Již je tomu 25 let co byl objeven paní M. Curie-ovou prvý radioaktivní prvek, totiž polonium, dne 18. července 1898, brzy po tomto objevu následoval objev prvku druhého, dnes nejvíce známého ze všech radioaktivních prvků, totiž radia, dne 26. prosince 1898.

K objevu těchto prvků, které svými vlastnostmi naprosto se vymykají z rámce všech prvků ostatních, vedl objev paprsků Roentgenových. Tyto paprsky jsou jak známo sekudárním zářením, vzbuzeným paprsky katodovými. Paprsky katodové jsou v podstatě atomy volné záporné elektřiny, které vyletují z kovu nabitého na vysoký záporný potenciál v prostředí o velmi nízkém tlaku. Dopadem těchto katodových paprsků na jakoukoliv hmotnou překážku vznikají paprsky Roentgenovy, které se od paprsků obyčejného světla liší jen svou velmi krátkou délkou vlny, mající za důsledek, že paprsky Roentgenovy jsou schopny pronikati hmotnými překážkami. Prvé Roentgenovy paprsky, které byly pozorovány, vycházely ze stěn skleněné trubice sloužící k vyvolání katodových paprsků, kteréžto stěny vlivem katodových paprsků vykazovaly žlutozelenou fluorescenci. Odtud vznikla domněnka, že Roentgenovy paprsky souvisí s fluorescenčním zjevem a francouzský fyzik Becquerel počal zkoumati (r. 1896), zda přirozeně fluoreskující látky nejsou schopny vysílati rovněž Roentgenovy paprsky. Šťastnou náhodou jeho volba vypadla na sůl uranovou, dvojuranylnitrát draselný a skutečně nalezl u něho záření podobné paprskům Roentgenovým, které jevilo stejné účinky jako tyto paprsky: působilo na fotografickou desku i skrze černý papír nebo kovovou folii, ionizovalo vzduch, tj. činilo jej elektricky vodivým a budilo fluoreskování určitých sloučenin chemických, na příklad sirníku zinečnatého nebo kyanidu platnato-barnatého. Brzy však se ukázalo, že toto záření, které k poctě objevitelově bylo nazváno paprsky Becquerelovými, nikterak nezávisí na fluorescenci, neboť nalezeno bylo i u solí uranových, které dlouhou dobu se ve tmě nalézaly a tedy nefluoreskovaly, nýbrž jen na přítomnosti uranu. Nedlouho po tom objevila paní Curie-ová stejnou vlastnost u thoria a nazvala ji radioaktivitou, prvky touto vlastností se vyznačující pak prvky radioaktivními. Studiem radioaktivních různých nerostů obsahujících uran poznala potom, že jejich radioaktivita jest vyšší než by příslušela stejnému množství kovového uranu, jako jest množství uranu v dotyčných nerostech obsaženého a odtud usoudila na přítomnost nového neznámého dosud prvku, silně radioaktivního. Touto zvýšenou aktivitou vyznačoval se zejména nerost obsahující kysličník uraničito-uranový (U3O8) vedle celé řady kysličníků jiných prvků a zvaný smolinec. Tou dobou největší smolincové doly byly doly jáchymovské, odkud pí Curieová obdržela ku svým pracím několik tun odpadků, zbylých po výrobě uranu. Podle jejích předběžných analýz většina onoho neznámého prvku musila se nalézati v těchto odpadcích ze smolincové rudy, které byly dosud jako bezcenné zahazovány. Skutečně také po několika měsíční velmi namáhavé práci, záležející v postupném isolování všech prvků v oněch odpadcích obsažených, podařilo se manželům Curie-rovým  jich asistentu A. Debiernovi vyloučiti velmi aktivní sůl vizmutovou, která zřejmě obsahovala neznámý, silně radioaktivní prvek; tento byl na počest vlasti pí Curie-ové nazván poloniem; později vyloučena byla velmi aktivní sůl baryová a prvek v ní obsažený nazván byl pro jeho schopnost vysílati silné záření (radiací) Becquerelovo, radiem. Při zjišťování přítomnosti těchto prvků používáno bylo vždy schopnosti jimi vysílaného Becquerelova záření ionisovati vzduch; obyčejný elektroskop sestávající z tyčinky kovové a na ni zavěšeného aluminiového lístku, vychýleného pod vlivem elektrického náboje tyčince a lístku sděleného, stal se nejdůležitějším aparátem při studiu radioaktivity. Vlivem ionizace stává se vzduch kolem takového elektroskopu elektricky vodivým, lístek ztrácí svůj náboj a klesá do původní polohy, kterou měl před nabitím: podle rychlosti tohoto poklesu můžeme souditi na intensitu Becquerelova záření a tedy i na množství radioaktivního prvku. Tak možno určiti množství radioaktivních prvků, která unikají nejen vážení, ale i spektrální analyse; u radia možno tak zjistiti ještě stomiliontinu miligramu.

