Реакции с тяжелыми ионами предоставляют уникальную возможность получить ядра вблизи границ стабильности и проникнуть в область химических элементов второй сотни. В курсе рассматриваются основы физики тяжелых ионов, а также современные тенденции в исследовании ядерных реакций. Предметом курса является одно из новых направлений ядерной физики — физика тяжелых ионов, занимающаяся исследованием ядерных реакций, переходом одних ядер в другие, синтезом новых ядер. Физика тяжелых ионов позволяет изучать коллективные ядерные процессы, характеризуемые предельно большими изменениями ядерной формы, сильным перераспределением энергии между различными степенями свободы систем. Дана классификация ядерных реакций с тяжелыми ионами и их анализ с точки зрения новых изотопов у границ ядерной стабильности. Рассматриваются возможности современных ускорителей для синтеза ядер с использованием ядерных реакций с тяжелыми ионами. На примерах показана связь исследований в области физики тяжелых ионов с прикладными исследованиями: ядерная медицина, радиационная физика твердого тела. Отдельный модуль курса посвящен вопросам истории образования Вселенной с точки зрения физики элементарных частиц, ядерной физики. Обсуждается проблема нуклеосинтеза и непосредственная связь ядерно-физических экспериментов, с астрофизическими явлениями.
Тяжелые ионы в ядерной медицине. Часть 2
Loading...
From the course by National Research Nuclear University MEPhI
Физика тяжелых ионов
ratings
From the lesson
Физика тяжелых ионов и высокие технологии
Meet the Instructors
Пенионжкевич Юрий ЭрастовичДоктор физико-математических наук
Кафедра экспериментальных методов ядерной физики
Еще очень интересное, на мой взгляд,
использование для медицины тяжелых ионов,
это их способность удельной ионизации
на очень, выделение максимальной ионизации,
максимальной энергии, на очень узком участке образца —
это так называемая узкая кривая Брэгга,
то есть кривая Брэгга, это расстояние, глубина объекта
и относительная доза или удельная ионизация
на глубине объекта.
Вот на этой картинке вы видите
такие кривые Брэгга, для нейтронов,
для гамма-квантов кобальта и азота, азот — это тяжелый ион.
Посмотрите, нейтроны облучают.
Значит, у нас исследуемая область находится на расстоянии,
на глубине 12 сантиметров, внутри организма.
Мы хотим ее облучить ионизирующим излучением,
нейтроны не дают резко направленного облучения,
на данной глубине и вот такие синие кривые,
это распределение удельной ионизации по глубине объекта.
Нейтроны тоже не очень эффективны,
а азот имеет очень узкое распределение.
То есть это, как некий нож,
мы выбираем энергию азота или саму частицу,
потому что если это более тяжелая частица,
то это на меньшей глубине объекты высаживаются,
но очень узкое распределение, Брэгговское распределение,
узкое распределение потери энергии по глубине объекта.
То есть мы, практически с точностью до одного сантиметра,
можем облучать объект, при использовании методов радиотерапии,
который нам нужен, который нужно излечить.
Вот преимущество тяжелых ионов.
Ну и наконец, это вот, некие пока фантазии, но они
довольно реальны, это использование уже пучков радиоактивных ядер,
сейчас очень модно уже кроме стабильных пучков тяжелых ионов,
используются пучки радиоактивные.
Получают их в реакциях, ускоряются,
радиоактивных ядер для исследований в области
радиобиологии или микробиологии.
Первый пример, это вот рисунок А,
мы имеем возможность ускорять
радиоактивное ядро до малой энергии.
То есть, осуществить практически посадку,
не разрушая объекта, не создавая деструкции объекта,
в область нейрона, вот мы видим, синий — это нейрон,
а красное — это ядра испускающие альфа-частицы,
радиоактивные ядра. Вот мы посадили это ядро,
альфа-активное, в район нейрона
и его возбуждаем с помощью пучка альфа-частиц,
внедряй в нейрон микро-электрод,
мы получаем информацию об этом объекте, то есть о нейроне.
Это совершенно новый метод изучения,
так называемая нейронная микробиология,
получение информации о свойствах нейрона.
И последняя картинка, на мой взгляд, тоже интересна,
которая связана с пучками радиоактивных ядер,
это нижняя картинка. Здесь уже хромосомная физика.
У нас есть различные образования,
вот слева вы видите две таких гантелины,
зеленая и красная, которые есть так называемое
стабильное образование хромосом в организме.
Их можно разрушать, что и происходит на самом деле в природе.
Под действием излучения, каких-то экологических катаклизм,
еще каких-то проблем, эти образования хромосом, стабильные,
нарушаются, делятся, разрушаются,
а потом опять сливаются и образуются новые образования.
Так вот они могут соединиться, как видно из последующего рисунка,
разным способом и образовывать так называемые
положительные образования хромосомы или отрицательные.
Вот отрицательные хромосомы приводят
к заболеваниям онкологическим.
Положительные, ну как-то, пагубно не влияют на
заболевания и на организм человека.
Вот это моделирование, разных процессов, под действием
небольшого ионизирующего излучения
или, так сказать, тяжелого иона, низкая энергия,
которая имплантируется в область хромосомную,
не разрушает клетки, не производя деструкцию клетки,
вот это микробиология, мне кажется, будущего
и когда физики-ядерщики, наконец найдут контакт
с микробиологами, что у нас в Дубне в ОИЯИ есть,
у нас прекрасная лаборатория, радиобиологическая лаборатория,
возглавляемая Красавиным, профессором,
которая использует тяжелые ионы для многих этих исследований,
это будет новый шаг в использовании
тяжелых ионов для науки о жизни.
Explore our Catalog
Join for free and get personalized recommendations, updates and offers.
Coursera provides universal access to the world’s best education,
partnering with top universities and organizations to offer courses online.
© 2018 Coursera Inc. All rights reserved.
