $50 (dnes cca. $400) Uranium ore ? Mezi ingredience „stavebnice“ patily např.: •Uranová ruda •210Pb (a + b zářič) •106Ru? (čistá b-zářič) •a 65Zn (g-zářič), •spintariscop (pro počítání záblesků vznikajících při dopadu ionizujících částic na povrch materiálu; záblesky je možno pozorovat na stínítku zařízení lupou-okulárem) •mlžnou komoru pro detekci a-částic •Electroscop •Geigerův počítač (který asi zejména umožňoval rodičům změřit kontaminaci jejich dětí ;-)) •manuál, •Komixovou knihu Dagwood Splits the Atom •A vládní manuál “Prospecting for Uranium.” Pokud se stavebnice osvědčila, avšak děti stihly radioaktivní zdroje rozprášit po okolí – žádný problém, rodiče mohli svým ratolestem doobjednat nové ;-) The Gilbert Atomic Energy Lab - pokračování upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/... > https://s27107.pcdn.co/wp-content/uploads/2018/02/18n4hn8fv1okcjpg.jpg Batschari Radium Cigarettes A mezitím, co si děti spokojeně hrají a září úsměvem, rodiče si mohou dopřát trochu relaxace s povzbudivými, omlazujícími, léčivými,... CIGARETAMI S RADIEM the Batschari tobacco company in Baden-Baden, Germany made radium cigarettes between 1910 and 1915. Iva Kubelková potvrdila pravost svých ňader. Jsou pravé! Iva Kubelková podala důkaz o původu svých čtyřek, které zaujaly i Jardu Jágra •https://www.super.cz/500276-jsou-prave-iva-kubelkova-podala-dukaz-o-puvodu-svych-ctyrek-ktere-zauj aly-i-jardu-jagra.html STAVEBNICE „MLADÝ ROENTGEN“ a další zajímavosti https://www.orau.org/health-physics-museum/collection/radioactive-quack-cures/index.html Účinky Ra na lidský organismus , radioterapie 1920s RADIUM V LÉKAŘSTVÍ Radium therapy. Man with neck cancer receiving radiotherapy treatment from a Flint radium "bomb", designed in 1934 for four hospitals in London, England. This bomb produced radiation from four radium sources placed close to the patient's skin. Each source focused on the cancer from a different angle, so that this was the only tissue that received radiation from all four. At left, the doctor can be seen adjusting the bomb. První pokusy o prostorově frakcionovanou terapii Jáchymov – radioaktivní koupele •Becquerelův objev znamenal pro Jáchymov nový rozkvět. •Už v roce 1909 tu byly zřízeny první radioaktivní lázně na světě. •V lázeňském paláci Radium se léčily nemoci pohybového ústroji, nervové i cévní. Obsah obrázku exteriér, hydrant, objekt v exteriéru, obloha Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, podepsat Popis byl vytvořen automaticky První procitnutí – nebezpečí IZ •Už v roce 1901 Becquerel - patrně jako vůbec první člověk - doslova na vlastní kůži zjistil, že radioaktivita není jen úžasná ale i zhoubná. Když v dubnu toho roku nosil nějaký čas vzorek uranové sloučeniny v kapse u vesty, krátce na to se mu v těch místech na těle objevila spálenina. Rána se nehojila a nakonec pomohl jen radikální chirurgický zákrok. Image result for úpis ďáblu •Pravděpodobně i proto se Antoine Henri Becquerel ze svých úspěchů příliš dlouho netěšil. Zemřel v Le Croisic 25. srpna roku 1908 ve věku pouhých 55 let. Mnohé nasvědčuje tomu, že na jeho předčasné smrti se podepsala především radioaktivita - jako ďábel, který za úpis zařídí úspěch, ale nikdy nezapomene na řádné splacení