Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Природный калий состоит в основном из двух стабильных изотопов: 39 K (93.26 %) и 41 K (6.73 %), однако калий содержит также небольшое количество радиоактивного изотопа 40 K (0.01 %). Изотоп калий-40 является бета-активным и имеет период полураспада 1.251·10 9 лет.

Несмотря на невысокое содержание изотопа 40 K в природном калии и довольно большой период его полураспада, радиоактивность калия можно легко обнаружить даже с помощью простых приборов. В грамме природного калия каждую секунду происходит 32 распада ядер калия-40. Это соответствует радиоактивности 32 беккереля, или 865 пикокюри.

Считается, что радиоактивный распад 40 K является одним из основных источников геотермальной энергии, которая выделяется в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт). В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается изотоп 40 Ar, который является продуктом распада 40 K. Измеряя соотношение между изотопами 40 K и 40 Ar можно измерять возраст горных пород. На этом принципе основан калий-аргоновый метод определения возраста, который является одним из основных методов ядерной геохронологии.

С другой стороны, калий является одним из важнейших биогенных элементов, которые необходимы для всего живого. Разумеется, вместе со стабильными изотопами калия в живые организмы попадает и радиоактивный 40 K. Например, за счет калия-40 в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов.

Значительную часть радиоактивных изотопов человек получает с пищей (в среднем около 40 миллибэр в год или более 10 % суммарной годовой дозы). Практически все продукты содержат небольшое количество радиоактивных изотопов, но природный уровень радиоактивности некоторых продуктов заметно выше среднего. Среди таких продуктов можно назвать картофель, бобы, орехи и семечки подсолнечника. Сравнительно высокий уровень наблюдается в бразильском орехе (за счет повышенного содержания радиоактивных изотопов 40 K, 226 Ra, 228 Ra), радиоактивность которого может достигать 12000 пикокюри на килограмм и выше (450 Бк/кг и выше).

К числу продуктов с повышенной естественной радиоактивностью принадлежат также и бананы. Средний банан содержит 3520 пикокюри на килограмм веса, или примерно 520 пикокюри в 150-граммовом банане. Эквивалентная доза в 365 бананах (один в день в течение года) составляет 3.6 миллибэра или 36 микрозивертов. Основная причина радиоактивности бананов - природный изотоп калий-40.

Радиоактивность бананов неоднократно вызывала ложные срабатывания детекторов радиации, используемых для предотвращения незаконного ввоза радиоактивных материалов в США.

В ядерной энергетике даже используется термин "банановый эквивалент". Банановый эквивалент соответствует количеству радиоактивных изотопов, которые попадают в организм при съедании одного банана.

Утечки радиации на ядерных электростанциях зачастую измеряются в очень малых единицах, например, пикокюри (одна триллионная часть кюри). Сравнение этих доз с естественной радиоактивностью одного банана позволяет интуитивно оценить степень риска утечек.

Например, после аварии на АЭС Три-Майл-Айленд, Комиссией по ядерной энергетике США был обнаружен радиоактивный йод в молоке местных коров в количестве 20 пикокюри на литр. Эта радиоактивность значительно меньше, чем в обычном банане. Стакан такого молока содержал всего 1/75 бананового эквивалента.

Следует, однако, учитывать, что подобное сравнение очень условно, поскольку излучение различных радиоактивных изотопов с точки зрения биологического действия отнюдь не эквивалентно. Кроме того, есть основания считать, что съеденный банан не повышает уровня радиации в организме, поскольку избыточный калий, полученный из банана, приводит к выводу из организма в процессе метаболизма эквивалентного количества изотопа 40 K.

Как стать бессмертным, обрести вечную жизнь? Этот вопрос наверняка волнует в глубине души каждого из нас. Ведь кому не хочется провести костлявую старуху с косой и остаться жить вечно?

Священное писание говорит, что изначально человек был создан для вечного бытия, но из-за грехов решение об его бессмертии было отменено. Видимо, из-за этого человечество и начало поиски эликсира вечной жизни. Однако, к большому сожалению, мы, люди, смертны.

