Preparat był utrwalany i niestety dosyć stary, dlatego popękał. W każdym razie widać bardzo grubą błonę komórkową, i nieregularne jądro dzielące się równocześnie na kilka części. Taki wygląd mają komórki raka stodium szybkiego wzrostu.
niedziela, 15 kwietnia 2012
Kiedyś w laboratorium... (9.)
Kiedy jeszcze uczyłem się w technikum, miałem przedmiot Bioanalitykę. Zajęcia prowadziła pani Skrobek, którą miło wspominam między innymi dlatego, że nie widziała przeszkód abym mógł robić na zajęciach zdjęcia. Jedne z zajęć poświęcone były podstawom histologii i wówczas nie omieszkałem sfotografować przez mikroskop pokazywanych preparatów tkankowych. Ten, który podaję poniżej, to preparat komórek rakowych:
Preparat był utrwalany i niestety dosyć stary, dlatego popękał. W każdym razie widać bardzo grubą błonę komórkową, i nieregularne jądro dzielące się równocześnie na kilka części. Taki wygląd mają komórki raka stodium szybkiego wzrostu.
Preparat był utrwalany i niestety dosyć stary, dlatego popękał. W każdym razie widać bardzo grubą błonę komórkową, i nieregularne jądro dzielące się równocześnie na kilka części. Taki wygląd mają komórki raka stodium szybkiego wzrostu.
piątek, 13 kwietnia 2012
Kraszanki czyli o wielkanocnej chemii
Szykowałem ten wpis na poniedziałek wielkanocny, ale różne okoliczności natury osobistej sprawiły, że wstawiam go z opóźnieniem. mimo wszystko sądzę, że będzie interesujący.
Pisanki to stara wielkanocna tradycja. Tak stara, że starsza od chrześcijaństwa. Wzmianki o barwieniu jaj znajdujemy jeszcze w starożytnych zapisach, zaś powiązanie między ich tworzeniem a wiosennymi świętami na pewno powszechne było wśród pogańskich europejczyków. Jego twarda, gładka skorupka sprawiała, że przypominało kamień, jednak z tego "kamienia" mógł się wykluć ptak. To życie wychodzące ze zdawałoby się martwego przedmiotu, kojarzono z wiosennym budzeniem się do życia "suchych" drzew, zazielenianiem się "martwej" ziemi i ogółem z witalnością. Nie bez znaczenia było też zapewne, że jajka są dosyć pożywne i mają działanie wzmacniające, dlatego też jajo, jako symbol wiosennego odrodzenia, jak i obiecywanego przez religie pośmiertnego życia, stały się ważnym elementem dawnych kultów.
U Słowian, jak się wydaje, kojarzono jaja z kultami solarnymi, na zasadzie że tak jak powracające po zimowym oddaleniu Słońce, ogrzewając wiosną Ziemię budzi ją i to co na niej istnieje do życia, tak z twardej skorupki wykluwa się małe, ruchliwe pisklę, w przypadku kur w dodatku jasnożółte - a więc w kolorze słońca. Dodatkowo ptaki, które wykluwają się z jaj, często były symbolami bądź posłańcami Bóstw.[1]
Ze względu na nietrwałość materiału, najstarsze zachowane pisanki były wykonane z gliny, bądź też były ozdobionymi kamieniami odpowiedniego kształtu. Za najstarszą polską uważa się gliniane jajko z X wieku znalezione w Opolu. Często jako pisanki opisuje się jajowate grzechotki z okresu neolitycznej kultury Trypolskiej, na terenach Ukrainy, ale jakoś w to powątpiewam.
Techniki zdobienia pisanek są tak różnorodne, że nie w sposób tu wszystkich wymienić. Mogą być gotowane w barwnikach, malowane, rysowane, malowane woskiem i barwione, oklejane obrazkami, sznurkiem czy koralikami, a nawet koronkową koszulką, drapane, wytrawiane, opalane - nie zdziwię się jak ktoś niedługo wymyśli drukarkę do jaj. Ja jednak skupię się na jednej - na robieniu "karaszanek" lub "kroszonek", polegającej na gotowaniu jaj w roztworach barwników, którą najczęściej stosuje się u mnie w domu.
Skorupka jaja zbudowana jest głównie z drobnokrystalicznego węglanu wapnia w postaci igiełkowatych pryzmatów kalcytu (tylko u żółwi pojawia się aragonit), oraz nadającego jej pewną elastyczność białka. Zależnie od rodzaju i grupy zwierząt, proporcje te zmieniają się od niemal zupełnie białkowych, miękkich jaj gadów, do sztywnych jaj ptaków. Tego typu jaja zachowują się w skamielinach[2].
Jest to materiał bardzo porowaty, dzięki czemu rozwijający się kurzy zarodek może być zaopatrywany w tlen. Te same pory ułatwiają też barwnikom wnikanie w głąb materiału i osadzanie się na powierzchni kryształków mineralnych, i dzięki temu skorupka jaja może być trwale zabarwiona. Nawiasem mówiąc za brązowawe zabarwienie jaj kurzych preferowanych w Europie (Anglosasi i amerykanie wolą jajka białe jak piłeczki pingpongowe) jest wynikiem wydzielania przez jajowód kury biliwerdyny i protoporfiryny, i zależy właściwie tylko od rasy nie zaś od sposobu żywienia.
