Jongens en wetenschap. Deel 1

[p. 177]

Bestaan er dodende Stralen?
Geheimen van de cosmische Straling

Jullie hebben natuurlijk al wel eens van dodende stralen gehoord. Af en toe staat er in een tijdschrift een artikel met sensationele titels over de ontdekking van een soort dodende straal die al het organische leven zou moeten storen. Wat zit er eigenlijk achter zulke geruchten?

Dat er schadelijke en gevaarlijke stralen bestaan is wel geen nieuwe ontdekking. Wie zich de eerste mooie zonnedag in de vroege zomer op het strand te lang aan de zonnestralen blootstelt, loopt gevaar dat hij met een vuurrode huid huiswaarts keert en 's nachts slapeloos in bed ligt te woelen. De stralen hebben de huidcellen ontstoken en gedeeltelijk verbrand. Vreemd genoeg zijn niet de onzichtbare stralen de boosdoeners, maar een onzichtbare stralensoort van de zon die men zelfs niet kan zien: de ultraviolette stralen. Had de bader zich eerst met een kort zonnebad vergenoegd en had hij bijtijds weer z'n kleren aangetrokken dan zouden ook de ultraviolette stralen hem geen schade berokkend hebben. Want deze eigenaardige stralen die je, zoals jullie weten, met de kwartslamp ook kunstmatig kunt opwekken hebben in een zekere dosis bij bepaalde ziekten, zoals b.v. rachitis of Engelse ziekte, grote geneeskracht. Eigenaardig is wel dat je het uitbreken van zonnebrand na een te langdurig zonnebad gedeeltelijk kunt voorkomen, als je de betreffende plaatsen op de huid bijtijds met rood licht bestraalt.

De fysicus kent nog meer onzichtbare stralen die voor het organisme schadelijk zijn. Denk maar eens even aan de Röntgenstralen, die weliswaar nergens voorkomen in de vrije natuur, maar met behulp van electriciteit van hoge spanning kunstmatig verwekt worden. De Röntgenstralen zijn niet zonder gevaar voor iemand die er veel mee moet omgaan. Vooral in de eerste jaren na hun ontdekking werd er veel schade door aangericht, omdat de toenmalige toestellen niet afgeschermd waren. Menig onderzoeker en dokter moest zijn nasporingen met het verlies van vingers of zelfs van de hele hand bekopen.

Het radium dat overal in de natuur voorkomt, zendt andere, nog gevaarlijker stralen uit, vooral in het mineraal uraanpikerts (uraanpikblende). Eigenlijk treden drie verschillende stralen op bij het radium.

[p. 178]

Fig. 1. De drie verschillende stralensoorten van het radium; de hier voorgestelde zijwaartse afbuiging die de uitgestraalde positief geladen alphadeeltjes en de negatief geladen bêtadeeltjes ondergaan, wordt door een magnetisch of electrisch veld bewerkt.

De alphastralen bestaan uit electrisch geladen atomen van het chemisch element helium. Het zijn dus heel kleine stofdeeltjes die met de grootste snelheid voortgeslingerd stralen worden. De bêtastralen zijn electriciteitsdeeltjes, zogenaamde electronen, die maar ongeveer 1/2000 van de massa van een waterstofatoom hebben en die weggeslingerd worden met een snelheid bijna even groot als die van het licht. De derde soort stralen noemt men gammastralen. Ze bestaan niet uit afgeslingerde deeltjes stof zoals de twee andere, maar ze hebben het karakter van golven net als de Röntgenstralen, de ultraviolette stralen en het gewone licht. Deze gammastralen bezitten een verbazend doordringingsvermogen wat aan hun korte golflengte te danken is. Terwijl de zichtbare stralen door een laag karton, de Röntgenstralen door een enkele millimeter dikke laag lood tegengehouden worden, kan men zich voor de radiumstralen alleen beveiligen door de radiumpreparaten in zware loden kamers te bewaren. Mevrouw Curie, de ontdekster van het radium, heeft haar

Fig. 2. Stralen met golfnatuur. Indeling van de golflengten tussen 0,001 mm en 0,000 000 01 mm.

gezondheid benadeeld door voortdurend met deze volledig onbekende stralen te werken. Toen het radium later in de geneeskunde gebruikt werd, voor de bestraling van kankergezwellen, heeft menig dokter moeilijk te genezen brandwonden opgelopen, omdat hij het radium onvoorzichtig, gewoon in een porte-monnaie, bij zich droeg. Geen wonder dat toen de benaming ‘dodende stralen’ al opdook en in fantastische romans een rol begon te spelen. De vernietigende werking zowel van de Röntgen- als van de radiumstralen vermindert al wel bij grotere afstanden, maar men fantaseerde over stralen die kilometers ver blijven werken en die in de oorlog dood en verderf over de vijand zouden brengen.

