2003/10.

Kitekintés

A SÖTÉT ENERGIA LÉTEZIK

1998-ban szupernóva-felvételek elemzéséből következtették ki, hogy a Világegyetem - a korábban gondolttal éppen ellentétesen - egyre gyorsuló ütemben tágul. A tágulás üteme csak úgy fokozódhat, ha valamilyen hatás a gravitáció ellen dolgozik, ez az ismeretlen valami kapta a "sötét energia" (dark energy) nevet, a sötét szó itt az ismeretlenségre utal. Nemrég újabb bizonyítékot találtak az antigravitációs hatás létezésére. Az általános relativitáselmélet szerint a nagy tömegek gödröcskét keltenek a téridő szerkezetében. Ha ebbe egy foton beesik, akkor beesése közben energiát nyer, kifelé jőve pedig ugyanannyit veszít, ha a gödröcske szimmetrikus. A sötét energia viszont eltorzítja a gödröcskét, a foton energianyereséggel jön ki a gödröcskéből. A foton több időt tölt a laposabb gödröcskében, emiatt is nő az energiája. Nem kell mást tenni, mint összehasonlítani a gravitációs gödröt megjárt fotonok és az ilyen akadállyal nem találkozott fotonok jellemzőit. A WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) műhold minden korábbinál pontosabban és részletesebben térképezte fel a Világegyetem mikrohullámú háttérsugárzásnak irányeloszlását. Ezt az eloszlást hasonlították össze a SDSS (Sloan Digital Sky Survey) térképeivel, amelyek a galaxisok eloszlását mutatják. Az összehasonlító elemzés szerint a mikrohullámú háttérsugárzás melegebb a galaxisokhoz közeli irányokból, ezek a fotonok tehát beleestek a torzult gravitációs kútba, vagyis a sötét energia létezik. Az SSDS-adatgyűjtés 2006-ban zárul, addigra a mai adatmennyiség a két és félszeresére nő. Megbízhatóbb összehasonlításra, finomabb elemzésre lesz lehetőség. Talán választ kaphatunk arra is, vajon a sötét energia erőssége változik-e az időben.

Seife, Charles: Dark Energy Passes Another Test. Science. 301, 25 July 2003. 449.
http://www.sdss.org/
http://map.gsfc.nasa.gov/

Jéki László


ÚJ ELEMI RÉSZECSKÉK

Új, korábban nem ismert részecskeféleségeket fedeztek fel több laboratóriumban, az új részecskék négy, illetve öt darab kvarkból állnak. Az erős kölcsönhatásban részt vevő részecskék valamennyien hatféle kvarkból és azok antikvark párjából épülnek fel. A mezonok egy kvark-antikvark párból, a barionok (köztük az atommagot alkotó proton és a neutron) három kvarkból állnak. Mindeddig tehát csak két, illetve három kvarkból álló részecskéket figyeltek meg. Az erős kölcsönhatás elmélete, a kvantum-színdinamika azonban nem zárja ki háromnál több kvarkból álló részecskék létezését sem.

Japánban (Oszaka), az amerikai Newport Newsban, a Jefferson Nemzeti Laboratóriumban és Moszkvában, az ITEP Intézetben végzett ütközési kísérletekben a céltárgy atommagban a gerjesztés után átcsoportosultak a kvarkok, és a bomlástermékek között megjelent a "pentakavark", egy öt kvarkból álló részecske, amely a nevet kapta. A három kísérletben másmás céltárgy atommagot és eltérő gerjesztési megoldást alkalmaztak, ezért biztató és megnyugtató az egybehangzó eredmény. Az sem zárható ki azonban, hogy az új részecske nem egyetlen részecske, hanem egy kétkvarkos mezon és egy háromkvarkos barion kapcsolódott össze valamilyen molekulaszerű képződménnyé. Egyértelmű választ az új részecskén végzett elektronszórási kísérletekkel lehetne nyerni, ez jelenleg még kivihetetlen.

Kaliforniában a SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) kutatóközpontban újfajta, egy nehéz bájos kvarkból és egy könnyebb ritka antikvarkból álló mezont hoztak létre. (A bájos és a ritka név egyszerűen a kvark-féleségek megkülönböztetésre szolgál, nem jelent valós tulajdonságot.) Az új részecske létezése nem meglepetés, de tulajdonságai (például a vártnál kisebb tömege) alaposan eltérnek a modellszámítások alapján várttól. Lehetséges, hogy nem kétrészecskés mezon, hanem két-két mezon összekapcsolódásával létrejött négyrészecskés, molekulaszerű képződményre bukkantak. Az adatgyűjtés folytatódik.

