Promieniowanie? – Jesteśmy zanurzeni w jego morzu, ono nas bombarduje ze wszystkich stron – mówi (z pewnym zadowoleniem) w Radiu Naukowym Darek Aksamit, fizyk medyczny, wykładowca Politechniki Warszawskiej i prężny popularyzator nauki. A popularyzuje często temat społecznie niewdzięczny: promieniowanie. Boimy się promieniowania. Chociaż, jak przekonuje mnie Darek, nawet jako czynnik rakotwórczy jest to czynnik słaby. – Dla mnie to największa komedia, jak ktoś jest tak zestresowany po rentgenie, że oto przyjął tyle promieniowania, to aż musi zapalić – opowiada.

To jak to jest z tym promieniowaniem? Dlaczego niektóre nam szkodzi, a inne nie? Czym jest promieniowanie jonizujące i w jaki sposób psuje nasze DNA? I właśnie, skoro promieniowanie rentgenowskie jest jonizujące, to dlaczego możemy robić sobie zdjęcia? Darek tłumaczy to wszystko m.in. korzystając z metafor galerii handlowych, siły Mariusza ”Pudziana” Pudzianowskiego, a także błyskawicznego zapominania o osobie, z którą siedziało się na kawie. Bez sensu? Przeciwnie, tak się skutecznie wyjaśnia fizykę!

W podcaście pojawia się wątek „Kalendarza radiologów”, czyli kalendarza firmy Eizo. Wrzucam tu jedno z ujęć. Seksistowskie, oczywiście, co chyba tylko jeszcze bardziej pokazuje absurd powyginanych postaw modelek w różnych „beauty” ujęciach. Mam nadzieję, że taki był zamysł autorów. Przy czym… [spoiler alert]

… to nie jest zdjęcie. To sprytna grafika. Dlaczego nie można byłoby takiego zdjęcia wykonać? To Darek tłumaczy w podcaście.

Śledźcie Darka tutaj: Facebook, www i w jego audycji w Halo.Radio

Posłuchajcie, tradycyjnie dajcie znać, czy fajnie wyszło. Jestem też ciekawa, czy chcielibyście więcej takich odcinków niejako podstawowych. Jak coś działa w przyrodzie, trochę szkolnych powtórek na głębszych poziomie. Zostawcie komentarz w na FB/YT i/lub napiszcie na kontakt@radionaukowe.pl

Obrazek: Dariusz Aksamit, archiwum prywatne

 

TRANSKYPCJA

 

Karolina Głowacka: Czy ktoś kiedyś tłumaczył wam fizykę na Pudzianie?

 

Darek Aksamit: Wsiadasz sobie do windy albo przychodzi taki Pudzian, łapie cię i wyrzuca piętro wyżej.

 

K.G.: Ja w tej metaforze jestem elektronem.

 

D.A.: I teraz jest kwestia tego, jak mocno cię podrzuci. Bo jeśli faktycznie to był tylko Pudzian i podrzucił cię piętro wyżej, to ty spokojnie możesz sobie spaść z powrotem. Porównanie z tym promieniowaniem jonizującym jest takie, że podchodzi nie Pudzian, tylko ktoś z ładunkiem wybuchowym. Energia, którą on ci dostarcza, jest taka, że nie wylatujesz na pierwsze piętro, tylko wywala cię przez dach.

 

K.G.: W tym odcinku będziemy rozmawiać o promieniowaniu. Dlaczego jedno nam szkodzi, a inne nie – co, jak już słyszeliście w zapowiedzi, będzie wyjaśniane dosyć brawurowo. Będzie o tym, jak działają zdjęcia rentgenowskie, którego promieniowania należy się obawiać, a którego nie, a także będzie słówko o ulubionej sałatce fizyka medycznego. Posłuchajcie, nie zawiedziecie się. Nazywam się Karolina Głowacka, to jest Radio Naukowe – podcast napędzany przez społeczność patronek i patronów w serwisie Patronite. Odcinek trzydziesty szósty. Zaczynamy.

 

K.G.: Darek Aksamit jest gościem Radia Naukowego. Dzień dobry.

 

D.A.: Dzień dobry. Dziękuję za zaproszenie.

 

K.G.: To ja dziękuję, że je przyjąłeś. Wykładowca Politechniki Warszawskiej, jeden z najbardziej znanych popularyzatorów nauki w Polsce i fizyków medycznych. I też nie taki znowu młody, więc ciągle nie wiem, dlaczego w zasadzie mówię „magister”, a nie „doktor”? [śmiech]

 

D.A.: To jest temat na zupełnie oddzielny podcast – od trudów życia doktorantów i historii promotorów odchodzących na emeryturę, przez brak środków na badania, po niekompatybilność niektórych profili psychologicznych z badaniami naukowymi. Mianowicie jak ktoś ma np. ADHD, to robienie doktoratu nie jest dobrym pomysłem, bo na doktoracie trzeba się skupić na jednym temacie, a nie zmieniać go co dwa lata, bo właśnie coś ciekawszego wpadło do głowy. 

 

K.G.: Czyli nigdy nie będzie doktoratu?

 

D.A.: To samo pytanie zadaje mi dziekan i parę innych osób. Mam nadzieję, że kiedyś w wolnej chwili – co oczywiście jest strasznie zabawne – z wielką przyjemnością. Tylko no właśnie tego czasu niestety brakuje, bo jak już tylko jest nadzieja, że jest odrobina czasu, żeby coś zrobić, to okazuje się, że wpada dziesięć kolejnych projektów. Ale nie mówię nie.

 

K.G.: Jak się okazało, zupełnie niechcący dotknęłam poważniejszego tematu – może kiedyś do poruszenia w Radiu Naukowym. Chcemy porozmawiać o fizyce medycznej, konkretnie o promieniowaniu. Promieniowaniu, które wzbudza różnorakie lęki. Mam wrażenie, że często bierze się to z tego, że nie do końca rozumiemy jako laicy, nie fizycy, czym ono jest. Promieniowanie jonizujące, niejonizujące – to wszystko jest czy też wydaje się dość skomplikowane. Dlatego będziemy teraz to wszystko trochę uporządkowywać. To całe promieniowanie to jest po prostu co? Fruwające fotony?

 

D.A.: Przede wszystkim zgadzam się, że jest to skomplikowane. Chodzi o to, że jeśli ktoś chce prostych odpowiedzi, to będzie miał odpowiedzi błędne. Jeśli ktoś chce odpowiedzi prawidłowych, to niestety, ale trzeba się pogodzić z tym, że świat jest skomplikowany. I tak, trzeba się namęczyć, żeby go zrozumieć.

 

K.G.: To ciekawe, że nie kłaniasz się takiemu częstemu zabiegowi – mianowicie zwykle się mówi: nie, nie, ta fizyka jest prosta, wcale nie jest taka trudna. Wszystko da się bardzo łatwo wytłumaczyć.

