Somogyi Néplap, 1987. március (43. évfolyam, 51-75. szám)
1987-03-21 / 68. szám
6 Somogyi Néplap 1987. március 21., szombat TUDOMÁNY, TECHNIKA Új eredmények a szupravezetés kutatásában A Központi Fizikai Kutató Intézet Szilárdtest-kutató Intézetének munkatársai az év elején megkezdték az úgynevezett szupravezetés új módszereinek kutatását'. Olyan anyagokat keresnek, amelyek a jelenleginél jobb feltételek között válnak szupravezetővé, vagyis köny- nyebben elérhető, hogy energiaveszteség nélkül vezessék a villanyáramot. A tüdősök több mint hetven esztendeje ismerték felegyes fémeknek azt a különleges tulajdonságát, hogy azok az abszolút nulla fok közelébe, legalább mínusz 250 Cel- sius-fokra lehűtve, veszteség nélkül vezetik az elektromos áramot, és nagy mágneses teret hoznak létre. A szupravezetők gyakorlati alkalmazása több iparágban forradalmi változásokat eredményezne. Jelentős mennyiségű energiát lehetne megtakarítani, a mágneses tér létrehozása pedig lehetővé tenné, hogy például a vonatok sínek helyett a levegőben, mágneses térben „lebegve” haladjanak. A jövő energiáját kutató magfúziós reaktorokban egyelőre azért nem tudják az atommagokat hosszabb ideig egyesíteni, mert nem áll rendelkezésre megfelelő erősségű mágneses tér. A szupravezető anyagokkal ezt a problémát is megoldanák, s világszerte építeni lehetné ilyen nagy teljesítményű erőműveket. A számítástechnikában pedig a gépek mérete tovább csökkenne és összehasonlíthatatlanul gyorsabb lenne az információ továbbítása. A gyakorlati alkalmazást azonban gátolja, hogy a fémeket az abszolút nulla fok közelébe körülményes és költséges lehűteni. Ezért a kutatómunka célja sokáig annak vizsgálata volt, hogy milyen módszerrel tehetők a fémek minél magasabb hőmérsékleten szupravezetővé. A tudósok ezen az úton lassan haladtak előre, s évtizedek alatt mindössze csak néhány Celsius-fökkal magasabb hőmérsékleten sikerült a jelenséget létrehozni. Ráadásul az eljárás drága volt, mert a fagyasztáshoz folyékony héliumot használtak. A kutatásokban az 1986- os esztendő végén fordulat következett be: ekkor egy svájci, egyesült államokbeli és japán kutatóintézetben nem a fémek, hanem a fémek oxidjainak keverésével, majd annak égetésével állítottak elő kerámiához hasonló anyagot. Szupravezetővé ugyan ez az anyag is csak fagyasztás után vált, de már elég volt mínusz 236 Celsius-fakra lehűteni. A fehérjék titkai nyomában Az új felismerés alapján a KFKI-ban is azonnal megkezdték a kutatásokat, s a különböző fémek oxidjainak keveredésével és égetésével már negyven kerámiaszerű szupravezető anyagot állítottak elő. A magyar kutatók a legjobb eredményt az itt- rium, a bárium és a réz oxidjainak keverésével érték el, s ezt az új anyagot már elég mínusz 180 fokra lehűteni. így lehetővé vált, hogy a drága héliumot a jóval olcsóbb és könnyebben előállítható folyékony nitrogénnel helyettesítsék. A kutatásokba bekapcsolódtak a Műszaki Fizikai Kutató Intézet és az Eötvös Loránd Tudományegyetem természettudományi karának fizikusai is. Valamennyien azon dolgoznak, hogy a különféle fémoxidok közül a legalkalmasabbakat kiválasztva szobahőmérsékleten is szupravezető anyagot nyerjenek. A munka világszerte jó ütemben halad, s a kutatók véleménye szerint belátható időn belül eredményre vezethet. A KFKI-ban már most elérték a szupravezető anyagcsalád előállításában a világ legjelentősebb kutatóintézeteinek legjobb teljesítményét. Nagyfeszültségű energiaátvitel A század kezdete óta fokozatosan emelték a feszültséget azokon a légvezetékeken, melyeken az elektromos energiát nagy távolságokra továbbítják. Azonban a nagy erőművek generátorai is csak néhány kilovolt feszültségű elektromos energiát termelnek. így a távvezetékek ellátására a váltóáramot feltranszformálják, és úgy továbbítják, majd a felhasználás előtt 360, illetve 220 voltra letranszformálva vezetik be a hálózatba. Egy ideig 70 kilovoltot vagy 110 kilovolitot alkalmaztak a távvezetékekhez, majd azt 220, 330, 500, sőt 750 kilo- voltra fokozták. De manapság már 1150 kilovoltos távvezetékek is épülnek. A nagytávolságú elektromos