אטום הרדיום מילא תפקיד מרכזי בהתפתחות הפיזיקה והכימיה המודרניים, אך מגליו שילמו מחיר יקר על הצלחתם

בשנות 1914 החלה החברה האמריקאית לרדיום להפעיל בעיירה אורנג' בניו ג'רזי בית מלאכה לצביעת מחוגי שעונים בדיו זרחני, שהכיל בין השאר רדיום. כדי לצבוע את מחוגי השעונים במדויק הונחו העובדות ללקק את המכחולים בין מריחה למריחה. כתוצאה מהחשיפה הממושכת לדיו נפטרו ארבע מעובדות המפעל בשנים 1924-1922 ורבות אחרות סבלו מבעיות בריאות חמורות.

ההשלכות החמורות הובילו בסופו של דבר לתביעה נגד החברה ולחוקים שהגנו טוב יותר על זכויות הפועלים והפועלות. מאמר מהימים ההם מתאר עד כמה סביבת העבודה שם הייתה הרסנית:

"דוגמיות אבק שנאספו בחדר העבודה [...] זרחו כולן בחדר החשוך. השיער, הפנים, הידיים, הזרועות, הצוואר, השמלות, הבגדים התחתונים, ואפילו המחוכים של צובעות המחוגים זהרו. על רגליה וירכיה של אחת העובדות היו כתמים זרחניים, והגב של עובדת אחרת זהר כמעט עד המותניים".

סיפורן של צובעות המחוגים, שזכו לימים לכינוי "נערות הרדיום", ממחיש את הקסם והסכנה הטמונים באחד היסודות הנדירים המוכרים לנו כיום – הרדיום.

החומר המסתורי ביותר בטבע - איור מתחילת המאה העשרים המציג את סגולות הרדיום | מקור: Science Photo Library
החומר המסתורי ביותר בטבע - איור מתחילת המאה העשרים המציג את סגולות הרדיום | מקור: Science Photo Library

תעלומת הקרינה

בעקבות גילוי השימוש הרפואי בקרני X בידי וילהלם רנטגן בשנת 1895, החל הפיזיקאי הצרפתי אנרי בקרל (Becquerel), לחקור סוג לא מוכר של קרינה שנפלט ממלחים של אורניום. אף שבתחילה הוא חשב שהקרינה שמלחי האורניום פולטים דומה מאוד בתכונותיה לקרני ה-X, עד מהרה הוא הבין שמדובר בדבר חדש לגמרי.

מי שלקחה על עצמה את האתגר להבין לעומק את הקרינה חדשה של בקרל הייתה הפיזיקאית מארי קירי (Curie). בעזרת מכשיר שאיפשר למדוד זרמים חשמליים חלשים מאוד היא בדקה איך מלחי האורניום משפיעים על מוליכות האוויר סביבם. להפתעתה התברר לה שעוצמת הקרינה של אורניום טהור זהה לזו של תרכובות של אורניום עם חומרים אחרים. מכאן היא הסיקה כי הקרינה הזאת היא תכונה של אטומי האורניום עצמם.

קירי כינתה את הקרינה שגילתה "רדיואקטיביות", הלחם של המילים קרינה (Radiation) ופעילות (Activity). כלומר קרינה רדיואקטיבית היא קרינה שחומרים פולטים באופן עצמאי, בלי השקעה של אנרגיה חיצונית. אך מדוע חומרים רדיואקטיביים פולטים אותה בכלל?

בכל אטום יש גרעין שמורכב משני סוגים של חלקיקים: פרוטונים וניטרונים. הגרעין של יסודות רדיואקטיביים אינו יציב, והוא מתפרק בתהליך שמשחרר חלקיקים שונים וקרינה אלקטרומגנטית. החלקיקים האלה הם המרכיבים של הקרינה הרדיואקטיבית.

היחידה שקיבלה פרסי נובל בשני תחומים מדעיים. מארי קירי במעבדה | מקור: Science photo Library
היחידה שקיבלה פרסי נובל בשני תחומים מדעיים. מארי קירי במעבדה | מקור: Science photo Library

הלו, זה רדיום?