 

D.A.: Oczywiście, że wytłumaczymy w bardzo dobry sposób, ale nie zmienia to faktu, że jest to trudne. Jest takie czasopismo „Public Understanding of Science” poświęcone komunikacji naukowej. I kiedyś opublikowano tam taki dość ważny artykuł, jak ludzie przestają doceniać ekspertów – m.in. dlatego, że właśnie jak ci eksperci zbyt łatwo pokazują, jakie to wszystko jest proste, to każdy może być ekspertem. Przecież jeśli to jest takie proste, to po co profesor, doktor habilitowany ma o czymś opowiadać, przecież to jest wszystko takie proste. Nie, to jest bardzo trudne, ale jesteśmy obecnie sto czterdzieści lat po odkryciu promieniowania, więc już bardzo dużo na jego temat wiemy, bardzo dużo możemy z lotu ptaka o nim opowiedzieć. Ale wątków będzie zdecydowanie dużo. 

Bo jak pytasz chociażby o to, czym jest promieniowanie, to już tutaj muszę powiedzieć – to zależy. Samego promieniowania jest mnóstwo różnych rodzajów i zakładam, że skupiamy się na rozmowie o promieniowaniu jonizującym. Jest to pierwsze zawężenie. Czyli mówimy o wszystkim, co jest w stanie wywołać jonizację, czyli wyrywać elektrony z atomów, najprościej mówiąc. I tu już można sobie dzielić te promieniowania na kolejne podkategorie. Przynajmniej mi bardzo porządkuje myślenie, jak sobie tak to pokategoryzuję. 

Pierwszy podział to właśnie to promieniowanie cząstkowe i niecząstkowe. Cząstkowe, czyli możemy sobie wyobrażać, że leci kulka, a może być takie bezmasowe, czyli że leci fala elektromagnetyczna. Leci foton, kawałek promieniowania elektromagnetycznego. Jest to bardziej abstrakcyjne niż kulka, ale zarówno coś, co nie ma masy, jak foton, może wybijać elektrony, jak i taki proton może się zderzyć i wybijać elektrony. Ale tu jest kolejna rzecz. Mamy promieniowanie, które może być jonizujące bezpośrednio, czyli takie, które np. ma ładunek elektryczny. I wtedy łatwo sobie wyobrazić, że skoro w dowolnym materiale mamy mnóstwo protonów, neutronów i elektronów, dla nas najważniejsze będą elektrony rozrzucone po materiale, np. po naszym ciele. Jak przez coś, co jest naładowane, przelatuje cząstka, która też jest naładowana, to będzie dochodziło do takiego zwykłego przyciągania i odpychania – plus z plusem się odpycha, plus z minusem się przyciąga. Więc jak leci taki proton przez to morze elektronów, to będzie je przyciągał, a jak leci elektron, to będzie je odpychał. Już przez same takie oddziaływania może dochodzić do jonizacji. Ale możemy mieć taki neutron, który nie ma ładunku, a też może doprowadzać do jonizacji. No bo taki neutron może się zderzać. Skoro ma masę, to może się zderzać. Więc możemy myśleć o tym jak o kulce bilardowej, która w coś uderzyła, albo uderzyła tak mocno, że rozwaliła. Uderza w jądro i doprowadza do jego rozpadu. No a po rozpadzie jądra mamy już deszcz tego promieniowania. 

Więc widzisz, że już na wstępie, jeśli ktoś pyta, czym jest promieniowanie, to jest pytanie: ale które? W sensie gamma czy rentgenowskie, czy beta, czy beta plus, czy beta minus, czy neutronowe, czy ciężkie jony, czy protony, czy miony z Kosmosu? Czy w ogóle chodzi nam o podział na promieniowanie naturalne i sztuczne itd. To jest taki fraktal, że na każdym etapie możemy zajrzeć jeszcze głębiej. Więc pytanie, do którego poziomu chcemy tutaj zejść.

 

K.G.: Ja bym chciała, żebyśmy porozmawiali o tym promieniowaniu, które jest nam najbliższe, czyli tym, które jest związane z fotonami.

 

D.A.: Same fale elektromagnetyczne są nam bardzo bliskie, bo widzimy dzięki nim, odbieramy radio dzięki nim i idziemy na prześwietlenie rentgenowskie czy na tomografię komputerową, i przy okazji na rezonans magnetyczny dzięki nim. Tylko że kolosalna różnica polega na tym, że te fale się od siebie różnią częstotliwością. I to różnią się o rzędy wielkości, czyli o tysiące, miliony albo setki milionów razy. Więc jak porównujemy sobie taką falę elektromagnetyczną radiową z falą elektromagnetyczną świetlną, to przeskakujemy o setki milionów razy, zmienia nam się częstotliwość. Zatem zmienia się też sposób oddziaływania. I o ile fale radiowe czy mikrofale mogą, np. oddziałując z metalem, przesuwać ładunki, nagrzać coś, to nie są w stanie wyrwać atomu z materiału. Fizycznie nie ma takiego mechanizmu. A światło widzialne może wywoływać nawet niektóre reakcje chemiczne, ale dopiero taki ultrafiolet… Mamy fale radiowe, mikrofale, podczerwień, czerwony, żółty, niebieski, a potem ultrafiolet. Dopiero od ultrafioletu mamy taką jonizację, że wyrywamy elektron z atomu i mamy jeden atom, który ma brakujący elektron, czyli będzie chciał to uzupełnić, i mamy swobodnie poruszający się elektron, który ma energię, więc może coś z nią zrobić. Dalej mamy jeszcze wyższe energie, czyli już promieniowanie rentgenowskie. To wszystko są fale elektromagnetyczne, ale w zależności od energii czy częstotliwości inaczej oddziałują. I przy okazji kolejna sprawa, że oddziałują też na bardzo różne sposoby. Nawet jak mamy już promieniowanie rentgenowskie czy gamma, to w zależności od tego, jaką ono ma energię i z czym oddziałuje, będzie to oddziaływać w różny sposób. Czyli np. będzie wybijało elektrony z różnych miejsc w atomie. Albo będzie tak jak w efekcie fotoelektrycznym znikało, a cała energia zamieni się na energię tego elektronu, albo tylko się rozproszy. Poruszy się dalej ze zmienioną energią, ale będzie jakiś elektron, który część tej energii przechwyci. I to jest fajne, że to wszystko da się względnie łatwo mierzyć.

 

K.G.: No dobrze, ale co się takiego dzieje, że w pewnym momencie częstotliwość tych fal jest na tyle duża, że zaczyna być dla nas niebezpieczna? No bo siedzę sobie teraz w Warszawie, oddziałuje na mnie promieniowanie elektromagnetyczne, bo np. jest jasno i względnie nic się w związku z tym moim komórkom nie dzieje. Moim, dajmy na to, atomom, które budują moje DNA. Co takiego się wydarza w przypadku promieniowania jonizującego, że dochodzi do tego wyrwania elektronów z atomów, które budują moje DNA? 

 

D.A.: Przy dzisiejszej pogodzie to i to słoneczne promieniowanie może ci mocno zaszkodzić. Ale faktycznie, ciekawa obserwacja, że zaszkodzi powierzchniowo. To znaczy, np. promieniowanie UV, które jest w świetle, to jest ultrafiolet, ale nawet jeszcze nie myśląc o tym UV, po prostu duże natężenie promieniowania może coś mocno ogrzać, natomiast to UV może w tej pierwszej warstwie komórek doprowadzić do uszkodzeń i możemy skończyć z oparzeniami słonecznymi. Ale nie dostaniesz od tego nowotworu wątroby. 

 

K.G.: Ale na skórę trzeba już uważać.

