Tart Ön a lakásán hadronokat? Nem? De! Valósággal hemzsegnek a hadronok. Semmi baj, nem kell hívni a rovarirtókat!

A hadronok egy gyűjtőnév olyan, az atomoknál kisebb részecskékre, amelyek meg tudják találni az igazit. Ezek a picurkák hasonszőrű társaikkal összebújva nagyon erős kapcsolatot tudnak kialakítani. Van köztük olyan is, amelyikkel ha nem is kávézunk rendszeresen, de ismerősnek bejelölhetnénk a facebook-on. Ő a proton, mely minden atommagban jelen van, szoros összesimulásban más protonokkal és neutronokkal. Utóbbiak szintén hadronok.

A képen látszanak a "gyűrűk". További gyönyörű képek itt.

 Genf városában legalább olyan érdekes dolgok történnek a föld alatt, mint felette. Ha nem érdekesebbek. Itt született a World Wide Web és a CERN nevű kutatóintézetben lépett működésbe 2008. szeptember 10-én az emberiség egyik legnagyobb berendezése az LHC, azaz a Nagy Hadronütköztető. A projekt méretei minden szempontból hatalmasak, híre pedig még a bulvársajtó ingerküszöbét is elérte. Ha eddig nem beszélgettünk a zöldségessel az LHC-ról, az nem jelenti azt, hogy nem is fogunk.

A Large Hadron Collider (LHC) óriási, 27 km hosszú, földalatti alagútjában és annak közelében részecskéket gyorsítanak fel, majd könyörtelenül egymásnak ütköztetik őket. Ha elég nagy sebességgel ütköznek, akkor (mint két dió) darabokra esnek szét és sok okosságra fény derül. Például kiderül, hogy oszthatatlanok-e (mint az elektron) vagy ha nem, akkor miből állnak. Részecskegyorsítóból sok van a világon, Magyarországon is több van. Az LHC azonban mind közül a legnagyobb, és akkora kalapáccsal tud ütni az eddig törhetetlennek látszó diókra, amekkorával eddig soha.

Protonok az LHC-ban

Az LHC néhány méter széles betonalagútját az 1980-as években építették egy korábbi ütköztető, a LEP (Large Electron-Positron Collider) számára. A LEP segítségével fedezték fel a Z és a W részecskéket, melyekre csak kevés ember gondol szabadidejében, viszont nagyon fontosak az atomfizika számára. A világunk működését sok tekintetben egy egyesített elmélet, az ún. Standard Modell magyarázza. Ez az elmélet megjósolta a fenti részecskék létezését, melyek nyomait végül sikerült is kimutatni.

A LEP 2000-ben a szétszerelés sorsára jutott, hogy átadja a helyét az LHC-nek, mely kb. 30-szor nagyobb energiájú ütközéseket képes létrehozni és regisztrálni az utána történteket.

Az LHC körgyűrűiben, légüres térben, szupererős mágnesekkel borított csövekben, egymással ellentétes irányban keringenek az egyre nagyobb sebességre gyorsított protonok, amelyek naponta egyszer-kétszer elérik a vákuumbeli fénysebesség 99,999999%-át. (Mert ugye elérni sohasem érhetik el.) A gyűrűrendszerben (lásd kép) négy helyen is ütköztethetik őket, azaz négy helyen is kísérleteznek velük más és más célok elérése érdekében.

A protonokon kívül más, töltéssel rendelkező részecskékkel is kísérleteznek majd, például ólomionokkal. Ezekkel olyan állapotot igyekeznek létrehozni, amilyenben a Világegyetem keletkezésekor volt az anyag. Itt a protonok és neutronok alkotói, a kvarkok és gluonok a főszereplők. A sajtó a világvégétől és fekete lyukak kialakulásától félti az emberiséget ezen kísérletek miatt. Nem először, mivel ilyesmivel a tengerentúl is kísérleteztek a Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban és ott sem állt elő ilyesmi. Ezeknek a mikro méretű fekete lyukaknak a kialakulása nem valószínű, de ha mégis kialakulnának, el is tűnnének. Persze ha elő is fordulna komoly fekete lyuk kialakulása, arról úgysem írna senki :-)

A Nagy Hadronütköztetőnél levő négy detektor az ALICE, az ATLAS, a CMS és az LHCb, amelyek több kísérleti projektjében több ezer tudós dolgozik.