[p. 179]

Men heeft zich niet vergist toen men vermoedde dat er zulke stralen zouden bestaan. De voor 30 jaar ontdekte cosmische stralen bezitten werkelijk al die eigenschappen die fantasierijke hersenen aan de dodende stralen toegekend hebben. Deze raadselachtige stralen waaraan alle levende wezens op aarde voortdurend blootgesteld zijn, zullen we nu eens nader onderzoeken.

Jullie herinneren je toch de stratosfeertochten wel die door verschillende geleerden ondernomen werden, het eerst door Professor Piccard? Die tochten beoogden eerst en vooral, het doel, de herkomst, het ontstaan en de eigenschappen van de cosmische stralen na te gaan. Men ontdekte inderdaad weldra dat deze stralen op grote hoogte veel sterker werkten dan dichtbij de aarde, want hun aantal en snelheid wordt door de luchtlaag rondom de aarde sterk verminderd.

Vreemd genoeg zijn deze stralen geen aethergolven zoals de Röntgen- en de gammastralen, maar ze bestaan hoofdzakelijk uit electrisch geladen deeltjes, de electronen, die we al ontmoet hebben bij de bêtastralen van het radium. Deze ondenkbaar kleine deeltjes bewegen zich ongeveer met de snelheid van het licht (300000 kilometer per seconde) en beschikken over een energie die tot 100 000 millioen electronvolt kan bereiken. Hoe ontzettend groot deze overeenkomstige electrische spanning is blijkt hieruit, dat onze electrische lichtleidingen op 220 volt staan en dat de hoogste spanningen die in het laboratorium kunstmatig opgewekt worden 10 millioen volt bedragen. Zelfs de sterkste bliksems hebben geen hogere spanning dan 100 millioen volt. Deze grote energie geeft die kleine deeltjes een doordringingsvermogen, dat alle soorten stralen die we kennen ver overtreft. Hoewel de luchtlaag boven de aarde de snelheid van de wegstromende deeltjes tot het tweehonderdste deel van de waarde buiten de atmosfeer vermindert, is die nog altijd zo sterk dat ze verschillende honderden meters in de aarde dringen. Aan dit voortdurend bombardement zijn natuurlijk ook alle planten, dieren en mensen blootgesteld; het dringt diep in alle levende wezens.

Bij de proefnemingen om de weg van deze cosmische partikeltjes door de stof, met behulp van gevoelige apparaten, te volgen, heeft men iets vreemds ontdekt. Stel je voor, dat er iemand met een geweer door een reusachtige muggezwerm schiet. De waarschijnlijkheid, om op die manier veel muggen te treffen, is zeker niet groot. Ook de stof kun je je in haar kleinste samenstelling als zo'n vliegende muggezwerm voorstellen. Afgezien daarvan, of het gaat om een gas, een vloeistof of een vast lichaam, bestaat de stof altijd uit atomen die onder elkaar geen compacte massa vormen, maar weer uit nog kleinere deeltjes samen-

[p. 180]

gesteld zijn, de atoomkernen en electronen. Al deze deeltjes zijn door wijde tussenruimten van elkaar gescheiden en bevinden zich in draaiende en trillende beweging die lijken op de muggezwerm, waar we het over hadden. Met het deeltje dat uit het heelal vliegt en 2000 maal kleiner is dan een atoom gaat het bij het doordringen van de materiële aardlagen net als het geweerschot in de muggezwerm; het is een toeval als het op een atoomdeeltje botst. Maar treft het een atoomkern dan volgt er een geweldige ontploffing, die wij niet waarnemen alleen doordat de op elkaar botsende deeltjes zo onbegrijpelijk klein zijn. Hele zwermen electronen worden met geweld uit hun samenhang binnen het atoom geslingerd waarbij een stralenregen van bizonder grote doordringingskracht ontstaat.

Fig. 3. Hoe men zich de structuur van het atoom voorstelt. De zwarte punten stellen de positief geladen atoomkernen voor, de lichte punten de negatief geladen electronen die, net als de planeten om de zon, in vaste cirkelbanen om de atoomkern draaien. Bij de waterstof draait er maar één electron om de kern, bij het helium staan er twee negatieve electronen in evenwicht met de dubbele kernlading, bij lithium verschijnt er een derde electron in een tweede cirkelbaan in overeenstemming met de drievoudige kernlading, enz...

Nauwkeurige waarnemingen hebben uitgewezen dat er op een vierkante centimeter van de aardoppervlakte per seconde één tot twee cosmische deeltjes neerkomen. Stralenregens worden echter maar om de twee uur op dezelfde oppervlakte waargenomen. Met behulp van een wonderlijk onderzoekingsmiddel, de nevelkamer van Wilson, kan men de banen van de afgeslingerde deeltjes zelfs zichtbaar maken en fotograferen, en hun energie met behulp van een sterke magneet door de afwijking van de deeltjes meten.