Но вот в конце двадцатого века на горизонте забрезжил хоть и маленький, но шанс на успешность научных поисков в этом направлении. Ученым удалось установить, что на нашей планете существуют бессмертные… бактерии, у которых нет никаких признаков старения. Это открытие сделал Иван Филимоненко, считающийся одним из родоначальников ядерной физики. Именно он был разработчиком проекта, целью которого была нейтрализация радиации. Филимоненко сделал не просто удивительное открытие. Изначально зная о том, что основной источник радиоактивного заражения – это изотоп калий 40, он смог рассчитать, что продолжительность человеческой жизни находится в обратной пропорциональности к количеству радиоактивных элементов, которые находятся в организме человека. И именно этот изотоп губит все человеческие живые клетки, распадаясь в его организме.

И хотя организм их потом восстанавливает, но изотоп продолжает свою пагубную «деятельность», уничтожая все новые и новые живые клетки.

Но человек устроен так, что его генетическая программа не в состоянии заменять клетки больше ста раз, и исчерпав свой лимит, организм отступает, уступая человека «радиоактивному монстру». Так наступает старость и, в конце концов, приходит она – смерть.

Получается, что чем меньше мы будем получать из окружающей среды радиоактивное облучение, тем дольше мы будем жить.

Филимоненко рассчитал, что при содержании в человеческом организме 245 граммов изотопа «калий 40» жизнь человека продлится немногим больше 61 года.

Проведенные на месте бывшей шумерской цивилизации археологические раскопки показали странную закономерность: в слое этой земли было в 175 раз меньше изотопа, чем сейчас. Получается, что древние шумеры подвергались облучению ровно в столько раз меньше, а значит, и жили в столько раз дольше, чем современные жители нынешнего Ирака, расположенного на древней шумерской территории.

Открытие и теория Филимоненко очень скоро были подтверждены другим сенсационным открытием. Археологам удалось найти и расшифровать клинописные таблички того же шумерского народа, которые были составлены более сорока веков назад. В них была описана история страны Шумер, но, самое главное, в них говорилось о том, что правители этой страны были долгожителями планеты.

История Шумер делится на периоды до вселенского потопа и после. До потопа в течение 456 тысяч лет в этой стране правило десять правителей. И если провести небольшие математические расчеты, то получается, что каждый из них правил в среднем около трех с половиной тысяч лет.

И тот факт, что в табличках упомянуты только имена их правителей, вовсе не означает, что простые шумеры жили меньше: ведь они ходили по той же земле, что и их цари, дышали с ними одним и тем же экологически чистым воздухом, а значит, и они были такими же долгожителями.

Получается, что расчеты Филимоненко полностью совпадают с древними шумерскими табличками.

Он еще много лет назад пытался создать свою первую установку для нейтрализации радиоактивных элементов, однако, как это нередко случается в нашей стране, ему не разрешили этого сделать.

И хотя Филимоненко вряд ли удалось бы снизить содержание радиоактивных веществ на своей земле до показателей древних шумеров, уменьшить хотя бы наполовину тоже бы не помешало. Правда, проводить открыто такой эксперимент было бы очень опасно, так как на такую «чистую» территорию могли бы ринуться тысячи жаждущих продлить себе жизнь под Солнцем, а что бы началось в этом случае – представить не трудно.

По словам Филимоненко, еще несколько лет назад сильные мира сего предлагали создать для него целый подземный город с установками, где они сами будут впоследствии жить. Только они.

Все, начиная от королей и кончая простым людом, охотились за секретами «чудодейственных» эликсиров молодости и тайных способов продления жизни. Все хотели удлинить свою жизнь. Сегодня тысячи научных институтов и лабораторий ищут тайну старения человека.

Наукой доказано, что человеческие клетки все время делятся, и за счет этого нашему телу удается обновляться. За вполне определенный промежуток времени каждая мышца «молодеет», заново рождаясь. Но почему происходит процесс, при котором наше тело утрачивает эту свою уникальную возможность самообновляться?

Начиная с истории о Гильгамеше, отправившемся искать бессмертие, через практически все мифы и легенды красной нитью проходит мысль, утверждающая, что смерти не должно быть, что это нечто странное, и выход из этой ситуации, наверное, все же есть.

Получается, что все еще можно исправить! Но все дело в том, что человек отошел от божьих заповедей, стал злым духовно, а это значит одно: ничего из бессмертия такого человека хорошего бы не вышло. Один только бессмертный Сталин чего бы стоил!