energiaátvitelnél alkalmazott feszültség állandó emelése egyrészt arra vezethető vissza, hogy egyre nagyabb energiamennyiséget kell egyre nagyobb távra átvinni, másrészt egy egyszerű fizikai összefüggés játszik itt szerepet. Az elektromos teljesítmény az áramerősség és a feszültség szorzatával egyenlő. így a feszültség emelésével egyre nagyabb teljesítmény vihető át anélkül, hogy az áramerősséget növelni kellene; erre viszont feltétlenül szükség van, mert az áramerősség növekedésével a vezeték ohmikus ellenállása folytán bekövetkező veszteségek is növekednek. Az energiaátvitel főegyenletéből következik, hogy az energiamennyiség, melyet egy bizonyos vezeték át tud vinni, az átviteli Á titokzatos feszültség négyzetével arányban emelkedik, vagyis például ugyanazon hatásfokkal 700 kilovolttal nagyjából négyszer annyi energiát lehet továbbítani, mint 345 kilovolttal. A vezetéki veszteség az áramerősség négyzetével arányosan növekszik. Ezért arra törekszenek, hogy az áramerősséget semmi esetre se növeljék, hanem az egyre nagyobb távvezetéki teljesítmények ellenére is még csökkentsék azáltal, hogy a feszültséget emelik. Képünkön egy szép vonal- vezetésű 500 kilovolt — 500 ezer volt — feszültségű távvezetéket láthatunk, amely a tengerszint feletti 3500 méter magasságban épült a Szovjetunióban. X-sugarak vonult nyugalomba, és ott is halt meg 1923-ban. A röntgensugárzás jelentős felfedezés az elméleti tudomány továbbfejlesztésében, és az iparban is, a roncsolásmentes anyagvizsgálat szempontjából, de legfontosabb alkalmazási területe az orvostudományban van. Orvosi felhasználása részben a betegség felismerésére, részben a gyógyításra terjed ki. A röntgendiagnosztika a röntgensugaraknak azon a tulajdonságán alapszik, hogy az egyes anyagokban különböző mértékben nyelődnek el. így lehetővé válik a csontok, illetve azok szerkezete és a lágyrészek, egyes szervek (például szív, tüdő) elkülönítése. Bizonyos vizsgálatoknál elegendő a szervek között normálisan is meglévő elnyelési különbség felhasználása, máskor azonban úgynevezett kontrasztanyagok bevitelére van szükség. A röntgensugarakkal való vizsgálat, átvilágítás és felvétel segítségével történik, a felvétel alapja az, hogy a röntgensugarak a fényérzékeny filmen vagy papíron a fényhez hasonló elváltozásokat okoznak. A röntgenterápia pedig azon alapszik, hogy a röntgensugarak a sejteket károsítják, de az egyes sejttípusok nem egyformán érzékenyek a sugarakra, így a gyorsan szaporodó daganatsejteket elpusztítja, míg a környezet ép sejtjeit csak mérsékelten károsítja. Képünkön: a belek kontrasztanyagos röntgenképe. 1 Az élő szervezetekben előforduló nagy molekulasúlyú, nitrogéntartalmú szénvegyületeket fehérjéknek nevezi a tudomány. Az amino- savrészekből felépülő fehérjék a legnagyobb szervezettségű kémiai anyagok közé tartoznak. A fehérjék fölépítésében 20 aminosav vesz részt. Ezek egymással kapcsolódni tudnak, így jönnek létre a peptidek. A fehérjéket alkotó peptidláncokban az egymással kapcsolódó amimosavak sorrendje szigorúan meghatározott. Ezt az egy fehérjére jellemző ami- nosav-sorrendet (szekvenciát) nevezzük a fehérjék primer szerkezetének. Azonos fajon belül egy bizonyos fehérjefajta mindig ugyanazokból az aminosavakból épül fel, és ezek meghatározott sorrendben követik egymást. A szervezet saját fehérjéit a táplálék fehérjéinek lebontásakor, valamint az anyagcsere-folyamatokban képződő aminosavakból építi fel. A különböző fehérjék ami nosa^-tartalma más és SPIRÁLKÖDÖK — EXTRAGALAXISOK A Tejútrendszer létezéséről, főleg William Herschel munkája nyomán, már a 18. század végén tudomást szereztünk. Kézenfekvő volt a kérdés: „csillagvárosunk” alkotja-e a világegyetemet, vagy vannak rajta kívül eső objektumok is. Egyébként a csillagászok többsége még századunk elején is azt gondolta, hogy a távcsöveikben látható csillagok és ködök mind ugyanahhoz a csillag- rendszerhez tartoznak, mint a Nap. A döntő változást századunk óriástávcsövei hozták. Segítségükkel a közeli extra- galaxisokat csillagok, csillag- halmazok, világító- és sötétködök együttesévé bonthatjuk. Szembeötlően