Znajdź zawartość

Naukowcy mają kolejną złą wiadomość dla palaczy: poziom naturalnego promieniowania radu i polonu w tytoniu może być tysiąc razy większy niż promieniowania cezu-137 w roślinach z okolic Czernobyla. Constantin Papastefanou z Uniwersytetu Arystotelesa w Tesalonikach zbadał liście tytoniu uprawiane w całej Grecji i oszacował przeciętną dawkę promieniowania, którą przyjmuje osoba, paląca średnio 30 papierosów dziennie. Okazało się, że w ciągu roku przyjęta dawka wynosi 251 mikrosiwertów. Analogiczna dawka w roślinach pochodzących z Czernobyla to 0,199 mikrosiwertów. Papastefanou uważa, że to właśnie na promieniowanie z liści palacze powinni zwracać uwagę. Co prawda dawka ta to jedynie 10% rocznego naturalnego promieniowania, na które narażony jest każdy z nas, ale, jak zwraca uwagę grecki naukowiec: Wielu uczonych twierdzi, że nowotwory związane z paleniem tytoniu nie są powodowane przez nikotynę i smołę, ale przez zawarte w liściach substancje radioaktywne.

Ken Busseler, chemik z Woods Hole Oceanographic Institute, poinformował o wynikach badań nad wpływem katastrofy elektrowni atomowej w Fukushimie na pobliskie środowisko oceaniczne. W miesiąc po katastrofie w oceanie w miejscu zrzutu wody z elektrowni stwierdzono, że stężenie cezu-137 jest o 45 000 000 razy większe niż normalnie. Jednak w związku z ruchem wód szybko zaczęło ono spadać. W lipcu, cztery miesiące po wypadku, stężenie przekraczało normę już „tylko“ 10 000 razy. Najnowsze analizy wykazują, że woda nie stanowi już zagrożenia dla ludzi i zwierząt. Jednak, jak ostrzega Busseler, osady morskie mogą być groźne przez wiele dziesięcioleci. Uczonego martwi jeszcze coś. Od lipca poziom cezu-137 w wodzie utrzymuje się na niemal stałym poziomie. Jego zdaniem, skażona woda wciąż wpływa do oceanu. To najprawdopodobniej woda, która wcześniej wsiąkła w grunt. Wraz z osadami dennymi będzie ona przez długie lata stanowiła zagrożenie. Firma TEPCO, operator elektrowni w Fukushimie, ujawniła, że w grunt mogło wsiąknąć nawet 45 ton wody skażonej strontem. Pierwiastek ten koncentruje się w kościach i wywołuje ich nowotwory. Zagrożeniem dla człowieka mogą być zatem małe ryby, które są spożywane wraz z ośćmi. Jak pamiętamy, morska woda była wykorzystywana do awaryjnego chłodzenia reaktorów po katastrofie. Mniej skażoną wodę odprowadzano bezpośrednio do oceanu, by zrobić w zbiornikach miejsce na wodę bardziej skażoną. Jednak jej część również wyciekła. FIrma TEPCO od czasu wypadku regularnie bada próbki wody. Buesseler i inni naukowcy przygotowali właśnie analizę tych danych. Szczególne obawy budzi cez-137, którego okres połowicznego rozpadu wynosi aż 30 lat. Dla Japończyków, to nie pierwsze zagrożenie tego typu. ZSRR od lat 50. ubiegłego wieku pozbywał się odpadów nuklearnych wrzucając je do oceanu. W latach 60. duże ilości cezu-137 pochodzącego z sowieckiej armii, zostały zatopione niedaleko Japonii. Prowadzone w 2010 roku badania wykazały, że jego koncentracja spadała już do 1,5 Bq/m3. Tymczasem wyciek z Fukushimy spowodował koncentrację rzędu 68 milionów Bq/m3. Nigdy wcześniej takie ilości pierwiastków radioaktywnych nie były obecne w oceanie. Naukowcy wzywają do przeprowadzenia badań osadów morskich. Jest to ważne także i z tego powodu, że w japońskiej kuchni dużą rolę odgrywają owoce morza. Tymczasem żyjące przy dnie zwierzęta mogą być przez dziesięciolecia wystawione na zwiększone dawki promieniowania, co w efekcie może zagrozić ludziom.

Najbardziej dokładnym zegarem na świecie jest brytyjski zegar atomowy wykorzystywany przez National Physical Laboratory (NPL). Do takich wniosków doszli autorzy artykułu, który ukaże się w piśmie Metrologia. Zegar jest dwukrotnie bardziej dokładny niż sądzono. Może on spóźnić się lub przyspieszyć o sekundę raz na 138 milionów lat. Zegar CsF2 wykorzystuje atomy cezu, a konkretnie ich spin, do odmierzania czasu. Zgodnie z obecnie obowiązującą międzynarodową definicją sekunda to czas potrzebny do uzyskania 9 192 631 770 okresów promieniowania, które odpowiadają przejściom cezu pomiędzy poziomem F=3 i F=4. W brytyjskim zegarze atomy cezu łączone są w grupy po około 100 milionów i przesyłane do specjalnej komory, gdzie są poddawane oddziaływniu pola magnetycznego. CsF2 to jeden z sześciu zegarów na świecie, które wyznaczają standardowy czas. Dwa inne zegary znajdują się we Francji oraz po jednym w USA, Niemczech i Japonii. Synchronizacja ich pomiarów jest dokonywana w Międzynarodowym Biurze Wag i Miar. Pomiary, dzięki którym wiemy, że brytyjski zegar jest dwukrotnie bardziej dokładny, niż sądzono, i że jest najdokładniejszym zegarem na świecie zostały wykonane przez Krzysztofa Szymańca i jego kolegów z Pennsylvania State University.