Dawne sposoby barwienia jaj były niezwykle różnorodne i to nimi, a konkretnie używanymi barwnikami, chcę się zająć w tym wpisie. A więc:
Żółty:
Aby otrzymać żółty kolor, należy zastosować żółty wywar. Zwykle używano tutaj kwiatów nagietka lub jaskra, uprzednio zasuszonych na tą okazję, ale także młodych listków i pędów brzozy, olchy i jabłoni. Bardziej majętni mogli sobie pozwolić na szafran.
A więc, żółtym barwnikiem nagietków są patuletyna i patulitryna[3], flawonoidy o słabym działaniu przeciwbakteryjnym. Wywar z płatków nagietka był i wciąż może być używany do farbowania wełny. Podobne wykorzystanie ma wywar z liści brzozy zawierający luteolinę, ciekawy flawonoid będący silnym przeciwutleniaczem, o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwzapalnym.[4]
Szafran to końcówki słupków kwiatów Krokusa wiosennego, od dawna używany jako niezwykle cenna przyprawa. Jego smak jest raczej gorzki, natomiast zapach to pomieszanie zapachu siana i słodkiego kwiatowego. Ponieważ jeden kwiat zawiera jedno-dwa znamiona, a materiał jest dosyć lekki, na zebranie jednego kilograma potrzeba zerwać znamiona 100-170 tysięcy kwiatów, co przekłada się na cenę rzędu 30-40 tysięcy złotych. Z tego też powodu dawniej tylko bogacze mogli sobie na niego pozwolić, i już w średniowieczu problemem stało się jego fałszowanie nagietkiem, makiem a nawet tartą cegłą (w XIX wieku cegłą nagminnie fałszowano u nas paprykę). Zawiera wiele cennych substancji, jednak za jego kolor odpowiadają głównie karotenoidy: likopen, zawarty też w pomidorach, i zeaksantyna oraz jej ester krocyna, wszystkie o intensywnych pomarańczowo-czerwonych kolorach. Są to substancje będące silnymi przeciwutleniaczami. Zeaksantyna jest izomerem luteiny i podobnie jak ona ma znaczenie w ochronie przed zwyrodnieniem plamki żółtej i zaćmą.
Krocyna jest słabym przeciwutleniaczem, niektóre źródła spekulują o właściwościach przeciwrakowych, podobnych do kurkuminy, barwnika ostryżu (kurkuma), też zresztą wykorzystywanej do barwienia.[5]Czerwony
Aby zabarwić jaja na czerwono należało gotować je w soku z buraków. O burakach miałem ochotę napisać na Wigilię, ale nie wyszło. Głównym barwnikiem buraków jest betanina, mająca postać glikozydu betaliny. Barwnik jest trwały w warunkach lekko kwaśnych, zaś w zasadowych degraduje do żółtawych produktów rozpadu. U niektórych ludzi barwnik po wchłonięciu jest wydalany wraz z moczem, bez wcześniejszej degradacji czy detoksykacji, stąd czerwone zabarwienie moczu nazywane betaninurią (w języku angielskim częstsza jest niepoprawna nazwa beeturia utworzona od angielskiej nazwy buraka "beet").
Wprawdzie wydaje się że u części osób jest związana z pewnym recesywnym genem[6], ale zasadniczo może się pojawiać i znikać zależnie od aktywności enzymatycznej, występując u około 10-14 % ludzkości. Pojawia się też przy niedoborach żelaza i witaminy B12, w przebiegu niedokrwistości złośliwej. [7] Podawane niekiedy informacje, że betaninuria jest objawem "nieszczelności jelita" czy perforacji ściany żołądka nie są prawdziwe.
Na czerwono jaja mógł też farbować wywar z płatków maku, intensywny kolor nadają im antocyjaniny, głównie pochodne pelargonidyny i cyjaniny.[p]
Brązowy
Aby zabarwić jaja na różne odcienie brązu tradycyjnie stosowano wywar z łupin cebuli. Odcień zależy od czasu gotowania. Głównym barwnikiem jest w tym przypadku kwercetyna, należąca do najpospolitszych flawonoli, zawarta też w korze dębu i uważana za cenny przeciwutleniacz, wpływający na stan naczyń krwionośnych. Najwięcej zawiera jej herbata chińska, kapary i lubczyk.[8]
Zielony
Barwienia na kolor zielony odbywało się w odwarze z młodego jęczmienia lub jakichkolwiek liści. Barwnikiem był oczywiście chlorofil, który już tu szerzej opisywałem.