Seife, Charles.: Evidence for cPentaquarkc Particle Sets Theorists Re-Joyceing.1 Science. 301, 11 July 2003, 155.; Close, Frank: Strange Days. Nature. 424, 24 July 2003. 376-77.
http://www.slac.stanford.edu/

Jéki László


GYÉMÁNT FÉLVEZETŐ

A gyémánt kiváló félvezető anyag, sok tekintetben jobb, mint a ma széles körben használt szilícium. Az áramkörök 400 °C feletti hőmérsékleten is működőképesek maradnak, és a szilíciumnál jóval nagyobb teljesítményt viselnek el. A gyakorlati alkalmazásokhoz nagyfelületű egykristály gyémántlapkákra lenne szükség. A gyémántszeleteket epitaxiális növesztéssel hozzák létre. (Epitaxiális növesztés: a növesztett réteg a hordozó kristályszerkezetének pontos leképezése.) Gyémántréteg természetesen növeszthető gyémántra, de így csak kis felületű szeleteket lehet előállítani. Sokféle kristályos anyag kipróbálása után az irídiumra való növesztés tűnt a legjobb megoldásnak. Egykristályos irídiumréteget azonban nem sikerült önmagában növeszteni, ehhez is hordozó kell. Magnéziumoxid és stronciumtitántrioxid hordozóra jól növeszthető irídium, de kellően nagy felület ezekkel sem érhető el. Az epitaxiális növesztés befejeztével az anyagok eltérő hőtágulása miatt is gondok jelentkeznek. Más anyagot kellett keresni, újabban a zafír látszik a legígéretesebbnek. A zafír kémiailag és mechanikailag stabil, kristályai jó minőségűek és kellően nagy méretűek. A nagy felületű gyémánt félvezető lapka készítése tehát két lépésben zajlik: először zafír felszínére párolnak irídiumot, majd az irídum egykristály felületére gyémántot. A lapkakészítés technológiájának megoldásával párhuzamosan gyémántáramkörök kifejlesztésén is dolgoznak.

Lásd erről még: Gyémánttranzisztor. (Kitekintés - Jéki László). Magyar Tudomány. 2003. 2, 275.
Lee, S. T. - Lifshitz, Yeshayahu: The Road to Diamond Wafers. Nature. 424, 31 July 2003. 500-501.

Jéki László


AMERIKAI FIZIKUSOK A TERVEZETT RAKÉTAVÉDELMI RENDSZERRŐL

Az Amerikai Fizikai Társulat (APS) tanulmánya szerint a tervezett rakétavédelmi rendszer megvalósíthatatlan. Az APS 1987-ben Reagan elnök csillagháborús tervét elemezte, és kimutatta, hogy az űrbe telepített nagyenergiájú lézer- és részecskenyalábokkal tervezett rakétavédelem műszakilag kivihetetlen. Az USA jelenlegi nemzeti rakétavédelmi terve szerint az ellenséges ballisztikus rakétákat repülésük korai szakaszában, még a felszálló ágban fogják megsemmisíteni. Egyes szakértők szerint a rakétákat egyszerűbb lehet felszálló, mint a célra tartó, leszálló fázisukban megsemmisíteni, de az APS elemzése szerint ez egyértelműen lehetetlen. "A belátható jövőben az országot még az első generációs, szilárd hajtóanyagú interkontinentális ballisztikus rakétáktól (ICBM) sem lehet a felszálló ágban megvédeni." A folyadék hajtóanyagú ICBM-k hajtóműve kb. négy percig, a szilárd hajtóanyagosoké kb. három percig működik. Ebbe a néhány percbe kellene beleférnie az ellenséges rakétaindítás észlelésének, az ellenintézkedés megtételének, a felszálló rakéta elpusztításának. Az elemzés szerint egy Iránból indított rakétát csak egy a fellövési helyhez közeli országból indított ellenrakétával lehetne megsemmisíteni, de szilárd hajtóanyagos rakéta ellen még így is kevés lenne az idő. Észak-Koreából induló rakétát csak az országhoz közel állomásozó, állandóan riadókészültségben levő hajóról lehetne kivédeni.

A szakértő fizikusok a rakéták levegőből (repülőgépről) történő lézeres lelövését is lehetetlennek tartják. Folyékony hajtóanyagos rakétákat maximum hatszáz kilométer, szilárd hajtóanyagosakat maximum háromszáz kilométer távolságból lehetne lézerrel megsemmisíteni. A szilárd hajtóanyagos rakéták masszívabbak, jobban ellenállnak a hőhatásnak, ideális körülmények között sem lehetne lézerrel megsemmisíteni őket. Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy a hajtóművek üzemelésének néhány perce alatt a rakéta pályája megjósolhatatlan, ami alaposan megnehezíti a rakéta nyomon követését és megcélzását. Hírszerzési becslések szerint Irán vagy Észak-Korea egykét évtizeden belül fejleszthet ki szilárd hajtóanyagú rakétákat, addig pedig a mai védelmi technika is elavul. A rakétavédelem tervezett költségeit (2004-ben 9,1 milliárd USD) a tanulmány nem is minősíti.