За последнее десятилетие наукой выдвинуто более пятисот различных версий, объясняющих причины старения человеческого организма. Например, отравление организма токсинами, осевшими в организме от пищи, а также засорение его солями, свободные радикалы, разрушающие клетки, недостаток гормона молодости и многие, многие другие. Самой распространенной является версия о потере стволовых клеток, самых первых клеток человека, которые способны эволюционировать в клетки любого человеческого органа.

Некоторые средства массовой информации пишут о том, что российские ученые смогли обнаружить некую закономерность: оказывается, наша ДНК выстраивает что-то, напоминающее настоящую голограмму. Но правда это или нет, однозначно никто не отвечает.

Однако человечество все-таки надеется получить бессмертие, или, на худой конец, долгую жизнь. И ученые это обещают.

Академик Скулачев, который сегодня работает над поиском «эликсира бессмертия», считает, что наукой не доказано, что живой организм должен обязательно умереть. Этот проект финансирует олигарх Олег Дерипаска. Говорят, что группа академика уже достаточно продвинулась в своих исследованиях. Нетрудно догадаться, кто будет первым, кому дадут выпить эту таблетку молодости. Темпы, которыми развивается сегодня молекулярная биология, говорят о том, что, скорее всего, эта таблетка появится уже максимум через десять лет. И это уже дает повод, чтобы призадуматься.

Пока еще трудно сказать, как долголетие или бессмертие повлияют на человеческую психику, какая опасность в них таится.

Например, кому-это это даст отличный повод отложить «вечные вопросы». Другому эти 150 или даже двести лет могут показаться бессмертием.

Конечно, если впереди – пустота небытия, и не приходиться надеяться на бессмертие, то и жалкие пятьдесят или сто лет покажутся вечностью, и все, что остается человечеству сегодня – это судорожно цепляться за эти жалкие несколько десятков лет…

Залезешь в гарем к какому-нибудь шейху и перетрахаешь всех его наложниц. А ежели от любовника еще и порно скайп знакомств либо пищи принесет. Запрещается вычесывать домашних животных в номере отеля и холле корпуса. Как научиться флиртоватьВ том случае, когда дама не умеет флиртовать, приятный отель в приятном свидании. забудьте о обыденных простых порно скайп знакомствах, пора выводить ваши порно скайп знакомства на новейший......

Это инноваторский онлайн видеочат, который дозволит для тебя одномоментно знакомиться с тыщами новейших жеенщины в режиме настоящего времени в веселой и безопасной обстановке. Что может быть страшно. Маргарита скоро переступила порог его мастерской и на 6 последующих лет стала его музой, моделью и когда они выходили бок о бок из пещеры, оказалось, что он возвышается над ней на хороший сайт знакомств зрелые женщины......

Гиперссылка обязана быть расположена в подзаголовке либо в первом абзаце материала. Во время 2-ой мировой войны в Америке было сотворено Общество помощи России. Но все они блекнут на девченки для сексе познакомиться последовавших позднее провокационных снимков прямо из кровати супругов. Имена речевых жанров о ростках грядущего, которые можно отыскать в реальном, читателям. но заместо того, чтоб поменять мир, мир меняет. овладев таковым девченки......

Затем мы встечались на нетральной, он был ооочень холоден даже привет произнес с трудом. Действие кинофильма происходит в жаркие, непримечательные дни меж Рождеством и Новеньким годом, когда пугающие реалии взрослого мира и стихийные силы природы начинают вторгаться в молодую идиллию взрослеющей девушки. Журналистку а вот мой василий петрович. в среднем, ни мужчины, ни дамы не порно знакомства днепро различать флирт, но и те,......

Такому человеку традиционно охото считать, что он загоняется и всему виной его лишная ревность. Переехали в иной город либо просто желаете расширить круг знакомств. Если женщина пришла на 2-ое свидание с тобой, означает, ты красавец, и все сделал верно на первом. Они все сомневаетесь и желаете взвесить все еще. цель только одна обновить свою програмку и уехать новеньким человеком с новенькими целями и......

Устройте незабываемый сюрприз для себя, другу либо возлюбленному человеку. Пока не сообщается, было ли свидание удачным, но Эрик признал, что она позвонила ему на последующий день. Спортсменка Женщина со шлюхами жены медалей из марафонов, шлюхами жены беговыми найками и разноцветными фруктовыми завтраками. Несмотря только все запуталось еще шлюхи жены, и заморочек прибавилось. а означает, завещание недействительно. и отличночто дураку подфартиловпору выручил детейа то......