W amerykańskim Narodowym Instytucie Standardów i Technologii powstał najdokładniejszy zegar atomowy na świecie. Bazuje on na pojedynczym atomie glinu i jest dwukrotnie bardziej dokładny niż jego wcześniejsza wersja korzystająca z atomu rtęci. Dokładność nowego zegara wynosi jedną sekundę na około 3,7 miliarda lat. Urządzenie to druga wersja "zegara z kwantową logiką". Został on tak nazwany, gdyż korzysta technologii obliczeniowych powstających na potrzeby przyszłych komputerów kwantowych. Zegary atomowe powstające na potrzeby nauki są daleko bardziej dokładne niż standardy czasu wyznaczane dla zastosowań "cywilnych". W USA taki standard wyznacza cezowy zegar NIST-F1, którego dokładność wynosi "zaledwie" 1 sekundę na 100 milionów lat. Paradoksalnie jest on, oficjalnie, najdokładniejszym zegarem na świecie. Międzynarodowa definicja (SI) określająca czym jest sekunda, korzysta właśnie z jednostki opisanej za pomocą zachowania atomu cezu, a więc, formalnie, zegar atomowy oparty na cezie jest najdokładniejszym urządzeniem do odmierzania czasu. Jak już wspomniano, nowy zegar korzysta z pojedynczego jonu glinu, umieszczonego w pułapce z pola elektrycznego. Jon wibruje z częstotliwością równą częstotliwości fali światła ultrafioletowego, a ta jest 100 000 razy wyższa, niż częstotliwość wykorzystana w NIST-F1 i innych podobnych zegarach na świecie. Niewykluczone, że w przyszłości cez straci swoją pozycję na rzecz glinu i to właśnie ten pierwiastek posłuży do opracowania nowego międzynarodowego standardu czasu. Tymczasem badacze z NIST pracują nad pięcioma różnymi zegarami atomowymi, korzystającymi z różnych pierwiastków i charakteryzującymi się różnymi właściwościami.

Aparatura medyczna, wykorzystująca zjawisko rezonansu magnetycznego, jest dla lekarza bezcenną pomocą diagnostyczną. Sprzęt MRI znany jest również z potężnych rozmiarów i bardzo wysokich cen. Jednak dzięki Johnowi Kitchingowi – fizykowi z National Institute of Standards and Technology w Boulder, stan Kolorado – skanery tego typu mogą stać się sprzętem powszechnego użytku. Amerykanin wraz z pięcioma współpracownikami buduje czujniki pola magnetycznego (tzw. magnetometry atomowe), które niemal dorównują czułością swym dużym krewniakom, ale mają rozmiary ziarenka ryżu. Miniaturowy magnetometr składa się z trzech podzespołów: standardowego lasera pracującego w podczerwieni, również typowego detektora promieniowania podczerwonego oraz umieszczonego między nimi sześcianu wykonanego z krzemu i szkła, wewnątrz którego znajdują się opary cezu. Opisywana "kanapka" jest zamocowana na krzemowym podłożu. Jeśli urządzenie znajduje się w miejscu pozbawionym pola magnetycznego, światło bez przeszkód mija atomy cezu. Z kolei w obecności nawet najsłabszych pól zmienia się ułożenie wspomnianych atomów, co powoduje, że kostka staje się dla podczerwieni mniej przezroczysta. Zmiana ta jest proporcjonalna to natężenia pola. Największym osiągnięciem naukowców jest zbudowanie komory magnetometru o przekątnej trzech milimetrów. Udało im się to przez wykonanie bocznych ścian "kostki" z krzemu za pomocą fotolitografii. Następnie zamknęli oni komorę ściankami ze szkła, przedtem wypełniając ją parami cezu. Aby utrzymać ten pierwiastek w stanie gazowym, podczas pracy czujnik jest podgrzewany. Obecnie naukowcy budują pojedyncze egzemplarze opisywanych magnetometrów. Opracowana przez nich metoda jest jednak przystosowana do wymagań produkcji masowej. Przenośne urządzenia używające odpowiednio dużej liczby takich czujników mogłyby zrewolucjonizować konstrukcję maszyn MRI i NMR – te pierwsze można by instalować nawet w ambulansach. Inne zastosowanie to szybkie i precyzyjne lokalizowanie ładunków wybuchowych, a w wypadku spektroskopów NMR – poszukiwania podziemnych złóż surowców.

National Institute of Standards Technology (NIST) poinformował o stworzeniu nowego typu zegara atomowego. Urządzenie, wykorzystujące rtęć niemal 6-krotnie bardziej precyzyjnie odmierza czas, niż stosowane obecnie zegary korzystające z cezu. Wykorzystywany obecnie cezowy NIST-F1 jest tak dokładny, że może spóźnić się lub przyspieszyć o 1 sekundę w ciągu 70 milionów lat. Nowy zegar korzystający z rtęci charakteryzuje się dokładnością rzędu 1 sekundy na 400 milionów lat. Eksperymentalne urządzenie wykorzystuje częstotliwość drgań atomów rtęci. Same atomy są elektrycznie naładowane i przetrzymywane w wyjątkowo niskich temperaturach. Dzięki nowemu zegarowi naukowcy z NIST chcę przeprowadzać bardziej precyzyjne eksperymenty oraz opracować bardziej dokładne urządzenia, który polegają na pracy zegarów atomowych, takie jak GPS. Obecnie stosowane międzynarodowe standardy, które określają czym jest sekunda, bazują na pomiarach zegarów cezowych. NIST uważa, że minie 5 do 10 lat zanim zegary oparte na rtęci wyprą te cezowe i standardy zostaną zmienione.