Niebieski
Może to brzmieć zaskakująco, ale niebieski kolor uzyskuje się w wywarze z czerwonej kapusty. Wywar ten zawiera bardzo dużo różnorodnych antocyjanów, naturalnych barwników o szerokim zakresie barw. Ich kolor zależy od pH środowiska - w kwaśnym są czerwono-fioletowe, w lekko zasadowym niebieskie a w mocno zasadowym zielone. Powyżej pH 12 degradują do trwałego żółtego zabarwienia:
Sok z czerwonej kapusty w różnym pH
Odczyn skorupek jest właśnie lekko zasadowy, stąd błękit.
Źródłem niebieskiego zabarwienia mógł być też wywar z płatków chabrów polnych. Za ich kolor odpowiadają także antocyjany, ale w formie utrwalonej jako sól glinowa, dopiero mocniejsze zakwaszenie zmienia kolor wyciągu na różowy. Dawniej, gdy niebieskie barwniki były rzadko dostępne, alkalicznej zaprawy z płatków chabra z ałunem używano do farbowania wełny.
Fiolet
Fioletowy kolor uzyskiwano gotując jajka w wywarze z owoców jagód, lub w wywarze z płatków czarnej malwy, można było także użyć płatków ostróżeczki lub róży. Podobnie jak inne kwiaty zawierają mieszaniny różnych antocyjanów, głównie delfinidyny
Ogółem zatem do barwienia jaj przyczynia się wiele różnorodnych związków chemicznych, o ciekawych właściwościach. A przecież to dopiero początek zabawy.
------
Źródła:
* http://pl.wikipedia.org/wiki/Pisanka
* http://en.wikipedia.org/wiki/Pysanka
[1] Panorama kultur: Historia Pisanki
[2] Fossill Eggshell: Introduction to eggshells
[3]Guinot P, Gargadennec A, Valette G, Fruchier A, & Andary C (2008). Primary flavonoids in marigold dye: extraction, structure and involvement in the dyeing process. Phytochemical analysis : PCA, 19 (1), 46-51 PMID: 17654539
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Luteolin
[5] http://naukadlazdrowia.pl/szafran-na-dobry-nastroj-i-zdrowie
[6]Forrai G, Bánkövi G, & Vágújfalvi D (1982). Betaninuria: a genetic trait? Acta physiologica Academiae Scientiarum Hungaricae, 59 (3), 265-82 PMID: 6891987[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Beeturia
[p] https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1469-8137.1962.tb06294.x
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Quercetin
Polecam też ciekawy blog poświęcony naturalnym sposobom farbowania wełny:
http://riihivilla.blogspot.com
środa, 4 kwietnia 2012
Kiedyś w laboratorium (8.)
Fenoloftaleina jest powszechnie używana jako wskaźnik kwasowo-zasadowy, w warunkach zasadowych przy pH 8,2 z formy bezbarwnej zamieniający się w formę różowo-malinową. Nie każdy jednak wie, że w ekstremalnych warunkach może przejść w jeszcze inne formy. Pod wpływem bardzo silnych zasad odbarwia się, zaś w bardzo silnych kwasach staje się pomarańczowa, co pewnego razu sprawdziłem:
Wszystkie te przemiany wiążą się ze zmianami budowy cząsteczki. Związek formalnie rzecz biorąc jest pochodną bezwodnika ftalowego, który skondensował z dwiema cząsteczkami fenolu, W związku z tym jedna połowa pochodzącej od dwóch grup karboksylowych, grupy karbonylowej, zostaje zajęta, zaś pozostała część formalnie rzecz biorąc może być uznana za cykliczny ester. Decyduje to o właściwościach.
W warunkach silnie zasadowych pierścień estrowy hydrolizuje do reszty karboksylowej. Swoje wodory odszczepiają też dwie cząsteczki fenolu. Powstała struktura mezomeryczna adsorbuje część światła, pozostawiając intensywny kolor pomiędzy fioletem a różem.
Gdy związek znajdzie się w środowisku silnie kwaśnym, pierścień estrowy hydrolizuje do grupy karboksylowej, jednak fenole nie odszczepiają wodoru, przez co na zwornikowym atomie węgla powstaje niedomiar elektronów i cała cząsteczka staje się dosyć trwałym kationem trifenylometylowym, o barwie intensywnie pomarańczowej.
Jako ciekawostkę można dodać, że fenoloftaleina jest środkiem przeczyszczającym, stosowanym w medycynie od stu lat. Nie znalazłem informacji wedle jakiego mechanizmu działa, ale podejrzewam że oddziałuje tu forma anionowa, pojawiająca się przy obecności zasadowej żółci. Obecnie jednak wycofuje się ją, z powodu jak na razie niedostatecznie potwierdzonych, ale jednak istniejących podejrzeń o rakotwórczość.
Fenoloftaleina w stężonym kwasie siarkowym
Wszystkie te przemiany wiążą się ze zmianami budowy cząsteczki. Związek formalnie rzecz biorąc jest pochodną bezwodnika ftalowego, który skondensował z dwiema cząsteczkami fenolu, W związku z tym jedna połowa pochodzącej od dwóch grup karboksylowych, grupy karbonylowej, zostaje zajęta, zaś pozostała część formalnie rzecz biorąc może być uznana za cykliczny ester. Decyduje to o właściwościach.