Seife, Charles: Report Says Early Strikes Canct Shoot Down Missiles. Science. 301, 18 July 2003. 287.
A jelentés: Report of the APS Study Group on Boost-Phase Intercept Systems for National Missile Defense - July 15, 2003. www.aps.org/public_affairs/popa/reports/nmd03.html

Jéki László


ARKHIMÉDÉSZ ÉS A SZUPERGYORS TENGERALATTJÁRÓ

Mi történik Arkhimédész törvényével (minden vízbe mártott test...), ha egy nagyon gyorsan mozgó testre alkalmazzuk? Tegyük fel, hogy egy nyugalomban levő tengeralattjáró sűrűsége pontosan megegyezik a vízével, a tengeralattjáró tehát lebeg. Ha a hajó a fénysebességhez közeli sebességgel mozog, akkor a relativitáselmélet szerint megnő a tömege és csökken a hossza. Kisebb helyen nagyobb tömeg, a sűrűség megnőtt, tehát a test lesüllyed. A hajón levő kapitány, nevezzük Nemónak, viszont úgy érzi, hogy a tengeralattjárója áll, miközben a víz közel fénysebességgel rohan el mellette. Megnő az egyes vízmolekulák tömege, kisebb helyre szorulnak össze, vagyis a víz sűrűsége megnő, a hajó tehát úszik. Paradoxonhoz jutottunk, a hajó nem süllyedhet és úszhat egyidejűleg. George Matsas fizikust (Sao Paulo Állami Egyetem, Brazília) hallgatója kereste meg a paradoxonnal, kiderült, hogy a problémát nem oldották még meg. Matsas az általános relativitáselmélet egyenleteibe illesztette be a mozgó tengeralattjárót. Az eredmény egyértelmű: a hajó lesüllyed. A felhajtóerő ugyanis a gravitáció függvénye, a gyorsan mozgó testre a Föld nagyobb gravitációs erőt fejt ki, mint az állóra. A víz sűrűségének bármilyen növekedését a nagyobb gravitációs erő kompenzálja. Az álló megfigyelő a hajó megnövekedett sűrűségének, a mozgó hajón tartózkodó Nemo kapitány pedig a megnövekedett gravitációnak tulajdonítja a süllyedést. Az Arkhimédés-ztörvény nagy sebességű és gravitációjú esetekre való kiterjesztése felhasználható lesz a neutroncsillagok és fekete lyukak körül befelé áramló gáz viselkedésének elemzésére is.

Seife, Charles: Souped-Up Archimedes Equation Torpedoes Submarine Paradox. Science. 301, 8 August 2003. 747.

Jéki László


ŐSSEJTBŐL TÜDŐSEJTEK

Első ízben sikerült elérni, hogy felnőtt csontvelőből származó vérképző őssejtek tüdősejtekké alakulva segítsék a beteg tüdő gyógyulását. A vizsgálatokat az amerikai University of Vermont orvosai végezték Benjamin T. Suratt vezetésével. Tudományos cikkük egy interneten is elérhető amerikai szakmai folyóiratban jelent meg, augusztus elején.

Férfiakból származó őssejteket nőkbe ültettek be, így a tüdőben létrejött új sejtekről egyértelműen meg lehetett állapítani, hogy valóban az őssejtekből származnak-e. Eredményeik azt mutatják, hogy csontvelői őssejtek képesek a tüdőben a bajt "felismerni" és meg is próbálják orvosolni, megpróbálják a beteg sejteket pótolni. A kutatók szerint remény van arra, hogy előbb-utóbb számos tüdőbetegség gyógyításában lehet alkalmazni ezeket. Példaként a súlyos örökletes betegséget, a cisztikus fibrózist említik.

Suratt, Benjamin T. et al.: Human Pulmonary Chimerism after Hematopoietic Stem Cell Transplantation. American
Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. Vol 168. Issue 3, 1 August 2003, 318-322.

