Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1984. július-december (17. évfolyam, 27-52. szám)
1984-08-17 / 33. szám
TUDOMÁNY HÜB TECHNIKA Már a régi görög filozófusok is feltették maguknak a kérdést, vajon lehetséges-e az igazi üres tér? Mi van egy olyan tökéletesen zárt dobozban, amiből előzőleg mindent eltávolítottunk, kiszivattyúztuk a levegőt, de még az atomokat, az összes makrosz- kópikus és mikroszkopikus részecskéket is eltüntettük? Püthagoraszés követői (kb. i. e. 570-500) szerint a vákuum (az üres űr) a „tiszta számok székhelye“. Arisztotelész (i. e. 384-322) az üres tér létét logikai képtelenségnek tartotta, mondván: „a tartalmazott test mindenhol érintkezik a tartalmazóval“. Természetesen e kor technikai színvonala nem tehette lehetővé a probléma empirikus megközelítését, mégis Empedoklész (i. e. 490-430) egyszerűbb megfigyeléseket végzett a ma lopónak nevezett borszívó eszközzel. Ennek eredményeként fogalmazódott meg a „horror vacui“ ideája, vagyis hogy a természet irtózik a vákuumtól. Az üres térségbe azonnal beáramlik a környező anyag, megakadályozva a tartós vákuum kialakulását. Csak 1640 körül a légszivattyú és a barométer feltalálásával vált világossá, hogy a levegő igenis tartósan eltávolítható a zárt edények belsejéből. Ugyanekkor Galilei a „horror vacui“ ideája szerint A vákuum magyarázta a mikroszkopikus részecskék makrasz- kopikus testekké való szerveződését. Szerinte a mikrorészek közti vákuum tartja össze az anyagot. Ha az anyag mikrorészeire eshetne szét, akkor az ezek közti üres térség térfogata nőne, amitől viszont a Természet „irtózik“. Még a szilárd anyagok megolvadását is úgy magyarázta, hogy a láng behatolva az anyag pórusaiba ott kitölti az üres teret, és kiküszöböli a „semmi“ összehúzó hatását. A 17-18-ik században Descartes, Huygens és Newton munkái nyomán jelenik meg a fizikai vákuum fogalma. Newton nem tudta elképzelni két távoli test kölcsönhatását a köztük levő semmin keresztül, ezért bevezette az éter fogalmát, mely az üres teret kitölti. A 19. században Maxwel étere már olyan „finom anyag“, mely a szilárd testek mozgását nem akadályozza, de anyagiságánál fogva az elektromágneses hullámok terjedését lehetővé teszi. Végül is századunk elején Albert Einstein mutatott rá arra, hogy az étertől teljesen eltekinthetünk, mert maga a részecskék nélküli üres tér az, mely fizikai tulajdonságokkal rendelkezik (pl. az elektromágneses mező tulajdonságait hordozza). Ezek után tegyük fel ismét a kérdést: mi van tökéletesen zárt, üres dobozunkban? Ha kis lyukat fúrunk a doboz falába, és azon át benézünk, mi is van odabent, akkor fotonokat találunk, melyeket a T hőmérsékletű doboz falai bocsátanak ki. Hiába távolítottuk el még a levegő atomjait is, dobozunkban a fotonok bentrekedtek. A T hőmérséklet csökkenésével a fotonok sugárzási energiája is csökkent. Ha elérhetnénk az abszolút nulla fokot (ami nagyjából -273 °C) a fotonok eltűnnének dobozunkból és az üregben valódi vákuum jönne létre. A vákuum állapotot tehát úgy határozhatjuk meg, hogy ez a sugárzási térnek az az állapota, amelyben nincsenek fotonok, se más részecskék. Mindezek ellenére a tér energiája mégsem zérus ebben az állapotban. Ez tisztán kvantumelméleti jelenség, melynek lényege az, hogy a sugárzási térnek nem lehet olyan állapota, amelyben az elektromos és mágneses térerősség egyszerre mindenütt nulla volna. Az elektromágneses térerősség vektorok a vákuum állapotban egyforma valószínűséggel vesznek fel pozitív és negatív értékeket, ezért középértékük nulla. A térerősségek négyzeteinek középértéke viszont vákuum állapotban sem zérus, azt mutatva, hogy a tér ingadozik. Ezt nevezzük vákuum-fluktuációnak. Az energetikai meghatározása szerint a vákuum az adott térrész legalacsonyabb energiájú állapota. A vákuum állapotban levő elektromágneses tér az atomok energiaszintjeinek igen finom eltolódásához vezet, melyet 1947-ben Lamb és Ftetherford kísérletileg ki is mutattak gerjesztett hidrogénatomok segítségével. A