Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1987. július-december (20. évfolyam, 26-51. szám)
1987-07-17 / 28. szám
ÚJ szú 17 .VII. 17. TUDOMÁNY TECHNIKA A láthatatlan sugárzásokat észlelő műszerek nagy családja folytonosan bővül. A részecskék nyomát rögzitő vizuális detektorok mellett egyre fontosabbak a részecskék áthaladását - esetleg energiáját is - jelző részecskeszámlálók. Újabb típusaik űrszondákra telepítve feltérképezhetik a légkörön kívüli kozmikus sugárzást, és észlelhetik még ismeretlen részecskék létét is. Ez utóbbi pedig azt ígéri, hogy az asztrofizikusok megfejthetik a világegyetem sötét anyagának titkát. Felfedezése óta a radioaktív sugárzás a tudósok legjobbjait foglalkoztatta. Ezek a sugarak az emberi érzékszervekkel közvetlenül érzé- kelhetetlenek, ezért is tartott olyan sokáig, amíg felfedeztük őket, és ezért is idegenkedünk néha még ma is, ha radioaktív sugárzásokról hallunk. Ami pedig érzékelhetetlen, az misztikus, és a misztikustól való félelem az emberi természet sajátja. Manapság már a magfizikai és részecskefizikai technika külön ága foglalkozik a közvetlenül nem érzékelhető sugárzások észlelésével, az egyre újabb és újabb sugárzásérzékelők, detektorok fejlesztésével. A rádiumot felfedező Curie házaspár elbűvölten figyelte, hogy a rádium sugárzása más testeket látható fény kibocsátására, lumi- neszkálásra késztet. Nem sokkal később Crokes észrevette, hogy a rádiumdarabka közelében lévő cinkszulfid ernyő világítása nem egyenletes: milliónyi mikroszkópos felvillanásból tevődik össze. Ezek a felvillanások teszik láthatóvá a közvetlenül láthatatlan sugárzást. Ezen az úton indult el a szcintillációs detektorok fejlődése. Kezdetben csak szabad szemmel érzékelték ezeket a villanásokat - fénytől elzárt laboratóriumokban a sötétséghez szoktatott szemmel. Az elektrotechnika fejlődése kiszabadította a sötétségből a kutatókat, mert olyan eszközöket hozott létre, amelyek még ezt a hallatlanul gyenge fényt is érzékelték. Ilyen eszköz a fotoelektron-sokszorozó. Elve egyszerű: a szcintilláló anyagokban a sugárzás gerjesztette fotonok alkáli fémfelületbe ütközve elektronokat ütnek ki. Ezeket az elektronokat elektromos térben felgyorsítják és újabb fémelektródba ütköztetik: a becsapódó elektron másodlagos elektronokat vált ki a fémből. Ezeket újra felgyorsítják, újra ütköztetik s így egyre több másodlagos elektron lép ki. Ez többször is megismételhető. Végül a kezdetben kiváltott egy-két elektron már makroszkóposán is észlelhető áramlökést hoz létre, amelyet elektronikus egységek megszámlálhatnak és elemezhetnek. A fényt nemcsak a szcintilláció szolgáltatja. 1934-ben Cserenkov szovjet fizikus észrevette, hogy elektromos töltésű részecskék különleges fénysugárzást bocsátanak ki, ha valamilyen közegben gyorsabban haladnak, mint a fény. (Ez lehetséges, hiszen az einsteini relativitáselmélet szerint a mozgó testek sebessége csak a vákuumbeli fény- sebességet nem érheti el, anyagi közegben a fény az ismert értéknél lassabban halad.) A száguldó töltések a Cserenkov-sugárzást kép alakban bocsátják ki, hasonlóan ahhoz, mint ahogyan a vízben haladó hajó fejhullámai terjednek. A kép nyilásszögéböl meghatározható a részecske sebessége is. A foto- elektron-sokszorozókkal felszerelt Cserenkov-detektorok a mai részecske- és asztrofizika elengedhetetlen kellékei. A fotoelektron-sokszorozók a kozmikus sugárzás kutatásában is nagyon fontosak. Az amerikai Utah egyetem hatalmas „rovarszemet“ épített. Mintha óriások szórtak volna szét irdatlan méretű konzervdobozokat Utah állam déli részének elhagyott hegyén: a hordókban tükrök gyűjtik össze az éjszakai égbolt fényeit az érzékeny fotoelektron-sok- szorozókra. Nem csillagfényt keresnek, hanem azokat a gyenge felvillanásokat, amelyeket az elsődleges kozmikus részecskék okoznak, amikor a világűrből a Föld légkörébe