Hargita, 1981. augusztus (14. évfolyam, 180-205. szám)
1981-08-01 / 180. szám
TUDOMÁNYOS HORIZONT A NEUTRÍNO NYUGALMI TÖMEGÉRŐL a tavaly beszéltek először a fizikusok, azóta pedig még néhány kísérlet megerősítette a szovjet és amerikai atomfizikusok véleményét : a neutrínónak nyugalmi tömege van, amely meglehetősen kicsi ugyan — tízezerszer kisebb, mint az elektroné, ám ez a kis tömeg elég ahhoz, hogy alapjaiban felforgasA neutrino létét eredetileg nem is felfedezték, hanem elméletileg kinyomozták. Az 1920- as évek végén már tudták, hogy a rádióaktív béta-bomlásban elektron vagy pozitron kibocsátása közben olyan mennyiségek tűnnek el (energia, impulzus), amelyek más bomlások esetén megmaradnak. Erre nem találtak más magyarázatot, mint azt, hogy a bomlás során kis tömegű, semleges részecskének kell keletkeznie, amely az energiát magával viszi. W. Pauli osztrák fizikus ötven évvel ezelőtt javasolta a neutrino fogalmának a bevezetését, és elméleti számításokkal meg is állapították, hogy a neutrínónak nincs nyugalmi tömege (akárcsak a fotonoknak), ezért fénysebességgel haladhatnak. Jellemző adat, hogy a béta-bomlásban keletkező neutrino szabad úthossza — az az általános távolság, amelyet ez a részecske anélkül megtehet, hogy bármivel is összeütközne — 10,50 kilométer (ezer fényév, több mint kétszázszorosa a Föld és a legközelebbi csillag távolságának). Ezek az adatok aztán magyarázzák azt is, hogy a különböző detektorokban a neutrino-nyomokatmiért nem lehet látni : a semleges neutrino egyszerűen átszalad rajtuk, anélkül, hogy anyagukkal kölcsönhatásban lenne. A neutrino-feltevés kísérleti igazolása 24 évet váratott magára. Ekkor sikerült igen szellemes módszerrel Reines amerikai atomfizikusnak az első neutrínókat detektálnia egy működő atommáglya mellé helyezett kadmiumkloridos tartályban. A berendezés egyfolytában két hónapig működött, és ez idő alatt óránként átlagosan nem egészen három neutrino elnyelődését észlelték. A neutrino tehát nagyon nehezen nyelődik el, de a hosszú, szabad úthossz azt jelenti, hogy önnön is eljut hozzánk, ahonnan a fény (a fotonok) nem, mert menetközben elnyelődnek. Ennek az elvnek az alapján alakult ki a neutrino-csillagászat. A világegyetemből érkező neutriflfákat észlelő laboratóriumokat nagy hegyek gyomorol, vájt járatokban helyezik el ; a hegy tömege . „ Mais a detektorokat leárnyékolja minden más részecske elől, csupán a neutrínók képesek áthatolni rajta. Az óriási tartályokban klór tartalmú folyadék áll, amelyben a neutrínók hatására a klór rádióaktív argonná alakul át. A napneutrínók észlelésével először az amerikai Dél-Dakotában, egy kimerült aranybányában próbálkoztak, ennek mélyén hatszáz tonna széntetrakloridot helyeztek el. Azt tapasztalták, hogy az elnyelődött neutrínók száma — amelyek a Nap fúziós reakciói eredményeként jöttek létre — sokkal kisebb, mint azt a Nap fényessége alapján várni lehetett volna. A jelenséget, több feltevés ellenére, azóta sem tudták megmagyarázni. sok néhány, mostanig használhatónak bizonyuló fizikai elméletet. Nem csupán az atomfizikában, hanem a kozmológiában, a világegyetem alakulása, változása modelljeinek a kidolgozásában is. Hogyan képes a mikrokozmosznak ez a piciny összetevője, a neutrino beleszólni a makrokozmoszba, a csillagok világába? A csillagászok régóta figyelik a szupernóvákat is. Időnként a kozmoszban, olyan helyeken, ahol eddig nem látszott semmi, meglepően fényes csillag tűnik fel, amely azután néhány hónap alatt elhalványodik és el is tűnik. Nem új csillag keletkezett, hanem egy csillag egyszerre kifényesedett : az ilyen csillagok — a szupernóvák - néhány hét alatt annyi energiát sugároznak ki, mint a Nap egész eddigi életében, majd — a mai nézetek szerint — szétrobbannak. A kifényesedés előtti