Nu zullen jullie misschien vragen in hoever deze stralen de naam van ‘dodend’ verdienen, omdat we er toch helemaal niets van merken. Eerst moet ik zeggen, dat de totaalenergie van deze straling, ondanks de onvergelijkelijke energierijkdom van de afzonderlijke deeltjes, niet groot is; ze is zowat te vergelijken met het licht van de sterren. Buiten de beschuttende atmosfeer waar de deeltjes met een tweehonderdvoudige energie op ons zouden neerknetteren, zouden we naar alle waarschijnlijkheid de werking van dit geschut niet verdragen. Het directe bewijs voor dit vermoeden kan de wetenschap zeker niet leveren, want er heeft zich nog geen menselijk wezen boven de gaslaag

[p. 181]

van onze aarde verheven. Deze stralen langs technische weg in het laboratorium te verwekken is echter helemaal uitgesloten, want we beschikken niet over de geweldige electrische energie waarmee de afzonderlijke deeltjes geladen zijn. Wel kan men op grond van veel proefnemingen, waarbij men de cosmische stralen van andere invloeden van de omgeving zo scherp mogelijk probeerde te scheiden, aantonen dat deze straling de groei van het organisme belemmert en het bij sterke inwerking zelfs vernietigt en doodt. Bij sommige organismen wekt de straling aan het begin van de proef tijdelijk de groei op, maar later wordt zij belemmerd. Opmerkenswaardig is de ontdekking dat dieren die men ontvankelijk gemaakt heeft voor kanker, op een weinig bestraalde plaats zoals b.v. in een diepe mijn, niet zo gauw kanker krijgen als proefdieren in een sterk bestraalde omgeving. Bizonder intense werkingen brengt de vermelde stralenregen teweeg die ontstaat bij de botsing van cosmische stralen met atoomkernen van b.v de lucht. Elk uur doordringen minstens zes van die stralenregens het menselijk lichaam. Daar dit bombardement sinds het begin van het organisch leven op aarde plaats heeft, kunnen we aannemen, dat het organisme zich niet alleen aan dit verschijnsel heeft aangepast, maar dat het zich dit op de een of andere manier misschien ten nutte maakt in de regeling van de groei. Men heeft ook al de theorie opgesteld dat het de cosmische stralen zouden zijn die de dood van de levende wezens veroorzaken, dat we dus zonder deze stralen helemaal niet zouden sterven. Als er een mogelijkheid bestond om ons tegen deze stralen voortdurend te beschermen door diep onder de grond te leven of onder een loodlaag van meters dik, dan zouden de levende cellen waaruit ook het menselijk lichaam bestaat, nooit afsterven. Maar afgezien van het feit dat we dan toch zouden moeten sterven bij gebrek aan het onmisbare zonlicht, gaat het hier enkel om veronderstellingen. In ieder geval heeft men waargenomen dat een kunstmatig verwekte vermeerdering van stralenregens gepaard gaat met een beschadiging van organen, zoals de volgende proef aantoont.

Sterke loden platen zijn bizonder geschikt om cosmische ‘regens’ te veroorzaken, want, als de cosmische partikeltjes door lood gaan, stoten ze op atoomkernen met grote electrische lading en veel electronen. Een onderzoeker deed eens een proef op grond van dit verschijnsel. Hij hield twee groepen konijnen in het hooggebergte, waar, zoals we weten, de cosmische stralen krachtiger zijn dan beneden in het dal. Het ene hok zette hij gewoon neer, maar het andere bedekte hij met 18 mm dikke loden platen. Dat had tot gevolg dat de dieren in dit hok bizonder sterk door de stralen getroffen werden. Het resultaat was dat

[p. 182]

de konijnen in het hok met het loden dak onvruchtbaar bleven, terwijl de dieren in het andere hok zich normaal voortplantten. Ook met andere dieren heeft men bij dit experiment dezelfde ervaring opgedaan; steeds kon men vaststellen dat de voortplanting belemmerdwerd, terwijl er ernstige letsels aan inwendige organen toegebracht waren.

Waar komen deze wonderlijke stralen eigenlijk vandaan? De wetenschap vermoedt dat men hun ontstaan in verband zou kunnen brengen met sterren ver buiten het heelal die, in verhouding tot hun grootte, een ontzettend grote massa hebben. Er wordt met een geweldige ijver gewerkt aan al deze wonderlijke problemen die het klassieke wereldbeeld van onze fysica steeds meer onderste boven schijnen te zetten. Mocht men er echter ooit toe komen in het laboratorium dodende stralen te verwekken die ook op grote afstanden werken, laten we dan hopen dat wij, mensen, ook cultureel zo ver zijn dat misbruik van zulke stralen uitgesloten is.