W warunkach silnie zasadowych pierścień estrowy hydrolizuje do reszty karboksylowej. Swoje wodory odszczepiają też dwie cząsteczki fenolu. Powstała struktura mezomeryczna adsorbuje część światła, pozostawiając intensywny kolor pomiędzy fioletem a różem.
Gdy związek znajdzie się w środowisku silnie kwaśnym, pierścień estrowy hydrolizuje do grupy karboksylowej, jednak fenole nie odszczepiają wodoru, przez co na zwornikowym atomie węgla powstaje niedomiar elektronów i cała cząsteczka staje się dosyć trwałym kationem trifenylometylowym, o barwie intensywnie pomarańczowej.
Jako ciekawostkę można dodać, że fenoloftaleina jest środkiem przeczyszczającym, stosowanym w medycynie od stu lat. Nie znalazłem informacji wedle jakiego mechanizmu działa, ale podejrzewam że oddziałuje tu forma anionowa, pojawiająca się przy obecności zasadowej żółci. Obecnie jednak wycofuje się ją, z powodu jak na razie niedostatecznie potwierdzonych, ale jednak istniejących podejrzeń o rakotwórczość.
niedziela, 1 kwietnia 2012
Podkręcone jądra i dużo złota
Odkrycie, jakie chcę dziś opisać, rzeczywiście bardzo pasuje do tytułu tego bloga, zbliża się bowiem do alchemii, tylko że tej naukowej.
Gdy w 1919 roku Rutherford bombardując azot promieniowaniem alfa zamieniając go w tlen, co niektórzy ogłosili, że oto alchemiczne marzenia o udanej transmutacji jednych substancji w drugie, zaczynają się spełniać. Rzeczywiście, zderzając z odpowiednią energią jądra atomowe, będące zlepkami protonów i neutronów, możemy sprawić że powstanie nam zlepek całkiem odmienny, więc jeden pierwiastek przemieni się w inny. W tym przypadku jądro azotu, a więc 7 protonów i 7 neutronów, zderzywszy się z cząstką alfa mającą po dwa protony i neutrony, zamieniło się w jądro tlenu mające 8 protonów i 9 neutronów, zaś jako reszta pozostał jeszcze jeden swobodny proton:
Tak więc nie ma w tym żadnej magii, jedne zlepki nukleonów zderzają się z innymi, i tworzą się stąd zupełnie inne zlepki. Normalna kolej rzeczy. Jeśli na przykład zderzymy jądro rtęci z protonem, zamienimy je w jądro złota, jednak tą drogą produkować się go najzwyczajniej nie opłaca.
Jednak niedawne odkrycie rosyjskiego fizyka Konstantego Piokowa zmienia ten obraz, że zaś jest ciekawe, myślę że warto je tu szerzej opisać. A wszystko ma duży związek z baseballem.
Baseball nie jest w Polsce zbyt popularny, ale z amerykańskich filmów ogólnie wiadomo, że chodzi tu o rzucanie i odbijanie małej piłki, biegane po narożach kwadratu i takie tam idiotyzmy. Jakże często widujemy w takich filmach decydujący moment, gdy jeden gracz rzuca starając się aby pałkarz nie trafił w piłkę, a pałkarz bardzo się stara trafić. I oczywiście po wielu trudach pod koniec filmu mu się to udaje, bo skupiał się na piłce, uwierzył w siebie czy coś w tym stylu. Niestety umiejętni rzucający dysponują nieco większym zasobem sztuczek, niż rzucanie wyżej albo niżej, sygnalizowane "tajnym" gestem. Bardzo umiejętni potrafią na przykład rzucić prosto w pałkarza, prościuteńko pod sam kij, i gdy już pałka pędzi ku nieuniknionemu spotkaniu, piłeczka skręca jak wiedziona niewidzialnym palcem. Ten hakowaty tor jest zresztą dobrze znany miłośnikom piłki nożnej, jako tajemniczy sposób omijania piłką muru przeciwników. Do kogo należy ów niewidzialny paluszek? Czyżby do opatrzności? Nie, to tylko Fizyka.
Gdy piłka leci w powietrzu to w zasadzie opływa ją z każdej strony i jedynym wpływem jaki na nie wywiera, jest tarcie. Inaczej rzecz się ma z piłką podkręconą. Obracająca się piłka, nie będąca zresztą ciałem idealnie gładkim, porywa ze sobą pewną warstewkę powietrza. Ta graniczna warstewka obraca się w tym samym kierunku. W związku z tym, gdy zderza się z powietrzem które omija piłkę, czyni to na dwa sposoby. Od jednej strony powietrze porwane przez piłkę porusza się naprzeciw opływającego. Obie masy powietrza zderzają się więc ze sobą i nieco sprężają. Od drugiej zaś strony pędzone powietrze opływa piłkę nieco szybciej. Zgodnie z prawem Bernouliego, w strumieniu cieczy poruszającej się szybciej niż ta otaczająca, spada ciśnienie. A zatem od jednej strony piłki ciśnienie powietrza się zwiększa a od drugiej maleje. Bardzo nie wiele, ale wystarczająco aby pojawiła się słaba siła spychająca piłkę w bok i zakrzywiająca jej tor. Sztuczkę tą znają dobrze gracze w tenisa, zarówno stołowego jak i pełno formatowego, a w pewnym stopniu też i inni gracze. Ta zaś drobna acz znacząca siła, nazywa się siłą Magnusa.