Több oka van annak, hogy az LHC-n a világ szeme. A Standard Modell megjósolta egy H-részecske (ún. Higgs-bozon) létezését, de hiába szánta rá utolsó évét a LEP, nem találtak rá. Annyit már tudnak, hogy a tömege legalább mekkora lehet. (Tréfás dolog, hogy ezeknek a részecskéknek a tömegét energiában adják meg, de erről máskor.)

Még alig futkároznak a részecskék a francia-svájci határ közelében legalább 50 m mélységben, a fizikusok pontosan tudják, hogy milyen mérési eredmények szükségesek ahhoz, hogy a Higgs-részecske felfedezettnek számítson. Ezek az ütközések ugyanis gyorsan zajlanak, az esetlegesen létrejövő részecskék nagyon rövid ideig léteznek. Megjelenésükre egy sereg közvetett mérés eredménye mutathat rá az LHC 12500 tonnás, CMS detektoránál. Szurkolunk!

LHC rap

Ez a helyzet.

Gond van. Fogytán az izotóp. A híradók és a rádió is beszámolt róla, hogy hiánycikk az izotóp és nem tudják elvégezni számos daganatos beteg vizsgálatát. A hír hallatán elég
sok izotóp sértődött meg, talán el is sírta magát, mondván, hogy ők nem hiánycikkek. Történetünk szereplői nem akármilyenek, hanem mesterségesen előállított, radioaktív izotópok.

Pár szó az izotópokról, hogy ne legyen gond, ha ez a téma a habpartin vagy a diszkó klubban előkerül. A kémiai elemek egy lakótelepi házban, a periódusos rendszerben laknak. Minden lakásban egy másik elem. Minden elemnek van egy személyi száma, hogy igazolhassa magát, ha jön a vegyrendőrség. Az elemek személyi száma a rendszám (jele Z).

Ha bekopogunk a 6-os számú ajtón, akkor egy szénatom nyit ajtót. Ha megkérdezzük, hogy ki van a lakásba bejelentve, akkor hümmögve bár, de beismeri, hogy nincs egyedül. Hoppá. Egy elem, nem egy elem? Ekkor már leülünk picit a nappaliban és jobban a szeme közé nézünk a szénatomnak. Nagy fekete szemeit (akarom mondani szeneit) lesütve elmondja, hogy laknak még ketten a másik szobában. Mindkét ipse szén. Ő ugyanis 12-es tömegszámú, míg a lakótársak egyike 13-as, a másik 14-es. Mindkét lakótárs nagyon ritkán fordul elő, de nem lehet őket sajnos letagadni.

A lakás ajtaján jogosan szerepel a 6-os, mert mindhárman 6 protonnal rendelkeznek. A három lakótárs nem testvér, hanem három szénizotóp. A legtöbbször a 12-essel találkozunk, hiszen ő fordul elő 98,9%-ban a természetben. A legnagyobb celeb mégis a 14-es, mivel a régészeti kormeghatározásban gyakran működik közre (radiokarbon módszer).

A ház legtöbb lakásában ugyanez a helyzet. Sok helyen megbújnak a jogos társbérlők, az izotópok. Vaséknál, a 26-os lakásban négyen vannak, de báriumék az 56-osban tíznél is többen tengetik életüket.

A híradásokban tehát nem mindenféle izotópról volt szó. Az egyik ilyen izotóp a 43-as bérleményben lakik tizenhatod magával egy elég instabil társaságban. Becses neve technécium (43 darab protonja van) és 99-es tömegű (tehát 99-43=56 neutronja van az atommagban).

A technéciumot (Tc) mesterségesen állították elő, de nyomokban előfordul uránércekben és molibdén ércekben is.

Az orvosi diagnosztikában a ^99mTc jelű izotópot használják. Az m betű nem nyomdahiba, hanem a meta vagyis metastabil szóra utal. Ez azt jelenti, hogy a ⁹⁹Tc atommaghoz képest egy energiában gazdagabb változatról van szó. Mindkét atommag egyébként radioaktív, azaz idővel elbomlik. A technécium izotópjai gamma sugárzók, amely azt jelenti, hogy radioaktív bomlásuk közben erős elektromágneses sugárzást (gamma) bocsátanak ki. Ez a szerencsénk, mert ezt ki lehet mutatni, így nyomon követhetjük ezeknek a csibész atommagoknak az útját például a testben.

A ^99mTc élettartama néhány óra csupán, de jópofa módon akkor áll rendelkezésre, amikor szükség van rá. Ilyenkor a ⁹⁹Mo izotóp mellől egyszerűen leoldják és be is fecskendezik a betegbe. Néhány mikrogramm anyag több ezer beteg számára is elég ^99mTc izotópot szolgáltat.

