Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1985. július-december (18. évfolyam, 27-52. szám)
1985-08-16 / 33. szám
ÚJ szú 17 1985. Vili. 9. TUDOMÁNYI TECHNIKA E bben a században két forradalmi jelentőségű fejleménye is volt a fizikának: a relativitás- elmélet és a kvantummechanika. Az indulás Max Planck német fizikus nevéhez fűződik, aki 1900- ban megfogalmazta a Planck-féle sugárzási törvényt, mely szerint „az energia teljesen meghatározott számú, véges és egyforma részekből áll; az izzó test által kibocsátott energiakvantum egyenesen arányos a kibocsátott sugárzás frekvenciájával.“ Planck idézett megállapitásából pedig a pozitront. Heisenberg és Igor Jevgenyevics Tamm szovjet fizikus még ebben az évben megalkották az atommag elméletét. Az atommag elméletéhez tehát a neutron volt a kulcs. Miért? A fizikusok ebben az időben úgy gondolták, hogy a proton egy pontszerűnek tekinthető elemi részecske, mines belső szerkezete. Heisenberg nagyon hamar felismerte, hogy az atommag elméletének a kulcsa az a tétel, mely szerint az atommag protonokból és neutronokból áll. Századunk fizikája és a mikrovilág feltárása kiindulva magyarázta meg Albert Einstein 1905-ben a fényelektromos jelenséget. Einstein és Planck már a század elején kimutatta, hogy a fénynek kettős természete van, egyrészt elektromágneses hullámokban, másrészt fénykvantumokban (fotonokban) terjed. A századelő egyik korszakalkotó, az egész fizikát forradalmasító elméleti vívmányát, a speciális és az általános relativitás-elméletet egyetlen tudós, Albert Einstein alkotta meg. Az 1905-re kidolgozott speciális relativitáselmélet az abszolút tér és az abszolút idő newtoni fogalma helyett a fényterjedés állandóságát használja ki, s pontos útmutatást ad arra vonatkozóan, hogy miként lehet az egyik inerciarendszerben mért értékekről áttérni egy másik inerciarendszerben mért értékekre. Az 1916- ban megfogalmazott általános relativitáselmélet megmagyarázza, hogy nem túlságosan erős gravitációs terekben visszajutunk a newtoni gravitációs törvényhez. Az univerzum egészére vonatkoztatva mind ez idáig az általános relativitáselmélet az egyetlen következetesen végigszámolható elmélet. A kvantummechanika, a korszak másik nagy horderejű eredménye 1925-ben született meg. Ez volt az az év, amikor Werner Heisenberg német fizikus a klasz- szikus fizika összes hagyományával szakítva egy új tudományt alkotott, ami kvantummechanika név alatt vált ismertté. Ez az elmélet tulajdonképpen egy válság megoldása alapján született. Hogyan alakult ki ez a válság? Mik voltak a megoldás körülményei? A továbbiakban ezekre a kérdésekre fogunk választ keresni. Heisenberg előtt az atomok belső szerkezetét a klasszikus, hagyományos fizika módszereivel próbálták magyarázni, úgy képzelték el, hogy az atom egy centrális részből, atommagból, valamint a körülötte keringő elektronokból álló, jól lokalizált objektum. Ernest Rutherford angol fizikus a század elején egy döntő jelentőségű kísérletet végzett: alfa-részecskékkel bombázta az atomot. E kísérletben az alfa-részecskék végigszondázták az atom belsejét, s világosan kimutatták azt a struktúrát, amelyet a tudósok elméletileg feltételeztek. Csupán az jelentett problémát, hogy az atomot nem lehetett a newtoni mechanika értelmében leírni. A klasszikus mechanika törvényei nem voltak érvényesek az atomon belül. Niels Bohr dán fizikus egy mentőötlettel kissé megjavította ezt a klasszikus elméletet, létrejött az a modell, amelyet ma Rutherford -Bohr-féle atommodellnek nevezünk. Kidolgozására az 1908-tól 1913-ig terjedő időszakban került sor. Ez azonban a jelenségeknek csak egy nagyon szűk területére volt érvényes. A fizikusok első feladata az volt, hogy megismerjék az atommag belső szerkezetét. Az atommag elmélete 1932-ben született meg, amikor James Chadwick angol fizikus felfedezte a neutront, Carl David Anderson amerikai fizikus Paul Dirac angol fizikusnak azonban úgy tűnt, hogy kissé hiányos ez a kvantummechanika. Nagyon jól leírja az elektronnak az atomon belüli mozgását, de csak abban az esetben, ha az elektron mozgása a fénysebességhez képest lassú. Már Einsteintől megtanultuk, hogy amikor a különböző objektumok - így az elektronok is - a fénysebességet megközelitő sebességgel mozognak, akkor a relativitáselmélet törvényei érvényesülnek. Dirac volt az, akinek sikerült összeházasítania a kvantummechanikát a relativitáselmélettel. Az általa létrehozott Dirac - egyenlet alapján az elektront már olyan körülmények között lehetett leírni, amikor az a fénysebességet megközelitő nagy sebességgel mozog. Ez az egyenlet egy új részecskét jósolt. Egy olyan részecskét, amelynek minden tulajdonsága ugyanaz, mint az elektronnak, egy dolog kivételével: a töltése ellenkező előjelű, vagyis pozitív. Ezért kapta a pozitron nevet. Tehát Dirac jósolt egy új részecskét, a pozitront, amit 1932- ben meg is találtak. Ma már tudjuk, hogy minden részecskének van egy antirészecskéje, még a manapság sokat emlegetett kvarkoknak is. Ez nagy jelentőségű felfedezés volt a mai fizika szempontjából. Amikor az atommag elméletét kidolgozták, tisztázni kellett, hogy a neutron és a proton elemi részek-e, vagy pedig összetett részek. A fizikusok gyanakvó emberek, ezért úgy gondolták, hogy ezek összetett részek. Ezért 1968-ban a kaliforniai stamfordi egyetem és egy angliai technológiai intézet együttműködésében elkezdődött egy kisérletsorozat, amit napjainkban Rutherford-ki- sérletsorozatnak neveznek. E kísérletsorozat világosan feltárta, hogy a protonnak rendkívül érdekes belső struktúrája van. Nem diffúz, kiterjedt objetum, hanem nagyon élesen három, szinte pontszerűnek tekinthető objektum helyezkedik el benne. Ezeket még 1964-ben Gell-Mann amerikai fizikus jósolta meg és kvarkoknak nevezte el. Ezek a részecskék, amelyek a proton alkotórészei, egész különleges tulajdonságúak - elektromos töltésük a proton, illetve az elektron töltésének tört részei. Előzőleg úgy gondolták a fizikusok, hogy az elektronok és a protonok töltése azonos szintű, csak előjelben különböznek egymástól, s a természet töltési alapegységeit képezik. A kísérletek folyamán azonban kiderült, hogy nem így van, vannak kisebb töltésegységek is a természetben, a kvarkok hordozzák őke Kezdetben két kvark létezését feltételezték, ezeket az up (fel) és a down (le) angol szavak kezdőbetűiből u- és d-kvarkoknak nevezték el. Miután felépültek az egyre nagyobb energiájú gyorsítók, a kísérleti eredmények is felhalmozódtak, s világosan látszott, hogy kettőnél több kvarkot kell feltételezni ahhoz, hogy az anyag felépítését helyesen le tudják imi. Ezért még egy harmadik, s-sel jelölt kvark létezését is feltételezték (strange = különös, furcsa), majd pedig 1974-ben a c-kvarkot is felfedezték, az ún, bájos kvarkot (chram = bájos). Ezt követően 1977-ben került sor a b-kvark (bottom = alsó) felfedezésére. Két év alatt világossá vált a fizikusvilág számára, hogy milyen horderejű volt ez a felfedezés. A b-kvark kimutatása szimmetriái okok miatt szükségessé tette egy hatodik kvark feltételezését is. A hatodik, a t-kvarkot (top-felső) 1983-ban találták meg. Ezzel úgy tűnik, hogy a kvartokról alkotott képünk teljessé vált. Ennek ellenére nem lehetünk bizonyosak abban, hogy további kísérletek során nem merülnek-e fel olyan észlelések, amelyek megmagyarázásához még további kvarkok feltételezésére lesz szükség. Sót, elméletileg még az is kiderülhet, hogy a kvarkok sem elemi részecskék. Hogy mi a tulajdonképpeni igazság, azt majd a jövő fogja megmondani. TARICS PÉTER Érdekességek, újdonságok Robotok a Szovjetunióban A Szovjetunióban erőteljesen növekszik az ipari robotok gyártása. Ebben az évben 14 300 darabot fognak gyártani. Ez 1,3-szor több, mint amennyivel erre az évre a 11. ötéves tervben számoltak. Az év végére a Szovjetunió ipari robotállománya eléri a 40 ezer darabot. Elsősorban olyan helyeken alkalmazzák őket, ahol az emberi szervezetre káros anyagokkal dolgoznak, például az atomreaktorok üzemeltetésénél, fémfeldolgozásnál, vegyipari üzemekben, víz alatti munkáknál, valamint az anyagmozgatás különböző területein. A Szovjetunió a robo- tizálási program megvalósításában szorosan együttműködik a többi KGST-országgal. Számítások szerint a robotok száma a szocialista közösség országaiban 1990-ig eléri a 200 ezer darabot. Neutronkitörések a Napon A leningrádi Joffe Műszaki- Fizikai