látszanak rajtuk a Tejút saját csillagai, vízcseppekhez hasonlóan elszórva az extragalaxisok képén. Már az utóbbi évtizedekben készült felvételek szemlélése is azt a benyomást keltik, hogy a galaxisok sokkal messzebb fekszenek tőlünk, mint az előtér csillagai, de még a századforduló táján készült képek is sokkal kevésbé voltak tökéletesek. Ez a körülmény is magyarázza, hogy sökan még 1920-ban is a „spirálködöket” Tejútrendszerünk viszonylag szerény tagjainak tekintették. Hubble amerikai csillagász a huszas évek közepén száznál is több galaxisról készített olyan tökéletes fényképet, amelyeken az objektumok szélein külön-külön meg lehetett figyelni az egyes csillagokat. 1925-ben az Androméda-ködben cefei- dá'kal is felfedezett, és segítségükkel meg tudta becsülni a köd távolságát. Az eredményül kapott egymillió fényévből nyilvánvalóvá vált, hogy az objektum jóval a Tejútrendszer határain kívül fekszik, tehát léteznek extragalaktikus csillagrendszerek is. Azóta már igen sok extragalaxis távolságát mérték meg különféle módszerékkel. Az extragalaxisökat többféle módon jelölik meg. A közeli, feltűnően fényes rendszereknek általában speciális neve van, esetleg utalással a csillagképre, amelyben található. A közepesen halvány rendszereket katalógusszámuk szerint azonosítják. Legelterjedtebb az 1784-ből származó Messier (rövidítve M), illetve az 1897-es Index Catalogue; ebben már 13 ezer extragala- laxdst katalogizáltak. Képünkön: a Messier 81-es spirálköd. Ritka az olyan természet- tudományos felfedezés, amelynek születési időpontját napra pontosan ismerjük. E ritka kivételek közé tartozik a röntgensugár. A würzburgi egyetem 50 éves fizikaprofesszora, Wilhelm Conrad Röntgen 1895. november 8-ról 9-re virradó éjszaka pillantotta meg először saját kezének „röntgen- képét” a sugarak útjába helyezett bárium-platinacianür- rel bevont ernyőn. A felismeréstől önmaga is meglepődve, lázas sietséggel vizsgálta az újfajta sugár átha- toló-képességét különböző anyagokon. Az eleinte fölöttébb titokzatosnak tetsző, eleddig ismeretlen sugarakat X-sugaraknak nevezte el (az angol nyelvterületen ma is így nevezik). Megállapította, hogy a papír, fa, sZtaniollap nem jelent akadályt a sugarak számára, az üveg is csak ükkor, ha ólomtartalmú. „Másfél milliméter vastagságú ólom jóformán teljesen útját állja a sugárzásnak, és a tulajdonsága miatt gyakran alkalmazásba is vettem” — írja Röntgen első tanulmányában. A röntgenorvos ma is ólomkötényt és kesztyűt használ védel- mül. A rejtélyes X-sugarak optikai tulajdonságait, visszaverődését, törését Röntgen ugyan nem tudta kideríteni — ez csak 17 évvel később Lauénak sikerült —, számos más tulajdonságait azonban ő maga állapította meg, úgyhogy a későbbi kutatóknak már csak az ellenőrzés munkája maradt. Röntgen a fizika egyéb területein is sokat dolgozott. Foglalkozott a gázok fejlődésével, a hőelektromos és piezoelektromos jelenségekkel, a fény polarizációs síkjának mágneses elforgatásával. Valamennyi eredményét felülmúlta azonban a röntgensugarak felfedezése, amelyért 1901-ben a fizilkai Nobel-díjjal tüntették ki. Ö volt az első Nobel-díjas fizikus. Ekkor már a müncheni egyetem professzora volt. Húszévi oktatás után onnan más, de a szervezet rendelkezik enzimek által irányított olyan kémiai folyamatokkal, melyek segítségével egyes aminosavak a szükség- letknek megfelelően másik aminosavvá alakulhatnak át. Van azonban néhány olyan aminosav, amelyet a szervezet maga képezni nem tud, így azok kizárólag . táplálék útján juthatnak be a szervezetbe (ezek az ún. esz- szenciális aminosavak). A növényi eredetű fehérjék nem tartalmazzák valameny- nyi esszenciális aminosavat a szükséges mennyiségben, az állati eredetű fehérjékben azonban megfelelő arányban és mennyiségben megtalálhatók. A modern biokémiai vizsgálatok ma már lehetővé teszik a fehérjék aminosav- összetételének, az aminosavak sorrendjének meghatározását. A kutatók munkáját természetesen korszerű műszerek segítik. Képünkön egy ilyen — hazaii gyártmányú mikroprocesszoros vezérlésű automatikus aminosavana- lizátort láthatunk.