jutnak, s fény kibocsátására késztetik az atomokat. Nem könnyű kiszúrni a kozmikus részecskék jeleit az éjszaka fényei közül. Zavaróan hat a csillagfény, a villámlás és az apróbb kisülések fénye, még a szentjánosbogár is, nem beszélve az emberi fényszennyezésről: a repülőgépekről, a városok visszfényéről, vagy egy-egy parázsló hamuszemcse fényéről, amelyeket több kilométerre is elsodorhat a szél. A több mint 900 elektronsokszorozó jeleit központi számítógép dolgozza fel, és válogatja ki közülük azokat, amelyek igazán érdekesek. A rovarszem képei között sok van, amely hosszú egyenes nyommal indul, majd szétágazik, és végül ágas- bogas fához hasonlít. Ezek a kozmikus záporok nyomai. Még érdekesebbek azok a nagyon gyenge, de nagyon irányított fényforrásra utaló jelek, amelyeket csak egyetlen elektronsokszorozó észlel. Ilyenkor valószínűleg a világűr nagy energiájú sugárzása következtében létrejövő erősen irányított Cserenkov-su- gárzás éri el a detektort. A rovarszemmel tehát éppen úgy rá lehet találni a nagy energiájú sugárzás forrására, mint az optikai távcsövekkel a csillagokra. A rovarszem máris felfedezett az égen néhány, nagy energiájú gammasugarakat küldő objektumot. Ezek - összhangban az asztrofizikai elméletekkel - pulzárok vagy szupernóva maradványok lehetnek. Nemcsak fény közvetítésével lehet észlelni a láthatatlan sugárzásokat. Az anyagban haladó sugárzás energiát ad le, és a leadott energia ionizálhatja az anyag atomjait, molekuláit. (Az emberi szervezetre is éppen ez az ionizáló hatás a veszélyes.) Az ionizáció során pozitív és negatív elektromos töltések válnak szét, azaz szabad töltéshordozók jönnek létre. Ha ezek a töltések az anyagra kapcsolt feszültség hatására mozogni kezdenek, az anyagban áramlökés indul, vagyis a láthatatlan sugárzás észlelhető áramlökést okoz. Ezt a jelenséget hasznosították a század elején általánosan elterjedt ionizációs kamrák és továbbfejlesztett változatuk, a Geiger-Müller-féle számlálócsövek éppenúgy, mint napjainkban a részecskegyorsítók mellé telepített hatalmas méretű, sokszálas szikraszámlálók és drift kamrák. Alapelvüket tekintve nem sokban különbözik ettől a félvezető detektorok működése sem, ahol a töltés szétválás (záróirányban előfeszített) félvezető dióda kristályszerkezetében megy végbe, és az ionizáló sugárzás ugyancsak áramlökést okoz. Ezáltal a sugárzás nemcsak észlelhető, hanem az áramlökések elemzéséből pontosan meghatározható az energiája is. A félvezető detektor ma már nemcsak a tudományos kutatásban, hanem az iparban is a sugárzásmérés egyik legfontosabb eszköze. A világűrből jövő sugárzás vizsgálatára napjainkban a műholdak kínálnak új lehetőséget. Még a Challenger űrrepülőgép juttatta pályára 1985 júliusában a „chicagói tojásnak“ becézett űrszondát. A chicagói asztrofizikusok tojás alakú űrszondájukba három különböző típusú detektort építettek. A tojás két végére, nagy félgömbszerű búréba neon és szén-dioxid gázkeverékkel töltött Cserenkov-detektorok kerültek. Ezek mérik az 50 és 150 milliárd elektronvolt energiájú elektromos töltésű részecskéket. A Cserenkov- detektorok alatt, a tojás közepe felé szcintiálló műanyag rétegek következnek, amelyek felvillannak, valahányszor nagy energiájú részecskék érik őket. Ezeket a felvillanásokat a műanyag rétegeket körülvevő fényérzékeny fotoelektron-sokszorozók figyelik meg. Az igazi újdonság azonban a tojás közepén elhelyezkedő harmadik réteg, a nagyon nagy energiájú részecskék érzékelésére is alkalmas átmenetisugárzás detektor. Átmeneti sugárzás keletkezik, ha nagy energiájú elektromos töltésű részecskék különböző elektromos tulajdonságú anyagok határán lépnek át. Ez nagyon gyenge, ezért több tízezerszer kellene a részecskéknek áthaladniuk a különböző elektromos tulajdonságú rétegeken ahhoz, hogy érzékelhető nagyságúra erősödjön fel. Ennek megfelelően a