Intézet szakértői új ismeretekhez jutottak a Nap belsejében végbemenő folyamatokról, naperedetú neutronokat megfigyelve és értékelve a Földön. Feltevésük szerint a Nap természetes részecske- gyorsító, amely néhány másodperc alatt elképzelhetetlen energiára gyorsít fel elektronokat és nehéz atommagokat. A napneutronokat immár húsz éve keresik. Először 1982. júniusában azonosítottak napneutronokat különleges érzékelővel a szlovákiai Magas-Tátra egyik megfigyelöállomásán. Ugyanakkor az egyik svájci megfigyelöállomás is észlelt napneutronokat az Alpokban. A napneutronokat nem befolyásolják a mágnesterek és létrejöttük után azonnal elhagyják keletkezésük zónáját. Információkat tartalmaznak a Nap magreakcióinak különlegességeiről, továbbá anyagának vegyi összetételéről. A vizsgálatok megállapították, hogy a napkitörések során néhány másodperc alatt gigantikus mennyiségű elemi részecske sodródik ki a napköA Liptovsky Mikuláá-i Takarmány- és Enyvgyárban évente 28 ezer tonna csontot dolgoznak fel hulladékmentes technológiával. Az alapanyagot a szlovákiai és részben a morvaországi húsipari üzemek szállítják. A gyár kilenc végterméke között a legkeresettebbek közé tartozik a csontenyv, amit több mint 20 országba exportálnak. Ebben az évben már 847 tonna enyvet szállítottak Nagy Britanniába, Franciaországba, az NSZK-ba és más országokba. Az idén a műszaki zselatin gyártását is elkezdték, amiből eddig 18 tonnát szállítottak külföldre. A felvételen Milan Kolenéík a korszerűen felszerelt új üzemegységben a zselatinos víz szűrőberendezését kezeli. (A CSTK felvétele) Tízszeresére növelte a munka termelékenységét az az új, teljesen automatizált gépsor, amely az Elektro Praga Hlinsko üzemben a villamos háztartási gépekhez tartozó motorok forgórészeit gyártja. A 18 gépből álló, s ezeket láncos szállítórendszerrel összekapcsoló gyártóegység évente egymillió rotor gyártására képes a mixerek és a porszívók motorjaihoz. A hagyományos gyártásnál csaknem hetven dolgozóra volt szükség a termelési feladatok elvégzéséhez, míg az új gépsor kiszolgálásáról mindösz- sze 5 dolgozó gondoskodik. A felvételen az automatizált gépsor kezelői a vezérlő berendezést kezelik, s a szállítóberendezés működését szabályozzák. (A CSTK felvétele) zeli térbe. Az ilyen kitöréshez a kutatók szerint rendkívül erős energiatér szükséges, amelynek eredete egyelőre ismeretlen. Földgázzal működő autó A gépkocsiforgalom „gázosítása“ nemcsak azért vonzó, mert a földgáz sokkal olcsóbb a benzinnél, hanem azért is, mert a gázzal működő motor égéstermékei kevésbé szeny- nyezik a környezetet. Az előnyök mellett azonban hátrányai is vannak a gáz üzemanyagként való alkalmazásának. Amíg a benzintartály térfogata általában 400-500 km befutására elegendő üzemanyagot tartalmaz, addig az azonos térfogatú gázpalack csak 100 kilométeres távolság megtételét teszi lehetővé. A pótlólagos gázpalackok felszereléséhez azonban hely szükséges, a személyautóknál például fel kell áldozni a pogy- gyászteret, a teherautóknál pedig csökkenteni kell a kocsi- szekrény hasznos térfogatát. Ezek a megoldások azonban nem célszerűek. A Szovjetunió Autóipari Minisztériumának szakemberei egy érdekes megoldást javasoltak. Az eljárás szerint a gázpalackokat fektetve helyezik el a gépkocsialvázon, mégpedig úgy, hogy ezek sajátos hordozószintet képezzenek a kocsi- szekrény felszereléséhez. Az ilyen „gázosított“ teherautó prototípusát már be is mutatták a gyakorlatban. Vízkutatás az űrből A sós vizű Balhas-tótól északkeletre levő köves sivatagban, ahol semmi sem mutatott föld alatti vízkészletek jelenlétére, szovjet űrhajósok segítségével édesvizet találtak. Felvételeiken a hidrogeo- lógusok a földkéregben édesvizet vezető, tektonikus eredetű törésrendszert fedeztek fel. Most az ott kiépített több artézi kút vize aszályos időben is biztonságossá teszi 50-60 ezer juh tartását. A szovjet űrhajósok készítette felvételek révén a Balhas-, az Aral-tó és a Kaszpi-tenger között elterülő forró sivatagokban, ahol egyáltalán nincsenek folyók, szintén számottevő édesvízkészleteket sikerült felfedezni. Ezekből ma már több mint egymillió juh vízszükségletét fedező itatóhelyeket tudnak ellátni.
