مردی که کیفیت پایین غذایش را با ردیاب رادیواکتیو ثابت کرد!

فرادید| هر سال در ماه اکتبر، جوایز نوبل به تعداد انگشت‌شماری از دستاوردهای علمی پیشگامانه تعلق می‌گیرد. در حالی که بسیاری از اکتشافات برنده جایزه، حوزه علم را متحول کرده‌اند، برخی از آن‌ها از مکان‌های غیرمتعارف سرچشمه گرفته‌اند. برای جورج دی هِوِسی، برنده جایزه نوبل شیمی سال ۱۹۴۳ که ردیاب‌های رادیواکتیو را کشف کرد، آن مکان کافه‌تریای یک پانسیون در منچستر در سال ۱۹۱۱ بود.

به گزارش فرادید، دی هوسی شک داشت که کارکنان کافه‌تریایی که هر روز در آن غذا می‌خورد، از باقیمانده بشقاب‌های شام دوباره استفاده می‌کردند چون به نظر می‌رسید سوپ هر روز حاوی تمام مواد اولیه روز قبل است. بنابراین او برای آزمودن این نظریه طرحی ارائه کرد. 

جورج دی هوسی شیمیدان مجارستانی

آن زمان، دی هوسی با مواد رادیواکتیو کار می‌کرد. او مقدار کمی مواد رادیواکتیو را روی گوشت باقی مانده‌اش پاشید. چند روز بعد، یک الکتروسکوپ را با خود به آشپزخانه برد و رادیواکتیویته غذای آماده‌شده را اندازه گرفت. 

صاحبخانه او که مقصر غذای بازیافت‌شده بود، وقتی دی هوسی نتایج را به او نشان داد، فریاد زد «این جادوست»، اما در واقع، این نخستین آزمایش موفق ردیاب رادیواکتیو بود. 

تحقیقات اولیه دی هوسی در این زمینه، روشی را که دانشمندان مدرن از مواد رادیواکتیو استفاده می‌کنند متحول کرد و منجر به انواع پیشرفت‌های علمی و پزشکی شد. 

سرب مزاحم

دی هوسی متولد مجارستان، یک سال پیش از انجام این آزمایش، به بریتانیا سفر کرده بود تا با دانشمند هسته‌ای ارنست رادرفورد که دو سال قبل برنده جایزه نوبل شده بود، کار کند. 

رادرفورد آن زمان با یک ماده رادیواکتیو به نام رادیوم D کار می‌کرد؛ فراورده فرعی ارزشمندِ رادیوم به دلیل نیم‌زیست طولانی آن (۲۲ سال). با این حال، رادرفورد نمی‌توانست از نمونه رادیوم D خود استفاده کند، چون مقادیر زیادی سرب در آن مخلوط شده بود. 

وقتی دی هوسی به او ملحق شد، رادرفورد از او خواست تا رادیوم D را از سرب مزاحم جدا کند. سرب مزاحم از ترکیب ایزوتوپ‌های پایدار سرب (Pb) ساخته شده بود. هر ایزوتوپ دارای شمار یکسانی پروتون (۸۲ برای سرب)، اما شمار متفاوتی از نوترون‌ها بود. 

دی هوسی تقریباً دو سال روی جداسازی رادیوم D از سرب طبیعی با استفاده از تکنیک‌های جداسازی شیمیایی کار کرد، اما موفق نشد. دلیل شکست او این بود که آن زمان برای کسی شناخته‌شده نبود که رادیوم D در واقع شکل متفاوتی از سرب است، یعنی ایزوتوپ رادیواکتیو یا ایزوتوپ رادیواکتیوPb-210. 

با این حال، شکست دی هوسی منجر به کشف بزرگتری شد. این دانشمند خلاق دریافت اگر نتواند رادیوم D را از سرب طبیعی جدا کند، می‌تواند از آن به عنوان ردیاب سرب استفاده کند. 

ایزوتوپ‌های رادیواکتیو، مانند Pb-210، ایزوتوپ‌های ناپایدارند، به این معنا که با گذشت زمان به عنصر دیگری تبدیل می‌شوند. طی این دگرگونی که واپاشی رادیواکتیو نامیده می‌شود، معمولا ذرات یا نور آزاد می‌کنند که می‌تواند به عنوان رادیواکتیویته شناسایی شود. 

