原子与核反应

我们在世界上看到的每件事和每一个人都是由微小组成的原子．在每个原子的中心是原子核，它包含更小的粒子，叫做中子和质子(manbetxapp在线登录图1)．带负电荷的电子不断地绕着原子核运动。电子被原子核中带正电荷的质子吸引，类似于磁铁相互吸引的方式。电子还能在单个原子之间形成键，形成分子[1］¹．核反应是指在原子核中发生的反应。核反应可以产生某些种类的能量或新的放射性原子，它们在医学上有很多用途。这些能量被称为辐射，因为能量从原子“辐射”出来，就像热量从太阳或散热器辐射到你一样。

核裂变与放射性

放射性原子以辐射的形式释放能量。这种能量的释放是因为原子核中质子和中子数量的不平衡，这使得原子不稳定。释放能量使原子更稳定。辐射是不稳定原子以高能粒子或能量波的形式释放的能量。manbetxapp在线登录

100多年前，居里夫人发现了自然产生的放射性。然而，我们现在知道如何利用机器将中子发射到另一个原子中来制造放射性。这些被称为核反应堆的机器导致核裂变分裂原子并释放出放射性能量和更多中子的反应(图2)．迈特纳是一位核物理学家，他的研究解释了不稳定原子如何产生辐射。1939年，她发现了核裂变，这一发现推动了医学的发展，至今仍在使用[2］²．

莉莎·迈特纳的科学贡献

1913年，科学家们就已经知道，原子内质子、中子和电子数量的平衡会影响原子的稳定性，而且放射性来自原子核。迈特纳博士和她的同事，德国化学家奥托·哈恩参与了寻找新的放射性元素的工作。1918年，他们发现了protactium -231这是一种放射性原子，叫做放射性同位素［3.］．

在瑞典生活期间，迈特纳博士和她的侄子奥托·弗里施(Otto Frisch)一起创造了一种解释原子核分裂成更小部分的理论。他们把较小的部分称为裂变碎片。他们计算了释放的能量，并将这种反应命名为核裂变。尽管做了这些工作，诺贝尔核裂变奖还是颁给了迈特纳博士的老同事哈恩。他依靠迈特纳博士的核物理知识来解释自己的化学发现。可悲的是，由于哈恩是第一个发表这些想法的人，迈特纳博士和她的侄子在这一发现上几乎没有得到什么赞扬。4］．

成像疾病的放射性同位素

核裂变的发现导致了许多医学进步(图3)．放射性同位素使医生能够进行医疗成像帮助他们诊断和治疗疾病。放射性同位素是通过注射或通过医院提供的食物或饮料给予病人的。当放射性同位素在体内传播时，体外的特殊摄像机可以探测到辐射。这将创建人体骨骼和软组织的图像或视频。例如，这些图像可以告诉我们肾脏是否正常工作，但不仅如此，它们甚至可以告诉医生哪一个肾脏，还有部分肾脏的一部分出现了故障。医学图像还可以帮助识别癌症的精确大小和位置。

放射治疗

辐射也可用于治疗疾病。这叫做放射治疗．癌症放射治疗的目的是破坏癌细胞的DNA。DNA是构成人体的所有积木、细胞的密码。通过破坏癌细胞中的DNA，该细胞不再知道如何保持自己的生命，所以它会死亡。其结果是减少癌症的生长，甚至完全消除癌症。医生根据体内癌症的大小、类型和位置来决定使用哪种放射治疗。治疗计划是通过计算癌症的目标区域、所需的辐射量以及治疗疗程的长度和次数来仔细规划的。

大多数放射治疗是从体外进行的，使用的是一种更复杂、更强大的x射线。这被称为体外放射治疗。然而，某些放射源可以在体内使用。这就是所谓的内部放射治疗。就像成像一样，用于内部放射治疗的放射性同位素被注射到患者体内，并在身体各处传播。然而，使用的辐射类型是不同的，因为医生需要确保辐射只在体内传播很短的距离，这样就不会损伤健康的细胞。因此，被称为α和β粒子的粒子被用于内manbetxapp在线登录部放射治疗，而不是x射线。此外，放射性可以附着在某些化合物上，将辐射带到肿瘤所在的位置。使用放射性同位素的内部放射治疗非常善于照射和杀死位于体内多个部位的肿瘤。这降低了癌症复发的可能性。 These kinds of tumors can not be treated with external radiotherapy.