Gimes Júlia


ÚJ ELMÉLET A SKIZOFRÉNIÁRÓL

Nem az idegsejtek biokémiai egyensúlyának megbomlása, hanem kóros sejtek okozzák a skizofréniát és a bipoláris betegségnek is nevezett mániás depressziót. Brit kutatók számoltak be új elméletükről az egyik neves orvosi folyóiratban. A cambridgei Babraham Intézetben Sabine Bahn vezetésével olyan elhunytak agyának genetikai elemzésével végeztek vizsgálatokat, akik életük során mániás depresszióban, skizofréniában vagy mindkettőben szenvedtek. 22 ezer gén elemzésével megállapították, hogy a betegek agyszövetében elégtelenül működik több olyan gén, amely az idegrostok szigetelőanyagának, a myelin hüvelynek kialakításában vesz részt. A kutatók feltételezik, hogy a szigetelés hibáinak következményeként az idegsejtek kommunikációjában zavarok lépnek fel, és ezek okozzák a tüneteket. Ha az elmélet igaz, egészen új típusú pszichiátriai gyógyszerekre van szükség: a mostaniak ugyanis bizonyos idegingerület-átvivő anyagok mennyiségének növelésén keresztül érik el a betegek állapotának javulását, alkalmazásuk tehát enyhít a tüneteken, de nem szünteti meg a betegségek okait. A The Lancet cikkéről a Nature internetes folyóirata, a Nature Science Update is beszámolt szeptember 5-én.

Tkachev, Dmitri et al.: Oligodendrocyte Dysfunction in Schizophrenia and Bipolar Disorder. The Lancet.
Vol. 362, No. 9386, 6 September 2003, 798-805.
Pearson, Helen: Genes Point to Schizophrenia Cells. http://www.nature.com/nsu/030901/030901-11.html

Gimes Júlia


TÜDŐRÁK ÉS GÉNEK

Vajon mi az oka annak, hogy habár a tüdőrákban szenvedő emberek kilencven százaléka dohányos, csak minden tízedik cigarettázó kapja meg a nagyon súlyos betegséget? Erre a kérdésre próbáltak válaszolni az izraeli Weizmann Intézet (www.weizmann.ac.il) kutatói, akik találtak is egy olyan genetikai rizikófaktort, amely jelentősen növeli a tüdőrák kialakulásának esélyét.

A kutatók, Zvi Livneh professzor és dr. Tamar Paz-Elizur vezetésével évek óta azt tanulmányozzák, hogy a sejtekben működő, az örökítőanyag hibáit kijavító mechanizmus milyen szerepet játszhat a rák kialakulásában. Szervezetünkben ugyanis a DNS-t naponta érik sérülések, és ha ezeknek a reparációja elmarad, daganatos sejtek keletkezhetnek. Livneh és munkatársai ennek a rendszernek egyik tagját, az OGG1 nevű javító enzimet vizsgálták, amely kihasítja a DNS-ből azokat a darabokat, amelyeket egyes, a dohányfüstben is megtalálható szabad gyökök károsítottak. Kidolgoztak egy olyan tesztet, amelynek segítségével vérből mérhető, hogy valakinek a szervezetében milyen aktív az OGG1. Megállapították, hogy míg az átlagnépesség négy százalékában fordul elő, hogy ennek az enzimnek az aktivitása alacsony, addig a tüdőrákos betegek negyven százalékáról mondható ez el. A kutatók szerint ez azt jelenti, hogy azok az emberek, akikben az OGG1 nem dolgozik kielégítően, ötször-tízszer fogékonyabbak a rákos betegségekre. Mivel a dohányzás tovább növeli a kockázatot, azt állítják: egy dohányos, akiben ez az enzim nem elég aktív, százhúszszor nagyobb eséllyel kap tüdőrákot, mint egy olyan ember, akinek OGG1 szintje átlagos, és nem cigarettázik. Azt állítják: az általuk kidolgozott vértesztet érdemes lenne elvégezni minden dohányosnál, hogy tisztában legyen vele, ha fokozott veszélynek van kitéve. Ugyanakkor hangsúlyozzák, hogy természetesen a pozitív vérteszt, azaz az alacsony enzimaktivitás nem jelenti azt, hogy valakinek biztosan tüdőrákja lesz, és a negatív sem biztosíték arra, hogy az illető védett a betegséggel szemben. Nem beszélve arról, hogy a cigarettázás más daganatok, illetve a szív és érrendszeri kórképek kialakulásának esélyét is növeli, és hogy ezek milyen kapcsolatban vannak ezzel az OGG1 enzimmel, azt még nem tudni. Az izraeli kutatók cikke az Amerikai Nemzeti Rákintézet lapjában, a Journal of the National Cancer Institute szeptemberi számában jelen meg.

Paz-Elizur, Tamar: DNA Repair Activity for Oxidative Damage and Risk of Lung Cancer. Journal of the National Cancer Institute. Vol. 95, No. 17, 3 Sept. 2003, 1312-1319.

Gimes Júlia

1 Szellemes szójáték, a névadó, Murray Gell-Mann a kvark (quark) szót James Joyce Finnegans Wake című művéből vette.


<-- Vissza az 2003/10. szám tartalomjegyzékére