A vizsgálat neve szcintigráfia, mely egy képalkotó eljárás az orvoslásban. A betegbe fecskendezett radioaktív izotópot tartalmazó anyag a lehető legkevésbé káros, mivel alacsony energiájú a kibocsátott sugárzás. Ezt a sugárzást ún. gamma kamerával vagy réteges képek készítéséhez SPECT-kamerával rögzítik. Utóbbi a CT-hez hasonló.

Ezeknek a technécium izotópoknak a gyártásával mindössze néhány atomreaktor foglalkozik. A hiányt a hollandiai HFR reaktor meghibásodása és ezzel egyidejűleg más reaktorok (pl. a belgiumi BR2) tervezett karbantartása okozta.

Ez a helyzet.

A nanotechnológiáról egyre többet hallunk. Néha túl sokszor, így lassan immunissá válik rá a tévénéző, médiafogyasztó ember. Az utóbbi időben a vízinövények celebje, a lótusz is adott egy leckét nanotechnológiából. Ezt a leckét Wilhelm Barthlott, a Bonni Egyetem kutatója tanulta meg elsőként.

A mellékellt képen (készítette: DavidGardinerGarcia) is látható növény szépen őrzi tisztaságát piszkos környezetben is. A levelei rendkívül ügyesen tisztíják önmagukat oly módon, hogy a vizet ellentmondást nem tűrve paterolják ki házuk tájáról. Ezt a tulajdonságát figyelte meg Barthlott és látott perspektívát az öntisztító anyagok fejlesztésében. Először egy olyan kanalat készített, amelyről minden nyom nélkül, könnyedén lecsúszik, lecsorog a méz. Ezzel győzte meg a befektetőket. Azóta sokféle hasonló terméket állítottak elő.

A lótuszvirág titka az, hogy a levelek felülete erősen víztaszító (hidrofób), azaz szuperhidrofób. Egy üveglapon a vízcsepp lustán elterül, lapos dombocskát formázva. Egy víztaszító felületen a vízcsepp sokkal gömbölyűbb és ez fokozódik a lótusz levelén, ahol szinte gömb alakú. Ez látszik tanakawho fotóján.

A gömb alakú, nem szívesen látott cseppek legurulnak a levélről és az útjukba kerülő (vízoldható) piszkot is viszik magukkal. A lakásban ritkábban találunk lótuszt, de a barack előfordul. A barack segítségével lehet megérteni a jelenség magyarázatát.

A lótusz leveleinek (és a baracknak) a felülete nem sima, hanem mikrométer nagyságrendű pici csúcsocskák (baracknál nagyobb szőröcskék) vannak. Ezek vége erősen víztaszító, amely a meg is pecsételi a vízcseppek és vizes oldatok sorsát.

Készítettem pár fotót, melyeken látszik, hogy ez a kedves gyümölcs sem szereti a vizet és a cseppek igyekeznek eltávozni. A jobb oldali képen az is látszik, hogy a vízcsepp nem terül el olyan nagyon, mint az üveglapon, igaz a lótusz levelének teljesítményétől elmarad. A barackot azért vizesre lehet mosni, ha a kezünkkel segítünk legyőzni a szőröcskéket.

A lótusz levelének a felszínét elektronmikroszkóppal sikerült megnézni néhány évtizeddel ezelőtt. A szuperhidrofób anyagok, felületek előállításához van szükség a nanotechnológiára, hiszen parányi, víztaszító csúcsocskákat kell felvinni különböző anyagokra. A nanotechnológia, ahogyan a neve is mutatja, ebben a parányi mérettartományban hoz létre érdekes szerkezeteket. Jelen esetben aprócska műanyagcsúcsocskákat.

Az alábbi felvételen a lótuszt láthatjuk működés közben:

A következő filmecskén egy szuperhidrofób bevonatot látunk, mellyel bemutatják a lótusz-hatást.

A takarítók álma ez a szőnyeg:

Ezek az anyagok az élet sok területén fognak elterjedni. A gépkocsi szélvédője is bevonható ilyen anyaggal és akkor az esőcseppek a menetszélben le(azaz fel)gurulnak. Még nagyobb eredmény megmenekülni a kárpittisztítás macerájától, ha vásárolunk az autónkba néhány lótuszülést.

Ez a helyzet.