Znajdź zawartość

W roku 2002 Paul Koehler wraz z kolegami z Oak Ridge Electron Linear Accelerator (ORELA) mierzyli rezonans neutronów w czterech różnych izotopach platyny. Uzyskane wyniki były inne od oczekiwanych. Dodatkowe, niedawno przeprowadzone badania sugerują, że obowiązujące obecnie teorie dotyczące struktury jądra atomowego mogą być błędne. Teorie te mówią bowiem, że nukleony powinny poruszać się chaotycznie. Tymczasem badacze z Oak Ridge National Laboratory odkryli, że ich ruch jest regularny. Nowe badania sugerują, że 200 nukleonów w jądrze platyny działa zgodnie a nie chaotycznie. Biorąc pod uwagę dość duże energie i wielką liczbę nukleonów, takie kolektywne działanie jest niespodziewane i nie potrafimy go wyjaśnić - napisali badacze. Ich zdaniem, eksperymenty pozwalają stwierdzić z 99,997% prawdopodobieństwem, że współczesna teoria o macierzach przypadkowych jest nieprawdziwa w odniesieniu do badanych jąder. Jednak by potwierdzić te odkrycia należy przeprowadzić eksperymenty na innych jądrach niż jądra platyny. Może bowiem okazać się, że tylko platyna wykazuje niespotykane właściwości niepasujące do teorii. Problem jednak w tym, że ze względu na oszczędności budżetowe ORELA został zamknięty i nie wiadomo, czy projekt kiedykolwiek ponownie ruszy. Jak informuje Koehler, obecnie jedynym miejscem na świecie, gdzie można przeprowadzić takie eksperymenty, jakie prowadził jego zespół, jest belgijski Geel Electron Linear Accelerator (GELINA). Badania Koehlera mogą mieć praktyczne zastosowanie w energetyce jądrowej. Zajmujący się nią specjaliści polegają bowiem na teorii o macierzach przypadkowych do oceny prawdopodobieństwa ucieczki neutronów, a zatem do wyliczenia właściwości osłon dla reaktorów i składowisk paliwa.

Profesor Iegor Reznikoff z Uniwersytetu Paryskiego twierdzi, że malowidła naścienne w jaskiniach powstawały pod wpływem odbywających się tam "wydarzeń" muzycznych. Wszystkie rysunki umieszczano bowiem na ścianach pomieszczeń o doskonałych właściwościach akustycznych. Naukowiec przedstawił swoją teorię na konferencji Acoustics08, organizowanej przez 3 stowarzyszenia akustyczne: amerykańskie, europejskie i francuskie. Jestem specjalistą od akustyki budynków i przestrzeni, zwłaszcza kościołów romańskich. Kiedy pierwszy raz odwiedziłem prehistoryczną jaskinię, wypróbowałem właściwości akustyczne wszystkich jej części. Szybko pojawiło się pytanie: czy istnieje zależność między akustyką a lokalizacją malowideł? Aby to sprawdzić, Reznikoff śpiewał i nucił w różnych pomieszczeniach sławnych francuskich jaskiń z malowidłami naściennymi. W tym celu wybrał się m.in. do Niaux, Le Portle i Arcy-sur-Cure w Burgundii. Doszedł do następujących wniosków. Po pierwsze, większość rysunków powstała w lub tuż obok miejsc z doskonałym rezonansem. Po drugie, zagęszczenie malowideł w danej lokalizacji jest proporcjonalne do właściwości akustycznych: im są one lepsze, tym więcej rysunków. Po trzecie, gdy oddawanie się działalności artystycznej było z jakichś powodów trudne, np. korzystne brzmienie dało się uzyskać w wąskim korytarzu, malowano tam czerwone linie. Oznacza to, że nasi przodkowie z paleolitu nie malowali bezmyślnie. Zanim wybrali formę, najpierw sprawdzali akustykę poszczególnych pomieszczeń. Odkrycie Francuza pozwoliłoby też wyjaśnić, czemu w pobliżu jaskiń z prehistoryczną grafiką zdarzało się znajdować kościane flety. Uważa on, że pierwotni ludzie przygrywali sobie instrumentami z kamienia, kawałków drewna oraz na różnego rodzaju bębenkach. Musieli też śpiewać, dlatego Reznikoff przekonuje, że w pomieszczeniach z dobrą akustyką odbywały się rytuały. Inni specjaliści czekają jednak na kolejne dowody naukowe, które uprawdopodobniłyby teorię Francuza.