állapotot tanulmányozni nem lehet, mert egyszerűen nem lehet tudni, az égbolt melyik táján „gyúl ki" az újabb szupernóva. A kifényesedés, azaz a robbanás időszaka előtt elindult neutrínókat felfogva, ezekről a csillagokról is újabb ismereteket lehetne szerezni. Hogyan sikerült a neutríno nyugalmi tömegét megtalálni? Pontecorvo neves atomfizikus már 1961- ben feltételezte létezését, a szovjet és amerikai tudósok pedig a tavaly rádióaktív tricium (hidrogénizotóp) bomlásának a vizsgálata nyomán bizonyították, hogy igenis, létezik neutrino-tömeg. Maga a mérés egy egész sor atomfizikai átalakuláson alapszik, amelynek keretében az időközben felfedezett neut______rino-család több tagja is részt vesz. Reines és munkatársai atomreaktor mellett olyan magreakciókat tanulmányoztak, amelyeket csak elektron-neutrinok váltanak ki, majd olyant, amelyet csak műneutrinok indíthatnak eli. Mindkét reakció végbement, annak ellenére, hogy a reaktorban csakis elektron-neutrinók keletkeztek. A jelenség csak úgy magyarázható, ha feltételezik, hogy a kétfajta neutríno átalakulhat egymásba. Az átalakulás azonban csakis akkor lehetséges, ha a neutrínónak nyugalmi tömege van. (Reines : Olyasmi ez a fizikus számára, mintha az utcán kutyát látna sétálni, amely időnként macskává változik.) Mit jelent ez a világegyetem szempontjából? Térjünk vissza a napneutrínók megmagyarázhatatlanul alacsony számára. Ha a neutrínók átalakulhatnak egymásba, és egyensúly-állapotban a különböző neutrínók mennyisége hasonló, akkor megvan az a hiányzó kétharmad rész, amely a Nap fényessége alapján feltételezhető. Ha pedig a Napra vonatkozó számítások helyesek, és — amint ismeretes — a Napban termonukleáris reakció, atommagok egyesülése megy végbe, akkor a fizikusok tovább haladhatnak az irányított termonukleáris reakció megvalósításának az útján, ami nem más, mint a Nap utánzása. . Egy másik csillagászati paradoxon : a csillagok tömegének összege kisebb, mint a belőlük álló galaxisoké, galaxishalmazoké, mindig „hiányzik" valamilyen tömeg. A neutrino tömegének a léte feloldja ezt az ellentmondást is. És, amint említettük a neutrino egy egész sor információt szolgáltathat a világegyetem egészéről is, tömege átformálhatja egész fizikai világképünket. Íme, egyetlen példa : a bigbang (az ősrobbanás) elmélete szerint a világegyetem 15 milliárd évvel ezelőtt alakult ki jelenlegi formájában, azóta tágul és hűl. A számítások azt mutatják, hogy hőmérséklete jelenleg kb. három Kelvin fok ; ezt az értéket rádiósugárzás formájában mérni is lehet. Mérések igazolják azt is, hogy a világegyetem minden köbcentiméterében az ősrobbanás „emlékeként" 300 maradék gammafoton és 450 maradék neutríno található. Ha a neutrínónak nyugalmi tömege van, akkor ezek a maradék részecskék szinte elképzelhetetlenül nagy tömeget képviselnek, akkorát, amely gravitációs hatása lévén, képes megakadályozni a világegyetem tágulását. Azaz, ha a neutrínónak nyugalmi tömege van, ez annyit jelentene, hogy a világegyetem tömegének 95 százaléka, a ma ismert tömegnek mintegy húszszorosa rejlik ezekben az eddig zéró tömegűnek vélt részecskékben, így természetes, hogy a világegyetem korára, fejlődésére vonatkozó elmélet - és nemcsak a big-bang - kiegészítésre, átalakításra szorul. Ha bizonyban sikerül, hogy a neutrínónak nyugalmi tömege van, akkor nemcsak a neutrínó-kutatásban várhatók új fizikai Nobel-díjak, hanem újabb szakasz nyílik az atomfizika és a csillagászat fejlődésében is. « 1930-BAN RÓLA • MÁR TUDTAK KÖNNYEBBEN, MINT A FOTONOK • NYOMOZÁS ARANYBÁNYÁBAN • HOVA TŰNNEK A NAPNEUTRÍNÓK? • REINES KÍSÉRLETEI • Átalakuló elméletek • Fotótrükk a big bang elméletről A kutya időnként macskává változik Könyvespolc HATMAN-LAZAR: NÖVÉNYVÉDELEM Az évente rendszeresen vagy időszakonként