Po objevu polonia a radia následovaly brzy objevy dalších radioaktivních prvků jednak manžely Curie-ovými, jednak i různými badateli, takže dnes známe na 40 radioaktivních prvků. Studium radioaktivity ukázalo, že tyto prvky navzájem spolu souvisí a to tak, že možno je rozděliti ve 2 řady, uranovou a thoriovou.

Uran jest výchozím prvkem jedné řady, z něho vzniká pak jeho samovolnou proměnou postupně 27 dalších prvků radioaktivních, mezi nimi i radium a polonium. Podobně vzniká postupnou proměnou z thoria 11 radioaktivních prvků, z nichž jeden zvaný mesathorium vlastnostmi svými velmi se podobá radiu.

Vedle toho jeví se radioaktivními i dva obecné prvky, totiž draslík a rubidium.

Zmíněná proměna radioaktivních prvků děje se určitou rychlostí, a to podle zákona exponenciálního, takže množství za jednotku doby se měnících atomů prvku jest vždy úměrno úhrnnému množství všech atomů onoho prvku v zmíněném okamžiku přítomných; doba, za kterou polovina libovolného množství nějakého prvku radioaktivního se promění v prvek následující, zve se radioaktivním poločasem;  pro určitý prvek má hodnotu stálou, která jej charakterizuje, jinak jest pro různé prvky různá, až miliardy let (uran, thorium), ale také jen stomiliontinu vteřiny (u prvku nazvaného thorium C‘), u radia činí 1580 let.

Proměna radioaktivních prvků jest doprovázena vysíláním Becquerelova záření, tedy uvolňováním energie. Studium Becquerelových paprsků vedlo k výsledku, že jde o záření složené ze tří druhů paprsků, tzv. paprsků α, které nejsou ničím jiným než kladně nabitými atomy helia, z paprsků β, které jsou shodné s paprsky katodovými pohybujíce se však s mnohem vyšší rychlostí obnášející až 94 % rychlosti světelné (= 300 000 km za vteřinu), a posléze z paprsků γ, které jsou shodné s paprsky Roentgenovými. Máme zde tedy vydávání energie světelné (paprsky γ), elektrické (paprsky α a β) a posléze mechanické (pohyb paprsků α a β), která může se změniti v energii tepelnou. Jeden gram radia vydává svým zářením za každou hodinu 137 kalorií; původ této energie, jejíž ustavičné vysílání odporovalo principu o zachování energie, vysvětlit Rutherford svoji teorii rozpadovou. Podle něho atomy radioaktivních prvků jsou vlastně složité útvary, připomínající do jisté míry naši soustavu sluneční. Hmota atomu jest soustředěna do velmi nepatrného objemu, který tvoří tzv. jádro atomu, či slunce planetární soustavy atomické. Toto jádro velmi pravděpodobně jest u všech prvků složeno z téže hmoty, totiž vodíku a pouze elektrické náboje v něm přítomné určují různotvárnost hmot. Kolem jádra krouží tzv. elektrony, tj. atomy volné, záporné elektřiny. Jádro samo obsahuje jednak náboje kladné, vázané na hmotu, jednak volné náboje záporné, totiž elektrony. Náboj kladný převládá a jest neutralizován na venek náboji elektronů, kroužících kolem jádra. Pohyb těchto elektronů kolem jádra řídí se týmiž zákony, jako pohyb planet kolem slunce; jich počet jest pak určen nábojem jádra. Víme totiž z elektrolysy a jiných zjevů elektřinou vzbuzených, že elektřina jest atomické povahy jako hmota, vystupujíc totiž vždy v množstvích, která jsou celistvými násobky určitého základního množství, které bylo nazváno elementárním kvantem a které obnáší 1,58.10-18 coulombu. Kladný náboj jádra jest určen místem, které dotyčný prvek zaujímá v Mendelejevově periodické soustavě prvků, kde prvky jsou seřazeny podle atomových vah.