 

D.A.: Tak. Natomiast im wyższa częstotliwość, tym wyższa energia tego promieniowania i tym wyższa jego przenikliwość. Więc musimy pomyśleć o rozmiarze. Jak wyobrażamy sobie, że to jest właśnie taka fala góra-dół, góra-dół, jak fala na wodzie, to odległość między grzbietami mówi nam, jaka jest długość tej fali. A liczba grzbietów na sekundę mówi, jaka jest częstotliwość. Rzecz w tym, że takie fale radiowe mają długości rzędu nawet kilometrów. Więc jesteśmy takim tłem.

 

K.G.: Czyli one mogą nas po prostu omijać.

 

D.A.: Tak. Nie jesteśmy obiektem porównywalnym z rozmiarami tych fal. Dopiero jak schodzimy do krótszych fal, np. mikrofal, mówimy o falach, które mają dziesiątki centymetrów, centymetry albo schodzą do milimetrów, submilimetrów, to odległości zaczynają być porównywalne z tym obiektem. To znaczy, może być tak, że napromieniujemy jakąś część ciała, a inną część nie. Ale najważniejsze, że te atomy w naszym ciele są w ciągłym ruchu. Jak mamy dowolny atom, np. wody, to ta cząstka się obraca, ściska, rozciąga. Mamy translacje, czyli przesunięcia, mamy rotacje, czyli obroty, i zapomniałem trzeciego słowa, ale tak jak sprężynka, że jest do środka i na zewnątrz. Takie ściskanie-rozciąganie. I te wszystkie atomy tam buzują. Bywa, że częstotliwość tej spadającej fali jest dobrze zgrana np. z tymi rozmiarami atomów. To znaczy, nie w sensie centymetrów, ale w sensie, że odpowiada tym drganiom atomów. Okazuje się, że można wtedy bardzo dobrze pobudzić te atomy do pochłaniania tego promieniowania. No i to jest coś, z czego korzystamy w mikrofalówce, że jest tak zestrojona częstotliwość mikrofalówki z własnościami wody, że woda bardzo efektywnie to promieniowanie pochłania i zaczyna mocniej drgać, co obserwujemy jako wzrost temperatury. Cały czas to, co możemy zrobić, będąc po tej stronie niższych częstotliwości promieniowania widzialnego, to głównie podgrzać, ale ta cząstka może się szybciej kręcić, może się mocniej ściskać. Ale cały czas nie doprowadzi to do jej rozerwania. Natomiast jak cały czas zmniejszamy częstotliwość, to pojedynczy kawałek tego promieniowania niesie coraz więcej i więcej energii. I tu jest najtrudniejszy moment koncepcyjny do załapania, bo dopóki mówimy o radiu czy mikrofalach, to mówimy właściwie wyłącznie o falach, że to są fale radiowe itd. Natomiast tu następuje ten moment, w którym zaczyna być wygodniej mówić o czymś takim jak cząstka. Łatwiej sobie to wyobrazić. Tylko jak to – raz mówimy tak, a raz tak? Jest to zaskakująca własność fal elektromagnetycznych i światła, że ono jednocześnie jest i cząstką, i falą. Pamiętam, że byłem chyba w siódmej klasie podstawówki, jak pani zapisała taki temat na fizyce: dualizm falowo-korpuskularny. 

 

K.G.: Tak, też pamiętam, kiedy pierwszy raz przeczytałam o tym eksperymencie z dwiema szczelinami i się wtedy zorientowałam, że to musi być prawda, że to są jednocześnie i fale, i cząstki. Też mam w głowie taki obrazek i to wspomnienie. 

 

D.A.: Dzisiaj opowiadałem to uczniom. Przy okazji właśnie dlatego mówię, że to jest trudne. Bo my teraz patrzymy z perspektywy na spór, który trwał w nauce kilkaset lat. Były okresy, w których wszyscy byli pewni, że światło jest falą. Skoro światło na szczelinie zachowuje się jak fala wody, skoro się ugina czy ulega dyfrakcji, skoro dwie fale świetlne mogą się na siebie nakładać, tak jak na wodzie możemy dokonać interferencji, czyli wrzucamy dwa kamienie i widzimy taki wzorek, który się układa, że tu się wzmacnia, a tu się wygasza. Światło zachowuje się tak samo. Ewidentnie jest falą. A potem się okazuje, że mamy efekt fotoelektryczny i kurczę – światło jest cząstką, jest porcją energii, takim fotonem. I jakby nie kombinować, nie da się wyjaśnić falowo efektu fotoelektrycznego, czyli tego, że jak poświecimy kolorowym światłem np. na kawałek metalu, to zaczną z niego wylatywać elektrony. Nie da się tego wyjaśnić opisem falowym. Ale takim opisem, że to światło to są fotony, które niosą ze sobą energię, że energia tego fotonu zależy od długości fali, czyli co widzimy jako kolor, to wtedy okazuje się, że ta energia w atomie może być przekazywana tylko w kwantach itd. Nagle wszystko się spina. Ale jak pogodzić jedno z drugim? No i stąd jest to, że światło jest jednocześnie i cząstką, i falą, tylko w różnych eksperymentach ujawnia swoją różną naturę. I tu jest właśnie ten moment, w którym dużo wygodniej jest przejść do opisu fotonów i myśląc już o promieniowaniu, które wywołuje reakcje chemiczne, dużo wygodniej myśleć o tym w takiej kategorii, że leci foton i ma on coraz więcej, i więcej energii w miarę, jak zmienia się kolor. Czy fotony podczerwieni mają mniej energii niż fotony czerwone, a fotony zielone mają więcej energii niż czerwone, a fotony niebieskie mają więcej niż zielone. A potem ultrafioletowe mają więcej niż fioletowe itd. Zwiększamy częstotliwość, zwiększamy energię i zrobienie rysunku, na którym leci kulka z większą energią, jest trochę bardziej zrozumiałe. Natomiast ciągle pamiętamy, że to nie jest żadna kulka, to nie ma masy, a ma pęd. Nie będę udawał, że to jest łatwe, oczywiste i da się to prosto wyjaśnić. 

 

K.G.: Bo też kiedy mówisz, że coś nie ma masy, to wydaje mi się, że to po prostu nie może istnieć. Jak to nie ma masy? 

 

D.A.: Właśnie, a najlepsze jest to, że przecież w podstawówce się uczymy, że pęd to jest masa razy prędkość. 

 

K.G.: W podstawówce to akurat mój fizyk powiedział tak: ja was teraz czegoś nauczę, ale trochę was okłamię. Dopiero w liceum, a w zasadzie dopiero na studiach dowiecie się większej prawdy.

 

D.A.: Tam też kłamią.

 

K.G.: Też kłamią? To kiedy mówią prawdę? [śmiech]

 

D.A.: Nigdy. Dlatego, że nikt tej prawdy nie zna. Pamiętasz jaskinię Platona – jest jakaś idea, ale widzimy tylko cienie na ścianie. Widzę to tak, że to wszystko, co wiemy, to są te cienie na ścianie, które są coraz wyraźniejsze, ale cały czas jest to jakiś nasz ludzki, ułomny sposób opisania tej rzeczywistości. Natomiast widzimy, że on działa. Jeśli faktycznie tworzymy taką teorię, to przewidywane przez nią eksperymenty faktycznie zachodzą. Jest super, ale proszę, nie drążmy pytania, czym właściwie jest ten foton jako zagęstek pola elektromagnetycznego, który nie ma masy, ale ma pęd, bo to są pytania bardziej do fizyków teoretycznych, a może nawet do filozofów. 