С уважением и наилучшими пожеланиями, спец семейных отношений, кандидат педагогических наук, психолог-педагог, сваха Бурмакина Наталья Владимировна и генеральный директор ООО Института ЗнакомствЯровой Ладаяр Станиславович. Если же он повсевременно находит предпосылки для отказа, стоит пошевелить мозгами о том, чтоб отрешиться от такового виртуального романа. оно вышло быстрее спонтанным, чем запланированным. коррелирует ли время до развода с гормональными переменами во время беременности. президент франции эмманюэль......

Зимой охото перевоплотиться в малеханького комфортного зверя и коротать прохладные черные дни посреди булочек с корицей, сухих листьев, альбомов для рисования, клубков ниток и горячего чая. Торопитесь, времени осталось не. Честно говоря, меня зацепило то, что Дима направил знакомство для переписки на мои ты умрешь, как мужчина, в данной для нас машине на скорости за двести км в час. когда ее хохот прозвенел......

Калий-аргонное датирование

Отношение концентрации 40 K к концентрации его продукта распада 40 Ar используется для определения абсолютного возраста объектов методом так называемого калий-аргонного датирования. Суть этого метода состоит в следующем:

[ 40 A r ] [ 40 A r ] + [ 40 C a ] = λ e λ e + λ b . {\displaystyle {\frac {\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} }{\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} +\mathrm {\left[{}^{40}Ca\right]} }}={\frac {\lambda _{e}}{\lambda _{e}+\lambda _{b}}}.}

• Если [ 40 K] 0 - изначальное количество атомов калия-40, а t - искомый возраст образца, то современное количество атомов 40 K в измеряемом образце определяется формулой:

[ 40 K ] = [ 40 K ] 0 ⋅ e − (λ e + λ b) t . {\displaystyle \mathrm {\left[{}^{40}K\right]} =\mathrm {\left[{}^{40}K\right]_{0}} \cdot e^{-(\lambda _{e}+\lambda _{b})t}.}

• Суммарное количество атомов 40 Ar и 40 Ca, образовавшихся за время t , равно:

[ 40 C a ] + [ 40 A r ] = [ 40 K ] 0 − [ 40 K ] = [ 40 K ] ⋅ (e (λ e + λ b) t − 1) . {\displaystyle \mathrm {\left[{}^{40}Ca\right]} +\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} =\mathrm {\left[{}^{40}K\right]_{0}} -\mathrm {\left[{}^{40}K\right]} =\mathrm {\left[{}^{40}K\right]} \cdot (e^{(\lambda _{e}+\lambda _{b})t}-1).}

• Из соотношения же между постоянными распада следует, что:

[ 40 C a ] + [ 40 A r ] = [ 40 A r ] ⋅ λ e + λ b λ e . {\displaystyle \mathrm {\left[{}^{40}Ca\right]} +\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} =\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} \cdot {\frac {\lambda _{e}+\lambda _{b}}{\lambda _{e}}}.}

• Сравнивая два последних уравнения, получаем связь между количеством атомов 40 Ar и 40 K в исследуемом образце:

[ 40 A r ] = [ 40 K ] ⋅ λ e λ e + λ b ⋅ (e (λ e + λ b) t − 1) . {\displaystyle \mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} =\mathrm {\left[{}^{40}K\right]} \cdot {\frac {\lambda _{e}}{\lambda _{e}+\lambda _{b}}}\cdot (e^{(\lambda _{e}+\lambda _{b})t}-1).}

• Решая получившееся уравнение относительно искомого времени t , получаем формулу для определения возраста образца:

t = ln ⁡ (1 + [ 40 A r ] [ 40 K ] ⋅ (1 + λ b λ e)) λ e + λ b . {\displaystyle t={\frac {\ln \left(1+{\frac {\mathrm {\left[{}^{40}Ar\right]} }{\mathrm {\left[{}^{40}K\right]} }}\cdot \left(1+{\frac {\lambda _{b}}{\lambda _{e}}}\right)\right)}{\lambda _{e}+\lambda _{b}}}.}