chicagói fizikusok először mintegy tízezer, egymástól alig háromszázad milliméter távolságra elhelyezett műanyaghártyát akartak beépíteni a tojásba. Ma sem tudja senki, hogy az űrrepülőgép indításakor jelentkező remegéseket, lökéseket ez az elrendezés elviselhette volna-e károsodás nélkül, mert - mint annyiszor a tudomány történetében - a véletlen közbeszólt. Az egyik kutató síkabátja kiszakadt és kibújt belőle a hőszigetelő műanyaggyapot. Rögtön megvizsgálták és kiderült, hogy ez az anyag is kiváló tulajdonságú az átmeneti sugárzás detektálására. így végül a tojásba ilyen műgyapotból szőtt kevésbé érzékeny rétegek kerültek. A rétegekből kilépő átmeneti sugárzást a közéjük helyezett ionizációs számlálók érzékelik. Ezek a számlálók nyolcszögletű vékony keretek, amelyekben - mint a húrok a hárfában - 200, a hajszálnál is vékonyabb szál van kifeszitve. A kereteket vékony fóliák zárják le és xenon-héliummetán gázkeverékkel töltik meg. Amikor a múgyapotréteg- ből érkező átmeneti sugárzás eléri a keretet, elektromos kisülés indul meg, amelynek segitéségével nemcsak a kozmikus részecske energiája, hanem pontos pályája is meghatározható. Az emberi érzékszerveket kisegítő detektoroknak nagyon sok típusa létezik már. Csaknem valamennyi ismert sugárzás érzékelésére megszülettek a különösen érzékeny detektorok. A kutatók azonban olyan új részecskék jelenlétét is észlelni kívánják, amelyeknek tulajdonságait még nem ismerik. Az új észlelési eljárás alapgondolata az, hogy bármilyen részecske lép kölcsönhatásba az anyaggal, az anyagnak átadott energia előbb vagy utóbb hővé alakul, s az anyagot melegíti. Ez a hőmérsékletváltozás általában ki- mutathatatlanul csekély. Ha azonban „szupravezető hőmérőt“, azaz túlfűtött (óvatosan éppen az átalakulási hőmérséklete fölé melegített) szupravezetőt használnak, akkor már nagyon kis további felmelegedésre is normál vezetővé alakul át a szupravezető, s ez az ugrásszerű változás már makroszkóposán is jól érzékelhető. Ilyen típusú detektorokkal eddig ismeretlen, nagy tömegű és nagy energiájú kozmikus részecskéket kereshetnek majd különösen jól. Hosszú út vezetett Curie-ék hangárjától az óriási drift kamrákig, a rovarszemig, vagy a chicagói tojásig. A detektorépítők ma sem pihennek, és munkájuk eredményeképpen világunk egyre újabb, korábban érzékelhetetlen csodái tárulnak fel előttünk. DR. SÜKÖSD CSABA Sugárzásdetektorok A láthatatlan „látó“ műszerek Beethoven betegségei és halála Ludw'ig van Beethoven, a zene géniusza krónikus beteg volt. Már 26 éves korában jelentkeztek az első hallászavarok bal fülében, és ebben az időben kezdődtek emésztési zavarai is, amelyek végigkísérték egész további életében. Testi nyavalyáinak nyilván hatása volt a mester zenéjének fejlődésére is. Legújabban Beethoven kortörténetének két fontos beszámolóját is megvizsgálták tudományos részletességgel. H. Banki, bécsi kórboncnok professzor most számolt be annak a gipszmásolatnak az orvosi-kórbonctani vizsgálatáról, amely az 1963. február 13-án végrehajtott kihantolás során készült a mester koponyájáról. Újra elemezve Beethoven boncolási jegyzőkönyvének most újra felfedezett latin nyelvű eredetijét. Banki professzor új megállapításra jutott a mester kortörténetéről: a feljegyzések és a boncolási jegyzőkönyv bizonysága szerint Beethoven májbetegségben, krónikus emésztési zavarokban, nagyothallásban, majd süketségben szenvedett. A boncolási jegyzőkönyvből a májzsugorodás végső stádiumának egyértelmű képe bontakozik ki (a már eredeti térfogatának a felére, zsugorodott össze, börszerűen szilárd és zöldesen-kékesen elszíne- ződött). A mester utolsó napjairól készült feljegyzések is egyértelműen májkómára vallanak. A krónikus májzsugorodás következményeit bizonyítja a boncolás többi adata is: erősen megnagyobbodott lép, krónikus hasnyálmirigy-gyulladás és a hasüregben