*Żart
I oto pewnego razu ktoś zastanowił się, co by było, gdyby bardzo zbliżyć do siebie dwie takie wirujące piłki. Okazało się, że gdy sprawić aby poruszające się w przeciwne strony będą się mijały w bardzo niewielkiej odległości, to zależnie o tego czy będą się obracały w tę samą czy w przeciwne strony, będą różnie reagowały. Nie trudno się domyśleć, że gdy wirują w tą samą stronę, ich otoczki powietrzne zderzają się ze sobą, odrobinkę odsuwając je od siebie. Efekt jest bardzo słaby, ale został zmierzony[1]
Niestety nie znamy gry w której zaobserwowany efekt mógłby się przydać, i pewnie wszyscy by o nim zapomnieli, gdyby nie przypomniał sobie o nim pewien fizyk, który lubi zderzać ze sobą pewne kulki. Atomy.
*Koniec żartu
Czy lecący atom może zachowywać się jak piłka? W pewnym uproszczeniu tak, ale nie wprost. Jako że mówimy o skali subatomowej, zauważmy że lecąca cząstka nie jest otoczona po prostu powietrzem, a tylko setkami atomów azotu, tlenu i całej reszty, zmierzających do nieuniknionego zderzenia. Jeśli jednak je usuniemy, cząstka nasza lecieć będzie w próżni. Jądra atomów, z różnych przyczyn, mogą posiadać pewien spin, wirując bądź w lewą bądź prawą stronę, jeśli tylko posiadają nieparzystą liczbę nukleonów. Bardzo ładnie, ale w próżni nic im tej spin nie da. Bo niby w jakim gazie miałaby powstawać opisywana siła? Na przykład w gazie prawdopodobieństwa.
Fizyka kwantowa uczy nas rozumieć że fizyki kwantowej nigdy nie zrozumiemy. Ale możemy ją sobie jakoś objaśniać na prostych przykładach. Na przykład jeżeli mówi się nam, że bardzo małe cząsteczki nie mają określonej wielkości, a im bardziej chcemy się o tym upewnić, tym bardziej nie mają, to znajduje to odpowiednik w próbie dokładnego zmierzenia chmury - z dokładnością do metrów się to udaje, ale przy dokładniejszych miarkach trudno jest nam określić, czy ta mgiełka na brzegach to już bardzo rzadka chmura, czy tylko taka otoczka. W efekcie tej nieokreśloności, opisywanej przez wzór Heisenberga, cząstki o rozmiarach zbliżonych do atomów, można traktować jako trochę rozmyte w przestrzeni. Można nawet powiedzieć, że są takimi zagęszczającymi się w środku chmurkami gazu umieszczonymi w próżni, i choć w pewnych doświadczeniach wykazują wyraźne właściwości sztywnych cząstek, w innych zachowują się jak pęk fal jakiegoś promieniowania.
*Żart
Dlatego też ktoś się kiedyś zastanowił, co się dzieje, gdy dwie takie chmurki się do siebie przybliżają? Niektóre teorie przewidują, że w związku z coraz ściślejszym nakładaniem się na siebie skrajnych obrzeży chmur prawdopodobieństwa, pomiędzy przybliżającymi się do zderzenia jądrami atomowymi powinny zachodzić pewne oddziaływania zanim jeszcze faktycznie się zetkną. A co gdy te jądra będą wirowały?
Wedle publikacji w Dzienniku Fizyki Doświadczalnej i Teoretycznej ze stycznia[2], K. Piokow uznał po prostu, że można tą rozmytą zewnętrzną warstwę traktować podobnie jak porwaną przez piłkę warstewkę powietrza, jeśli więc oba zderzające się jądra będą wirowały, to powinny w związku z tym zachodzić pomiędzy nimi wyraźne oddziaływania, całkiem jednak inne od tych w powietrzu. Takie rozemglone otoczki są bowiem właściwie częściami masy jąder, o której można powiedzieć, że z malejącym z odległością prawdopodobieństwem przebywa w tej przestrzeni. Dla naszych podkręconych jąder ma to akurat takie znaczenie, że gdy wirujące otoczki się zderzają, skutkuje to zmianą rozkładu masy pomiędzy nimi. Jeśli oba jądra wirowały w tą samą stronę, pomiędzy nimi nastąpi zagęszczenie prawdopodobieństwa, co będzie odpowiednikiem makroskopowego powstania "mostu" nukleonów łączącego jądra. W efekcie oba jądra są silnie przyciągane. To przyciąganie powoduje, że przekrój czynny zderzających się jader na tyle się zwiększa, że duże prawdopodobieństwo reakcji jądrowych pomiędzy nimi, umożliwia produkowanie nowych pierwiastków w opłacalnych ilościach.