váratlanul megjelenő növényi betegségek és betevők nagy mértékben csök"jkenthetik a termést. Mivel a termőterületek növelésének lehetősége többnyire korlátozott, jelentős termésnövekedés főképpen a hektáronkénti terméshozam emelésével valósítható meg. A területegységenként elért terméshozam növelésének egyik konkrét lehetősége pedig a különböző növényi betegségek és kártevők által évről évre okozott termésveszteségek, melyek világviszonylatban évenként 20— 35 százalékot tesznek ki — megelőzése és minimálisra való csökkentése. Ma már rendszeres, egész éven át folytatott növényvédelem nélkül sokat és gazdaságosan termeszteni lehetetlen. Ez a tény vezérelte munkájuk megírásában a szerzőket, akik könyvükben részletes áttekintést nyújtanak a termesztett növénycsoportok, a takarmánynövények, a különböző gyümölcsfajták és gyümölcstermő cserjék, valamint a dísznövények betegségeiről, állati kártevőiről és az ellenük való leghatásosabb védekezési eljárásokról. A kötet két szerkezeti egységből áll. Az első általános részben a szántóföldi növények és zöldségfélék betegségeinek főbb tüneteivel, az állati kártevők fejlődési menetével és a különböző védekezési módszerekkel ismerkedhetünk meg. Ezután az integrált védekezésről és a növényvédelmi előrejelző állomások tevékenységéről olvashatunk, melyek feladata a megjelenő veszélyes növényi betegségek és kártevők biológiájának tanulmányozása és az ellenük alkalmazható védekezési eljárások kidolgozása. A második, speciális részben, az egyes fejezetek és alfejezetek (gabonafélék, hüvelyes növények, olajtextil és ipari növények, zöldségfélék, szőlő stb.) terjedelmét a tárgyalt kórokozók és kártevők előfordulásának mértéke és kártételük nagysága szabja meg. A gazdanövények és a többi növénycsoportok betegségeinek és kártevőinek leírása rövid ökológiai tanulmánnyal kezdődik, melyet a betegségek és kártevők biológiájának leírása, majd a leghatásosabb védekezési eljárások ismertetése követ. A továbbiakban a szerzők hangsúlyozzák: a növényvédelem elengedhetetlen feltételei közé tartozik még a művelésre alkalmas területek megválasztása éppúgy, mint a trágyafélék észszerű használata vagy a vetési idő pontos betartása. (Protecţia plantelor, Didaktikai és Pedagógiai Kiadó) Fülöp Zoltán Korszerű anyagvizsgálási módszerek Megyénk gazdasági egységeiben a gyárak laboratóriumaiban, minőség ellenőrző pontjain, egy egész sor olyan korszerű készülékkel dolgoznak, amelyek mostanig nem szerepeltek a gyárak műszaki ellátmányában. Ezek közé tartoznak azok a nem roncsolásos anyagvizsgálati eljárások, amelyekkel a technológiai folyamat különböző fázisaiban meg lehet vizsgálni a készülő termékeket. Elsősorban a székelyudvarhelyi matricagyár az, ahol világszinten levő vizsgálati módszerekkel dolgoznak, olyan készülékkel, amely egy egész sor újszerű műszaki eljárást sűrít. A matricagyárban a fémmintákat röntgendiffrakciós próbáknak vetik alá és ennek alapján állapítják meg az acél összetételét. Természetesen, nem maga a röntgendiffrakciós eljárás az új, hanem az a mód, ahogyan végrehajtják . Hogyan is történik egy ilyen vizsgálat ? Fizikából ismert jelenség, hogy a sugárzás — és így a röntgensugárzás — energiaátadása következtében az atommag körül különböző pályákon keringő elektronok magasabb energiaszintű elektronhéjakat foglalnak el, majd onnan „viszszaugranak" eredeti helyükre, miközben a kapott energiát az anyagra jellemző hullámhosszúságú sugárzás formájában bocsátják ki. Ezek a sugarak öszszetevődnek és különböző interferencia ábrákat alkotnak, amelyek erősségéből következtetni lehet mintákban lévő elemek százalékos arányára. A színképek és interferencia-ábrák elemzése nem könnyű dolog, de itt is segítenek a számítógépek, digitális mintákat vesz — tehát sűrű