Historik
Röntgen, Becquerel, Curie, Sievert, REM...
Strålningsvetenskapen har en drygt
100-årig historia som handlar om banbrytande forskningsinsatser,
om sjukvård och om strålskydd. Den handlar också om
myter, om människans osäkerhet och rädsla inför det
osynliga och obekanta.
Storheterna bakom enheterna
Människan har alltid varit utsatt
för en lång rad olika slags strålning, som funnits ända
sedan universums uppkomst. Allt liv på jorden har utvecklats
i en naturlig strålningsmiljö.
Strålningsvetenskapen har en drygt 100-årig
historia som handlar om banbrytande forskningsinsatser, om sjukvård
och om strålskydd. Men historien handlar också om myter,
om människans osäkerhet och rädsla inför det osynliga
och obekanta.
Det är karakteristiskt att 1800-talets pionjärer - Röntgen,
Becquerel och makarna Curie - samtliga kallade sina nyupptäckta strålningsfenomen
för X-strålar. Bokstaven X är ju den traditionella beteckningen
för en okänd storhet.
Än idag kallas röntgenstrålningen för X-rays. i engelsktalande
länder.
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)
Scenen öppnas den 8 november 1895
i Tyskland. Wilhelm Röntgen, professor i fysik vid universitetet
i Würtzburg, åstadkommer en ny typ av strålning
under ett experiment med katodstrålerör. Trots att
detta var övertäckt med svart papper, upptäcktes
att några fotografiska plåtar som låg i närheten
hade svärtats.
Nya försök visade att strålningen passerade papper, trä och
kroppsmuskulatur, men hade svårt att tränga igenom metall och ben.
Inom kort använde många läkare röntgenstrålar för
undersökning av exempelvis benbrott. För sin pionjärinsats fick
Röntgen det första Nobel-priset i fysik, år 1901.
Henri Becquerel (1834-1908)
Paris 1896. Professor Becquerel finner
att en bit mineral som innehåller uran, svärtat fotografiska
plåtar - ändå hade den legat inslagen i svart
papper. Han hade stött på strålningen från
en naturligt förekommande atomkärnas sönderfall.
Marie & Pierre Curie (1867-1934 resp
1859-1906)
Paris 1898. Becquerels strålningsfenomen
har länge intresserat makarna Curie. De finner att inte
bara uran utan även andra mineraler utsänder strålning.
De lyckas isolera två nya grundämnen ur mineralet
pechblende från Böhmen och kallar ämnena polonium
och radium. Madame Curie ger strålningsfenomenet namnet
radioaktivitet.
Strålningen från radium och andra
energirika strålningsslag blir snabbt epokgörande i kampen
mot cancer där curie blir första enheten för aktivitet.
Inom fysiken, där man hittills antagit att
atomerna både var oföränderliga och odelbara, blev
de här upptäckterna revolutionerande: vissa atomer sönderfaller
uppenbarligen av sig själva och ombildas till nya ämnen.
1903 delar makarna Curie Nobel-priset i fysik med – Henri
Becquerel.
Albert Einstein (1879-1955)
1905 gör Einstein entré i
historien genom att publicera 1900-talets mest uppmärksammade
tankeuppbyggnad - relativitetsteorin. Den innebär bl a att
massa och energi blir ekvivalenta. Det här blir århundradets
ekvation: E = mc2.
Einstein förklarar att fasta begrepp
som tid och rum är relativa, och materien är "frusen" energi
som frigörs i enorma mängder när en atom delas. Teorin är
svårsmält för sekelskiftets fysiker som först
omskakats av Röntgen och nu av Einstein.
Det dröjer ända till julen 1938 innan några kommer till insikt
om att kemisterna Otto Hahn och Fritz Strassmann vid Kaiser Wilhelm Institut,
i Hitlers Tyskland, faktiskt åstadkommit en kärnklyvning. Dessa "några" var
fysikern Lise Meitner, Hahns tidigare forskarkollega, som flytt undan nazisterna
till en fristad i Sverige och hennes systerson, Otto Frisch, också fysiker.
Hahn hade skrivit till Meitner om
ett förbryllande resultat vid
bestrålning av uran - de hade erhållit bl a grundämnet
barium som har en atomvikt motsvarande halva uranets.