Oczywiście aby efekt mógł zachodzić, spiny obracających się jąder muszą być odpowiednio ustawione, dlatego reakcję przeprowadza się w warunkach silnego pola magnetycznego. Reaktorem jest rurka ze specjalnego niemagnetycznego stopu glinu z aluminium.
Podawane są tu na przykład takie reakcje:
[1] The Double Magnus Effect on balls P. Smith, Plasma Phys. 1971 doi: 13.665/0154-3366/71/12/123456
[2] New method of particles synthesis. Quantum Magnus Effect. K.Piokov, JETP vol.144, no.1
Prima Aprilis!
Celem objaśnień:
okazja aby móc sobie zażartować była na tyle kusząca, że nie mogłem się powstrzymać. Byłem szczerze ciekaw, czy któryś z czytelników zorientuje się, że się go wkręca, niestety poza jednym komentatorem, który wyłapał oczywistą bzdurę ze stopem glinu z aluminium (glin i aluminium to ten sam pierwiastek) nikt tu tego nie okazał. W zasadzie pierwsza część wpisu mówiąca o reakcjach jądrowych i o efekcie Magnusa jest najzupełniej prawdziwa. Im bardziej kłamstwo opiera się na prawdzie, tym bardziej jest wiarygodne. Moim wymysłem jest natomiast "podwójny efekt Magnusa" aczkolwiek wymyślony mechanizm jest tak prawdopodobny, że nie będę wcale zaskoczony gdy okaże się, że rzeczywiście następuje (a wtedy zgłoszę się i nazwą efekt moim imieniem). Także przypis został wymyślony, a link do niczego nie prowadzi, choć czasopismo Plasma Physic faktycznie istnieje.
Pan K.Piokow, to Kpiok - czyli 'oszust" w języku rosyjskim, co dla znających ten język mogłoby być wskazówką. Natomiast dla chemików wskazówką fałszywości wpisu powinny być równania reakcji jądrowych, polegające na przestawieniu liter symboli pierwiastków. W efekcie z dwóch bardzo lekkich pierwiastków boru B i potasu K powstawał mi bardzo ciężki berkel Bk, co już dla tych którzy się w równanie wczytają, powinno być dosyć oczywiste. Również tutaj przypis odnosi się do nieistniejącego artykułu, choć link rzeczywiście prowadzi na stronę znanego rosyjskiego czasopisma naukowego.
Teraz zaś oznaczę co jest żartem a co nie, bo nie ma takiej głupoty, w którą ktoś by nie uwierzył.
Gdy w 1919 roku Rutherford bombardując azot promieniowaniem alfa zamieniając go w tlen, co niektórzy ogłosili, że oto alchemiczne marzenia o udanej transmutacji jednych substancji w drugie, zaczynają się spełniać. Rzeczywiście, zderzając z odpowiednią energią jądra atomowe, będące zlepkami protonów i neutronów, możemy sprawić że powstanie nam zlepek całkiem odmienny, więc jeden pierwiastek przemieni się w inny. W tym przypadku jądro azotu, a więc 7 protonów i 7 neutronów, zderzywszy się z cząstką alfa mającą po dwa protony i neutrony, zamieniło się w jądro tlenu mające 8 protonów i 9 neutronów, zaś jako reszta pozostał jeszcze jeden swobodny proton:
14N + α → 17O + p
W ten sposób wytwarza się też pierwiastki nie występujące w przyrodzie, przykładowo ze zderzenia jądra ołowiu i jądra żelaza, otrzymano pierwiastek 108 - Has:- 208
82Pb + 58
26Fe → 265
108Hs + n
Tak więc nie ma w tym żadnej magii, jedne zlepki nukleonów zderzają się z innymi, i tworzą się stąd zupełnie inne zlepki. Normalna kolej rzeczy. Jeśli na przykład zderzymy jądro rtęci z protonem, zamienimy je w jądro złota, jednak tą drogą produkować się go najzwyczajniej nie opłaca.
Jednak niedawne odkrycie rosyjskiego fizyka Konstantego Piokowa zmienia ten obraz, że zaś jest ciekawe, myślę że warto je tu szerzej opisać. A wszystko ma duży związek z baseballem.