felgyülemlett 5-6 liternyi folyadék. Nincs mit szépíteni: a zene óriása sűrűn emelgette a poharat, orvosainak tilalma ellenére is jelentős mennyiségű alkoholt fogyasztott - ez az alkoholizálás lehetett a májzsugor oka, kiváltója. Az már csak valószínű, hogy a fokozatosan elhatalmasodó süketség okozta depresszió miatt folyamodott a mester egyre gyakrabban az alkoholmámorhoz. Néhány héttel Beethoven halála előtt, amikor a kezelőorvos számára már teljesen egyértelmű volt a mester egészségi állapotának a reménytelensége, engedélyezték számára a jeges puncs ivását. Utolsó szavaival: ,,Kár, kár- túlságosan késő"- állítólag a két nappal halála előtt érkezett borszállítmányt nyugtázta. Az életének 26. évétől jelentkező emésztési zavarok (hasmenés, fájdalmak, lázrohamok) okára semmi bizonyságot nem talált a boncolás, erről tehát csak spekulálni lehet. Ezek a panaszok minden bizonnyal nagy hatással voltak Beethoven életére. Gyakran megszegte a szigorú diéta előírásait, és ezért súlyos kínokkal, szenvedései fizetett. Nagyothallásának okát, amely végül is kétoldali megsüke- tüléshez vezetett, ugyancsak csupán találgatni lehet: alkoholizmus, flekktífusz, vérbaj, a középfül kengyelének csontos rögzülése. Krónikus gyógyszer-túladagolásról is vitatkoznak. Beethoven a mintapéldánya volt az orvos utasításait semmibe vevő vagy saját szándéka szerint megváltoztató betegnek. Sokszor evőkanálnyit vett be az orvosságból az előirt teáskanálnyi helyett, és néhány óra elteltével új üveggel rendelt a gyógyszerből. A hallászavarok okának új lehetőségét vetette fel a koponya vizsgálata, amelynek feltűnő jellegzetessége volt a koponyatető vastagsága. Ennek a koponyatetönek körülbelül 13 milliméter volt a vastagsága a szokásos 5-6 milliméter helyett. Még a sziklacsont vastagsága is feltűnt dr. Johannes Wagnernek, a boncolást végző orvosnak. A csontállomány elváltozása egyértelműen a felfedezőjéről Paget- betegségnek (Morbus Paget) elnevezett kórképre vall. Ezt a betegséget gyakran hallászavarok kísérik. Beethoven betegségeinek és halálának tudományos vizsgálata újabb adalékokkal egészíti ki annak a zseninek az életét, akinek műveit ma is az egész világ csodálja. (d-a) 500 ÉVIG SZILÁRD MARAD Japán szakemberek véleménye szerint a betonszerkezetek - kiviteltől és konstrukciótól függően - átlag 80-100 évig órzik meg szilárdságukat. A viszonylag rövid élettartam oka, hogy a szerkezetben mikrorepedések keletkeznek, amelyek gyakran a beágyazott levegóhólyagocskákból indulnak ki; valamint a vasalásban fellépő, fokozatosan növekvő korrózió. Az esetek nagy részében közbenső intézkedésekkel is lehet javulást elérni, jobb azonban, ha a mikrorepedéseket kezdettől fogva elkerüljük. A Takenaka cég kutatásai szerint a mikrorepedések képződése drasztikusan csökkenthető szerves adalékokkal. Legjobban beváltak az oldószerként is alkalmazott glikoléter származékok. Ezenkívül alkalmasak az aminalkohoiok, amelyeket ioncserélő gyanták előállításához is használnak. A glikolvegyületek a cement kikeményedésekor a legfinomabb légbuborékok kialakulását is megakadályozzák. Az aminalkohoiok abszorbeáló réteget képeznek a korrozív anyagokkal szemben. Laborkísérletekkel kimutatták, hogy ezeknek az adalékoknak az alkalmazása a betonszerkezetek élettartamát egy nagyságrenddel képes növelni. Ez azt jelenti, hogy az így előállított szerkezetek legA Német Demokratikus Köztársaság berlini Charité kórházának orvosi immunológiai intézetében sikerült mo- noklonálís emberi antitesteket létrehozni a szerzett immunhiányos betegséget (AIDS) okozó HIV-vírus szerkezeti fehérjéi ellen. A hibrid kiónok folyamatosan gyártják az emberi mo- noklonális antitesteket a szövettenyészetekben. A jelentős tudományos eredményhez úgy jutottak, hogy daganatsejteket egyesítettek B-limfocitákkal. alább 500 éves élettartamra tervezhetők. AZ AIDS-VÍRUS ELLEN
