Címke: Mindentudás Egyeteme

Az alacsony hőmérsékletek titkai

atomic_ultraColdPolarMolecules

“Alacsony hőmérsékleteken a rendezettségre való törekvés és az, hogy egyre fontosabbá válik az anyag kvantumos természete, egy sor új, szobahőmérsékleten nem tapasztalható jelenséghez vezet. Sólyom Jenő előadása a szuperfolyékonyság és a szupravezetés példáján mutat be két ilyen jelenséget.”“Néhányszor 10 ezer fok fölé melegített anyagban a termikus energia, mely a Boltzmann-állandó és a hőmérséklet szorzata, összemérhetővé válik a kémiai kötések jellegzetes energiájával, az atomonkénti 1-10 eV energiával. Ilyen magas hőmérsékleten az anyag atomjaira disszociál, sőt az atommaghoz kötött elektronok is leszakadhatnak.

A hőmérséklet csökkenésekor egyre kevesebb részecske rendelkezik nagy energiával. Energiájukat a környezetnek átadva alacsonyabb energiájú állapotba kerülnek. Ha az abszolút nulla fokot elérhetnénk, minden részecske a legalacsonyabb energiájú állapotban lenne. De ha elég nagy számú részecskéről van szó, már egy kísérletileg elérhető hőmérsékleten bekövetkezik az, hogy nagy számban lesznek részecskék ezen a legalacsonyabb nívón. Ez a Bose-Einstein-kondenzáció. Az elméleti jóslástól a kísérleti megvalósításig 7 évtized telt el. 1995-ben sikerült először Eric Cornellnek és Carl Wiemannak nagy mágneses térben együtt tartott rubídiumatomokat olyan alacsony hőmérsékletre lehűteni, hogy a kondenzáció bekövetkezzék. Lézeres hűtéssel a száz nanokelvin hőmérsékletnek megfelelő tartományig kellett lemenni.”

Sólyom Jenő Mindentudás Egyeteme előadásában olvashattok az anyagok extrém hőmérsékleten megfigyelhető tulajdonságairól, szupravezetőkről és a szuperfolyékonyságról.

Az emberiség útja a nanovilág felé

nanoscience

“A nanotudományt, a nanotechnológiát a számítógépek miniatürizálásának határai indították útjára. Ám hamarosan kiderült, hogy az új utak keresésében szinte minden természettudomány összefogására szükség van a számítástudománytól kezdve a fizikán, kémián át az élettudományokig és a védelmi kutatásokig, azaz az egyik leginkább multidiszciplináris tudományterület jött létre.”

“A nanotudomány a néhány atomi méretű mesterséges szerkezetek tulajdonságait és gyártási módját kutatja. Szeretné ellesni például a természettől a növények növekedésének titkát, hogy felhasználja mesterséges érzékelők, intelligens eszközök létrehozására. Ilyen eszköz lehet többek között a sebesülést automatikusan kezelő-gyógyító katonai uniformis vagy az emberi testbe beépített intelligens orvosságadagoló. Az eredmények jelentős hatással lehetnek az emberiség energiagondjainak kezelésére is, a “fenntarthatóságra”, a reciklizáló életformára.”

Ha kíváncsi vagy a nanotudomány eredményeire, célkitűzéseire és gondjaira, Gyulai József  Mindentudás Egyetemén elhangzott előadásából sok érdekességet megtudhatsz!

Elemi Részecskék

elemi

Eleminek hívunk egy részecskét, ha – jelenlegi tudásunk és technikai  lehetőségeink függvényében –tovább nem bontható. Régebben az atommagot alkotó protont és neutront is eleminek hittük, de kiderült, hogy tovább bonthatóak kvarkká, így a kvarkokat kell eleminek tekintenünk (hadronok).

A CERN új gyorsítójában, a közeljövőben talán új elemi részekkel gazdagodik az amúgy sem szűk paletta.

Íme a jelenlegi elemi részek összefoglalója és egy nagyszeű előadás Horváth Zalántól a Mindentudás Egyetemén.

Intelligens lágy anyagok

viz3

Ha összehasonlítjuk a mindennapi életben használt szerkezeti anyagainkat a kétségkívül sokkal tökéletesebb biológiai anyagokkal, akkor megállapíthatjuk, hogy igen nagy különbség van közöttük. Ipari anyagaink többnyire kemények, merevek és szárazak, a biológiai anyagok nagy többsége pedig lágy, rugalmas és nedves. Magától adódik a kérdés, hogy mi az oka ennek a szakadéknak, és miért ne lehetne a lágy anyagokat a modern technikában szélesebb körben alkalmazni.

A különleges anyagokról a Mindentudás Egyeteme oldalán olvashatsz.

Kulcs a molekula- szerkezethez

NMR

Ha az NMR spektroszkópiát egy bolygórendszer középpontjaként képzeljük el, harmadik bolygóként,  a biológia csatlakozott a fizikához és a kémiához, a 80-as évek pedig meghozták a módszer behatolását az orvostudományok berkeibe is. Mára nincs olyan tudományág, kutatási terület, ahol ne vennék hasznát  a módszernek.

“Pauli 1924-ben közzétett munkájában elektronszínképek finomszerkezetéből arra a következtetésre jutott, hogy az atommagoknak mágneses momentuma, “spin”-je kell legyen. E zseniális ötletből fejlődött ki az új tudományág, az NMR-spektroszkópia (animáció). Denisson egy további feltevéssel toldotta meg a Pauliét, hogy ti. a magmomentum kvantált: az atommagoknak különböző mágneses energiaállapotai vannak, s ezek között energia elnyeletésével átmenetek hozhatók létre. A megfelelő energiaelnyelési maximumok alkotják az NMR-spektrumot. Pauli és Denisson hipotézisét, ugyan csak jóval később, de végül sikerült bizonyítani.”