Vodík, mající atomovou váhu rovnou 1, zaujímá zde prvé místo, odtud pokládáme kladný náboj jeho jádra za rovný 1 elementárnímu kvantu a tento náboj musí býti neutralizován 1 elementárním kvantem záporné elektřiny; bude tedy kolem vodíkového jádra kroužiti jen jediný elektron. Podobně máme u helia, které stojí na 2. místě periodické soustavy prvků, majíc atomovou váhu rovnou 4, kladný náboj jádra rovný 2 elementárním kvantům, bude tedy atom vodíku míti 2 elektrony; uran, který zaujímá však 92. místo (poslední) v periodické soustavě prvků, bude míti kladný náboj jádra rovný 92 element. kvantům a kolem tohoto jádra bude tedy obíhati 92 elektronů, mnohem více než obíhá planet kolem našeho slunce!

Jestliže jádro určuje všechnu hmotu atomu, určují naopak elektrony svým pohybem všechny ostatní fyzikální a chemické vlastnosti atomu; pro chemické vlastnosti jsou zvláště směrodatny elektrony kroužící na vnějších drahách, pro fyzikální (hlavně světelné zjevy) elektrony vnitřní. Radioaktivní prvky představují nám nestabilní soustavu jádra a elektronů; vlivem neznámých nám dosud sil uvolní se z jádra atomu jeden atom helia, (který sám jest však ještě složitou soustavou, pravděpodobně sestávající ze 4 částic vodíku), zbavený obou svých záporných elektronů a tedy kladně nabitý – tj. kladně nabitá částice α, jejíž náboj jest roven 2 elementárním kvantům – anebo jeden elektron; tím však se změní složení jádra, nastane přeskupení v atmosféře elektronů a vzniká tak atom nového radioaktivního prvku, u něhož celý proces se znovu opakuje, až posléze nastane seskupení stabilní a toho představuje nám atom olova, v něž se všechny radioaktivní prvky změní. Jak částice α, tak i částice β  při svém průchodu atmosférou elektronů vzbuzují v určitých pásmech elektronů zvláštní kmity, tj. ruší pravidelné kroužení elektronů a tyto kmity jeví se nám pak v podobě γ paprsků.

K této teorii a atomového modelu, která zde jen velmi stručně podána, vedlo Rutherforda studium průchodu α – částic hmotou. Částice α pronikají vzduchem a plyny pouze na vzdálenost několika centimetrů, ačkoliv jejich počáteční rychlost, s jakou jsou z atomu radioaktivního prvku vymršťovány, obnáší až 20 000 kilometrů za vteřinu. Nyní pomocí metody Wilsonovy můžeme sledovati objektivně a na fotografické desce i zachytiti dráhu těchto neviditelných částic. Částice α totiž na své dráze tříští molekuly vzduchu na kladné a záporné ionty; jestliže v prostoru, jímž letí α-částice, necháme prudce se rozepnouti vodní páru, nastane takové ochlazení její, že se pára koncentruje v podobě mikroskopických kapiček na oněch iontech, a vznikne tak pruh kondensované vodní páry, značící dráhu α-částice, který možno za vhodného osvětlení zachytiti na fotografické desce. Některé z těchto pruhů jeví na svém konci náhlou změnu směru, jakýsi háček, který by svědčil o tom, že letící α-částice narazila na molekulu plynu pod takovým úhlem, že se odrazila směrem zpět.