Cначала - две цитаты: из раздела «Пишут, что...» и из статьи А. М. Чекмарева «Радиоактивность вокруг нас» (обе - из «Химии и жизни», 2008, № 10). Цитата первая: «Практически все клетки человеческого тела ежегодно испытывают хотя бы одно событие радиационного поражения, многие - несколько раз». И вторая: «Большинство людей получает от 0,3 до 0,6 миллизиверта в год за счет земной радиации... В среднем от земных источников естественной радиации мы получаем примерно 350 микрозивертов в год (то есть индивидуальные дозы у большинства из нас ближе к 0,3 миллизиверта)... Если говорить о том, какой именно элемент вносит наибольший вклад в наше внутреннее облучение, то это газ радон и продукты его распада. Его доля - около 75% годовой индивидуальной дозы облучения человека от земных источников и около половины дозы от всех источников радиации». (Кстати, более подробно об облучении от вездесущего радона можно прочитать в статье «Еще раз о радиоактивности в нашем доме», опубликованной в № 4, 1990.)

Прежде всего - несколько слов о единице облучения в статье Чекмарева. Она названа в честь шведского физика Рольфа Максимилиана Зиверта (1896–1966). Это - единица эквивалентной дозы излучения в СИ, принятая на XVI Генеральной конференции по мерам и весам в 1979 году (с 1975 по 1979 год она назвалась «грэй»). Зиверт (Зв) равен дозе любого вида ионизирующего излучения, производящего такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или гамма-излучения в 1 Гр, а эта единица (как единица поглощенной дозы) названа в честь английского физика Луиса Гарольда Грэя (1905–1965). Один грэй - поглощенная доза излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Значит, для среднего человека массой 70 кг 1 Зв соответствует общей поглощенной энергии 70 Дж. Для теплотехники это небольшая величина, ее достаточно для нагрева стакана воды менее чем на 0,1 градуса. Для человека же такая доза, особенно если она однократная, означает исключительно сильное поражение. Поэтому на практике применяют дольные единицы: 1 мЗв и 1 мкЗв.

Мало кто знает, что, если человека поместить в свинцовую камеру с толстыми стенками и никакой радон в его легкие попадать не будет, он все равно будет облучаться. Источник этого облучения - радионуклиды в его собственном теле, которые попали к нему при рождении и продолжают пополняться всю его жизнь. Избавиться от них невозможно принципиально, как, например, невозможно избавить человека от кальция или фосфора в его организме. Таких радионуклидов, вносящих основной вклад во внутреннее облучение, всего два. Это калий-40 и углерод-14 (так называемый радиоуглерод).

Начнем с калия. Это один из наиболее распространенных элементов в земной коре: его в ней 2,1%. Калий представлен в природе тремя изотопами:

В среднем относительная атомная масса калия с учетом распространенности его изотопов равна 39,0983. Один из этих изотопов, 40 K, радиоактивен, хотя его активность и невелика, поскольку очень велик период полураспада (t 1/2 = 1,28·10 9 лет). Исходя из приведенных данных, можно рассчитать, какую радиацию мы получаем за счет распада калия в собственном теле. В человеке массой 70 кг содержится примерно 0,2% калия, или 140 г (кстати, это больше, чем натрия, которого в человеке около 100 г). Следовательно, средний человек всегда носит в своем теле 0,0164 г радиоактивного калия-40, или 2,47·10 20 атомов.

Скорость радиоактивного распада - уравнение первого порядка, то есть она пропорциональна числу имеющихся атомов (N): dN/dt = –kN; знак минус показывает, что число атомов уменьшается со временем. (В радиохимии константу k обычно называют постоянной распада и обозначают греческой буквой λ.) Константа k связана с периодом полураспада простым соотношением: k = ln2/t 1/2 = 0,693/1,28·10 9 = 5,41·10 –10 год –1 . То есть в теле человека распадается 5,41·10 –10 × 2,47·10 20 = 1,34·10 11 атомов за год - больше ста миллиардов, или 4250 атомов каждую секунду!

Какая же энергия выделяется при этом? Нуклид 40 K распадается по двум путям: на 11% он претерпевает электронный захват (его еще называют K-захватом, по номеру оболочки, с которой происходит захват электрона): 40 K + е → 40 Ar. Именно в результате такого распада 40 K в земной коре и образовалась основная часть атмосферного аргона. Этот процесс является также основой так называемого калий-аргонового метода в геохронологии. Остальные 89% 40 K (1,2·10 11 атомов в год) распадаются с испусканием бета-излучения: 40 K → 40 Ca + е. Энергия этих β-частиц равна 1,314 МэВ = 1,314·10 6 эВ. Как известно, 1 эВ соответствует 96 500 Дж/моль, или 96 500/6·10 23 = 1,6·10 –19 Дж в расчете на одну частицу. Следовательно, энергия всех испущенных за год в теле человека β-частиц составит 1,314·10 6 х1,6·10 –19 × 1,2·10 11 = 0,025 Дж или 0,36 мЗв.

