6 августа 1945 года в 8:16 ядерный заряд, содержащий 64 кг урана, взорвался на высоте 580 м над японским городом Хиросима, с безжалостной точностью подтвердив уравнение Эйнштейна
[108]. Сама по себе эта бомба была крайне неэффективной: распаду подвергся всего один килограмм урана, а в энергию превратились только 700 мг массы – столько весит бабочка
[109]. Но этого было достаточно, чтобы за долю секунды полностью уничтожить город. Около 78 000 человек погибли в момент взрыва или сразу после него – были испарены, раздавлены или сожжены в огненной буре, прошедшей за взрывной волной
[110]. К концу года еще 25 000 мужчин, женщин и детей заболели и умерли от воздействия радиации, высвобожденной первым в мире взрывом атомной бомбы в ходе военных действий.
Радиация – следствие распада нестабильных атомов. Ядра атомов различных элементов различаются по весу, определяемому числом протонов и нейтронов
[111]. У каждого элемента уникальное число протонов, оно никогда не меняется, определяя «атомный номер» и положение элемента в периодической таблице: водород никогда не имеет больше одного протона, у кислорода их всегда восемь, у золота – 79. Но атомы одного и того же элемента могут иметь переменное число нейтронов, что дает различные изотопы: от дейтерия («тяжелый» водород – с одним нейтроном вместо двух) до урана-235 (металл уран с пятью добавочными нейтронами).
Добавление или удаление нейтронов из ядра стабильного атома превращает его в нестабильный изотоп
[112]. Такой изотоп будет стремиться к восстановлению равновесия, отбрасывая части своего ядра в поисках стабильности – производя либо другой изотоп, либо иногда совсем другой элемент. Например, плутоний-239 отбрасывает два протона и два нейтрона из своего ядра, становясь ураном-235. Этот динамический процесс ядерного распада и есть радиоактивность, а высвобождаемая при этом энергия, которую ядра излучают в форме волн или частиц, – радиация.
Радиация окружает нас всегда и повсюду
[113]. Она исходит от Солнца, и ее несут космические лучи, погружая города на большей высоте в фоновую радиацию более высоких уровней, чем в городах на уровне моря. Подземные залежи тория и урана испускают радиацию, как и каменные строения: камень, кирпич и штукатурка содержат радиоизотопы. Гранит, из которого построено здание Капитолия в США, настолько радиоактивен, что нарушает многие нормативы, установленные для атомных электростанций. Все живые ткани в той или иной степени радиоактивны: люди, как и бананы, излучают радиацию, поскольку и те и другие содержат небольшие количества радиоизотопа калия-40. В мышцах его больше, чем в других тканях, поэтому мужчины в целом радиоактивнее женщин. Бразильские орехи, содержащие радий в концентрации в тысячу раз выше, чем любой другой органический продукт, являются самой радиоактивной пищей в мире.
Радиация невидима и не имеет вкуса или запаха. Нам еще предстоит доказать, что до некоего уровня воздействие радиации полностью безопасно, однако она становится стопроцентно опасной, когда излучаемые частицы и волны обладают достаточной энергией, чтобы ионизировать (нарушить оболочку из электронов и превратить в заряженные ионы) атомы, составляющие ткани живых организмов. Такая радиация называется ионизирующим излучением.
Известны три основные формы ионизирующего излучения: альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи. Альфа-частицы относительно крупные, они движутся медленно и не могут проникнуть через кожу; даже лист бумаги блокирует их движение. Но если им удается проникнуть в тело другими способами – если их проглотить или вдохнуть, – альфа-частицы могут вызвать тяжелое повреждение хромосом и смерть. Радон-222, скапливающийся в виде газа в непроветриваемых подвалах, заносит альфа-частицы в легкие, где они вызывают рак
[114]. Мощным источником альфа-излучения является один из канцерогенов, содержащихся в табачном дыме, – полоний-210
[115]. Этот яд, подсыпанный в чашку чая, убил в 2006 году в Лондоне бывшего офицера ФСБ Александра Литвиненко
[116].
Бета-частицы меньше и движутся быстрее альфа-частиц, они могут проникать глубже в живые ткани, вызывая видимые ожоги кожи и длительные генетические повреждения. Лист бумаги не защищает от бета-частиц, а вот алюминиевая фольга – или достаточное расстояние – защитят. На расстоянии свыше 3 м бета-частицы не наносят ущерба, но они опасны, если попадут внутрь организма. Организм ошибочно принимает их за базовые элементы, и бета-излучающие радиоизотопы могут достигать смертельной концентрации в отдельных органах: стронций-90, относящийся к той же химической группе, что и кальций, накапливается в костях, рутений всасывается кишечником, йод-131 откладывается в щитовидной железе у детей и может вызвать рак.
Гамма-лучи – высокочастотные электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света – имеют наибольшую энергию из всех форм ионизирующего излучения
[117]. Они преодолевают большие расстояния, выводят из строя электронные приборы, задержать их могут только толстые слои вещества – бетона или свинца. Гамма-лучи беспрепятственно проходят через человеческое тело, пробивая клетки как микроскопические пули.