Baseball nie jest w Polsce zbyt popularny, ale z amerykańskich filmów ogólnie wiadomo, że chodzi tu o rzucanie i odbijanie małej piłki, biegane po narożach kwadratu i takie tam idiotyzmy. Jakże często widujemy w takich filmach decydujący moment, gdy jeden gracz rzuca starając się aby pałkarz nie trafił w piłkę, a pałkarz bardzo się stara trafić. I oczywiście po wielu trudach pod koniec filmu mu się to udaje, bo skupiał się na piłce, uwierzył w siebie czy coś w tym stylu. Niestety umiejętni rzucający dysponują nieco większym zasobem sztuczek, niż rzucanie wyżej albo niżej, sygnalizowane "tajnym" gestem. Bardzo umiejętni potrafią na przykład rzucić prosto w pałkarza, prościuteńko pod sam kij, i gdy już pałka pędzi ku nieuniknionemu spotkaniu, piłeczka skręca jak wiedziona niewidzialnym palcem. Ten hakowaty tor jest zresztą dobrze znany miłośnikom piłki nożnej, jako tajemniczy sposób omijania piłką muru przeciwników. Do kogo należy ów niewidzialny paluszek? Czyżby do opatrzności? Nie, to tylko Fizyka.
Gdy piłka leci w powietrzu to w zasadzie opływa ją z każdej strony i jedynym wpływem jaki na nie wywiera, jest tarcie. Inaczej rzecz się ma z piłką podkręconą. Obracająca się piłka, nie będąca zresztą ciałem idealnie gładkim, porywa ze sobą pewną warstewkę powietrza. Ta graniczna warstewka obraca się w tym samym kierunku. W związku z tym, gdy zderza się z powietrzem które omija piłkę, czyni to na dwa sposoby. Od jednej strony powietrze porwane przez piłkę porusza się naprzeciw opływającego. Obie masy powietrza zderzają się więc ze sobą i nieco sprężają. Od drugiej zaś strony pędzone powietrze opływa piłkę nieco szybciej. Zgodnie z prawem Bernouliego, w strumieniu cieczy poruszającej się szybciej niż ta otaczająca, spada ciśnienie. A zatem od jednej strony piłki ciśnienie powietrza się zwiększa a od drugiej maleje. Bardzo nie wiele, ale wystarczająco aby pojawiła się słaba siła spychająca piłkę w bok i zakrzywiająca jej tor. Sztuczkę tą znają dobrze gracze w tenisa, zarówno stołowego jak i pełno formatowego, a w pewnym stopniu też i inni gracze. Ta zaś drobna acz znacząca siła, nazywa się siłą Magnusa.
*ŻartI oto pewnego razu ktoś zastanowił się, co by było, gdyby bardzo zbliżyć do siebie dwie takie wirujące piłki. Okazało się, że gdy sprawić aby poruszające się w przeciwne strony będą się mijały w bardzo niewielkiej odległości, to zależnie o tego czy będą się obracały w tę samą czy w przeciwne strony, będą różnie reagowały. Nie trudno się domyśleć, że gdy wirują w tą samą stronę, ich otoczki powietrzne zderzają się ze sobą, odrobinkę odsuwając je od siebie. Efekt jest bardzo słaby, ale został zmierzony[1]
Niestety nie znamy gry w której zaobserwowany efekt mógłby się przydać, i pewnie wszyscy by o nim zapomnieli, gdyby nie przypomniał sobie o nim pewien fizyk, który lubi zderzać ze sobą pewne kulki. Atomy.
*Koniec żartu
Czy lecący atom może zachowywać się jak piłka? W pewnym uproszczeniu tak, ale nie wprost. Jako że mówimy o skali subatomowej, zauważmy że lecąca cząstka nie jest otoczona po prostu powietrzem, a tylko setkami atomów azotu, tlenu i całej reszty, zmierzających do nieuniknionego zderzenia. Jeśli jednak je usuniemy, cząstka nasza lecieć będzie w próżni. Jądra atomów, z różnych przyczyn, mogą posiadać pewien spin, wirując bądź w lewą bądź prawą stronę, jeśli tylko posiadają nieparzystą liczbę nukleonów. Bardzo ładnie, ale w próżni nic im tej spin nie da. Bo niby w jakim gazie miałaby powstawać opisywana siła? Na przykład w gazie prawdopodobieństwa.
Fizyka kwantowa uczy nas rozumieć że fizyki kwantowej nigdy nie zrozumiemy. Ale możemy ją sobie jakoś objaśniać na prostych przykładach. Na przykład jeżeli mówi się nam, że bardzo małe cząsteczki nie mają określonej wielkości, a im bardziej chcemy się o tym upewnić, tym bardziej nie mają, to znajduje to odpowiednik w próbie dokładnego zmierzenia chmury - z dokładnością do metrów się to udaje, ale przy dokładniejszych miarkach trudno jest nam określić, czy ta mgiełka na brzegach to już bardzo rzadka chmura, czy tylko taka otoczka. W efekcie tej nieokreśloności, opisywanej przez wzór Heisenberga, cząstki o rozmiarach zbliżonych do atomów, można traktować jako trochę rozmyte w przestrzeni. Można nawet powiedzieć, że są takimi zagęszczającymi się w środku chmurkami gazu umieszczonymi w próżni, i choć w pewnych doświadczeniach wykazują wyraźne właściwości sztywnych cząstek, w innych zachowują się jak pęk fal jakiegoś promieniowania.
