Если на бесплатную экскурсию по выставке «Наука Сибири» на третий день Фестиваля Науки 0+ никто не пришел, то на четвертый день у нас случилось две таких экскурсии и обе — со школьниками из Бердска. Утром приехали четвероклассники лицея №7, а после обеда — 8-10 классники гимназии №3.
Оказывается, в Бердске есть «тезка» гимназии Академгородка, со старшеклассниками которой они, кстати, встретились после экскурсии в нашем конференц-зале на лекции «Вездесущая радиация», которую провел к.ф.-м.н. В.В. Каминский (ИЯФ СО РАН).
Вячеслав Викторович начал со знакомства с ионизирующим излучением, как правильнее, по-научному, называть радиацию. Напомнил, что есть три вида излучения: альфа (α), бета (β), гамма (γ), а также рентгеновское излучение и некоторые другие. На его вопрос в зал, не пугают ли термины, например, слово «позитрон», из зала выкрикнули: «Не пугают. Мы даже уже знаем, что такое антивещество!»
Затем слушатели узнали, что ИЯФ СО РАН — одно из мест, где можно встретить источники бета+ излучения, то есть, позитронов; что длина волны рентгеновского излучения соразмерна расстоянию между атомами, тогда как видимое излучение 10-7 м. Получается, длина волны рентгеновского излучения может быть в 1000 раз короче длины волны видимого излучения. Видимый свет и ультрафиолет не ионизируют. Ионизирующее излучение выбивает электроны из атомов, что приводит к тому, что вещество меняет некоторые свойства, часто — разрушается.
Вводятся понятия протона и нейтрона, влияния их взаимодействия на стабильность атомов вещества. Например, в литии и кислороде количество протонов и нейтронов одинаково, этого достаточно, чтобы ядро было стабильно. Но, например, для железа требуется нейтронов на 15% больше, чем протонов для уравновешивания. Лектор напомнил, что изотопы — это ядра с разным количеством нейтронов, некоторые ядра при этом нестабильны. Если нейтронов слишком много по сравнению с их «равновесным» количеством, то из ядра может выброситься ядро гелия-4, то есть, система из двух протонов и двух нейтронов, или может произойти β− распад, когда нейтрон в ядре превращается в протон и выбрасывает электрон (β — частицу). Если нейтронов недостаточно, то протон в ядре может превратиться в нейтрон и выбросить позитрон, то есть, произойдёт β+ распад. А ещё протоны и нейтроны взаимодействуют парами, и, как правило, ядра с чётным числом протонов или нейтронов более стабильные.
Гамма излучение происходит после альфа и бета распадов, когда нужно «сбросить возбуждение». И если α-излучение можно экранировать даже листом бумаги, β-излучение — деревом, то для блокирования γ-излучения нужно строить толстые стены.
Кстати, стройматериалы тоже бывают радиоактивны, особенно, гранит и материалы из него. В них содержатся долгоживущие радиоактивные изотопы 232Th (торий-232), 238U (уран-238). Радон — радиоактивный газ — присутствует в цепочках распада этих ядер и выделяется наружу, значит и воздух тоже может быть радиоактивен.
Космос — страшно радиоактивное место. Из космоса летят протоны, легкие ядра, электроны. Атмосфера защищает нас от этого потока, пропуская на поверхность Земли уже только более стабильные частицы: электроны, фотоны и мюоны («двоюродные братья» электронов, тяжелее их в 200 раз). Кстати, одна из самых радиационно опасных профессий — профессия стюардессы. Дело в том, что пилоты несколько меньше находятся в воздухе, чем стюардессы, потому что считается, что у них больше психофизиологическая нагрузка во время полета. В результате стюардессы получают чуть большие дозы радиации. За один 4-часовой полёт человек получает дозу примерно 0,015 Зиверт (Зв), а это 1/150-ая среднегодовой дозы.
И вдруг, шокирующее: мало того, что мы постоянно облучаемся, мы и сами…радиоактивны, так как некоторые наши ядра нестабильны! Известно, что калий очень нужен организму. Врачи и диетологи советуют есть бананы, яблоки, курагу. И в природном калии всегда содержится 40К — радиоактивный изотоп. А ещё растения усваивают радиоактивный изотоп углерод-14 из воздуха в составе углекислого газа. Эти нестабильные ядра есть внутри нас, есть и в растительной и животной пище, которую мы потребляем. И из этого Вячеслав Викторович выводит позитивный лозунг: «Пока мы радиоактивны, мы живем!». В окаменелостях, например, радиоактивные изотопы не накапливаются, а только распадаются, и их осталось очень мало. А когда эти останки были живыми, у них была собственная радиоактивность.
Итак, радиация пугает: она невидима; она может убить или покалечить, ломает генетический код; она есть результат атомного оружия.
Правда, радиацию можно увидеть в случае излучения Черенкова-Вавилова (черенковского) излучения. И тогда станет понятно, что ее цвет не зеленый, как принято считать, а голубой или синий. Правда, чтобы увидеть это невооружённым глазом, нужны очень мощные потоки ионизирующего излучения.
Когда неважно, каким объектом и какая радиация поглощается, то ее считают в Греях. 1 Грей = 1 Дж/1 кг. Грей это очень большая доза для человека. Когда речь идёт о биологических объектах, то считают в зивертах, что есть греях, умноженный на «коэффициент уязвимости» органов. Пример: особо чувствительны к радиации красный костный мозг и толстый кишечник, а вот для зубов мы можем довольно часто делать рентгеновские снимки в стоматологических клиниках. На Земле, в среднем, мы получаем 0,001-0,004 Зв в год. При этом, в Новосибирске количество облучения будет несколько больше, чем, например, в Москве, так как Новосибирск построен на гранитном массиве.
Но не нужно бояться радиации. Ее нужно изучать, и тогда придет понимание, что она полезна. Ее используют для диагностики болезней, для поиска, например, дефектов в рельсах, для стерилизации медицинской одежды и шприцев, для исследования горных пород, для лечения злокачественных опухолей.
И чтобы помочь школьникам лучше понять, прочувствовать тему, лектор устроил «Радиационную викторину». Были розданы бумажки с восемью кружочками и продемонстрировано 8 предметов, среди которых были бананы, лечебная грязь из Краснозерска, минеральная вода «Ессентуки-17» и различные камни. Детям предлагалось распределить эти предметы от самого радиоактивного до наименее радиоактивного. Стопроцентного попадания ни у кого не было, но двум из шестидесяти четырех присутствующих, наиболее приблизившимся к ответу (представителям обеих гимназий), были выданы призы Фестиваля Науки 0+ и бананы от лектора.
Призы получили также наиболее активные ребята, в том числе подошедшие после лекции в Вячеславу Викторовичу и задававшие в течение минут двадцати вопросы, некоторые из них даже записывали вопросы на бумагу в течение лекции.