Rutherford však zjistil, že těchto změn směru jest mnohem více, než by podle počtu pravděpodobnosti bylo možno přisouditi obyčejným nárazům, a usoudil odtud, že musí zde hráti úlohu síla elektrická a to náboj kladný, odpuzující kladný náboj nesený α-částicí. Tento náboj bude příslušeti jádru atomu; částice α  letí zpravidla atmosférou elektronů, kteří neruší jejího pohybu, ale v některých případech tak se přiblíží ku kladně nabitému jádru atomu, že se jeho odpudivá síla může projeviti a částice α změní náhle směr svého pohybu.

Názor o jednotném složení hmot potvrzen byl jednak Astonovou analysou prvků, o níž nelze se zde šířiti, která dokázala, že atomové váhy všech prvků jsou vlastně dány celistvými čísly, tedy celistvými násobky atomové váhy vodíku, která jest rovna 1. Ty prvky, které mají atomovou váhu vyjádřenou číslem s desetinným zlomkem, jsou vlastně směsi dvou nebo více jednodušších součástí; tak např. chlor, jehož atomová váha zjištěna obvyklou cestou chemickou obnáší 35∙46, ve skutečnosti je tvořen třemi složkami, o atomové váze 35, 37 a 39; podobně rtuť o atomové váze 200,6 sestává ze 6 složek o atomové váze 197, 198, 199, 200, 202 a 204. Tyto složky nazvány byly isotopy; chemická analýza udává nám tedy jako atomovou váhu jen číslo průměrné, určené atomovou vahou všech izotopních složek a jich poměrným zastoupením. Rutherford pak podal skvělý důkaz k theorii jednotného složení hmot rozbitím atomového jádra celé řady prvků. Použil k tomuto účelu vysoké specifické energie, kterou nám poskytuje pohybující se částice α. Bombardováním dusíkatých atomů těmito částicemi podařilo se vyloučiti z atomů dusíku částice vodíku. Experiment jest v podstatě velmi jednoduchý a jest založen na scintilačním účinku vodíkových částic. Tyto částice, vyloučené z jádra atomů dusíku, vzbuzují totiž při svém dopadu na stínítko potřené fluoreskující látkou (sirníkem zinečnatým např.) momentální záblesky, které zveme scintilací. Stejné záblesky vzbuzuje také částice α, tyto lze však snadno od předešlých rozlišiti, ježto částice vodíku urazí ve vzduchu mnohem delší dráhu než částice α, v důsledku své značně nižší hmoty. Měřením  jejich odchylky v elektromagnetickém poli bylo zjištěno, že tyto vodíkové částice jsou kladně nabité, čili, že jde pouze o jádra vodíku, zbavená onoho elektronu, který v neutrálním atomu kolem jádra vodíkového krouží. Podobně jako dusík zdařilo se rozbíti ještě atomová jádra bóru, fluoru, sodíku, fosforu, aluminia aj. prvků. Vedle zmíněných jader vodíkových byly z kyslíku a dusíku vyloučeny ještě částice, které se ukázaly isotopní s heliem, ale o atomové váze rovné 3 a náboji 2 kladných elementárních kvant. Tyto částice byly nazvány isoheliem. Samy však, podobně jako částice helia, musí býti složeny z vodíkových jader (3 u isohelia a 4 u helia) a elektronů, dosud však se nezdařilo je rozbit, ani použitím nejrychlejších α-částic.

Vidíme tedy, že v zásadě všechna hmota jest složena z vodíku a volné záporné elektřiny čili elektronů; to jsou dva základní stavební kameny. Jich kombinací vznikají sekundární stavební kameny hmot, jako helium, isohelium a snad ještě některé jiné, nám dosud neznámé, neboť dosavadní experimenty s rozbitím atomového jádra omezovaly se vesměs jen na prvky o nižší atomové váze 31.