vákuum-fluktuációnak egyik érdekes következménye a vákuumpolarizáció. A vákuumból bizonyos körülmények között elektron-pozitron (e+e~) párok lépnek ki fotonok befogódása után. Ha a fotonok energiája nagyobb 1 MeV-nál, akkor valódi elektron-pozitron pár keletkezik, ha az energiájuk 1 MeV-nál kisebb, akkor ún. virtuális párok keletkeznek, majd csakhamar annihilálódnak (szétsugárzódnak fotonokká). A virtuális párok azért jöhetnek létre, mert a kvantumteóriában az energiamegmaradás törvénye csak a párkeltés kezdeti és végállapotára vonatkozik. A virtuális pár élettartamát az szabja meg, hogy létrejöttükkor (mely a reakció közbenső és nem a kezdeti vagy végállapota) mennyire sérül az energiamegmaradás törvénye. A valódi elektron-pozitron párok csak részecskékből (fotonokból) jöhetnek létre, nem „pattanhatnak ki“ a vákuumból, mint a virtuális részecskék. A vákuum tehát úgy tekinthető, mint valamiféle polarizálható közeg, mely potenciális elektron-pozitron párokat tartalmaz. Fordítsuk most figyelmünket egy pillanatra az elektrodinamikáról a gravitációs jelenségekre. Az általános relativitáselmélet szerint a tér és az idő geometriai tulajdonságait a jelenlevő anyag határozza meg. A téridő görbülete a tömegek ismeretében Einstein gravitációs egyenlete alapján kiszámítható. A téridő ilyen gyúrödöttsége deformálja a vákuumot. Ismert az a tény is továbbá, hogy reális anyagi közegeket mechanikai deformáció elektromosan polarizálhat (ez an ún. piezoelektromos effektus). Élve ezzel az analógiával és tudva azt, hogy a vákuum deformálható, feltételezhető, hogy a nagy tömegek hatására a téridő gyűrődése vákuumpolarizációt hozhat létre. így pl. az ún. fekete lyukak környezetében, ahol erős a gravitációs tér, spontán módon elektron-pozitron párok keletkezhetnek. A fekete lyukak tehát vákuumpolarizációs eredetű sugárzást bocsáthatnak ki. Azért érdekes eredmény ez, mert a fekete lyuk gravitációs erőtere olyan erős, hogy semmilyen részecskét nem enged elszökni a felszínéről, még a zérus nyugalmi tömegű fényrészecske, a foton sem hagyhatja el ezt az égitestet. Külső megfigyelő számára az ilyen objektumok láthatatlanok (innen ered a fekete lyuk elnevezés is). Látható, hogy a vákuum közegszerúségének beépítése fizikai elképzeléseinkbe alapvető és érdekes eredményeket hozhat. Elősegítheti a makro- és mikrotávolságok fizikájának, a relativitáselméletnek és a kvantumtérelméletnek a szintézisét, átalakíthatja világnézetünket. VÖRÖS ZOLTÁN ÚJ szú 1984. Vili. 17. A Cesky Krumlov-i Sumava Állami Gazdaság Nővé Hrady-i üzemrészlegén elsőként vezették be a BS-6-os típusú szárítóberendezés fahulladékkal való fűtését. A Klemza rendszerű tüzelőteret, amely 2,1 megawatt teljesítményű, a Ceskv Krumlov-i Gépesítő Üzem qyártia. A berendezés évente majdnem 200 tonna könnyű tüzelőolajat takarít meg a közel 2750 tonna háncs, fürészpor és nyesedék elégetése által. (Jaroslav Sybek felvétele - ŐSTK) Érdekességek, újdonságok Élettartamnövelő plazmabevonat A gépek és berendezések alkatrészeinek élettartamát akár a tízszeresére is megnövelheti egy új csehszlovák eljárás: védőréteg kialakítása, amely a nagy hőnek, a nedvességnek, az agresszív vegyszernek, hirtelen fel hevítésnek, majd lehűtésnek egyaránt ellenáll. A Csehszlovák Tudományos Akadémia prágai plazmafizikai intézetében kidolgozott eljárás alacsony hőmérsékletű plazmagenerátort alkalmaz, cseppfolyós stabilizáló szerrel - ez sokkal hatékonyabb, mint a gázstabilizációs plazmaégök. Különböző fémek oxidjaitalkalmaz- zák védőbevonatként a nukleáris iparban, a vegyi- és üvegiparban, az építésben. Az új eljárás licencét már több fejlett tőkés ország megvásárolta. (d) AZ ATOMENERGIA JAPÁN DIADALÚTJA Japán nagy léptekkel fejleszti atomenergiaiparát. Berendezései a legkorszerűbb követelményeknek is megfelelnek. A múlt év végén hagyták jóvá például a Kyushu villamos társaság Gen- kai-3 és Genkai-4 energiablokkjainak a terveit. A kormány által engedélyezett terv szerint a két energiablokkot nyomottvizes reaktorokkal szerelik fel és teljesítményük eléri a egyenkénti 1180 megawattot. Ez a két blokk lesz Japán két legnagyobb nukleáris egysége. Ez ideig összesen 43 atomenergia-blokk épült, épül vagy kapta meg az építési engedélyt Japánban. A Kyushu villamos társaság szép eredménnyel működteti például a Genkai-1 és Genkai-2 blokkokat. Az előbbi 1975-ben, az utóbbi 1981-ben épült, teljesítményük 529 megawatt egyenként. 