Вспышки в глазах: движение быстрее скорости света

Многие пациенты, проходившие курс лучевой терапии, сообщали о световых вспышках (фосфенах) во время процедуры. Фосфены наблюдались даже тогда, когда глаза пациентов были закрыты. О чем-то похожем иногда сообщали и космонавты, в первую очередь – участники программы Apollo во время полетов к Луне. Обычно считалось, что дело в непосредственном возбуждении космическими лучами или жестким рентгеном фоторецепторов в сетчатке. Однако исследователи из Нью-Гемпшира не только предложили альтернативную теорию, но и подтвердили ее на практике. Результаты опубликованы в International Journal of Radiation Oncology.

А-С — зафиксированное черенковое излучение, D — доза при лучевой терапии


Скажем сразу, альтернативные варианты предлагались и ранее: например, образованные облучением свободные радикалы вызывают образование пероксидов липидов, которые приводят к биолюминесценции. Однако авторы предложили более «экзотическую» физическую модель, основанную на явлении, за открытие и объяснение которого советские физики Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк получили Нобелевскую премию 1958 года. Речь идет об излучении Вавилова-Черенкова.

Излучение Вавилова-Черенкова в охлаждающей жидкости


Суть этого явления заключается в том, что во время движения заряженной частицы со скоростью, быстрее света, возникает особое излучение. Скажете, что согласно теории относительности Альберта Эйнштейна движение быстрее скорости света невозможно? В приведенной выше формулировке пропущено одно слово: скорости света в вакууме. Двигаться быстрее нее действительно невозможно для материального объекта, однако скорость света в другой среде несколько или даже заметно ниже. Так, например, скорость света в воде равна 225341 км/с, что заметно ниже 299792,458 км/с в вакууме. Черенковским излучением, например, объясняется синеватое свечение радиоактивных элементов в воде.

Для того, чтобы подтвердить возникновение черенковского излучения в стекловидном теле, авторы сначала провели эксперименты на глазах животных (глазах свиньи, максимально близких по строению к глазу человека – именно на этом материале тренируются офтальмохирурги), затем – на глазном фарфоровом протезе, а затем сконструировали остроумную экспериментальную установку, которая бы фиксировала бы излучение и во время лучевой терапии реальных пациентов.

Результаты на фарфоровом протезе

Схема экспериментальных установок


Авторы сообщают, что во всех трех случаях им удалось зафиксировать черенковское излучение с интенсивностью до 2500 фотонов в миллисекунды. И это было именно черенковское излучение, что подтверждалось его спектральными характеристиками. Напомним, что экспериментально доказана способность сетчатки воспринимать единичные фотоны. При этом черенковские фотоны рождались по всему объему глаза, от роговицы до сетчатки с пиком интенсивности примерно в 10 мм от поверхности глаза. Так что, по утверждению авторов, по крайней мере в части возникновения черенковского излучения в объеме глаза, феномен возникновения фосфенов при лучевой терапии и космических полета им удалось объяснить и экспериментально подтвердить.

Текст: Алексей Паевский

 

Experimentally Observed Cherenkov Light Generation in the Eye During Radiation Therapy

Tendler, Irwin I. et al.

International Journal of Radiation Oncology • Biology • Physics, Volume 106, Issue 2, 422 — 429

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-ДзенОдноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram

«Пищевой светофор» или как мы выбираем еду по цвету

По правилам дорожного движения зеленый сигнал значит «давай, вперед!». Оказывается, с едой всё наоборот: в нашем мозге есть что-то вроде перевернутого светофора, который помогает решить,…

«Сонный» гормон поможет лечить рак молочной железы

«Гормон сна и темноты» мелатонин  находит работу не только в центральной нервной системе. Судя по всему поможет сделать лечение рака груди более эффективным. Таким образом,…

В России впервые состоялось соревнование между искусственным интеллектом и врачами лучевой диагностики

Об искусственном интеллекте в здравоохранении в нашей стране говорят уже несколько лет. Но насколько алгоритмы машинного обучения окрепли, готовы ли они бросить вызов живым врачам…

Где в мозге «живут» покемоны

Ученые из Стэнфордского университета нашли у давних фанатов японских фантастических существ область мозга, отвечающую за распознавание персонажей. Статью об этом они опубликовали в журнале Nature Human Behavior….

Годфри Хаунсфилд: «человек, который в одиночку изменил медицину»

Он стал «отцом» послойного сечения живых тканей с помощью рентгеновских лучей, позволил врачам заглянуть внутрь человека, подробно рассмотреть структуры органов и создать единую систему по…

Для рыб не всё на одно лицо

Британские и австралийские учёные обнаружили, что не только млекопитающие способны распознавать лица, но ещё и рыбы. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Toxotes chatareus Исследователи…

Интересный пациент. Видишь суслика? А если он побежит? Как слепая прозрела (видео)

Один из наших недавних текстов был посвящен нейропластичности – там психоделики увеличивали количество потенциальных синапсов у нейронов. Но что значит нейропластичность в макромире, на что она способна?…

Как быстро мы видим свет?

Сотрудники химического факультета МГУ совместно с коллегами из Орхусского университета (Дания) установили механизм и определили скорость инициируемой светом реакции для молекулы, отвечающей за возникновение зрительного…

Как восстанавливается зрение?

Зрение, безусловно — основной источник информации об окружающем мире. В нормальном зрительном восприятии задействован целый ряд систем. В общем виде это можно представить следующим образом:…

Как мозг «помогает» сетчатке выживать

После физической изоляции сетчатки от зрительной коры в результате различных повреждений начинается постепенное разрушение и отмирание ганглионарных клеток сетчатки. Американские ученые показали, что скорость разрушения…