Vidíme, kterak studium radioaktivity dalo nám prostředky k vniknutí do světa nejmenších dimensí, jímž jest atom, a k jeho zkoumání. Radioaktivní prvky jsou názorovým obrazem poměru, které v nitru takového nestabilního atomu vládnou a nutí nás k logickému uzávěru, že vlastně atom žádného prvku není útvarem stabilním, nýbrž podléhá podobným proměnám, jako atom radioaktivního prvku, jenže tyto proměny dějí se tak zvolna anebo takovým způsobem, že unikají naším dosavadním metodám pozorovacím. V podstatě však každý atomový útvar představuje nám vysoké kvantum latentní energie dané jeho elektrickým nábojem, která pouze u radioaktivních prvků se nám projevuje způsobem přístupným našim měřicím aparátům. Poznali jsme již, že 1 gram radia uvolní ve svém Becquerelově záření za 1 hodinu energii, odpovídající 137 kaloriím; 1 gram radia během své poloviční transformace, tedy za dobu rovnou jeho poločasu 1580 let, vyzáří energii rovnou 2,3.109 kalorií, tedy téměř milionkrát vyšší než jest energie, kterou dostaneme spálením stejného množství nejlepšího uhlí. Kdybychom znali prostředek umožňující nám urychliti tento radioaktivní rozklad atomický, získali bychom tím nesmírné zásoby intraatomické energie, je-li pravdou, že i obecné prvky jsou nestabilními útvary podléhajícími rozpadu. Realisování této snahy jest stále ještě úkolem budoucnosti, ale rozbití atomu a vyloučení základních jeho součástek možno považovati za první krok k cíli. Dosud ovšem jsme ještě příliš daleci toho, abychom dovedli stavěti atomické stroje, slavného romancera Wellse anebo léčiti všechny choroby ovládnutím elektronů skládajících lidské tělo, jak to činí Sinclairův doktor Abrams.

Praktický význam radia a některých jiných radioaktivních prvků, hlavně mesothoria a dále emanace radiové, plynu to radioaktivního, který se spontánně z radia vyvinuje jsa vlastně prvkem, v nějž se radium svým rozpadem mění, spočívá hlavně v užití jich v léčbě.

Léčebný účinek radioaktivních prvků zakládá se na různé citlivosti buněčné tkáně živočišné vzhledem k pohlcené energii radioaktivního záření; velmi citlivá jest zvláště chorobná tkáň rakovinových nádorů, odtud hlavní použití radiumterapie či léčby radiem při léčení rakoviny. Kdežto slabé dávky Becquerelových paprsků působí dráždivě, podporujíce šíření se zhoubných nádorů i do míst vzdálených, působí silné dávky sice ničivě na chorobnou tkáň, ale současně i zhoubně na tkáň zdravou. Nalézti pravou dávku mezi oběma těmito extrémy, která by působila zhoubně na chorobnou tkáň, aniž při tom ničila tkáň zdravou, jest dosud úkolem budoucnosti.

Zdravá tkáň rovněž reaguje různým způsobem: velmi citlivé jsou mladé buňky zárodečné, buňky klíčící jsou ničeny již dávkami, které starším buňkám nikterak neškodí. Obecně možno říci, že komplex buněk jest tím citlivější vůči radioaktivnímu záření, čím větší jest jeho schopnost vývojová a rozmnožovací. K nejcitlivějším buněčným systémům náleží ony, v nichž se tvoří krev, tedy morek kostní a slezina, dále varlata a vaječníky; k nejméně citlivým kosti a svaly. Krev reaguje na toto záření změnou počtu krvinek a to jmenovitě krvinek bílých; z počátku nastává značný vzrůst počtu bílých krvinek, ale brzy potom rychlý pokles až k úplnému jejich zmizení; červené krvinky jen málo podléhají vlivu radioaktivních záření.

V čem záleží toto působení zářivé energie, není dosud bezpečně známo; možno se domnívati, že účinek jest podmíněn ionisací, jako u plynů. Potom by působily přímo α a β paprsky, kdežto γ  paprsky nejvíce v radiumterapii užívané by měly vliv jen nepřímý, totiž v důsledku sekundárního elektronového záření, povahy β paprsků, které v každé hmotě vzbuzují.