Natomiast, jeśli zgodzimy się na taki opis matematyczno-fizyczny, to bardzo dużo możemy z niego wyciągnąć. No bo faktycznie widać, że jak rysujemy sobie takie proste modele atomów, że elektrony na konkretnych – w najprostszym modelu – orbitach albo – w lepszym modelu – orbitalach mają jakąś energię. I żeby przejść na inny poziom, trzeba dostarczyć tę energię. W momencie, jak leci ta kulka-foton, bezmasowa kulka mająca pęd, i przyjmujemy, że ma ona jakąś energię, i ją przekazuje, to nagle staje się to faktycznie zrozumiałe, że okej, jeśli ma dość energii, żeby przenieść foton w inne miejsce, na inną orbitę czy orbital, to tak, faktycznie może zbudzić ten atom, a on potem jak wróci do stanu podstawowego, to odda tę energię. 

Pamiętam, że udzielałem kiedyś korków, jeszcze będąc młodym studentem, rozmawiałem z koleżanką o tej strukturze energetycznej materiału. Bo to jest taka fundamentalna rzecz – jak to jest możliwe, że np. te elektrony mogą mieć tylko albo taką energię, albo taką energię i przechodzić pomiędzy orbitami? Jak się rozejrzymy po takim centrum handlowym, to widzimy, że są piętra. I nie możesz być w dowolnym miejscu w przestrzeni. Jesteś albo na jednym piętrze, albo na drugim, albo na trzecim, albo właśnie się przemieszczasz pomiędzy piętrami. Albo jesteś na ruchomych schodach, albo ktoś cię zepchnął i spadasz, przy okazji krzycząc, czyli oddając tę energię. Ale chodzi o to, że ze struktury tego otoczenia wynika, że są jakieś poziomy, które są dostępne. I są możliwe przejścia między nimi. To właśnie o to chodzi, że z budowy atomu, z fizyki kwantowej, z budowy jądra atomowego, z tych wszystkich oddziaływań wynika, że atom ma taką budowę, że elektron może być albo na takim poziomie, albo na takim poziomie, i na żadnym innym.

 

K.G.: No dobrze, to jestem tym elektronem w atomie, tak jak w galerii handlowej mogę się przemieszczać tylko między konkretnymi piętrami, i oto nadciąga wielka kulka-foton o ogromnej energii. I co ona zrobi? Pacnie mnie i ja tak przeskoczę między jednym a drugim piętrem? 

 

D.A.: Tak, to jest tak, że wsiadasz sobie do windy albo przychodzi taki Pudzian, łapie cię i wyrzuca piętro wyżej. 

 

K.G.: Ale ja chcę wrócić na to swoje piętro.

 

D.A.: I teraz jest kwestia tego, jak mocno cię podrzuci. Bo jeśli faktycznie to był tylko Pudzian i podrzucił cię piętro wyżej, to ty spokojnie możesz sobie spaść z powrotem. To jest sytuacja, że atom jest wzbudzony, czyli jesteś na wyższym stopniu energetycznym, bo jesteś na wyższej wysokości. Teraz jest ważny moment – żeby uzmysłowić sobie te różnice w energii. Bo jeśli ten Pudzian cię podrzuci, to zyskałaś energię grawitacyjną, względnie niewielką. I możesz sobie zeskoczyć, i grawitacja wykona tę pracę za ciebie, żebyś wróciła na miejsce, ale ty pozostajesz w tej galerii. Natomiast porównanie z tym promieniowaniem jonizującym jest takie, że podchodzi nie Pudzian, tylko ktoś z ładunkiem wybuchowym. Energia, którą on ci dostarcza, jest taka, że nie wylatujesz na pierwsze piętro, tylko wywala cię przez dach. 

 

K.G.: I już nie wracam?

 

D.A.: Nie. Jak pada taki kwant gamma, to jest tak, jakby ktoś przyniósł w walizce masę krytyczną uranu i ją zdetonował. I ty nie jesteś piętro wyżej. Atom nie jest w stanie wzbudzonym, czyli elektron się przeniósł powłokę wyżej, tylko po prostu wywaliło go daleko poza atom. I on już nie jest z nim związany. W tym momencie mamy dziurę na powłoce, więc jak jest wolny stolik, to aż się prosi, żeby się dosiąść.

 

K.G.: I co się dzieje potem? Przychodzi ktoś inny i robi się całe zamieszanie?

 

D.A.: Tak. Bo chodzi o to, że nawet jeśli byliśmy superzgraną parą, która siedziała przy stoliku, to jeśli ciebie wywaliło w kosmos, to ja mam wolne miejsce i widziałem, że ty nie wrócisz, więc przykro mi, nie będę czekał. [śmiech] Po prostu zgarnę przechodzącą osobę. Nie obchodzi mnie, że ta koleżanka siedzi z kimś innym przy stoliku, ja ją zabiorę, żeby z nią siedzieć. W tym sensie atomy, szczególnie atomy, które mają te wolne miejsca, będą chciały je zapełnić, żeby mieć optymalną konfigurację. Więc tak, ktoś podbiera koleżankę koledze, bo generalnie atomy chcą mieć zapełnioną powłokę. Więc jak brakuje i mi bardzo zależy, to zabiorę z innego atomu. 

 

K.G.: A ja gdzieś sobie fruwam, jestem wolnym elektronem. Co się ze mną dzieje?

 

D.A.: Jak jesteś wolna, to możesz brać, kogo chcesz. Możesz się doczepić do dowolnego innego, np. przy innym stoliku. A spadając, możesz wypchnąć kogoś, kto akurat siedział na tym krześle. Jak udało się wyrwać elektron z atomu, to ten elektron będzie dalej wywoływał kolejne reakcje, a atom też będzie reaktywny chemicznie i będzie chciał sobie uzupełnić lukę. Przeszliśmy od tego, że duża ilość promieniowania, która ma dość energii, żeby wyrzucić elektron z atomu, sprawia, że dostajemy jon, swobodną cząstkę i wolne rodniki czy po prostu rodniki, czyli takie cząstki chemiczne, którym czegoś brakuje, i one bardzo chcą wrócić do swojego stanu podstawowego. I to one będą wywoływać kaskadę reakcji chemicznych, żeby uzupełnić sobie te elektrony. A skąd wziąć te elektrony? Z innych związków chemicznych, które są dookoła. Niestety, ale bywa, że tym związkiem chemicznym jest twoje DNA. I się robi smutno, bo bywa – ale to się rzadko zdarza – że to promieniowanie, np. ten kwant gamma przechodzi przez naszą nić DNA, wyrywa z niej elektron i niszczy wiązanie chemiczne. Zdarza się to rzadko dlatego, że promieniowanie jest bardzo przenikliwe, DNA jest bardzo małe, więc po prostu trudno trafić. Ale to promieniowanie przechodzi przez wodę, czyli przez naszą komórkę. A w tej komórce tej wody jest dużo, ona jest wszędzie, więc promieniowanie, oddziałując, dookoła zostawia po sobie ślad mnóstwa wolnych rodników, które będą chciały wrócić do swojego stanu podstawowego, więc po takim strzale rozchodzą się po komórce i pochłaniają elektrony skądinąd. Wywołują reakcje chemiczne i to one, już pośrednio, uszkadzają DNA. Osiemdziesiąt czy dziewięćdziesiąt procent uszkodzeń DNA pochodzi nie od bezpośredniego oddziaływania promieniowania, ale pośrednio przez oddziaływanie tych rodników. Jaka witamina przychodzi ci do głowy, jak słyszysz „rodniki”?