dluhu. •Marie Curie-Skłodowská kvůli dlouhodobému styku s radioaktivními prvky zemřela na anémii roku 1934. •Between 1917 and 1926, the US Radium Corporation hired women to paint the faces of watches with Undark, a revolutionary luminescent paint made from radium salt. •…they shape and clean the tips with their tongues and lips. They repeated this mechanical action several hundred times a day, …, unaware of the extreme toxicity of the radium .... Radium Girls RADIUM GIRLS .... Sometimes they would paint their fingernails and teeth glow-in-the-dark to surprise their boyfriends after work. Radium Girls - SARKOMY •Ra biologicky podobné Ca •(akumulace v kostech) http://www.waterburyobserver.org/sites/default/files/radium-girls-3.jpg http://66.media.tumblr.com/2db53e1e41d837f0bba1bf7c2854de70/tumblr_nxamc854Kt1uaq7mqo5_r1_540.jpg sarcoma SMRTÍCÍ POLONIUM •Po = jedna z nejtoxičtějších substancí •1012 times ore toxic than hydrogen cyanide, HCN. •Alfa emiter à nebzpečné při vnitřní kontaminaci •Irène Joliot-Curie (dcera M.C.) 17. března 1956 (59 let) zemřela na leukémii způsobenou zářením (z velké části díky práci s Po), kterému byla celý život vystavena. •Alexander Litvinenko – ruský agent otrávený Rusy •Yasser Arafat možná též otráven Po (palestinský terorista na kterého měl dlouho spadeno Mosad). Alexander Litvinenko RADIOAKTIVITA = energie uvolněná při přeměně prvků https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSncNlC_4HsQvAfDe_GYqj8c24Sdow0qN7ac6OfSeIJmTT xy-zf •v roce 1899 Marie Curie objasnila podstatu radioaktivního záření: •Radioaktivní záření považovala za vedlejší produkt rozpadu atomových jader. •Usoudila, že jádra těžkých atomů se zbavují vyzařováním svých částí, čímž se tyto prvky mění na jednodušší. • Rutherford + Soddy •M + P Curie – na oslavu Nobelovy ceny uspořádali zahradní párty, kde Pierre ukázal lahvičku s radiem - Ernest Rutheford, mezi přítomnými, se podivoval, proč tato látka září •Ernest Rutherford se „spolčil“ s Frederickem Soddym (chemik) a studovali uran a thorium •dospěli k převratnému závěru, že radioaktivita je atomárním jevem, jehož podstatou je nestabilita atomů některých chemických prvků, jež se samovolně přeměňují v atomy prvků jiných za současné emise (radioaktivního) záření •Soddy: „Rutherforde, tohle je transmutace“ •Rutherford: „Proboha, nenazývej to transmutací. Nebo nám nechají setnout hlavy jako alchymistům“ Rutherford + Soddy Transmutation by Jose Azul on Amazon Music - Amazon.com •prvek záleží na počtu protonů v jádře (vodík – 1, ale U – 92!!). U je tak těžký, že tím „trpí“ a zbavuje se proto svých částí (alfa částice), čímž se mění na prvek jiný •U  Thorium  Protaktinium  ..Radium  Radon  Polonium  celkem 14 generací „dcer“ – poslední je olovo •systemizoval dosavadní poznatky a uspořádal radioelementy do skupin, jejichž členy byly vzájemně svázány radioaktivními přeměnami. •Dospěl ke konečnému výsledku, jímž je detailní popis tří rozpadových řad: uranové, thoriové a aktiniové (velmi významně přispěl Bertram Boltwood, 1870 – 1927) •Rozpadem U se postupně uvolňuje energie – kdyby ji někdo dokázal z atomu dostat najednou, měl by v rukách ohromnou moc •Postulování exponenciálního rozpadového zákona a poločasu rozpadu •Rutherford navrhl využít měření