V praxi užívá se jednak ozařování nemocných míst paprsky γ, pomocí radiových preparátů uložených v tzv. radiátorech, zpravidla skleněných to rourek s platinovým obalem; při radiu používá se dávek 5 až 50 mg, někdy až 100 mg; dále užívá se též injekcí radioaktivních látek ve kvantech velmi nepatrných, ježto již ½ mg radia působí smrt člověka: posléze užívá se koupelí obsahujících hlavně rozpuštěnou radiovou emanaci anebo konečně se tato se vzduchem inhaluje v tzv. emanatoriích.

Při použití emanace některých z posledně vylíčených způsobů vniká emanace přímo do krve a mohou se uplatniti všechny tři druhy záření (α, β, γ), kdežto při používání radiátorů jsou paprsky α pohlceny obalem a uplatňují se tedy jen paprsky β a γ. U emanace ve slabých dávkách buď lázní či pitím nebo vdechováním do těla uvedené ukázal se velmi příznivý výsledek při léčení dny, kloubového rheumatismu, neuralgie i chudokrevnosti, nervových a ženských chorob. U dny zdá se býti účinek dán vlivem emanace na kyselinu močovou, která při této chorobě se jeví v krvi a kterou emanace a její rozpadové produkty (tj. radioaktivní prvky jejím rozpadem vzniklé) patrně převádí v rozpustnější modifikaci.

Léčebný účinek mnohých lázeňských vod jest dán právě přítomností radioaktivních prvků v jejich pramenech; v Čechách jsou to zejména vody jáchymovské, karlovarské a teplicko-šanovské, na Moravě lázně Luhačovice, na Slovensku lázně Píšťany a patrně i Trenčanská Teplice; v Německu je to Brambach (Sasko), v Rakousku Gastýn, ve Francii Plombieres a Bagneres-le-Luchon atd.

Mnohé z těchto lázeňských zřídel byly známy již ve starověku.

Užití radioaktivních prvků v lékařství zdá se býti velmi významné, dosud však, jak již bylo podotknuto, nemá žádných zákonitých metod, které by byly vypracovány na základě přesných zákonů, stanovících souvislost mezi fyzikální intensitou záření Becquerelova a dávkou biologicky účinnou, která ovšem bude velmi různá podle druhu choroby i podle druhu postiženého organismu.

Podobný účinek jako na organismus živočišný jest Becquerelovo a dávkou organismus rostlinný. Velmi příznivý účinek byl pozorován v případě, kdy semena byla zalévána radioaktivní vodou, anebo když do půdy byly přimíšeny radioaktivní látky pevné. Kdežto použití slabých dávek radioaktivních látek působí zde velmi příznivě (tak pozorován při určité dávce výtěžek pole až o 43,2 % větší než za normálních poměrů), jest naopak účinek silných dávek ničivý. I zde tedy hraje, podobně jako v medicíně, velkou úlohu volba pravé dávky, která rovněž závisí na druhu semene; ani zde nebyly dosud vypracovány přesné metody, ač praktický význam jejich jest velikého dosahu národohospodářského. Obecně možno říci, že k příznivému účinku na vývoj a vzrůst rostlin dostačí již velmi slabé dávky.

Při použití uranu přimíšeného do půdy dostačí, podle prací profesora č. techniky J. Stoklasy, který až dosud provedl nejsystematičtější výzkumy v tomto oboru, k nejintensivnějšímu výsledku množství 2,5 kg uranu na 1 hektar půdy. Při tom pozorován byl u zeleniny, ovoce, vina, obilí a cukrové řepy nejen větší výtěžek, ale i rychlejší vzrůst, zkrácení doby zrání a větší vzdornost proti vlivům povětrnosti.

Vidíme tedy, že za jediné čtvrtstoletí radium podalo nám nikdy netušených a překvapujících výsledků nejen ve vědě a v odvěkém bádání lidském o složení hmoty, ale i ve stejně starém zápasu s nemocí, věčným to nepřítelem člověka, a v boji o naši existenci, směřujícím k plnému ovládnutí přírody a dokonalému využití všech její sil.

Dr. František Běhounek, asistent st. radiologického ústavu v Praze, Triumf techniky 1924