 

K.G.: Powinnam to wiedzieć?

 

D.A.: A nie jesteś fanką pana Jerzego?

 

K.G.: Szczerze mówiąc, przestałam śledzić te jego hochsztaplerskie występy, ale skoro mówisz o nim, to pewnie sugerujesz, że powinnam wciągać witaminę C w dużych ilościach.

 

D.A.: Tak. I tu cię zaskoczę – to ma sens.

 

K.G.: No nie.

 

D.A.: Ale w tym konkretnym wypadku. To jest ważna rzecz, że kłamstwa pana Jerzego na temat leczenia witaminą C wszystkiego, z nowotworami włącznie, to jest czyste oszustwo, za które powinien siedzieć w więzieniu, i zresztą miał parę procesów za nieumyślne spowodowanie śmierci. Chociaż nie wiem, czemu nieumyślne. Myślę, że powinien mieć za zabójstwo, a nie za nieumyślne, ale to na marginesie. Natomiast fakt faktem, że witamina C jest nam bardzo potrzebna w organizmie, bo jedną z wielu jej ról jest pozbywanie się wolnych rodników. Jest ona antyoksydantem. Więc faktycznie, np. ludziom w Czarnobylu czy Fukushimie, osobom, które są narażone na duże dawki promieniowania, wprowadza się suplementację witaminą C. Bo chodzi o to, że jeśli mamy witaminę C w odpowiedniej ilości w naszych komórkach w momencie napromienienia, to część tych rodników zostanie zneutralizowana, zanim dotrze do DNA. Oczywiście nie ma sensu żadna suplementacja już post factum, no bo co miało być uszkodzone, było uszkodzone, więc nic na to nie poradzimy. To znaczy, są inne sposoby. Jest bardzo fajny temat mitygacji skutków promieniowania. Chodzi o to, że można sobie ułożyć dietę. Planuję cały czas zrobić film, tylko nie mogę znaleźć na to czasu, jak robię sałatkę antypostnuklearną. Chodzi o to, żeby dobrać składniki. W zależności od tego, czy jesteśmy przed, w trakcie, czy po napromienieniu potrzebujemy innych składników. Przed potrzebujemy antyoksydantów, żeby nie doprowadzić do uszkodzeń, w trakcie potrzebujemy wspomóc mechanizmy naprawcze DNA, a po potrzebujemy łagodzić skutki i tu wchodzą substancje roślinne, np. przeciwwymiotne, przeciw oparzeniom itd. Znalazłem kiedyś fantastyczny artykuł o fitozwiązkach w chorobie popromiennej. To nie był artykuł znachorski, tylko były to twarde badania naukowe, np. na pacjentach przechodzących radioterapię. Chodzi o to, w jakiej sytuacji picie zielonej herbaty może ci pomóc zmniejszyć skutki. Czy tam czosnek, imbir itd. Chodzi o to, że przebadano to pod tym kątem, że w pewnej fazie pojawiają się wymioty, więc dostajesz naturalne środki przeciwwymiotne, które znają np. kobiety w ciąży, bo nie mogą się faszerować „tą złą chemią”.

 

K.G.: W zasadzie nic nie można. Jak się czyta te ulotki, to wszędzie jest napisane: nic nie można na wszelki wypadek, nic nie można, jak jesteś w ciąży. 

 

D.A.: Tak, ale możesz sobie zrobić imbir. Można stosować naturalne środki, przy czym ten temat jest bardzo ciekawy i obszerny, więc podejrzewam, że nie starczy nam dzisiaj na niego czasu. Polecam się na przyszłość. 

 

K.G.: To na pewno, ale muszę też o coś zapytać. Bo mówisz z dużą lekkością o temacie promieniowania, że sałatka przed, po napromieniowaniu, bardzo sobie z tego żartujesz. Powiedz, dlaczego, skoro temat jest taki poważny.

 

D.A.: Bo my cały czas rozmawiamy o fizyce i biologii, a nie o dramatach poszczególnych ofiar. Gdybyśmy zaczęli rozmawiać o konkretnych ofiarach np. wypadków radiacyjnych – jestem zafascynowany historiami takich wypadków, ale niestety są to rzeczy dla ludzi o mocnych nerwach, szczególnie jak jest załączona dokumentacja medyczna, co z konkretnymi ludźmi zrobiło promieniowanie. Faktycznie, nie jest to moment na śmieszkowanie, jak widzisz, że trzeba było komuś amputować nogę, bo włożył sobie źródło do kieszeni, bo nie wiedział, że ten błyszczący, metaliczny obiekt znaleziony na podłodze fabryki wypadł komuś z defektoskopu i przez parę godzin nosił takie źródełko. Czy słynna historia jak w likwidowanym szpitalu zostawiono bombę cezową i efekt był taki, że trzeba była wyburzyć parę domów, kilkanaście osób zmarło. Jak mówimy o dramacie poszczególnych ludzi, to jasne, że to nie jest moment na dowcipkowanie. Natomiast, dopóki rozmawiamy o fizyce, to uważam, że to jest przepiękne. I fizyka, i biologia, i w ogóle nauka jest fascynująca. Strasznie się cieszę, jak mogę o niej mówić, szczególnie jeśli jakiś skromny fragmencik udało mi się załapać i mogę się tym podzielić z innymi.

 

K.G.: A powiedz, wracając na chwilę do tej galerii – skoro jak taki foton uderzy w elektron i wydarza się cała ta zła rzecz i całe to zamieszanie, to dlaczego w zasadzie my w ogóle poddajemy się czemuś takiemu jak robienie zdjęć rentgenowskich? Dlaczego możemy to robić raz na jakiś czas, a także dlaczego w zasadzie te zdjęcia są takie niewyraźne?

 

D.A.: Pierwsza sprawa jest taka, że jak to zwykle ludzie, mamy mózg obciążony wieloma artefaktami, nazwanymi błędami poznawczymi.

 

K.G.: Jest o tym odcinek Radia Naukowego z profesorem Tomaszem Grzybem. Polecam.

 

D.A.: Fantastycznie. Właśnie my się strasznie skupiamy na niektórych rzeczach, bardzo często mało istotnych, nawet nie wiedząc o rzeczach bardzo istotnych. I to jest piękny przykład. Rzecz w tym, że promieniowanie jest oczywiście w dużych ilościach szkodliwe, ale w takich codziennych ilościach, to sorry, to nic osobistego, ale jesteś tylko jedną kobietą w galerii, w której przebywa dwadzieścia tysięcy osób. Jak znikniesz, to będzie inna, która przyjdzie na twoje miejsce.

 

K.G.: No przepraszam, ale jednak czuję się jako taka wyjątkowa. Na swój własny, skromny sposób.