*Żart
Dlatego też ktoś się kiedyś zastanowił, co się dzieje, gdy dwie takie chmurki się do siebie przybliżają? Niektóre teorie przewidują, że w związku z coraz ściślejszym nakładaniem się na siebie skrajnych obrzeży chmur prawdopodobieństwa, pomiędzy przybliżającymi się do zderzenia jądrami atomowymi powinny zachodzić pewne oddziaływania zanim jeszcze faktycznie się zetkną. A co gdy te jądra będą wirowały?
Wedle publikacji w Dzienniku Fizyki Doświadczalnej i Teoretycznej ze stycznia[2], K. Piokow uznał po prostu, że można tą rozmytą zewnętrzną warstwę traktować podobnie jak porwaną przez piłkę warstewkę powietrza, jeśli więc oba zderzające się jądra będą wirowały, to powinny w związku z tym zachodzić pomiędzy nimi wyraźne oddziaływania, całkiem jednak inne od tych w powietrzu. Takie rozemglone otoczki są bowiem właściwie częściami masy jąder, o której można powiedzieć, że z malejącym z odległością prawdopodobieństwem przebywa w tej przestrzeni. Dla naszych podkręconych jąder ma to akurat takie znaczenie, że gdy wirujące otoczki się zderzają, skutkuje to zmianą rozkładu masy pomiędzy nimi. Jeśli oba jądra wirowały w tą samą stronę, pomiędzy nimi nastąpi zagęszczenie prawdopodobieństwa, co będzie odpowiednikiem makroskopowego powstania "mostu" nukleonów łączącego jądra. W efekcie oba jądra są silnie przyciągane. To przyciąganie powoduje, że przekrój czynny zderzających się jader na tyle się zwiększa, że duże prawdopodobieństwo reakcji jądrowych pomiędzy nimi, umożliwia produkowanie nowych pierwiastków w opłacalnych ilościach.
Oczywiście aby efekt mógł zachodzić, spiny obracających się jąder muszą być odpowiednio ustawione, dlatego reakcję przeprowadza się w warunkach silnego pola magnetycznego. Reaktorem jest rurka ze specjalnego niemagnetycznego stopu glinu z aluminium.
Podawane są tu na przykład takie reakcje:
63Cu + 227Ac → 197Au + 2 13C
Złoto powstaje w wyniku bombardowania płytki Aktynu, jonami miedzi. Jedynym odpadem jest węgiel.35Cl + 50Ti → 97Tc + 7Li
------Technet jako produkt reakcji jąder chloru z tytanem. Odpadem jest lit. Najbardziej obiecująca jest jednak reakcja otrzymywania berkelu z boru i potasu:
10B + 41K→ 245Bk
Otrzymany izotop, nie występujący w przyrodzie, może znaleźć zastosowanie jako materiał rozszczepialny o małej objętości, umożliwiając stworzenie mikroładunków jądrowych. Niektóre rosyjskie instytucje już okazały zainteresowanie tymi wynikami.
[1] The Double Magnus Effect on balls P. Smith, Plasma Phys. 1971 doi: 13.665/0154-3366/71/12/123456
[2] New method of particles synthesis. Quantum Magnus Effect. K.Piokov, JETP vol.144, no.1
Prima Aprilis!
Celem objaśnień:
okazja aby móc sobie zażartować była na tyle kusząca, że nie mogłem się powstrzymać. Byłem szczerze ciekaw, czy któryś z czytelników zorientuje się, że się go wkręca, niestety poza jednym komentatorem, który wyłapał oczywistą bzdurę ze stopem glinu z aluminium (glin i aluminium to ten sam pierwiastek) nikt tu tego nie okazał. W zasadzie pierwsza część wpisu mówiąca o reakcjach jądrowych i o efekcie Magnusa jest najzupełniej prawdziwa. Im bardziej kłamstwo opiera się na prawdzie, tym bardziej jest wiarygodne. Moim wymysłem jest natomiast "podwójny efekt Magnusa" aczkolwiek wymyślony mechanizm jest tak prawdopodobny, że nie będę wcale zaskoczony gdy okaże się, że rzeczywiście następuje (a wtedy zgłoszę się i nazwą efekt moim imieniem). Także przypis został wymyślony, a link do niczego nie prowadzi, choć czasopismo Plasma Physic faktycznie istnieje.
Pan K.Piokow, to Kpiok - czyli 'oszust" w języku rosyjskim, co dla znających ten język mogłoby być wskazówką. Natomiast dla chemików wskazówką fałszywości wpisu powinny być równania reakcji jądrowych, polegające na przestawieniu liter symboli pierwiastków. W efekcie z dwóch bardzo lekkich pierwiastków boru B i potasu K powstawał mi bardzo ciężki berkel Bk, co już dla tych którzy się w równanie wczytają, powinno być dosyć oczywiste. Również tutaj przypis odnosi się do nieistniejącego artykułu, choć link rzeczywiście prowadzi na stronę znanego rosyjskiego czasopisma naukowego.
Teraz zaś oznaczę co jest żartem a co nie, bo nie ma takiej głupoty, w którą ktoś by nie uwierzył.
Subskrybuj:
Posty (Atom)