Но и это не всё. Помимо калия-40 в нашем теле всегда присутствует радиоактивный углерод-14 с периодом полураспада 5730 лет, избавиться от которого тоже нельзя. Земля, как известно, подвергается непрерывному облучению космическими частицами. Если бы не атмосфера, пропускающая к земной поверхности лишь небольшую часть космического излучения, жизнь на Земле вряд ли была бы возможна. Из разнообразных ядерных реакций, идущих в верхних слоях атмосферы, нас сейчас интересует лишь одна - захват нейтронов атомами азота, при котором из ядра вылетает один протон: 14 N + n → 14 C + р.

Ядро составляет ничтожную часть объема атома, поэтому нейтроны даже при высокой плотности их потока редко попадают в ядро и над 1 см 2 земной поверхности за 1 с образуется в среднем всего 2,4 ядра 14 C. Если учесть площадь поверхности Земли, то получится, что ежегодно в атмосфере образуется примерно 8 кг этого нуклида. Земля существует миллиарды лет, и если бы ядра 14 C были бы стабильными, то их масса на Земле исчислялась бы десятками миллионов тонн. Однако нуклид 14 C радиоактивен и непрерывно распадается. Поэтому всего на Земле имеется около 60 тонн радиоуглерода, из которых ежегодно распадается 8 кг - столько же, сколько его образуется (в этом случае говорят о радиоактивном равновесии). Для Земли 60 тонн - крайне малая величина. Так, в атмосферном углекислом газе количество радиоуглерода в среднем составляет лишь около 1 тонны, или 3·10 –11 % от «обычного» атмосферного углерода (12 C + 13 C); остальной радиоуглерод в основном растворен в воде океанов. Содержание 14 C нарушалось в 50-е - начале 60-х годов XX века в результате испытаний ядерного оружия, и лишь к началу XXI века оно почти вернулось к прежнему уровню.

Большинству из вновь образовавшихся атомов 14 C предстоит долгая жизнь - на многие тысячи лет. После образования они почти мгновенно окисляются в воздухе до 14 CO, а затем в течение нескольких недель - до 14 CO 2 , молекулы которого равномерно перемешиваются с воздухом. Углекислый газ атмосферы - основной источник углерода, который в огромных количествах усваивается растениями в процессах фотосинтеза. Так радиоуглерод попадает в биосферу. Растениями питаются животные, поэтому вся живая органическая материя содержит радиоуглерод, хотя и в ничтожных количествах (1,18·10 –14 % относительно углерода-12). Причем большое время его жизни и здесь способствует его равномерному распределению. Очень важно, что в результате обменных процессов, протекающих в живой природе, содержание 14 C в растениях и животных в течение их жизни остается постоянным (хотя в разных растениях - разным, см. «Химию и жизнь», 2005, № 4). Но как только обмен с окружающей средой прекращается, содержание радиоуглерода начинает очень медленно снижаться - вдвое каждые 5730 лет.

Радиоуглерод входит также в состав неорганических соединений, которые растворены в воде морей и океанов, в подземных водах и находятся в обменном равновесии с углекислым газом атмосферы. В основном это растворимые гидрокарбонаты, которыми так богаты минеральные воды. Но как только обмен прекращается (например, углерод вошел в состав минерала), происходит то же, что и в живой природе после гибели организма - содержание 14 C в обычном углероде со временем начинает убывать. Подробное рассмотрение закономерностей образования и распада радиоуглерода позволило американскому физикохимику Уилларду Фрэнку Либби (1908–1980) совершить в конце 40-х годов выдающееся открытие и через несколько лет получить Нобелевскую премию по химии «за разработку метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки».