 

D.A.: Ale gdybyś była elektronem, to byś nie była. Statystyki, które opisują zachowanie atomów, wychodzą właśnie z takich założeń, czy cząstka jest rozróżnialna, czy nierozróżnialna. Generalnie zakładamy, że cząstki są nierozróżnialne, czyli elektron elektronowi jest równy. Oczywiście mi robi różnicę, czy siedzę przy stoliku z tobą, czy z kimś innym, ale gdybyś była elektronem, to byłabyś w żaden sposób nieodróżnialna od innego elektronu. Najwyżej miałabyś inny spin. Kręciłabyś się w drugą stronę, ale pod wszystkimi innymi względami jest to nieodróżnialne. Jeśli nawet pozbędziemy się jednego elektronu spośród pierdyliarda elektronów, to nie ma to żadnego znaczenia. Mówię „pierdyliard”, a tak matematycznie powinienem powiedzieć…

 

K.G.: Myślę, że ten pierdyliard bardzo dobrze oddaje to, co chcesz powiedzieć. [śmiech]

 

D.A.: Już pamiętam – mamy w ciele cztery kwadryliony atomów. Kwadrylion to jest dziesięć do którejś.

 

K.G.: Dziesięć i dwadzieścia cztery zera.

 

D.A.: Cztery kwadryliardy. I teraz pomnóż to sobie przez to, że… Taki wodór ma jeden elektron, ale już żelazo ma pięćdziesiąt sześć elektronów. Więc generalnie mamy jeszcze dziesiąt razy więcej tych elektronów. Jak padnie sobie ten jeden foton i z tego kwadryliarda zabierze jedną sztukę, to nawet się zorientujesz. Więc po pierwsze w takich ilościach promieniowanie nie ma nas praktycznie żadnego wpływu. Mamy dość elektronów, które pozostają w swoim miejscu. A druga sprawa – faktycznie w większych ilościach promieniowanie może być szkodliwe, ale nadal nawet jak rozważamy promieniowanie jako czynnik kancerogenny, to jest on słabym czynnikiem kancerogennym w porównaniu do innych czynników. 

 

K.G.: Teraz to już jakąś herezję opowiadasz.

 

D.A.: Naprawdę, to jest dla mnie najlepsza komedia, jak ktoś przerażony całym tym promieniowaniem z tych nerwów wychodzi zapalić. Zestresowany tym promieniowaniem, które pochłonął, wychodzi zapalić. Chodzi mi o to ważenie ryzyka. To jest coś, w czym jesteśmy strasznie ułomni. Mówię to m.in. na podstawie wykładów profesora Andrzeja Wójcika, który jest moim wielkim autorytetem, jeśli chodzi o radiobiologię. Jest on obecnie szefem Departamentu Ochrony Radiologicznej na Uniwersytecie w Sztokholmie. Miałem okazję się z nim parę razy spotkać – szkolił mnie i pokazywał wyniki eksperymentów. I to za nim cytuję te wartości. Przeliczano, ile dni skraca życie np. palenie, oczywiście przy pewnych założeniach, np. paczki dziennie. Ile dni skraca życie praca w narażeniu na promieniowanie, gdzie dostajesz dwadzieścia milisiwertów promieniowania na rok – nieważne, ile to jest, ale dostajesz maksymalnie, ile ustawa pozwala. I np. jeżdżenie samochodem do pracy. Okazuje się, że naprawdę mamy większe problemy. Promieniowanie w takich ilościach, szczególnie w porównaniu do np. palenia, jest totalnie nieistotne, jeśli chodzi o kancerogenność. A w porównaniu do jeżdżenia samochodem to już w ogóle. Natomiast wracając do tego prześwietlenia rentgenowskiego – tego promieniowania jest mniej niż tyle, ile dostajemy na co dzień. Po prostu od promieniowania kosmicznego, z tego, że mamy izotopy w glebie…

 

K.G.: No to dlaczego w takim razie są te wszystkie cyrki, wielkie napisy „uwaga, promieniowanie”, żółto-czarne znaki ostrzegawcze, zapalone światła, płachty, które trzeba na siebie zakładać? To wszystko działa nam na głowy.

 

D.A.: Działa, tylko dwie sprawy. Po pierwsze tak długo, jak mówimy o jednym zdjęciu, oczywiście nie ma ono żadnego znaczenia. Ale z jednej strony mamy personel, który siedzi tam naście godzin dziennie przez set dni w roku. Więc przede wszystkim chcemy chronić personel, który już może być narażony na bardzo duże dawki. Z naszej perspektywy w zależności od sytuacji możemy mieć dużo prześwietleń w ciągu roku i wtedy to się może zsumować. Więc lepiej, żeby każde z nich było małe, bo wtedy bez konsekwencji możemy wykonać tych zdjęć więcej. Krótko mówiąc, jeśli możemy dostać dobre zdjęcie, dając mniejszą dawkę, to tak robimy. A gdzieś w tle tego wszystkiego niestety jest po prostu strach nafaszerowany Czarnobylem i innymi takimi skutkami, czyli tym, że strasznie boimy się promieniowania. Bardzo często bez podstaw. Chodzi o to, że ze skrajności w skrajność. Pierwsi lekarze radiolodzy nie stosowali żadnych osłon i efekt był taki, że kończyli ze zdeformowanymi dłońmi i amputowanymi palcami. Dzisiaj chronimy się przed promieniowaniem mniejszym niż to, że jak nie wywietrzymy dobrze mieszkania, a mieszkamy na parterze, to dostaniemy dużo większą dawkę w ciągu roku od radonu, czyli promieniotwórczego gazu, którym oddychamy. Więc jest takich paradoksów dużo i bywa tak, że wolno ci dostać dużą dawkę w domu bez żadnej kontroli, ale nie wolno ci dostać w sposób celowy większej dawki. A potem jak pójdziesz na radioterapię, to i tak dostaniesz dwadzieścia milionów razy więcej, ale w ramach terapii, więc to jest jeszcze co innego.

 

K.G.: To dlaczego te zdjęcia są jednak takie niewyraźne? Przynajmniej takie pamiętam. 

 

D.A.: Myślę, że po prostu dawno nie robiłaś sobie zdjęcia. 

 

K.G.: No tak.

 

D.A.: Może jesteś na tyle zdrowa, że robiłaś je w czasach, jak robiło się je na kliszy rentgenowskiej. Dzisiaj już praktycznie się z niej nie korzysta, tylko mamy detektor cyfrowy, mamy matrycę CFD, czyli detektor, który po prostu na żywo mierzy natężenie światła, które tam powstaje w warstwie czułej na promieniowanie, i te obrazy potrafią być jak żyleta. Oczywiście zależy, jaka jest aparatura i po co to jest. Bo żeby stwierdzić, że kość jest złamana, nie musi być to zrobione co do mikrometra. No ale już np., jeśli poszukujemy w piersi guzka wielkości milimetra, dwóch, to nie ma w ogóle sensu robić tego zdjęcia, jeśli ono nie będzie miało odpowiedniej rozdzielczości, rzędu np. milimetrów. Więc to też trochę zależy od tego, co chcemy zrobić i czego szukamy na tym zdjęciu. Ale tak, we współczesnej, cyfrowej rentgenodiagnostyce jak się wygoogluje współczesne obrazki rentgenowskie, to one potrafią być jak żyleta.

 

K.G.: To ja w takim razie uzupełnię swoją wiedzę i poszukam jakichś fajnych obrazków, żeby wrzucić je na radionaukowe.pl, żeby to zilustrować.

