Конец февраля 1896 года, Париж. Физик Анри Беккерель в очередной раз собирался выставить соли урана на солнце: ему было любопытно, испускают ли те после такой «зарядки» загадочные рентгеновские лучи. Но день выдался пасмурный. Беккерель отложил кристаллы в ящик стола - прямо на завёрнутые в чёрную бумагу фотопластинки. Спустя несколько дней он решил всё же проявить пластинки, не ожидая ничего необычного. Каково же оказалось его удивление, когда 1 марта после проявления выяснилось: пластинки ярко засвечены. Так началось открытие радиоактивности - редкий случай, когда научная интуиция, тщательно поставленный эксперимент и счастливое стечение обстоятельств привели к одному из важнейших событий в истории физики.
Ожидание солнца, подарившее новую эпоху
Беккерель происходил из династии физиков - его отец и дед тоже изучали свечение минералов. Поэтому, когда в начале 1896 года по Парижу разлетелась весть об открытии, сделанном Вильгельмом Рентгеном в ноябре 1895 года - его «Х-лучах», Анри, уже знакомый с люминесценцией урановых солей, задался интригующим вопросом: не связаны ли эти лучи с фосфоресценцией? Ведь уран под солнцем светился ярким жёлто-зелёным светом.
Он плотно заворачивал фотопластинку в несколько слоёв чёрной бумаги, которая не пропускала обычный свет. Сверху клал соль урана и выставлял конструкцию на солнце, предполагая, что уран, подобно губке, «напитается» солнечной энергией, а затем переизлучит её в виде невидимых лучей. Первые результаты, казалось, подтверждали гипотезу о роли солнечного света, однако требовали более тщательной проверки.
Решающий случай наступил в конце февраля, когда небо надолго затянуло плотными облаками. Беккерель сложил подготовленные образцы в тёмный ящик стола. Несколько дней они пролежали там, дожидаясь солнца. После проявления 1 марта стало ясно: фотопластинки оказались ярко засвечены. Каково же было его изумление, когда на пластинках проступили чёткие силуэты кристаллов. Особенно впечатляло то, что на некоторых снимках проступали не только контуры кристаллов, но и силуэты металлических предметов, например мальтийского креста, помещённого между препаратом и фотопластинкой.
Это потемнение появилось в результате действия лучей, исходящих из соли урана и проходящих сквозь непроницаемую для света чёрную бумагу. Значит, солнечный свет не был источником загадочных лучей. Их источником оказался сам уран. Впервые стало ясно, что вещество способно самопроизвольно испускать невидимое излучение. Так было открыто явление, которое позже получит название радиоактивности.
Цена любопытства: драгоценный металл и долго не заживающая язва
К началу 1900-х годов Беккерель уже был свидетелем того, как таинственная способность урана нашла продолжение в работах супругов Кюри. В 1898 году Мария и Пьер Кюри выделили из урановой руды два новых элемента - полоний (названный в честь родины Марии - Польши) и радий. Радий оказался намного более активным источником излучения, чем уран, что быстро сделало его главным объектом исследований начала XX века. Его излучение проходило сквозь бумагу, картон и даже тонкие листы металла, а при попадании на некоторые люминесцентные экраны вызывало их свечение. Это было удивительно и в то же время тревожно.
В 1901 году Беккерель получил для демонстраций небольшую запаянную трубку с препаратом радия (вероятно, кристаллов радиевой соли). После того как он некоторое время носил её в жилетном кармане, на коже появилось покраснение, которое позже превратилось в плохо заживающую язву. Этот случай стал одним из первых хорошо задокументированных свидетельств биологического действия радиоактивного излучения на человека.
По воспоминаниям современников, открытие биологического действия радия вызвало у исследователей одновременно удивление и тревогу.
Пьер Кюри, человек не менее самоотверженный, решил проверить действие радия на себе. Он намеренно привязал пробирку с радием к предплечью и носил её в течение десяти часов. Результат не заставил себя ждать: на коже появилось покраснение, перешедшее в тяжёлую язву, от которой Кюри страдал несколько месяцев. Он терпеливо описал этот процесс. Эти наблюдения стали одними из первых хорошо документированных свидетельств биологического действия ионизирующего излучения на человека и впоследствии сыграли важную роль в становлении радиобиологии.
Так, ценой собственных ожогов, учёные проложили путь к пониманию того, что радиация - это не просто удивительное физическое явление, но и мощный фактор, способный как разрушать, так и, как выяснится чуть позже, исцелять.
От язвы к лекарству: рождение лучевой терапии
Парадоксально, но именно эти трагические ожоги дали учёным и врачам первую подсказку о возможном применении радиации в медицине. Если излучение радия способно убивать живые клетки, вызывая язву, не сможет ли оно так же эффективно уничтожать злокачественные опухоли?
Пьер Кюри быстро осознал медицинский потенциал радия и вместе с врачами начал обсуждать возможность его применения против опухолей. Вскоре французский дерматолог Анри Данло начал применять радий для лечения кожных заболеваний, прежде всего туберкулёзной волчанки, а затем и некоторых опухолей кожи. Эти работы положили начало новому направлению медицины - лечению заболеваний с помощью радиоактивных источников. Так зародилась кюритерапия - ранняя форма брахитерапии (контактной лучевой терапии, где источник помещается внутрь или рядом с опухолью). Особенно чувствительными к облучению оказались быстро делящиеся клетки, включая многие опухолевые, что и сделало лучевую терапию перспективным направлением медицины.
Цена, которую заплатили исследователи
Самоотверженность первых исследователей радиоактивности не знала границ. Беккерель, Пьер и Мария Кюри, а также многие их последователи работали с опасными веществами без всякой защиты. Мария Кюри нередко держала рядом с собой препараты радия и восхищалась их загадочным голубоватым свечением. В 1934 году она умерла от апластической анемии - тяжёлого заболевания кроветворной системы, которое принято связывать с многолетним воздействием ионизирующего излучения. Пьер Кюри погиб в 1906 году под колёсами экипажа, не от лучевой болезни. Анри Беккерель умер в 1908 году. Хотя он многие годы работал с радиоактивными веществами, прямой связи его смерти с воздействием радиации установлено не было.
Многие ранние исследователи радиоактивности, а также врачи и технические специалисты, работавшие с радием, столкнулись с тяжёлыми последствиями хронического облучения. В последующие десятилетия тяжёлые последствия хронического облучения были обнаружены у многих исследователей, врачей, работников промышленности и других людей, длительно контактировавших с радиоактивными веществами.
Этот горький урок напоминает нам о том, что цена научного прогресса иногда измеряется человеческими жизнями. Именно благодаря мужеству первых исследователей сегодня мы имеем радиационную медицину, атомную энергетику и понимание того, что требует уважения и осторожного обращения.
Сегодня методы радиотерапии ежегодно помогают миллионам пациентов по всему миру. Современная брахитерапия во многом восходит к тем первым идеям и экспериментам с радием, которые появились в начале XX века. Это один из самых точных и щадящих методов онкологии. А когда вы видите на этикетках приборов или в документах единицу измерения «беккерель» (Бк), названную в 1975 году в честь первооткрывателя радиоактивности Антуана Анри Беккереля, можно вспомнить, что за этой единицей стоит не только великое открытие, но и целая эпоха, когда учёные буквально на собственном опыте выясняли, что представляет собой радиоактивность.