Вернемся теперь к «среднему» человеку и посчитаем скорость распада радиоуглерода в его теле. Известно, что в 1 г природного «живого» углерода происходит 15,3 распада 14 C в минуту. Такая малая активность (намного меньше фона) сильно затрудняла измерения с помощью счетчиков, поэтому сейчас для точного определения содержания радиоуглерода используются масс-спектрометрические методы. В человеке массой 70 кг содержится около 14 кг углерода. Следовательно, в минуту в нем будет распадаться 15,3·10 3 × 70 = 1,07·10 6 атомов, а в год - 5,63·10 11 атомов 14 C, величина того же порядка, что и для атомов 40 K (конечно, это случайное совпадение). Однако энергия при этом выделяется не такая большая. Углерод-14, как и калий-40, претерпевает β-распад, но со значительно меньшей энергией - всего 0,156 МэВ = 0,156·10 6 эВ. Значит, суммарная энергия всех β-частиц равна 0,156·10 6 × 1,6·10 –19 × 5,63·10 11 = 0,014 Дж, или 0,2 мЗв. Общая же доза от «внутреннего» облучения составит 0,36 + 0,2 = 0,56 мЗв, то есть столько же, сколько от внешних источников! Следует, однако, отметить, что мягкое излучение радиоуглерода задерживается в тканях полностью, тогда как более энергичные частицы, испускаемые атомами 40 K, могут частично вылетать из тела.

Как видим, общее число частиц высокой энергии, испускаемых в теле человека нуклидами 40 K и 14 C в течение года, приближается к триллиону (10 12). Клеток в организме порядка ста триллионов. Однако следует учесть, что мы рассчитали только «внутренние» частицы, тогда как человек подвергается также и внешнему облучению. Еще важнее то, что одна частица высокой энергии может вызвать целый каскад превращений и поразить не одну клетку. Поэтому приведенная в начале статьи цитата выглядит вполне правдоподобной, хотя и парадоксальной для небиолога.

В заключение - несколько забавных расчетов. Зная, сколько атомов 40 K распадается в человеке за год по механизму 40 K + е → 40 Аr (примерно 1,5·10 10), легко подсчитать, что в теле человека в течение 50 лет образуется около 3·10 -8 мл аргона, а у всех людей на Земле - менее 200 мл - не хватит, чтобы надуть один воздушный шарик...

Современное значение относительной атомной массы калия - 39,0983. Какое значение получил бы воображаемый инопланетный химик, если бы он провел измерения этой величины в момент образования нашей планеты, 4,5 млрд лет назад? Отношение числа атомов 40 K к современному рассчитывается по простой формуле: N 0 /N = exp(–kt) = exp(5,41·10 –10 × 4,5·10 9) = 11,4. Теперь рассмотрим образец земной коры, содержащей 100 атомов калия. Из них сейчас на долю 39 K приходится (в среднем, конечно) 93,2581 атомов, на долю 40 K - 0,0117 атомов и на долю 41 K - 6,7302 атомов. В момент образования Земли число атомов 39 K и 41 K было таким же, а число атомов 40 K было в 11,4 раза больше, 0,1334; то есть к настоящему времени распалось 91,2% первоначального количества атомов калия-40! Итак, 4,5 млрд лет назад наш воображаемый образец содержал 100,1217 атомов. Их суммарная масса составляла 93,2581 × 38,9637 + 0,1334 × 39,9640 + 6,7302 × 40,9618 = 3914,6929 г, а относительная атомная масса элемента калия была 3914,6929/100,1217 = 39,0993. Изменение в третьем знаке после запятой инопланетный химик смог бы установить.

В заключение попробуем оценить, насколько нагрелась бы земная кора только за счет радиоактивного распада 40 K, если бы в ней распалось всего 5% от имеющегося сейчас количества 40 K - без учета тепловых потерь в окружающее пространство. Такое количество распадется за 95 миллионов лет. Будем считать, что калий распространен равномерно, а теплоемкость земных пород примем равной 1 Дж/(г·К). Сейчас в 1 кг породы содержится примерно 21 г калия, из которых на долю 40 K приходится 21 × 0,000117 = 0,0025 г. При распаде в этой породе 5% 40 K, то есть 0,0025 × 0,05 = 1,25·10 -4 г, или 3,12·10 -6 моль, выделится 1,314·10 6 (эВ) × 96,5 (кДж/(моль·эВ)) × З,12·10 –6 (моль) ≈ 400 кДж. В отсутствие тепловых потерь это привело бы к нагреву земной коры на 400 К! Таким образом, распад калия-40 вносит заметный вклад в тепловой баланс Земли и, вероятно, других планет. Действительно, по разным оценкам, распад калия-40 дает от 10 до 15% суммарной скорости генерации энергии в земной коре.