időközökben és nem folyamatosan elemzi az adatokat, és ezek alapján dönti el az elemek százalékos arányát. A számítógép kiíró egysége numerikus adatokkal közli a végeredményt, vagy kérésre lyukszalagon rögzíti. Természetesen, a gépet a vizsgálatok elvégzése előtt programozni kell, azaz olyan utasításokat kell adni, amelyekből kiderülnek a kért elemzések. A székelyudvarhelyi matricagyár komputeres röntgendiffrakciós készüléke más szempontból is érdekes: a különböző anyagmintákat forgató részben és a röntgensugár-nyaláb vezelésében olyan léptető motor dolgozik, amelynek első példányát világszinten is tirisztoros vezérléssel éppen a kolozsvári egyetemen készítettek el és ugyancsak ebben a készülékben az Információ fénykábeleken, azaz üvegszálas optikán is fut. A mérések pontosságára, a készülék sikerére jellemző, hogy még a különböző egyetemi központok szakemberei is Székelyudvarhelyre látogatnak egyes adatok feldolgozásáért. Felépítésükben, méreteikben szerényebbek azon a nem roncsolásos, szintén röntgentechnikán alapuló készülékek, amelyeket a Csíkszeredái vasúti építőanyag-kitermelő vállalásnál vezetnek be. A vállalat a kitermelés mellett rátért a bányaiparban is felhasználható különböző kő- és érctörő berendezések, szállítóvonalak és kiválasztó rostok gyártására. Ezek jó minősége természetesen elképzelhetetlen az alapanyagok vizsgálata nélkül. Feltétlenül érdemes tehát észrevenni: megyénk gazdasági egységeiben a tudományos-műszaki forradalom erőteljesen érezteti hatását, a műszaki háttér egyre korszerűbb. ----------- MŰHELY --------------- GY PILLANATRA érdemes odafigyelni, milyen érdekes kérdésről vitázik az ENSZ egyik szakértői bizottsága. Bizony, olyan probléma megoldásán törik fejüket a szakemberek, amely két évtizeddel ezelőtt szóba sem jöhetett. Arról tárgyalnak ugyanis, hogy mi történjen a már küldetésüket teljesítő, fölösleges műholdakkal, hogyan lehetne tőlük megszabadulni, hogyan lehetne a világűr szemétládájába dobni, amely egyelőre azonban nem létezik. A kérdés valós, hisz évente többszáz műholdat bocsátanak fel, az összszámot pedig nyugodtan meg lehet kétszerezni, mivel a hordozórakéta utolsó fokozata is Föld körüli pályára áll. Mi történik feilövésük után a műholdakkal? Egy darabig ellipszis alakú pályán keringenek, majd a Föld felé közeledve kb. 160 km magasságban a pálya csaknem szabályos körré válik. Ettől kezdve a sebességcsökkenés egyre erőteljesebb lesz és a műhold bekerül a sűrű földi légkörbe, ahol szerencsés esetben teljesen elég, máskor viszont darabjai hullhatnak vissza a Földre nagy nemzetközi bonyodalmakat okozva. (Az egyik ország műholdjának roncsai a másik területére jutnak.) A jelenlegi műhold-fellövés gyakoriság alapján körülbelül kétnaponta fejezi be küldetését egy műhold és közelíti meg a Földet. A szakértők már felbocsátáskor igyekeznek kiszámítani a várható élettartamot Műhold - napelemekkel Hol van a világűr szemét rádója? és szerencsés esetben azt a területet is, ahová a darabok viszszazuhannak. Ám a légmozgások kiszámíthatatlansága következtében ezek az adatok a valóságban eltérnek az elméleti számításoktól és igen gyakran alaposan megtréfálják a műholdakat követő földi radarrendszereket is. És tekintve a Földön elszórt megfigyelő állomások nagy számát — igen sok katonai jellegű — ez a tréfa komolyra is fordulhat. Mi legyen tehát a műholdakkal ? Többen azt javasolják, hogy meg kell próbálni visszaállítani eredeti pályájukra. Mások az amerikai Entreprise kísérletekben látják a megoldást: az űrrepülőgép-típusú járművekkel vissza lehetne hozni a Földre az elnémult műholdakat. A végleges megoldás azonban még várat magára: a fölösleges műholdak a jövő évszázad emberének talán majd olyan kemény diót jelentenek, mint számunkra a környezetszennyeződés. .