辐射的其他用途

放射还用于手术所需的医疗工具(针、手术刀和注射器)的消毒(图3)．这对于防止细菌进入病人体内很重要。在食品生产中，辐射被用来杀死沙门氏菌等传染性微生物。这有助于食物在不污染或改变它们的情况下保存更久，就像化学物质一样。辐射有时被用来控制大量的害虫，如蚊子，通过使它们无法繁殖。

莉莎·迈特纳面临的障碍

莉莎·迈特纳于1878年出生在奥地利维也纳的一个有8个孩子的犹太家庭。在当时，作为一名女性在科学界是具有挑战性的，但迈特纳博士成功地证明了她在这个男性主导的领域的价值。她事业有成，为女性做出了几项突破。1901年，当她进入维也纳大学时，她是仅有的四名女性之一。她是第二位于1905年获得该大学博士学位的女性[4］．在柏林，当她与奥托·哈恩在化学研究所密切合作时，哈恩在地下室为她找到了一个空间——尽管女性不允许进入该建筑。在为放射性研究贡献了14年之后，迈特纳博士于1926年成为德国第一位女物理学教授[4］．她一生的大部分时间都在柏林工作，但不得不在1938年逃离纳粹德国，搬到了瑞典。4］．

阿尔伯特·爱因斯坦称迈特纳博士为“德国居里夫人”，因为她的开创性工作。然而，在当时，她并没有得到她应得的赞扬。她的实验工作是尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)原子结构模型的关键，玻尔因此获得了全部荣誉，并在1922年获得了诺贝尔奖。今天，在德国的许多博物馆里，迈特纳博士的成就几乎不被认可，在哈恩的所有作品和自传中，她几乎是隐形的。当时的政治形势以及迈特纳博士以犹太人身份逃离纳粹德国，很可能使哈恩更难承认他们的团队合作。4］．

尽管莉莎·迈特纳在她的职业生涯中遇到了障碍，但她将自己的一生都奉献给了核物理学。她终身未婚，一直工作到81岁。3.］．可悲的是，科学发现可能会导致人们不想要的后果，比如核武器的发展。这让迈特纳博士深感不安，他拒绝了与英国科学代表团一起研究原子弹的工作。4］．作为一个爱好和平的人，迈特纳博士最高兴的应该是基于核裂变的巨大医学成就。迈特纳博士和她的侄子在剑桥(英国)退休，1968年去世，享年90岁[4］．1992年，元素Meitnerium以她的名字命名，以表彰她对核科学的贡献[5］．

术语表

原子：↑这些是包含原子核和电子的小粒子，它们组成了manbetxapp在线登录宇宙中的一切，包括人类、食物、树木和建筑物。

辐射：↑辐射源以波、束或粒子的形式释放能量。manbetxapp在线登录

核裂变：↑核裂变一个原子核分裂成两个较轻的原子核，同时以辐射的形式释放能量

放射性同位素：↑一种具有不稳定原子核和过多能量的放射性原子，它以粒子或波的形式释放出辐射manbetxapp在线登录

成像：↑这是指医院使用辐射来拍摄病人的骨骼、器官或牙齿，以更多地了解身体内部的情况。

放射治疗：↑用辐射波或粒子束杀死病人体内的癌细胞等不健康细胞manbetxapp在线登录

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

致谢

RD和SL由英国癌症研究中心伦敦中心奖[C7893/A28990]的辐射研究部门支持。ST由EPSRC项目赠款“MITHRAS”支持[EP/S032789/1]。作者们要感谢Z.Butt在手稿准备期间的出色反馈，尽管她只有9岁。

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参考文献

[1]↑萨奇勒，G. R. 1990。《核反应导论》，在核反应概论， ed G. R. Satchler(伦敦:Palgrave Macmillan出版社)。21 - 88页。doi: 10.1007 / 978 - 1 - 349 - 20531 - 8 - _2

[２]↑迈特纳，L.和弗里施，1939年。铀核裂变的产物。大自然。143:471-2。doi: 10.1038 / 143471 a0

[3]↑马丁内斯，2017年。妇女对辐射科学的贡献:简史。健康的今天。112:376 - 83。doi: 10.1097 / HP.0000000000000646

[4]↑西姆，2002。莉莎·迈特纳:20世纪物理学的一生。奋进号。26:27-31。doi: 10.1016 / s0160 - 9327 (00) 01397 - 1

［5］↑丁格尔，A. 2017。作为贡品。Nat。化学．9:830。doi: 10.1038 / nchem.2833

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脚注

[1]↑有关核物理的更多信息，请参见http://nupex.eu/

[２]↑有关Lise Meitner的更多信息，请参见:https://www.sciencesmuseum.org.uk/objects-and-stories/women-physics