בתחילת 1898 גילתה קירי תופעה מעניינת: עוצמת הקרינה שנפלטה מעופרות מסוימות של אורניום היתה גבוהה יותר מזו של אורניום טהור. כאן התעורר בה החשד שהעופרות האלה מכילות יסוד נוסף, או כמה יסודות נוספים, ושהם רדיואקטיביים יותר מהאורניום עצמו. בשלב הזה הצטרף למחקר גם בעלה פייר קירי, שהיה מדען נחשב בזכות עצמו. בשיטות כימיות מורכבות, ובסיוע של תרומה של טונות של עופרות אורניום שקיבלו מאוסטריה, הצליחו בני הזוג לבודד בתום שלוש שנים של עבודה מפרכת שני יסודות רדיואקטיביים חדשים למדע. לאחד קראה קירי פולניום על שם ארץ מולדתה, פולין, והאחר קיבל את השם רדיום, בזכות הרדיואקטיביות שלו.

מחקר הרדיואקיטיביות זיכה את בקרל ואת בני הזוג קירי בתהילת עולם ובפרס נובל לפיזיקה ב-1903 על גילוי הרדיואקטיביות. שמונה שנים לאחר מכן הוענק למארי קירי לבדה (פייר נהרג בתאונה ב-1906) פרס נובל נוסף, הפעם בכימיה, על גילוי היסודות פולניום ורדיום, והייתה לאדם הראשון שזכה בשני פרסי נובל, וליחידה עד היום שקיבלה את הפרס בשני תחומים מדעיים: פיזיקה וכימיה.

העובדה שקירי גילתה את הרדיום דווקא בעפרות אורניום אינה מקרית. כפי שהיא הבינה בתחילת הדרך, האורניום עצמו הוא רדיואקטיבי, כלומר מתפרק בתהליך שמשחרר חלקיקים וקרינה. לאחר שהגרעין של אטום אורניום מתפרק הוא הופך ליסוד אחר, שגם הוא מתפרק הלאה ליסוד אחר. אחד התוצרים של שרשרת הפירוק של אטומי אורניום הוא אטומי רדיום. בהמשך אותה שרשרת, כאחד התוצרים של פירוק אטומי הרדיום עצמם, נמצא הפולניום. זה מסביר מדוע אטומי פולניום נמצאו לצד אטומי רדיום בעופרות האורניום של קירי.

מכיוון שרדיום מתפרק לאטומים אחרים מהר למדי, הוא גם אחד היסודות הנדירים בטבע: רק מיליונית המיליונית מהחומר בקרום כדור הארץ מורכב מרדיום. זה נובע מכך שזמן מחצית החיים של הרדיום, כלומר הזמן שנדרש למחצית מהאטומים שלו להתפרק, הוא 1,600 שנה בלבד, בגרסה הנפוצה ביותר של האטום (רדיום 226). לשם השוואה, זמן מחצית החיים של אורניום 238 הוא כארבעה מיליארדי שנים.

שימושים וסכנות

בראשית ימי העבודה עם חומרים רדיואקטיביים המדענים לא היו מודעים לסכנות שלהם ושילמו על כך מחיר בריאותי יקר. כנראה בעקבות החשיפה הממושכת לחומרים רדיואקטיביים הלך בקרל לעולמו בגיל 55 בלבד, ומארי קירי מתה בגיל 66 מאנמיה שנגרמה אולי משלב מוקדם של סרטן הדם. עד שהבינו את סכנות הקרינה הרדיואקטיבית, תכונות הרדיום, ובעיקר העובדה שהוא זוהר בחושך, משכו אנשים להשתמש בו באופן חופשי בתעשייה, למשל לייצור שעונים זרחניים. זה כאמור היה אסונן הגדול של נערות הרדיום.

למרות הסכנה, בתנאים המתאימים, כשנוקטים אמצעי זהירות חיוניים, הרדיום יכול להועיל. לאחרונה אישר למשל מינהל המזון והתרופות בארצות הברית את השימוש בתרופה המבוססת על רדיום לטיפול בסרטן הערמונית.

גילוי הרדיום לפני 120 שנה, קידם את עולם המדע להבנה מלאה של הטבלה המחזורית – התצרף (פאזל) של כלל החומרים המרכיבים את היקום. גילוי הרדיום והרדיואקטיביות קידם מאוד גם את הבנת הפיזיקה של הגרעין – תחום שעליו מבוססים כלי נשק, טיפולים רפואיים, תחנות כוח ושלל שימושים נוספים.

0 תגובות