המדענים ששתו מים כבדים כדי לבדוק מה טעמם

המדע מלא באנקדוטות על מדענים שלא היססו לבדוק על עצמם תגליות חדשות, גם אם הדבר היה כרוך בסיכון אישי משמעותי. ההיסטוריה מכילה אינספור דוגמאות לחוקרים שהלכו צעד אחד רחוק יותר כדי להוכיח את ממצאיהם, לפעמים במחיר בריאותם. כמו המדען שהזריק לעצמו ביצים של טפיל קטלני כדי להבריח אותן לארה"ב, או הרופא שהציל חיים על ידי הזרמת גז מימן ישירות לתוך פי הטבעת שלו.

לתוך הרשימה הזו נכנסים גם קלאוס הנסן (Klaus Hansen), המדען ששתה מים כבדים כדי לבדוק אם הם בטוחים למאכל אדם; והרולד יורי וג'ואקינו פאילה (Gioacchino Failla), ששתו מים כבדים רק כדי לראות איך הם מרגישים בפה.

על מנת להבין את הניסוי, יש להסביר תחילה מהם מים כבדים, וכיצד הם שונים מהמים שאנו צורכים ביומיום. יסודות כימיים מוגדרים לפי מספר הפרוטונים בגרעין שלהם. מימן, לדוגמה, מכיל פרוטון אחד בלבד, בעוד שלהליום יש שני פרוטונים, ולאורניום 92 פרוטונים. אולם, מספר הנייטרונים הנמצאים בגרעין האטום יכול להשתנות וליצור איזוטופים שונים של אותו יסוד.

בשנות ה-20 של המאה ה-20, הפיזיקאי ארנסט רתרפורד שיער כי עשוי להתקיים איזוטופ כבד של מימן, שבו נוסף נייטרון אחד לגרעין המימן. ב-1931, הכימאי האמריקאי הרולד יורי הצליח להוכיח את קיומו של האיזוטופ הזה, המכונה דאוטריום, וזכה בפרס נובל לכימיה על גילויו.

"בשנת 1931 הוא פיתח שיטה לריכוז כל איזוטופי המימן הכבדים האפשריים על ידי זיקוק חלקי של מימן נוזלי: דבר זה הוביל לגילוי הדאוטריום", מסביר אתר פרס הנובל. "יחד עם ד"ר א.וו וושברן המנוח (Dr. E.W. Washburn), הוא פיתח את השיטה האלקטרוליטית להפרדת איזוטופי מימן וביצע מחקרים מקיפים של תכונותיהם, במיוחד לחץ האדים של מימן ודאוטריום, וקבועי שיווי המשקל של תגובות חילוף".

איזוטופ כבד יותר זה ידוע כיום כדאוטריום. מים (H₂O), כפי שאתם ככל הנראה מכירים מכיתת המדעים, הם תרכובת אנאורגנית המורכבת משני אטומי מימן ואטום חמצן אחד. אך יורי הוכיח כי אפשר לקשור דאוטריום עם חמצן וליצור מה שאנו מכנים "מים כבדים" (D₂O).

למעשה, מים כבדים מצויים בתערובת עם מים טבעיים, ומהווים כ-0.015 אחוז מהם, וניתן להפרידם באמצעות אלקטרוליזה. בעוד שהם דומים למים רגילים, למים כבדים יש תכונות מועילות, כולל כמה שהן שימושיות בכורים גרעיניים.

"אם גרפיט או מים כבדים משמשים כמאט (moderator), אפשר להפעיל תחנת כוח באמצעות אורניום טבעי במקום אורניום מועשר. אורניום טבעי מכיל את אותו הרכב יסודות כמו כאשר הוא נכרה (0.7% U-235, מעל 99.2% U-238), אורניום מועשר עבר תהליך שבו העלו את שיעור האיזוטופ הבקיע (U-235) לרמות של 3.5% עד 5.0%, מסביר ארגון הגרעין העולמי.

"במקרה כזה, המאטים יכולים להיות מים רגילים, וכורים כאלו מכונים יחדיו כורי מים קלים. מכיוון שמים קלים סופגים נייטרונים בנוסף להאטתם, הם פחות יעילים כמאטים בהשוואה למים כבדים או גרפיט".