 

D.A.: Możesz wygooglować kalendarz radiologów. Nie wiem, czy miałaś przyjemność zobaczyć?

 

K.G.: Nie, ja ostatnio oglądałam tylko kalendarz patomorfologów, ale wygooglam.

 

D.A.: Chyba około dwa tysiące dwunastego roku jakaś organizacja radiologiczna zrobiła kalendarz radiologów. Jest fantastyczny. Oczywiście w pełni seksistowski, jak to kalendarze. Jest mnóstwo roznegliżowanych pań, ale zapewniam cię, że tak roznegliżowanych pań jeszcze nie widziałaś. [śmiech] Chodzi o to, że są modelki w takich pozach…

 

K.G.: Tak, to są jakieś zupełnie kuriozalne pozycje. Przyznam ci się, że czasami usiłuję stanąć przed lustrem w takich modelkowatych pozach, żeby w ogóle zobaczyć, jak trzeba to ciało poustawiać, i to naprawdę jest absurdalne – plecy bolą…

 

D.A.: Ale jak wyglądasz! Podkreślę jedną rzecz à propos tych modelek – dopiero widać, jakie to jest absurdalne, jak widzisz osobę, która się strasznie dziwnie wygina, ale nie widzisz jej skóry, tylko jej kości i jeszcze bardziej widzisz, jak te biodra są powyginane w tych pozach. Dla mnie to jest komiczne. Ale ważna sprawa – pytanie, czy to jest autentyk. Bo te zdjęcia wyglądają świetnie, ale dwie kwestie. Po pierwsze można się zastanowić, jak zrobiono takie zdjęcie rentgenowskie całego człowieka. To znaczy, jak duży musiał być ten detektor? Druga sprawa – jak te kobiety napromieniono bez potrzeby medycznej? No i to jest odpowiedź na pytanie – jest to rysunek. Grafik się bardzo postarał. Są to fejki, bo jeśli kogoś się napromienia, to trzeba wykazać, że rachunek zysków i strat jest dodatni, czyli np. zysk z diagnostyki, z tego, że dowiemy się, że ktoś na coś choruje albo że jest połamany, będzie większy niż potencjalne odległe ryzyko nowotworów, które nawet jeśli jest żadne, to jeśli nie ma powodu, to nie można ot tak sobie zapłacić i zrobić tomografii komputerowej albo prześwietlenia rentgenowskiego. Trzeba mieć skierowanie.

 

K.G.: Powiedz w takim razie, dlaczego tak jest, że na tych prawdziwych zdjęciach rentgenowskich niektóre rzeczy widać, a innych nie? Widać np. wyraźnie kości.

 

D.A.: „Z” to jest liczba protonów w jądrze, liczba, która jest dla nas kluczowa, bo mówi nam o tym, jak zbudowane jest jądro atomowe. Chodzi o to, że im wyższe Z, tym lepiej dany atom pochłania promieniowanie. Więc jeśli mamy taki wodór, który ma Z jeden, to tam nie ma co tego promieniowania pochłaniać. Bo jądro jest małe, w związku z czym elektronów na powłokach też jest mało. Bo jak mamy jeden proton, to mamy jeden elektron. Ale jeśli mamy ołów, który ma Z osiemdziesiąt dwa, to skoro ma osiemdziesiąt dwa protony, to znaczy, że na jego powłokach, orbitalach czy w jakim tam modelu jesteśmy, ma osiemdziesiąt dwa elektrony. Więc jeśli leci foton, który oddziałuje z tymi elektronami, to ma on gęstszą tarczę, w którą może trafić. To jest pierwsza sprawa – te pierwiastki, które mają większe Z, będą lepiej oddziaływać. Jeśli wyobrażamy to sobie tak, że to promieniowanie to jest taka rzutka i rzucamy do celu, to po prostu mamy gęstą tarczę, jeśli mamy duże Z. Jeśli z jednorodnego materiału wykonałabyś bryłkę, z parafiny, z żelaza i z ołowiu, i postawiła to przed lampą rentgenowską, to ewidentnie zobaczysz, że w tym ołowiu większość tego promieniowania została pochłonięta. 

Przy okazji, jak spojrzymy po układzie okresowym, to np. taki wodór ma jeden, tlen ma szesnaście protonów i neutronów. Jak spojrzymy na takie rzeczy jak tlen, wodór, to jest to góra układu okresowego, sam początek. Ale np. wapń to to już jest dużo. Wapń miał ze czterdzieści, tylko mylę czasem liczbę masową i atomową, bo jest mi bardziej potrzebna ta druga. Natomiast jak ktoś połknął metalowy przedmiot, to widać go fantastycznie przede wszystkim ze względu na liczbę elektronów. 

Ale druga sprawa, w tym wypadku może być nawet ważniejsza – sama gęstość. Czyli to, że jak masz np. płuca, czyli balon z powietrzem, to jak to ma małą gęstość, to ten foton nie ma w co trafić. Leci przez pustą przestrzeń i rzadko się zdarza, że zostanie przez coś pochłonięty. Ale jak masz coś, co jest gęste, zbite, sprasowane, to wtedy jak sobie to wyobrazimy na poziomie mikroskopowym, że leci foton i leci przez gęstą tarczę, to łatwiej mu w coś uderzyć. Więc krótko mówiąc, promieniowanie rentgenowskie jest dobre przede wszystkim do rzeczy o dużej gęstości, w ogóle do wykrywania zmian w gęstości i w Z, czyli liczbie atomowej. A kombinacja tego daje nam gęstość elektronową. I to jest tak naprawdę to, co widzimy na obrazku. Widzimy tam niby kości itd., ale to, co tak naprawdę widzimy, to zapis gęstości elektronowej danej objętości, danego fragmentu.

 

K.G.: Takie upakowanie. 

 

D.A.: Upakowanie elektronami, dokładnie. A to upakowanie jest kombinacją gęstości i składu chemicznego, czyli tego, jakie jest Z tego czegoś, co ma tę konkretną gęstość.

 

K.G.: I prawie cały podcast nam zszedł na rozmowie na temat promieniowania jonizującego elektromagnetycznego, a to miało być na początek. No ale słuchacze by mi nie darowali, jeśli bym nie zapytała o promieniowanie, które jest związane z cząstkami alfa i beta. O co tutaj chodzi?