Meitner/Frisch tolkning under de där juldagarna blev att urankärnan
kluvits, att två kärnfragment måste existera och att en mycket
stor energimängd torde ha frigjorts. Under våren 1939 kunde tvåforskargrupper
i Frankrike och USA konstatera att två á tre neutroner frigörs
i klyvningsprocessen och möjliggör en kedjereaktion. Kärnenergin
låg inom räckhåll.
När detta blev känt antog skräckslagna fysiker världen över
att en "atombomb" möjligen låg i händerna på Hitler
som ju redan i oktober -38 annekterat Tjeckoslovakien och i april -39 förbjudit
export från Europas enda givande urangruva, Sankt Joachimstal i de malmrika
bergen i Böhmen.
Och hur kunde Hitler utmana stormakterna gång på gång på det
sätt som han gjorde? Var han oövervinnelig, i besittning av ett nytt
hemligt vapen?
Ur förspelet till 2:a världskriget
växte atombomben fram. Einsteins
undertecknande av ett brev som en grupp bekymrade fysiker framförde
till den amerikanske presidenten Franklin Roosevelt via en rådgivare
i oktober 1939 blev startpunkten.
"Atomenergin" kom att födas i katastrof. Hiroshima och Nagasaki åtföljda
av kalla kriget, kapprustningen och "kärnvapenbalansen", utgör
en grund till människans instinktiva fruktan för kärnenergin.Och
till insikten om att strålning inte bara kan vara läkande utan även
dödande.
Rolf Sievert (1896-1966)
Här i Sverige hade Radiumhemmet bildats
redan på 1910-talet i kampen mot cancer. Under en resa
i USA råkade överläkaren Gösta Forsell träffa
en ung svensk med håg för radiofysik - Rolf Sievert.
Denne var på studieresa och lyckades intressera Forsell
för ett samarbete mellan läkare och fysiker.
Sievert började hjälpa till med dosmätningar på Radiumhemmet,
snart hade han ambulerande verksamhet vid de svenska lasaretten.
Rolf Sievert blev vår förste sjukhusfysiker - den specialist som
mäter stråldoser och beräknar strålningens biologiska
verkan såväl när det gäller röntgen- som strålbehandling
av patienter vid sjukhusen.
1928 tog Sievert initiativ till den internationella strålskyddskommissionen
ICRP och höll sedan ihop forskningen inom radiofysik och radiobiologi
med det löpande kliniska arbetet inom sjukvården.
Hans laboratorium växte från fem kvadratmeter på Radiumhemmet
till hela Radiofysiska institutionen vid Karolinska institutet - och senare
till Statens Strålskyddsinstitut. Det samarbete han inledde mellan olika
forskningsgrenar består än idag. Det gör även hans namn
- i enheten sievert.
Louis Harold Gray (1905-1965)
Harold Gray är en annan portalfigur
inom strålningsområdet, särskilt cancerbehandling.
Redan som mycket ung kom han till universitetet i Cambridge och
tillhörde snart eliten kring Rutherfords Cavendish Laboratory.
För eftervärlden är han mest känd genom sin radikala förändring
av dosmätningen. Den tidigare doskvantiteten Röntgen behövde
ersättas av en mätmetod som direkt angav den strålningsenergi
som absorberas i kroppsvävnader. Därav enheten gray - som betyder
absorberad dos.
Alfa, beta, gamma...
Radioaktivitet är en karakteristisk
egenskap hos vissa instabila kärnslag. Dessa atomkärnor
slungar spontant ut partiklar och elektromagnetisk strålning.
Det medför att atomen ändrar struktur och därmed
sitt energiinnehåll.
Radium t ex sönderfaller till radon, som i sin tur förvandlas till
polonium osv till dess att sönderfallskedjan slutar med det stabila (icke
radioaktiva) ämnet bly.
Redan vid sekelskiftet började
utforskningen av atomernas inre. Från Cambridge i England
kom den första teorin om atomernas byggnad.
1897 upptäckte Joseph Thomson elektronen - atomen var inte längre
en liten massiv kula.
Några år senare försökte han tillsammans med en kollega
frän Nya Zeeland, Ernest Rutherford, att undersöka skilda strålningsformer.
Småningom identifierade de tre olika komponenter i strålningen
från uran, tre strålningsslag som uppförde sig olika i ett
magnetfält. Två av dem böjdes av åt var sitt håll,
den tredje gick rakt fram. De fick namnen alfa-, beta- och gammastrålar
efter de första bokstäverna i det grekiska alfabetet.