אבל אתם לא כאן כדי ללמוד על השימושים הגרעיניים של מים כבדים. כמו כמה מדענים בשנות ה-30, אתם רוצים לדעת מה טעמם. למרבה המזל, קלאוס הנסן, פרמקולוג מאוניברסיטת אוסלו, בדק זאת בשבילכם. בעוד שאחרים ניסו מים כבדים לפניו, הוא היה הראשון ששתה אותם בריכוז גבוה. תחת השגחת קבוצה של עמיתים - שהיו מוכנים להחיות אותו במקרה הצורך - הוא לקח את הלגימה הראשונה מתוך סדרת לגימות של הנוזל.

"הרמתי את כוס המדידה אל שפתיי. מיד חשתי תחושת צריבה יבשה בפה ואז לא הרגשתי דבר. תחילה מוחי הפך נסער ומלא בתחושת משבר. חשתי זעזוע מסוים. ואז אמרתי לעצמי, 'שמור על קור רוח - אתה פשוט עובר חוויה קטנה'. ואז הכל נגמר. יכולתי לראות, לשמוע, לנשום, להרגיש וללכת בדיוק כפי שעשיתי קודם", אמר על החוויה, על פי מגזין טיים.

הנסן הניח - ובצדק - כי ריכוזים גבוהים של מים כבדים יהיו קטלניים לבני אדם ולבעלי חיים, אך הוא לא ידע באיזה מינון בדיוק. "בתוך השבועות הקרובים, או שאהיה חולה מאד או שאוכל לספר לכם מהן ההשפעות, שכן אני מתכוון להעלות את המינון בהדרגה במהלך השבועיים הבאים עד הלגימה הסופית והמכרעת של 100 גרם".

הנסן שרד את בדיקותיו. אך מה לגבי הטעם?

על פי הנסן, השתייה גרמה ל"תחושת צריבה יבשה", שעוררה את סקרנותו של יורי, אשר ארגן מבחן טעימה עיוור. "אחד מאיתנו החזיק כל דגימה בפיו לזמן קצר כדי לוודא את טעמה, ואז ירק אותה החוצה. השני חזר על אותו תהליך, אך בלע את המים. אף אחד מאיתנו לא הצליח להבחין בהבדל הקל ביותר בין טעמם של מים מזוקקים רגילים לבין טעמם של מים כבדים טהורים", כתבו יורי ופיילה על הניסוי.

"ראוי לציין בהקשר זה כי סנטימטר מעוקב אחד של מים אינו כמות קטנה מדי לטעימה נאותה, שכן שנינו יכולנו להבחין בבירור בטעם ה'שטוח' האופייני למים מזוקקים בשני המקרים. ניתן להסיק, אם כך, כי תחושת הטעם של דאוטריום אוקסיד טהור זהה לזו של מים מזוקקים רגילים".

מים כבדים יכולים להיספג בגוף בבטחה ברמות נמוכות, ולעיתים קרובות נעשה בהם שימוש במחקרים מדעיים על גוף האדם - בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ייל מציין כי "מחקרים שנמשכו למעלה מ-30 שנה לא הראו שום השלכות שליליות במתן דאוטריום".

עם זאת, כאשר כ-20 אחוז מהמים בגוף של יונק מוחלפים במים כבדים, סביר להניח שיופיעו השפעות רעילות - וכאשר שיעור זה מגיע ל-35 אחוז, הם יכולים להיות קטלניים. זוהי למעשה כמות עצומה של מים כבדים לצרוך, מה שהופך הרעלה בשוגג לבלתי סבירה לחלוטין, אלא אם כן תשתו כמויות אדירות מהם במשך כמה ימים בתוך מתקן גרעיני. עם זאת, ניתוחים נוספים של מים כבדים הראו כי יש להם טעם מתוק מובחן בהשוואה למים רגילים.

מקורות:

• קטעים מ- The Scientists Who Drank Heavy Water To See What It Tasted Like מאת IFLScience מאת: James Felton.

• קטעים מ- Human Taste Buds Can Tell The Difference Between Normal And 'Heavy' Water מאת ScienceAlert מאת: Peter Dockrill.

• קטעים מ- Heavy Water Has Sweet Taste, New Study Confirms מאת Sci.News מאת: Sergio Prostak.