 

D.A.: To akurat będzie bardzo proste. Jest to dużo prostsze niż fale elektromagnetyczne i jakieś zjawiska fotoelektryczne Comptona. To jest dużo mniej abstrakcyjne dlatego, że promieniowanie alfa i beta to jest po prostu lecąca kulka, tyle że naładowana. Promieniowanie beta dzieli się na promieniowanie beta plus i beta minus. Więc jeśli na skutek przemiany jądrowej jądro wyemitowało elektron ujemny, to mamy rozpad beta minus. Promieniowanie beta minus to jest wiązka tych elektronów z rozpadu beta minus. Ale możemy mieć też przemianę beta plus, czyli na skutek przemiany w jądrze dochodzi do emisji elektronu dodatniego, czyli pozytonu, czyli cząstki antymaterii. Ale mamy elektron, tyle że dodatni, który porusza się w przestrzeni, więc jak ma ładunek, to będzie przyciągał i odpychał. Więc jak dość szybko leci przez tę materię, to będzie odpychał i przyciągał, i będzie wybijał kolejne elektrony. Natomiast jak już przyhamuje na tyle, żeby wejść w interakcję, zderzyć się ze zwykłym elektronem, to dojdzie do anihilacji i mamy kwanty gamma. Anihilacji – czyli jak zetkną się elektron będący cząstką materii i elektron będący cząstką antymaterii, to anihilują. Ich masa znika, a ta energia zamienia się w energię kwantów gamma. Jakby abstrakcyjnie to nie brzmiało, to NFZ płaci za takie badania, że wlewamy pacjentowi izotop dożylnie, który się rozpada rozpadem beta plus, i jak się rozpada wewnątrz organizmu i dochodzi do tej anihilacji, to mamy emisję kwantów gamma, które możemy mierzyć na zewnątrz pacjenta. I to jest PET, czyli pozytonowa tomografia emisyjna. Przy każdym badaniu PET w zakładzie medycyny nuklearnej wewnątrz pacjenta dochodzi do rozpadu beta plus z emisją pozytonu, a następnie dochodzi do anihilacji cząstek. 

 

K.G.: I to cały czas nie jest żaden Star Trek.

 

D.A.: Tak. Właśnie o to chodzi, że dla mnie medycyna nuklearna jest fantastyczna też pod tym względem, że naprawdę leje się pacjentom do żyły izotopy, np. fluor osiemnaście rozpada się rozpadem beta plus i się to połyka czy w inny sposób dostarcza do organizmu.

 

K.G.: Pod Warszawą się produkuje takie izotopy lecznicze.

 

D.A.: Akurat nie fluor. Z fluorem jest ten problem, że on się bardzo szybko rozpada, więc trzeba go produkować na miejscu. 

 

K.G.: Ale w Świerku pod Warszawą w Narodowym Centrum Badań Jądrowych jest silna grupa, która produkuje te izotopy promieniotwórcze dla medycyny.

 

D.A.: Tak jest. Przede wszystkim molibden, z którego się robi technet dziewięćdziesiąt dziewięć M, którego kilkanaście procent światowej produkcji pokrywa nasz podwarszawski reaktor w Świerku. Ponieważ czas życia tego izotopu jest dość duży, to można go przewieźć na sygnale do szpitala. Ale już z fluorem jest ciężko. Lepiej go produkować na miejscu, czyli postawić sobie cyklotron w szpitalu. Bardzo często tak bywa w centrach onkologii, np. w Świętokrzyskim Centrum Onkologii na jednym piętrze stoi sobie cyklotron, który produkuje izotopy, i pyk, pocztą pneumatyczną na salę do pacjenta, i od razu mu się to wstrzykuje. Nieważne, że możesz podać tlen, który się rozpada w dwie minuty, no bo wyprodukowałaś go trzydzieści sekund temu. Natomiast nie dałoby się tego dowieźć, nawet transportem lotniczym czy innym, jeśli zajęłoby to dłużej niż parę minut. Ale jakby abstrakcyjne to nie było, to tak, to się dzieje.

 

K.G.: No właśnie wydaje się, że ta medycyna nuklearna to wcale nie jest coś egzotycznego. Całe promieniowanie to nie jest coś, co się wydarzyło dwa razy w historii, tylko jest to coś, z czym mamy do czynienia nieustannie. 

 

D.A.: Jesteśmy zanurzeni w morzu promieniowania, które nas bombarduje ze wszystkich stron.

 

K.G.: A cały ten groźny uran – jak promieniuje, to czym?

 

D.A.: Uran wszystkim. Samo promieniowanie gamma najczęściej towarzyszy jakiejś przemianie. Czyli np. mamy przemianę alfa, przemianę beta, czyli jedno jądro zamienia się w inne. I to nowe jądro, które powstało, jest jeszcze źle poukładane, ma nadmiar energii i oddaje ten nadmiar, emitując promieniowanie gamma. Więc bardzo rzadko się zdarza, żeby gamma nie towarzyszyło czemuś innemu, np. uran spontanicznie rozpada się przede wszystkim promieniowaniem alfa. Tylko jest dużo kanałów rozpadu, czyli dużo różnych energii, jakie to promieniowanie może przyjąć. W związku z tym jest dużo różnych promieniowań gamma, które mogą temu towarzyszyć. Czyli widmo uranu jest dość skomplikowane. Natomiast kolejna sprawa to to, że uran może też ulec rozszczepieniu, i to spontanicznemu albo takiemu, że strzelamy w niego neutronem i on się wtedy rozszczepia. Wtedy mamy już absolutnie wszystko, bo jak się rozszczepia jądro, to może się podzielić na wiele różnych sposobów. Najczęściej mniej więcej na pół, ale może być tak, jakbyś wzięła bułkę i próbowała ją przerwać. Wyjdzie bardziej lub mniej na pół. Tylko zdarzy się tak, że czasem oderwiesz tylko okruszek i faktycznie wtedy zostaje nam coś bardzo dużego i coś malutkiego. Może być tak, że to będzie trzy czwarte do jednej czwartej, a może być tak, że jest prawie pół na prawie pół. W zależności od tego, co to będzie, będzie się potem dalej rozpadało kolejnymi rozpadami. Tak że mając taki uran, mamy tam próbkę całego jego łańcucha rozpadu, ale przy okazji w reaktorze jądrowym przez to, że dochodzi do rozszczepienia, jest tam produkcja wielu różnych izotopów, czasem niepożądanych. W serialu Czarnobyl pojawił się ksenon, bardzo się cieszę, że przenika on do popkultury, bo ksenon jako gaz, który świetnie pochłania neutrony, jest istotny w tych reaktorach, bo może on zaburzać te reakcje jądrowe. Na początku nawet Fermi się pomylił i nie doszacował produkcji ksenonu, i przez to przy pierwszych pracach wyszło, że reakcja nie przebiega tak, jak powinna. I dopiero jak wzięli poprawkę na ten ksenon, to zgodziło się dokładnie to, co przewidują, z tym, co faktycznie ich reaktor produkuje. No i zbudowali działający reaktor w tysiąc dziewięćset czterdziestym drugim roku. 

 

K.G.: I jak to z Darkiem Aksamitem, można by tak jeszcze godzinami rozmawiać – szykuj się do kolejnych odcinków. Darek Aksamit, fizyk medyczny, popularyzator nauki, wykładowca Politechniki Warszawskiej. Śledźcie Darka w mediach społecznościowych, również na YouTube robi dużo ważnych, dobrych rzeczy dla nauki.

 

D.A.: Dziękuję za tę laurkę, a właściwie taką bezczelną autopromocję dla zainteresowanych promieniowaniem, dawkami itd. Jest na YouTube oddzielną playlista o tym i czasem wchodzę tam głębiej w szczegóły. Bardzo dziękuję za rozmowę i do rozmowy o promieniowaniu polecam się zawsze, bo to jest mój konik.

 

K.G.: Może kiedyś razem tę sałatkę przygotujemy.

 

D.A.: Z chęcią. Zapraszam, możemy się wziąć za gotowanie, postawić kamerę i będzie materiał wideo.

 

K.G.: To jesteśmy umówieni. [śmiech] Darek Aksamit – trzymaj się, dziękuję ci bardzo.