Az NMR spektroszkópiáról, a módszer alapjául szolgáló jelenségekről és a molekulák NMR vizsgálat segítségével megállapítható tulajdonságairól a Mindentudás Egyeteme honlapján olvashattok.

A fehérjék lebomlása

proteasoma

A sejtek  fehérjék (proteinek) ezreit tartalmazzák. Ezeknek számos fontos feladata van: enzimekként kémiai folyamatokat katalizálnak, hormonokként jelzőanyagként funkcionálnak,  és a sejtek a sejtek alakjáért és felépítéséért is felelnek. A proteinek kifogástalansága a sejtek helyes működéséhez elengedhetetlen. A fehérjék kialakulása, állapota és lebomlása a biokémiai kutatások kiemelt témája.

“Amíg a fehérjékkel kapcsolatos kutatások nagy része azzal foglalkozott, vajon hogyan jöhetnek létre a proteinek, addig Avram Hershko, a haifai Technion – Israel Institute of Technology munkatársa, első kutatásai óta a lebomlás iránt érdeklődik. A fehérjék lebontásáról sokáig nem sok ismeretünk volt, néhány egyszerű protein-lebontó enzimről tudtunk mindössze. Ilyen például a tripszin, mely a vékonybélben bontja le az elfogyasztott ételekből származó fehérjéket aminosavakra. Ezekről a lebontó enzimekről közismert, hogy munkájukhoz nem használnak fel energiát. Az 50-es évek kutatásai azonban fényt derítettek arra, hogy ez abban az esetben nem igaz, amikor a sejt a saját fehérjéit bontja le: ezekhez a folyamatokhoz ugyanis szükség van energiára. Ez zavarba hozta a kutatókat.”

A fehérjéket lebontó molekuláris gépezetről a Mindentudás Egyeteme honlapján olvashattok.

Határozatlansági Reláció

20090219_stack-of-books

A kvantummechanika részecske-hullám természetének egyik megnyilvánulása, hogy bizonyos fizikai paraméterek pontos mérése nem lehetséges. Például, ha a részecske pontos helyére vagyunk kíváncsiak, akkor a hely koordináta mérésének pontosabb meghatározásánál, mérésénél az impulzus meghatározásának pontossága csökken. Így a részecske pontos fizikai leírása eleve kizárt. A határozatlansági reláció a kvantummechanika egyik alapelve. A kvantummechanika matematikai leírásából levezethető (operátorok felcserélése), de mivel eleve e matematikai apparátus a részecskék részecske-hullám kettős természetét – vagyis fizikai alapelvet – feltételezi, a határozatlansági reláció fizikai magyarázata önálló alapelv. 1927-ben publikálta Werner Heiseinberg.

Bővebben a wikipédiában, egy előadást a Mindentudás Egyetemén és alaposabban a miskolci Egyetem honlapján.

Mindentudás Egyeteme 2.

mindentudas_eloadas2

A “Mindentudás Egyeteme 2.0″ műsoraiban a tudományos igényesség a legkorszerűbb technikával ötvöződik. A tervek szerint 48 adásból álló műsorsorozat 16 tudományterületet mutat be, amelyeket Magyarország kiemelkedő tudósai, a program Szakmai Tanácsadó Testületének tagjai választottak ki a Mindentudás Egyeteme Kft. szakmai vezetőinek közreműködésével. Az előadássorozat témái szorosan kapcsolódnak a világszínvonalú kutatási és technológiai-fejlesztési eredményekhez, és a bemutatandó eredmények közvetlen hatást gyakorolnak a társadalom tagjainak mindennapi életére is.

Folytatás az MTA oldalán.

Szuperfolyékonyság

superfluid-can-climb-walls_1

A hélium igen különleges anyag, hiszen nem csak nemesgáz, de az abszolút zérus fok ( T=0 ) hőmérsékleten sem szűnik meg a molekulák rezgése, hanem egyensúlyi helyzetük körül rezegnek ezen az extrém hőmérsékleti tartományban is. A még furcsább, amit tapasztalhatunk, hogy a hélium viszkozitása megszűnik és igen megdöbbentő módon, szinte természetfeletti jelenség figyelhető meg. A folyadék felfelé folyik, egy „élére állított pengét” sem képes a tűzcsapból kiáramló szuper folyékony hélium eldönteni, és a (fagyálló) halak sem tudnak úszni e folyadékban.

A Mindentudás egyetemén, Sólyom Jenő előadását láthatjátok itt, és egy érdekes hír a „szuperszilárd” anyagról itt.

Mindent Tudunk

okos baba2

A Mindentudás Egyeteme, talán sokak által ismert tudományos előadássorozat, ahol a hazai tudományos élet vezető személyiségei tartanak havi rendszerességgel, közérthető, élvezetes előadásokat arról, hol is tart az általuk képviselt tudományterület manapság. A Mindentudás Egyeteme honlapján további részleteket találtok az előadókról és az előadásokról, sőt megtekinthetitek az eddigi szemeszterek előadásait is. Akár ti is részt vehettek egy-egy előadáson, amennyiben jelentkeztek rá – ugyancsak a fent említett honlapon – egy Csodák Palotája látogatás után, kellemes szellemi kaland lehet, hiszen általában az előadásokat is, a Csopa szomszédságában,  a Millenáris Parkban tartják.

Tehát a Mindentudás Egyeteme itt.

További címkék