aktuálního množství výchozího a koncového elementu rozpadového procesu ke stanovení délky jeho trvání, t.j. k určení stáří vzorku. Tímto postupem, jenž je ideovým základem současné metodiky radioaktivního datování Rutherford + Soddy RADIOAKTIVITA = energie uvolněná při přeměně prvků •Svým způsobem tak Marie Curie a Rutherford rehabilitovali dávné alchymisty, kteří usilovali o transmutaci prvků - jen poněkud nestandardními metodami. Opět Frederick Soddy •Prvním, kdo spekuloval o využití jaderné energie byl Frederick Soddy: •„Člověk, který dostane do rukou tuto energii, jako by vlastnil zbraň, kterou by mohl zničit Zemi, kdyby chtěl.“ Herbert George Wells (Sci Fi spisovatel): > > > •1914: – novela Osvobozený svět •kde se lidé naučili ovládnout sílu atomové energie – rok 2036, •věnoval knihu právě F. Soddymu. •Poprvé se zde objevuje znepokojivý výraz – ATOMOVÁ BOMBA • Leo Szilard v kontextu událostí 1933 – Londýn, Leo Szilard – dočetl Osvobozený svět, což mu vnuklo myšlenku – co kdyby šlo přimět atomy uvolnit energii v exponenciální kaskádě – myšlenka ŘETĚZOVÉ REAKCE (12. 9. 1933) • Leo Szilard v kontextu událostí •Szilard věděl, že Německo má vysokou šanci vyrobit atomovou bombu jako první (à Otto Hahn – Kaiser Wilhelm Institut) •V Německu byl toho času kancléřem Adolf Hitler a Německo bylo vědeckou mocností •Albert Einstein a Leo Szilard (maďarský žid) prchají do USA Iréne Joliot-Curie: umělá radioaktivita •Ve stopách svých rodičů dále pokračovala Iréne Joliot-Curie s manželem Frédericem, •Dokázali, že neutrony mají o něco větší hmotnost než protony. •Při výzkumu neutronů ostřelovali atomy hliníku, hořčíku a boru částicemi α (kladně nabitá jádra helia) •Zjistili, že tyto prvky začaly vyzařovat neviditelné radioaktivní záření až na základě jejich ostřelování. Tento jev byl označen jako umělá radioaktivita (1934), neboť byl vznik radioaktivního záření uměle vyvolán. Iréne Joliot-Curie Image result for Iréne Joliot-Curie •V roce 1935 společně se svým manželem Frédericem obdržela Nobelovu cenu za chemii za společné práce na syntéze nových radioaktivních prvků. •ve stejném roce objevila také neptuniovou radioaktivní řadu (navíc k přirozeným řadám - uranové, thoriové a aktiniové). Kompletně byla ale tato rozpadová řada prozkoumána až v roce 1947. •V roce 1938 Irene Joliot–Curie a Pavel Savic zjistili, že jeden z produktů vytvořených při ozáření uranu neutrony nebyl transuran, jak se očekávalo, ale prvek ze skupiny vzácných zemin. Znamenalo to, že objevili nový druh jaderných reakcí. •Tento výsledek byl v říjnu 1938 na Solvayovském kongresu přijat s velkým skepticismem. Bylo oběma doporučeno experimenty zopakovat s větší přesností a důkladností, protože takový výsledek nebyl podle teorie možný. •Proto prvenství objevu štěpení uranu bylo přiznáno až Otto Hahnovi, Fritzi Strassmanovi a Lise Meitner na základě jejich prací publikovaných v roce 1939. • Otto Hahn & Lise Meitner > •Otto Hahn – brilantní německý chemik, který studoval u Rutherforda, právě v době, kdy se Soddym zjistil, že uran se štěpí •Snažil se uran uměle přimět ke štěpení s nejasnými výsledky à poslal je své kolegyni Lise Meitnerové (židovka, dlouho pracovala s O.H., ale po anexi Rakouska musela uprchnout z Německa) • Lise Meintnerová •Zjistila, čeho Otto Hahn dosáhl  rozštěpil atom uranu •To do té doby bylo považováno za nemožné •Štěpí se pouze 235U (92 protonů, 143 neutronů) (1878 Vídeň –1968 Cambridge) •Hmota uvolněných (rozštěpených) částí uranu je silnou jadernou interakcí více zhušťována než v původním jádru uranu • jejich celková hmota je proto menší  rozdíl se uvolní ve formě (obrovské) energie •Zároveň se uvolňují další 2 až 3 neutrony, ty mohou štěpit dále (Szilard  řetězová reakce) •Silná jaderná síla – nejsilnější síla ve vesmíru, drží pohromadě atomová jádra •Přesto je jádro uranu tak nestabilní, že pronikne-li do něj další neutron, štěpí se Albert Einstein E = mc2 •Hmota a energie jsou zaměnitelné! •Nebo též: malé množství hmoty nám dá (protože *c2) obrovské množství energie CESTA K ATOMOVÉ BOMBĚ •Szilard nyní ví, že uran může vytvořit bombu a Němci vědí, jak to udělat •Okupace Československa – nyní má Hitler přístup k jedinému nalezišti uranu v Evropě (U je ještě více i v Německu, tenkrát ale nebyl objeven) •Kdyby Němci měli atomovou bombu první, vyhráli by válku. Szilard proto přes Alberta Einsteina apeluje na presidenta Franklina Roosvelta, aby USA začaly s vývojem atomové bomby •Albert Einstein byl v té době nejznámějším vědcem na světě, ale myšlenka na atomovou bombu ho nikdy předtím nenapadla. Nyní měl však také ihned jasno a byl vyděšen. Podepsal proto Szilardův dopis Roosveltovi, kde ho varovali, že Německo patrně vyvíjí uranovou bombu •Roosvelt ihned nařídil aby USA začaly urychleně pracovat na uranové bombě •à PROJECT MANHATTAN ATOMOVÝ DŽIN BYL VYPUŠTĚN Z LÁHVE a už se do ní nikdy nevrátí… Radioaktivita, není z těch džinů, které jde snadno vyvolat a stejně snadno také zapudit zpět do láhve. Project Manhattan https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Exercise_Desert_Rock_I_%28Buster-Jangle_Dog%29_ 002.jpg •Vybudováno městečko v poušti v Novém Mexiku - Los Alamos •Vynaloženy 2 mld USD a povoláni nejvýznamnější vědci. Tenkrát zde největší koncentrace nositelů Nobelovy ceny. •1921 Robert Oppenheimer – navštívil Jáchymovské lázně, fascinovala ho uranová ruda •O 21 let (1942) později učinil z uranu nejděsivější horninu na světě – udělal z něj atomovou bombu •Byl to fyzik se slabostí pro Martini, ženy a dávnou indickou poezii •Německo kapitulovalo ještě před dokončením bomby – USA zadržely německé fyziky – též Otto Hahna. •Zjistilo se, že Německo s vývojem bomby vlastně nikam nepokročilo Louis Slotin Tahání draka za ocas "tickling the dragon's tail" > > > Louis Slotin Tahání draka za ocas "tickling the dragon's tail" •Jednou Louisovi Slotinovi šroubovák sklouzl a obě hemisféry se na chvíli zcela spojily, než je Slotin rychle odtrhl. Tím zachránil spoustu lidí, sám byl však exponován smrtelné dávce neutronů a záření gama •Po přílišném přiblížení kovových hemisfér v jejichž středu byla umístěna podkritická množství plutonia došlo ke krátké řetězové reakci •Laboratoř osvítil modrý záblesk a radiace vystoupala nad kritické hodnoty. •Slotin následně zakreslil pozice jednotlivých pracovníků pro odhad jejich ozáření •„Vy budete O. K., ale já jsem nejspíš vyřízený,“ řekl obraceje se k ostatním vyděšeným vědcům. Měl bohužel pravdu, za pouhých devět dní v nemocnici zemřel. Řetězová štěpná reakce