1982 végén a Genkai-1 csúcsot ért el: a blokkot 367 napi teljes terhelésű üzem után kellett fűtőanyagcserére kikapcsolni. A KOLESZTERIN BŰNÖSSÉGE Egy tíz évig (1973-1983) tartó kísérletsorozat immár egyértelműen bebizonyítja a koleszterin bűnösségét; azt, hogy a vérben levő sok koleszterin szívinfarktushoz vezethet. A koleszterin az állati zsírokban előforduló szerves vegyület, amely a táplálékkal jut az emberi szervezetbe. Ott átalakulva, lerakódhat az érfalakra és elzárhatja, akadályozhatja a vérkeringést. A következmény infarktus, a szívizom elhalása lehet, ha a vér nem jut el a szív valamennyi területére. Az Egyesült Államokban tíz éven át a koleszterin-szintet csökkentő gyógyszerrel kezeltek háromezer olyan beteget, akikről az orvosi vizsgálat magas vér-koleszterin szintet állapított meg. A nagyszabású kísérlet lezárásával az orvosok megállapíthatták: a szívizominfarktus kockázata a kezelés eredményeként 50 százalékkal csökkent. HULLÁM-FÜRKÉSZÉS A tudományos kutatók rövidesen éppúgy megmérhetik majd az óceánok mozgásait, ahogyan manapság a meteorológusok az időjárást mérik. A Szovjet Tudományos Akadémia tengerkutatói a légköri szinoptikus örvénylésekhez hasonló örvényléseket fedezték fel az óceánokban. Az óceáni áramlatok energiájának 90 százaléka összpontosul ezekben az örvényekben. Fizikai-matematikai módszerekkel előre jelezhetik az örvénylések változásait. Az örvény-zavarok modellezése nagyon fontos a hajózás, a tenger- méiyi biológiai és energiatartalékok felderítése szempontjából. Remélik, hogy a közeli években már tengerkutató műholdakkal regisztrálhatják majd a felszíni áramlási zavarokat. Az önműködő tengeri állomások hálózatának kiépítésével rövidesen olyan átfogó információkhoz juthatnak majd a tengerekről, amilyenekre a meteorológusok tesznek szert napjainkban a meteorológiai állomások hálózatával. TEHERAUTÓK A JÉGVILÁGBAN A Szovjetunió messzi északi vidékein való felhasználásra, ahol télen gyakran mínusz 60-65 fokra csökken a hőmérséklet, a teherautók különleges északi változatát gyártják a szovjet autógyárak. A ZIL-1305, a Belasz 5405, a Krasz-2505 és az Ural-375k jelzésű nehéz járművek már kitünően vizsgáztak a messzi északi tájakon, mindenekelőtt a norilszki ipari központban, Magadán területén, Jakutföldön, továbbá a Csukcs-félszigeten. E különleges gépkocsiváltozatok legjobban igénybe vett elemeit hidegtűrő acélból készítik, hidegtűrő gumifajtákat alkalmaznak, de szükség van különleges kenőanyagokra és „sarkvidéki“ dízelüzemanyagra is. A telepeket külön fűtéssel látják el. A vezetőfülke különleges hő- szigetelést és megerősített fűtést kap. A • mostoha időjárási viszonyok között gyorsabban kopnak és mennek tönkre az alkatrészek, ezért átfogó javító- és mentöháló- zatot kellett kiépíteni, és egymástól 100-150 kilométeres távolságra pihenőhelyeket létesíteni. Előírás, hogy 8-10 órás vezetés után legalább nyolcórás pihenőt kell biztosítani a vezetőknek. Ez idő alatt központi felügyelettel járatják a járművek motorjait. Minthogy ez sem akadályozza meg az olaj megdermedését a hátsó tengelyben, egyre szélesebb körben szervezik meg a teherjárművek váltott vezetését. MENEKÍTŐ MŰANYAGZACSKÓ Egy különleges műanyagból készült kicsiny légzsák csökkentheti az égő házakban elszenvedett halálos füstmérgezések számát - állítja egy japán feltaláló. A menekítő műanyagzacskó mindössze 90 gramm súlyú és összehajtva két cigarettásdoboz nagyságú. Az égő házban a fejre kell húzni - a benne levő oxigénkészlet tíz percre elegendő. Az életmentő zacskón kis szelep is van, amelyen kilélegezhetó a mérgező széndioxid. <d)
