Először sikerült Cserenkov-sugárzást detektálni emberi szemben

2020 / 01 / 11 / Bobák Zsófia
Először sikerült Cserenkov-sugárzást detektálni emberi szemben
A Cserenkov-sugárzásról atomreaktorokkal és neutrínó obszervatóriumokkal kapcsolatban szoktunk hallani, most azonban amerikai orvosoknak sikerült sugárkezelés közben lencsevégre kapni a jelenséget a páciens szemében.

Káprázó szemekről és, akár csukott szemmel is észlelt neonkék fénysugarakról rendszeresen érkeznek beszámolók a sugárkezelésen átesett betegektől. Az orvosok évtizedeken át igyekeztek felderíteni a jelenség mögött meghúzódó okot. A vizsgálatok során párhuzamot vontak az Apolló űrhajósainak jelentéseivel, akik szintén a szemük előtt felvillanó fényekről adtak hírt, amelyek, mivel csukott szemmel is láthatóak voltak, megnehezítették az éjszakai alvást is. Az űrhajósokat érintő problémákért a röntgen-sugárzás a felelős, ennek kapcsán pedig a hetvenes években a kutatók kidolgozták a magyarázatként szolgáló teoretikus modelleket, majd megkezdték a tesztelést az önként jelentkezőkön. A különböző teóriák között helyett kapott az eseteket a Cserenkov-sugárzás jelenlétével indokló hipotézis is, azonban a bizonyítás, az alapos felmérések hiányában, váratott magára, egészen mostanáig.

„Alapvetően, az ötlet, hogy a sugárkezelés alá vetett emberek fénykibocsátását megpróbáljuk leképezni, nagyon újszerű és először a Dartmouthon fejlesztettük ki.

A legújabb információk izgalmasak, mivel, most először sikerült a sugárterápián áteső páciens szeméből származó fénykibocsátást detektálni. Emellett, ezek az adatok első ízben szolgáltatnak bizonyítékot arra nézve, hogy a szem belsejében elég fény képződik ahhoz, hogy vizuálisan érzékelhetővé váljon és ez a fény hasonló a Cserenkov-sugárzáshoz.” – mondja Irwin Tendler, a Dartmouth-Hitchcock’s Norris Cotton Cancer Center onkológusa, annak a csapatnak az egyik vezetője, mely a legújabb kísérletek során végre bizonyítékot szerzett a teória alátámasztására. Mivel a szem által kibocsátott fény egészen enyhe és rendkívül nehezen detektálható, a kutatóknak speciális technikát kellett alkalmazniuk: ez C-Dose fém oxid, félvezető képalkotó kamerarendszer. A mérnöki innováció a Dartmouth spin-off cégének, a DoseOpticsnak a műhelyéből került ki, és célirányosan a biológiai organizmusok (állatok és emberek) emissziójának megfigyeléséhez készítették. Tendler szerint a kamera által biztosított fotók pontot tehetnek a tudományos vita végére, hitelesítve a Cserenkov-hipotézist. „Ahogy a sugárzás áthalad a szemgolyón, fényt állít elő az üvegtest folyadékában. A valós-idejű adatok minden kétséget kizáróan kimutatták, hogy a keletkező fény elégséges ahhoz, hogy érzékelhetővé váljon – ez az egyik téma, amely vita tárgyát képezte a szakirodalomban. A színkép kompozíciójának elemzésével azt is bizonyítottuk, hogy az emissziót Cserenkov fényként lehet osztályozni – ez szintén vitatott témának számított eddig.” A kutatók az eredményeket két hónapja publikálták a Redjournal oldalon Tapasztalati úton Megfigyelt Cserenkov-fény Képzése a Szemben Sugár-terápia Alatt (Experimentally Observed Cherenkov Light Generation in the Eye During Radiation Therapy) címmel.

Mi az a Cserenkov-sugárzás?

A Nobel díjas szovjet fizikusról, Pavel Alekszejovics Cserenkovról elnevezett kékes színű fény akkor keletkezik, mikor egy töltéssel rendelkező részecske, például elektron vagy foton, adott közegben gyorsabban halad, mint az elektromágneses hullámok fázissebessége ugyanabban a közegben. Például vízben a fény sebessége csak 225.000.00 m/szekundum, míg vákuumban 289.792.458 m/szekundum. Amikor egy töltött részecske dielektromos (nemvezető) közegben mozog, az töltése folytán rövid ideig polarizálja az útja mentén található atomokat és ezáltal elektromágneses hullámokat hoz létre. Általában szomszédos atomok elektromágneses hullámai destruktívan interferálnak, azaz kioltják egymást, így makroszkópos sugárzás nem jelentkezik. Amennyiben azonban a töltött részecskék gyorsabban mozognak, mint a fénysebesség az adott közegben, a szomszédos atomok hullámai már nem tudják egymást kioltani, lévén, hogy ilyenkor mindig kúp alakú hullámfront alakul ki. Ez tulajdonképpen a Cserenkov-sugárzás. Ez annak az ultrahangkúpnak az optikai analógja, amit repülőgépek, vagy más tárgyak levegőben a hang sebességénél gyorsabban haladva hoznak létre. A legkisebb energia, ami elektronok által vízben a sugárzás létrejöttéhez szükséges, az 263 keV.

És miért éppen kék színű?

A Cserenkov-sugárzás kék színű, mert a helyükre visszazökkent és fényt kibocsátó elektronokat nagy energiájú (nagysebességű) részecske zavarta meg. Nagy energiák itt rövid hullámosszakat jelentenek, amik a kék spektrumszínt okozzák.

Ezt a fajta sugárzást figyelhetjük meg a neutrínó-obszervatóriumokban is, melyek a tűnékeny, töltéssel nem rendelkező neutrínók befogását szolgálják, és szintén ez magyarázza a vízzel hűtött atomreaktorok által kibocsátott kék derengést is.

(Braun Tibor, ELTE Kémiai Intézet)

A sugárzás jelenlétét azért sikerült éppen a szem üvegtestében kimutatni, mert a corpus vitreum kilencven százaléka víz, mely néhány speciális fehérjét és hialuronsavat tartalmaz, így a töltött részecskék haladásához és fény generálásához megfelelő közeget biztosít. A retina felé nincs határhártyája, ez magyarázza, hogy a tudósok miért nem tudták lokalizálni, a jelenlegi kísérlet előtt, a Cserenkov-sugárzás születésének pontos helyét. A kutatók az eredmények felhasználásával a rákos betegek terápiájának hatékonyságát és precizitását kívánják növelni. „Amennyiben a szem jelenti a célt (a megfigyelésekben), a metódus segít meghatározni, hogy sikeres volt e a sugárdózis eljuttatása, amennyiben ez nem szándékolt, bizonyítékot adhat a hibáról, vagy a céltévesztésről – biztonsági ellenőrzés gyanánt.” – mondja Tendler. A páciensek megnyugtatását is szolgálja, hogy immár biztos magyarázatot kaphatnak a terápia során észlelt furcsaságokra.

„Publikált tanulmányok kimutatták, hogy azok a betegek, akik nem láttak felvillanó fényeket a sugárkezelés alatt, nagyobb eséllyel szenvedtek látás-kiesést a besugárzás után.”

Az új módszerrel az orvosok információkhoz juthatnak a kezelések látásra gyakorolt hatásának hosszú távú következményeivel kapcsolatban, következő lépésként pedig olyan eszköz kifejlesztésén dolgoznak, mely a szem dózis előrejelzését és mérését szolgálja.

(Forrás: Iflscience, Fotó: Creech.af.mil)


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.