Хотя гамма-излучение традиционно ассоциируется с опасностью для здоровья, вызывая лучевую болезнь и онкологические заболевания, оно также обладает огромным потенциалом для пользы человечества. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), в частности кандидат технических наук Владимир Онискив, исследуют и применяют его для стерилизации, модификации материалов и даже в борьбе с раком.
Природа и механизм действия гамма-лучей
Гамма-лучи представляют собой высокоэнергетические электромагнитные волны с минимальной длиной волны. Их ключевая особенность — исключительная проникающая способность, которую могут остановить лишь плотные материалы вроде свинца или бетона. Источники излучения бывают как естественными (космические лучи, радиоактивные элементы уран, торий, радий), так и искусственными (атомные реакторы, специальное медицинское оборудование).
Механизм воздействия основан на взаимодействии гамма-квантов с атомами вещества. Они выбивают электроны из атомных оболочек, создавая свободные радикалы — химически активные частицы. В зависимости от структуры материала это приводит либо к образованию новых межмолекулярных связей (сшиванию), что упрочняет материал, либо к разрушению существующих связей. Именно разрушительное воздействие на молекулу ДНК, нарушающее механизм деления клеток, лежит в основе борьбы с патогенами и раковыми клетками.
Стерилизация медицинских изделий
Одно из самых востребованных применений — радиационная стерилизация медицинского оборудования (инструментов, перчаток, шприцев, перевязочных материалов). В отличие от химических и термических методов, гамма-лучи способны проникать в закрытые поры материалов, обеспечивая полное уничтожение бактерий, вирусов и грибков даже внутри упаковки. Это делает метод высокотехнологичным и экологически безопасным, что объясняет его широкое распространение: за рубежом таким способом обрабатывается до 40% медицинских изделий.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Геологоразведка и поиск полезных ископаемых
В горном деле гамма-излучение служит точным инструментом для исследования скважин — метода, известного как гамма-каротаж. Специальный зонд с детектором опускается в скважину и регистрирует естественное излучение горных пород, что позволяет выявлять нефтяные и газоносные пласты, оценивать содержание тяжелых металлов и определять глинистость пород.
Для более детального анализа применяется метод гамма-гамма-каротажа, где породы предварительно облучаются искусственным источником. Зонд, оснащенный источником излучения, свинцовым экраном (для защиты детектора) и самим детектором, вызывает вторичное излучение породы, которое затем анализируется. Этот подход особенно эффективен, когда естественная радиоактивность пород слишком слаба для измерений.
Инженерия материалов: создание новых свойств
Целое научное направление в ПНИПУ посвящено модификации свойств различных материалов с помощью гамма-облучения. Исследования охватывают пластмассы, композиты на основе базальта и каучука, сверхвысокомолекулярный полиэтилен и другие перспективные материалы.
Например, базальтовый композит — недорогой, долговечный и устойчивый к коррозии материал — находит применение в судо- и автомобилестроении, медицине (протезы суставов) и строительстве. Путем дозированного облучения ученые могут целенаправленно изменять его прочность, жесткость или эластичность, адаптируя материал под конкретные инженерные задачи.
Аналогичным образом гамма-лучи используются для создания полиэтилена с эффектом памяти формы, востребованного в электротехнической, кабельной и строительной отраслях.
Таким образом, гамма-излучение из потенциальной угрозы превращается в мощный и точный инструмент, нашедший применение в медицине, промышленности и геологоразведке. Ученые продолжают расширять границы его использования, открывая новые возможности для модификации материалов и развития технологий.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Лечит рак и модифицирует материалы – ученые ПНИПУ рассказали об использовании гамма-излучения.