این رادیواکتیویته نشانگر حضور ایزوتوپ رادیواکتیو است. این خاصیت حیاتی ایزوتوپ‌های رادیویی اجازه می‌دهد از آن‌ها به عنوان ردیاب استفاده شود. 

رادیوم D به عنوان ردیاب

ردیاب ماده‌ای است که در انبوهی از مواد مشابه خودش را نشان می‌دهد چون دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی است که ردیابی آن را آسان می‌کنند. 

برای نمونه، اگر گروهی از کودکانی را دارید که به سفر کوتاه علمی می‌روند و یکی از آن‌ها ساعت هوشمند به دست دارد، می‌توانید با ردیابی سیگنال GPS روی ساعت هوشمند او متوجه شوید آن‌ها به زمین بازی رفته‌اند یا خیر. در مورد دی هوسی، کودکان اتم‌های سرب بودند، ساعت هوشمند رادیوم D بود و سیگنال GPS رادیواکتیویته‌ی منتشرشده بود. 

در دهه ۱۹۱۰، موسسه تحقیقات رادیوم وین، نسبت به هر موسسه دیگری، کلکسیون بزرگتری از رادیوم و محصولات جانبی آن داشت. دی هوسی برای ادامه آزمایشات خود با رادیوم D، سال ۱۹۱۲ به وین نقل مکان کرد. 

او با فریتز پانت همکاری کرد، کسی که کار غیرممکن جداسازی رادیوم D از سرب را بدون موفقیت انجام داده بود. این دو دانشمند نمونه‌هایی از ترکیبات شیمیایی مختلف را با مقادیر کمی از یک ردیاب رادیواکتیو ترکیب کردند. آن‌ها به این ترتیب می‌توانستند فرآیندهای شیمیایی را با ردیابی حرکت رادیواکتیویته در واکنش‌های شیمیایی مختلف مطالعه کنند. 

دی هوسی کار خود روی مطالعه فرآیندهای شیمیایی با استفاده از نشانگرهای ایزوتوپی مختلف را سال‌ها ادامه داد. او حتی نخستین کسی بود که ردیاب‌های غیررادیواکتیو را معرفی کرد. یکی از ردیاب‌های غیررادیواکتیوی که او مطالعه کرد، ایزوتوپ سنگین‌تر هیدروژن به نام دوتریوم بود. فراوانی دوتریوم ۱۰۰۰۰ برابر کمتر از هیدروژن معمولی است، اما تقریباً دو برابر سنگین‌تر است که جداسازی این دو را آسان‌تر می‌کند. 

دی هوسی و همکارش از دوتریوم برای ردیابی آب در بدنشان استفاده کردند. آن‌ها در تحقیقات‌شان به نوبت نمونه‌ها را بلعیدند و دوتریوم موجود در ادرارشان را اندازه‌گیری کردند تا دفع آب از بدن انسان را مطالعه کنند. 

دی هوسی به دلیل مطالعاتش روی استفاده از ایزوتوپ‌ها به عنوان ردیاب در مطالعه فرآیندهای شیمیایی، برنده جایزه نوبل شیمی۱۹۴۳ شد. 

ردیاب‌های رادیواکتیو امروزی

بیش از یک قرن پس از آزمایش‌های دی هوسی، اکنون در بسیاری از رشته‌ها به طور معمول از ردیاب‌های رادیواکتیو استفاده می‌شود، از پزشکی گرفته تا علم مواد و زیست‌شناسی. 

این ردیاب‌ها می‌توانند بر پیشرفت بیماری در پروسه‌های پزشکی، جذب مواد مغذی در زیست‌شناسی گیاهی، سن و جریان آب در سفره‌های زیرزمینی و اندازه‌گیری سایش و خوردگی مواد نظارت کنند. رادیوایزوتوپ‌ها به محققان این امکان را می‌دهند که مسیرهای مواد مغذی و داروها را در سیستم‌های زنده بدون برش تهاجمی بافت دنبال کنند. 

هشتاد سال پیش، دی هوسی یک پروژه جداسازی را با موفقیت انجام داد و آن را به کشفی تبدیل کرد که زمینه علمی جدیدی ایجاد کرد. ردیاب‌های رادیواکتیو تا کنون زندگی انسان‌ها را به طرق مختلف تغییر داده‌اند. با این حال، دانشمندان به توسعه ردیاب‌های رادیواکتیو جدید و یافتن راه‌های نوآورانه برای استفاده از آن‌ها ادامه می‌دهند.

مترجم: زهرا ذوالقدر