Det var gammastrålen som inte böjdes av, just en genomträngande
elektromagnetisk strålning av samma slag som i Röntgens apparat.
(Av detta kan man dock inte dra slutsatsen att alfa- och betastrålning är
mera harmlös, alla tre strålningsslagen skadar levande vävnad.)
Alltnog, den obekanta faktorn kring X-strålarna blev inte långvarig.
En av Rutherfords medhjälpare, en tysk vid namn Hans Geiger, konstruerade
de första apparaterna som kunde räkna partiklarna, dvs mäta
strålningens intensitet. De apparaterna var förelöpare till
senare tiders välkända Geiger-Müllerinstrument.
Ernest Rutherford (1871-1937) fick Nobel-priset
i kemi år 1908 för sina undersökningar av "elementens
sönderfall och de radioaktiva ämnenas kemi".
Här är de aktuella storheterna och
enheterna:
Absorberad dos är den energi som
strålningen avsätter per kilogram kroppsvävnad.
Enheten är "gray" (Gy). I Gy = l joulel/kg.
(En äldre enhet som fortfarande används i vissa länder är "rad",
dvs en förkortning av radiation. 1 rad = 0,01 gray.)
Ekvivalent dos, ofta kallad "stråldos", är
absorberad dos, korrigerad för olika strålslags biologiska
verkan. Enheten är "sievert" (Sv). I Sv = l joule/kg.
(En äldre enhet är "rem" som står för
röntgen equivalent man. 1 rem = 0,01 Sv.)
För beta- och gammastrålning är absorberad och ekvivalent dos
numeriskt lika.
Kollektivdos är summan av stråldoserna
för alla individer som bestrålas av en viss strålkälla
eller verksamhet och är ett mått på samhällsrisken
med dessa. Enheten är "sievert".
En sievert är en mycket stor stråldos,
som få människor blir utsatta för. Tusendelar av
sievert är mycket vanligare. Därför används vanligen
enheten millisievert (mSv).
För att markera kollektivdos används ofta "man-sievert".
Aktivitet anger antalet
atomkärnor i ett radioaktivt ämne som sönderfaller
per tidsenhet. Enheten är "becquerel" (Bq). 1
Bq = 1 sönderfall per sekund.
(En äldre enhet är "curie". 1 curie = 3,7 x 1010 sönderfall
per sekund, vilket är aktiviteten hos 1 g radium.)
Becquereltal är ofta mycket stora eftersom det finns så många
atomer även i en liten mängd materia, men det finns inget generellt
samband mellan aktivitet och stråldos.
Tillsynsmyndigheter
Motsvarigheten till vår svenska
Strålsäkerhetsmyndighet återfinns i de flesta
av världens länder. De anlitar kvalificerade forskare
såväl inom myndigheten som kolleger vid universitet
och högskolor. Tonvikten ligger både inom medicinen
och fysiken.
Huvuduppgiften är densamma överallt - det gäller att skydda
människor, djur och miljö mot skadlig inverkan av strålning.
Vare sig den kommer från solen, från kosmos, från laser,
radon, radioaktiva ämnen, röntgen eller kärnkraft.
Till en början kände man inte till riskerna, och
experiment och tillämpningar ledde ofta till mycket höga stråldoser.
Många pionjärer, bl a Marie Curie, drabbades av svårläkta
sår och så småningom allvarligare konsekvenser. Den första
kvalitativa strålskyddsrekommendationen publicerades dock redan i december år
1896 - ett år efter Röntgens upptäckt! Principerna gäller
som grund än i dag - låt vara att de naturligtvis är mycket
mer omfattande.
Till sist
Strålning från radioaktiva ämnen är
lätt att mäta och därmed lätt att upptäcka.
Knappast någon annan miljöfaktor är så noggrant
utforskad med avseende på sina skadeverkningar som strålning.
Referenser
- Bo Lindell/Sven Löfveberg: Kärnkraften,
människan och säkerheten. Publica - Allmänna förlaget
1972
- A J P Taylor: The
Origins of the Second World War. Hamish Hamilton Ltd, London
1961
- Richard Rhodes: The
Making of the Atomic Bomb. Simon & Schuster, New York 1986
- Evelyn Sokolowski: Hur
farlig är joniserande strålning. Bakgrund nr 3 1994
utgiven av Analysgruppen vid KSU
- Bo Lindell: Pandoras
ask. Bokförlaget Atlantis, Stockholm 1996
Till sidhuvud
|
