Vi skylder opdagelsen af radioaktivitet til dårligt vejr. Den franske fysiker Henri Becquerel forsøgte at studere fluorescens, et fænomen, hvor visse materialer gløder, når de udsættes for sollys, men overskyede dage forpurrede hans eksperimenter, og derfor pakkede han sine fluorescerende uransalte ind i stof og lod dem ligge i en skuffe sammen med en fotografisk plade og et kobberkors. Denne simple tilfældighed afslørede i 1896 radioaktivitet, et fænomen, der åbnede et vindue til den subatomare verden og gav startskuddet til den nukleare revolution.
Forståelse af radioaktivitet
Da han endelig hentede saltene, opdagede Becquerel, at der var kommet et billede af korset frem på den fotografiske plade – selv om saltene ikke havde været udsat for lys.
“Jeg er nu overbevist om, at uransalte producerer usynlig stråling, selv når de har været opbevaret i mørke,” skrev han efter at have udført yderligere eksperimenter.
Becquerels doktorand, Marie Curie, undersøgte sagen sammen med sin mand Pierre, og de indså, at effekten ikke havde noget med fluorescens at gøre, men opdagede i stedet, at visse materialer naturligt udsender en konstant strøm af energi. De opfandt begrebet “radioaktivitet” og fandt også to nye radioaktive grundstoffer: polonium og radium. For dette dybtgående og spændende arbejde modtog Becquerel og Curies Nobelprisen for fysik i 1903.
Fysikerne Ernest Rutherford og Frederick Soddy gik dybere og fandt ud af, at bittesmå mængder af stof indeholder enorme energireserver. De indså også, at i den radioaktive henfaldsproces kan et grundstof blive til et andet – et uranatom kan (via nogle få mellemliggende trin) blive til et blyatom.
Overalt i verden gik man ud fra, at disse mirakuløst energirige materialer kunne bruges til noget godt. Indtil 1920’erne var mange producenter af afføringsmidler og tandpasta stolte af at tilsætte radioaktivt thorium til deres produkter, og radioaktive stoffer blev først forbudt i forbrugerprodukter i USA i 1938.
Hvordan virker radioaktivitet?
I dag har vi en langt mere omfattende forståelse af, hvad radioaktivitet er, hvordan den kan være farlig, og hvordan vi kan bruge den.
Her er en grundlæggende gennemgang: Forestil dig et atom, der består af en sky af elektroner omkring en central kerne, hvor partikler, der kaldes neutroner og protoner, er proppet ind i hinanden. Nogle arrangementer af protoner og neutroner er mere stabile end andre; hvis der er for mange neutroner i forhold til protoner, bliver kernen ustabil og falder fra hinanden. Ved dette henfald frigives kernestråling i form af alfapartikler, betapartikler og gammastråling.
En alfapartikel bærer to protoner og to neutroner med sig, og da et grundstof er defineret ved antallet af protoner, bliver moderatomet til et helt nyt grundstof, når der udsendes en alfapartikel. Ved beta-henfald omdannes en neutron til en proton og en elektron, og elektronen farer af sted og efterlader en ekstra proton, hvilket igen resulterer i et atom af et andet grundstof. Ud over en af de to ovennævnte partikler kan henfaldskerner også producere gammastråler: elektromagnetisk stråling med høj energi.
Hvad er de sundhedsmæssige virkninger?
Som Becquerel og Curies opdagede, er radioaktivitet et naturligt forekommende fænomen. Mange mineraler i jorden udsender en langsom og konstant stråling, den luft, vi indånder, indeholder radioaktive gasser, og selv fødevarer og vores kroppe indeholder en lille procentdel radioaktive atomer som kalium-40 og kulstof-14. Jorden modtager også stråling fra solen og som højenergisk kosmisk stråling. Disse kilder skaber et naturligt, men uundgåeligt niveau af baggrundsstråling. Mange kunstige kilder bidrager hertil, herunder medicinske procedurer som f.eks. røntgenstråler, røgdetektorer, byggematerialer og brændbare brændstoffer.
Vi tager generelt ikke skade af baggrundsstrålingskilder på lavt niveau, da omfanget af skade afhænger af eksponeringens varighed og niveau. Stråling kan skade kroppens indre kemi og bryde kemiske bindinger i vores væv, dræbe celler og beskadige DNA, hvilket kan føre til kræft. I meget høje doser kan stråling forårsage sygdom og død i løbet af få timer.
Nyttiggørelse af atomkraft
Virkningerne af radioaktivitet er blevet mærket i endnu større målestok med nedsmeltning af atomkraftværker gennem historien. Den radioaktive fissionsproces er blevet udnyttet i flere årtier til at producere elektricitet: atomkernen spaltes, hvorved der dannes mindst to “datterkerner” og frigives energi i form af varme. Varmen bruges til at koge vand og skabe damp, som får en turbine til at dreje og genererer elektricitet. Desværre er dette ikke en ren proces – den producerer radioaktivt affald, som det er vanskeligt at bortskaffe på sikker vis, og i ekstreme tilfælde kan reaktionerne komme ud af kontrol, som f.eks. den katastrofe, der blev udløst af et jordskælv på Fukushima Daiichi-atomkraftværket i 2011.
En anden radioaktiv proces kunne give en sikker måde at producere ren energi på: fusion. I modsætning til fission indebærer fusion, at to atomkerner forbindes med hinanden. Denne proces frigiver også energi – det er præcis den proces, der foregår i Solen og andre stjerner – men fusion kræver ekstremt høje temperaturer og tryk, som er dyre og vanskelige at genskabe på Jorden.
En lang vej fremad
Becquerel døde 12 år efter sin første opdagelse i en alder af 54 år med forbrændinger og ar, der sandsynligvis skyldtes håndtering af radioaktive materialer, og Marie Curie døde flere årtier senere af leukæmi. Stråling var sandsynligvis også langsomt ved at slå Pierre Curie ihjel, selv om det er svært at vide, da han i 1906 blev kørt ned af en vogn med dødelig udgang.
I dag gør vores større forståelse af radioaktivitet det muligt for os at bruge den meget mere sikkert. Ulykker med radioaktive materialer er blevet mindre hyppige og medfører færre dødsfald som følge af strenge sikkerhedsforanstaltninger og grundige beredskabsforanstaltninger. Ved den seneste atomkatastrofe i Fukushima var der ingen dødsfald som følge af strålingseksponering – men der er stadig lang vej igen, før vi kan udnytte radioaktivitetens enorme råstyrke på en sikker måde.