天文学家在研究恒星时发现神秘频率的X射线
摘要：据国外媒体报道，近日，俄亥俄州立大学的天文学家们在研究恒星以及黑洞周围如何进行化学元素射线的放射和吸收时，发现诸如铁这样的重元素在受到特定能量X射线照射下，会发射出低能电子。依据这个情况，其联合了医学专家和放射肿瘤专家，研究这种特定能量的X射线对人体产生何种程度的影响，并发现其具有某种特异性，计划发展一种新型的放射治疗的方法，旨在针对人体内顽固的肿瘤细胞，但是对人体的健康细胞和组织不产生巨大的危害。
这个发现却为医学上的肿瘤治疗提供了一种可能性：利用确定的重元素制成一种植入物进入人体内，医生可以通过这种植入物放射出的低能电子消灭肿瘤细胞，这种方法比目前医学上使用全身放射性治疗更有目的性和针对性，对人体健康的组织危害较小，同时，这种植入物也可以进行医疗诊断成像，为医生提供药物效果的评估。6月24日，国际分子光谱研讨会上，美国俄亥俄州立大学该项目的主要研究员Sultana Nahar对这个发现做了相关的叙述，主要使用电脑对金和铂元素放射情况进行模拟，并确定用来照射的X射线的频率。
这个电脑模拟结果显示：单个金和铂原子在所给定的X射线频率的照射下，放射出低能电子，而如何确定并控制X射线的照射频率是极大的挑战。实验证实：这个X射线辐射频率的范围及其狭窄，大约相当于X射线频率谱宽度的十分之一，产生出超过20个的低能电子。而作为天文学家，运用基本的天体物理和化学知识探寻恒星内部的射线情况，但是作为一个医生，却也能采用相同的方法对癌症进行治疗，这是一个非常有意义的发现。
此外，俄亥俄州立大学的天文学家Nahar和Anil Pradhan发现：特定频率的X射线在照射重元素的时候，激发原子核周围的电子，导致电子振动并离开他们的运行轨道而产生低能电子，而剩下的物质基本为电离态的气体、等离子云以及纳米尺度的原子。
然而，当1890年伦琴发现X射线之后，X射线的作用以及研发发展都有很大的进步，从基础物理学的角度看，物理学上的辐射在医生上的使用是非常的乱，这个现象几乎在国有的国家都是这样的。但是，直到目前为止，所有关于X射线的应用进展都还不能称为根本意义上的进步。而托马斯杰弗逊大学医学院医学物理学家Yan Yu，作为该项目的长期研究合作方，也希望这种X射线成像和放射治疗技术能有更进一步的发展。并在会议上也叙述了金和铂为何会显示出此类的行为以及医院在今后如何利用这些物质进行放射治疗。
物理学家们知道，电子的轨道处于离核不同的距离上，当外围电子出现丢失时，轨道上的电子就会取代这个丢失的位置并释放出能量，这就是俄歇效应。由法国物理学家俄歇所发现。通常情况下，当能量强大到足以踢出原子核模型中的第二个电子，就称其为俄歇电子。而这个过程中也可能导致光粒子或者光子在特定的频率下发射出能量，这个频率科学家目前认为是K-阿尔法X射线。
俄亥俄州立大学该项目首席研究员认为在诸如重金属铂的原子核模型中，K-阿尔法X射线将近距离的电子给踢了出去，而其中就有俄歇电子，这些电子处于低能量的状态且数量庞大，从这点出发，足以扼杀肿瘤细胞并粉碎他们的DNA。而医院可将使用K -阿尔法X射线，这将大大地减少了病人的辐射照射剂量。相关研究人员也相信在人体中嵌入纳米级的重元素粒子，可以有效地吸收特定的频率的X射线并产生相对应的的低能电子放射，杀死肿瘤细胞。
生物探索推荐英文原文：
Astrophysics and Space Science Proceedings
DOI: 10.1007/978-3-642-10322-3_13
Multi-Disciplinary Role of Atomic Astrophysics: From Stellar Interiors to Cancer Research Via Nanotechnology
We discuss the application of atomic physics to two diverse topics: Astrophysical opacities that determine the flow of radiation through the interior of stars, and biomedical research using nanotechnology for novel methodologies for cancer diagnostics and therapy (theranostics). Recent determination of solar abundances suggests that a re-examination of the absolute accuracy of these opacities might be in order. A discussion of the Opacity Project work and possible sources of missing opacity and uncertainties in atomic data is presented with a view to possible solution of the solar abundances problem. Another major application is shaping up in biomedicine and nanotechnology: A paradigm change and transition from conventional broadband X-ray imaging (such as in CT scanners or common X-ray sources) to precision monochromatic spectroscoppy for cancer theranostics. A novel methodology - Resonant Theranostics - is proposed to exploit Kα resonances due to deep inner-shell transitions that trigger Auger processes in heavy elements. The methodology can be used to build laboratory monochromatic X-ray sources for imaging using Kα emission, as well as for therapy using Kα absorption by high-Z nanoparticles or radiosenstizing agents embedded in cancerous tumors. This review of recent work demonstrates the scope and power of multi-disciplinary research in general, particularly highlighting the role of atomic physics as an enabling scientific tool from astronomy to medicine.
