Ursprunglig fråga:
Den ryske f d KGB-agenten Alexander Litvinenko dog den 23 november 2006 efter att ha blivit förgiftad av polonium-210 i London. Nu hittar man spår av Po-210 på platser han har besökt, hur kan det komma sig? Hur har det lämnat hans kropp och hur kan det finnas kvar i lokalen efter så lång tid?
/Lars T, Bokenskolan, Jokkmokk

Svar:
Hej Lars! Din fråga ger mig tillfälle att kommentera några, speciellt kärnfysikaliska, aspekter på denna förfärliga händelse.

Vad som händer med ett ämne som man fått i sig i mat eller dryck är ganska komplicerat - och inte en fysikers specialitet. Man kan emellertid säga så mycket att en större eller mindre del kommer att tas upp i tarmen och transporteras till olika organ. Hur mycket som tas upp och vart det transporteras beror på kemiska egenskaper hos ämnet, dvs vilket grundämne eller kemisk förening det är frågan om.

Sedan utsöndras ämnet på olika sätt, dels naturligtvis med avföring men också genom svettning, saliv, utandning mm. Det är säkert på något av de senare sätten som det Po-210 man detekterat har kommit ut. Eftersom halveringstiden är 138 dygn (länk 1), så blir aktiviteten kvar ett bra tag.

De aktiviteter man hittat på olika platser där Litvinenko varit är mycket små - man kan detektera mycket små mängder av en alfa-strålande nuklid om man bara kan komma åt att mäta med t.ex. en halvledardetektor utan att ha något absorberande material mellan preparatet och detektorn.

Låt oss se hur mycket polonium-210 vi skulle behöva om vi har preparatet mycket nära detektorn. Vi kan i så fall lätt mäta en aktivitet på 1 Bq (sönderfall/sekund). Aktiviteten från N stycken radioaktiva kärnor med sönderfallskonskanten l ges av

aktivitet = N*l

Sönderfallskonstanten ges av

l = ln(2)/T_1/2 = ln(2)/138 d^-1 = ln(2)/(138*24*60*60) s^-1 = 5.8 10^-8 s^-1

Antal kärnor blir då

N = aktivitet/l = 1/5.8 10^-8 = 17 10⁶

En mol av ett ämne innehåller 6.022 10²³ atomer (Avogadros tal). Vi har alltså

17 10⁶/6.022 10²³ = 2.8 10^-17

mol av ämnet. Med atomvikten 210 blir detta

2.8 10^-17*210 = 6 10^-15 g.

Detta är nästan ofattbart lite. Tänk dig ett saltkorn av storleken 0.1 mm. Volymen är 10^-3 mm³ = 10^-6 cm³. Med densiteten 2 g/cm³ väger saltkornet 2 10^-6 g, vilket är 9 tiopotenser mer än den behövliga mängden polonium-210. Det är alltså inte så konstigt att man kan detektera aktiviteten varhelst Litvinenko varit!

Några egenskaper hos polonium-210 som gör det till ett så effektivt vapen om man vill använda det för lönnmord:

• Halveringstiden är "lagom lång": tillräckligt lång för man skall hinna administrera aktiviteten och tillräckligt kort för att den skall ha tillräcklig aktivitet för att osaka skada.
• Det är en alfa-strålare. Alfa-partiklarna har kort räckvidd och avlämnar därmed hela sin energi i det organ poloniumet befinner sig i. De gör därför stor skada.
• Eftersom alfa-partiklarna inte kan ta sig ut ur kroppen (de stoppas av ett pappersark), kan man inte mäta mycket av aktiviteten utifrån.
• Gamma-aktiviteten utanför kroppen är också ganska låg eftersom det enda gammat som utsänds (803 keV) har intensiteten 10^-5 per sönderfall.
• Om man har tillgång till en reaktor är det lätt att producera ²¹⁰Bi genom neutroninfångning i ²⁰⁹Bi. ²¹⁰Bi sönderfaller sedan med en halveringstid på 5 dygn till ²¹⁰Po.

Som kuriosa kan vi tillägga att polonium-210 är den sista radioaktiva nukliden i den naturliga sönderfallskedjan som börjar med uran-238 och innehåller det välkända radon-222, se fråga 13744 .

Se Alexander_Litvinenko_poisoning för mycket bakgrundsinformation om mordet på Alexander Litvinenko.
/Peter E

Nyckelord: radioaktivt sönderfall [38];

1 http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=840210
2 http://www.svt.se/nyheter/utrikes/nya-avslojanden-om-spektakulara-lonnmordet-pa-aleksandr-litvinenko