Chociaż naukowcy nie są pewni, czy wirusy można uznać za formę życia, poświęcają sporo czasu na wynajdywanie nowych metod ich zabijania. Najnowszy sposób na pozbycie się niebezpiecznych cząstek materii organicznej to wibracje. Badacze z Arizona State University posłużyli się modelem matematycznym, aby znaleźć częstotliwości, które mogą doprowadzić do unieszkodliwienia prostych wirusów. Odpowiednio dobrane wibracje potrafią bowiem uszkodzić kapsyd (białkową powłokę) wirusa, bez której ten ostatni nie może atakować komórek. Praca Amerykanów pozwoli lepiej wykorzystać inne niedawne odkrycie, dzięki któremu wiemy, że impuls światła laserowego odpowiednio dobranej częstotliwości potrafi wywołać opisane wibracje. Jeśli znana jest częstotliwość rezonansowa, do zniszczenia wirusa wystarcza wygenerowanie serii impulsów świetlnych o tej częstotliwości i wypełnieniu 25%. Problemem było jednak znalezienie właściwej częstotliwości – szukano jej metodą prób i błędów. Dzięki wspomnianemu modelowi można ją znaleźć poprzez analizę wibracji każdego spośród milionów atomów wirusowej powłoki. Naukowcy musieli rozwiązać także inny problem: symulacja tak dużej liczby atomów pochłaniałaby kilkaset terabajtów pamięci operacyjnej komputera. Na szczęście znaleźli oni znacznie mniej pamięciożerną metodę wykonania obliczeń. Dla pokazania możliwości modelu, badacze obliczyli najskuteczniejszą częstotliwość dla wirusa nekrozy tytoniu (60 GHz). Obecnie pracują oni nad analizą bardziej skomplikowanych powłok, a ponadto zastanawiają się, jak za pomocą wysokich częstotliwości likwidować wirusy znajdujące się w ludzkim ciele. Gra jest warta świeczki, ponieważ metoda ta nie szkodzi normalnym komórkom (wpadają one w rezonans przy znacznie niższych częstotliwościach), a ponadto wirusy raczej nie będą w stanie wykształcić odporności na ultradźwięki.

Badacze z Carnegie Mellon University (CMU) używają fluorescencyjnych nanocząsteczek do obrazowania guzów mózgu podczas biopsji i interwencji chirurgicznych. Nowa technologia jest na razie testowana na gryzoniach. Może być ona szczególnie pomocna przy precyzyjnym oznaczaniu glejaków, wyjątkowo agresywnych i często spotykanych guzów mózgu. Rokowania pacjentów z glejakami są bardzo złe. Średnio żyją oni mniej niż rok po postawieniu diagnozy. Częściowo dlatego, że glejaka jest trudno usunąć. Neurochirurdzy usuwając glejaki korzystają z obrazów uzyskanych przed operacją dzięki rezonansowi magnetycznemu (MRI). Mózg jednak ma konsystencję podobną do galarety i wycięcie jednego fragmentu powoduje, że reszta się przesuwa. Na obrazach MRI nie można więc polegać. Okazuje się, że w ponad połowie przypadków w mózgu pacjenta pozostają części guza. Pewnym rozwiązaniem jest wykonywanie MRI na bieżąco podczas operacji. Jednak sale operacyjne wyposażone w rezonans magnetyczny są bardzo drogie, a lekarze muszą używać specjalnych narzędzi, na które nie oddziałuje magnes urządzenia. Chemik Marcel Bruchez z CMU oraz Steven Toms, ordynator oddziału neurochirurgii w Geisinger Clinic wykorzystali nowatorski sposób precyzyjnego oznaczania glejaków. Stworzyli nanocząsteczki które, po pobudzeniu światłem widzialnym, emitują światło podczerwone. Promienie są wychwytywane przez małą kamerę i chirurg może obserwować je na ekranie. Rdzeń nanocząsteczek zbudowany jest z kadmu i tellurku, które są otoczone siarczkiem cynku, a całość zamknięta jest w polimerowej kapsule. Po wstrzyknięciu do krwioobiegu gryzonia nanocząsteczkami zajęły się makrofagi - komórki odpornościowe – które przetransportowały je do guza. Co ważne, nanocząsteczki nie trafiły do żadnego innego obszaru mózgu, skupiając się tylko w chorej tkance. W ten sposób została ona precyzyjnie oznaczona i podczas operacji lekarze będą na bieżąco widzieli jak przesunęła się chora tkanka po kolejnych nacięciach. Uczeni pracują teraz nad odpowiednimi urządzeniami, w które można wyposażyć sale operacyjne. Musi się wśród nich znaleźć kamera na podczerwień oraz odpowiednie filtry, które wyeliminują promieniowanie podczerwone z innych źródeł niż umieszczone w mózgu nanocząsteczki. Próbują też skonstruować wyposażoną w system optyczny igłę do biopsji. Za jej pomocą można by na bieżąco sprawdzać, czy jest jeszcze jakaś chora tkanka do wycięcia. Wenbin Lin, chemik z University of North Carolina zwraca uwagę, że stosowany w nanocząsteczkach kadm jest wysoce toksyczny. Bruchez odpowiada: martwi nas ten kadm, ale nanocząsteczki są tak zbudowane, że kadm nie może się z nich wydostać. Zastosowane polimery nie rozkładają się bowiem podczas normalnych procesów biologicznych. Mimo to naukowiec pracuje nad technologią, która pozwoli na zmniejszenie liczby koniecznych do zastosowania nanocząsteczek oraz nad zamknięciem ich w jeszcze bezpieczniejszym „pojemniku”.