Mokslas ir IT

2019.05.21 18:30

Mokslininkai ekstremalai: nuo eksperimentų su sunkiuoju vandeniu iki tyrimų po Žemės pluta

LRT.lt2019.05.21 18:30

Ekstremalus sportas sportininkams ir žiūrovams dovanoja daugybę emocijų. Pasirodo, kartais ir mokslininkams tenka rizikuoti gyvybe, kai moksliniai tyrimai vykdomi net ir pačiuose pavojingiausiuose planetos kampeliuose.

Ant keisčiausiose vietose pastatytų laboratorijų durų galima rasti greičiausiai tik mokslininkus motyvuojančių užrašų:„Žmonių klonavimas yra pats kvailiausias dalykas. Juk gali praleisti su kažkuo naktį ir turėti vaikų.“

Nuo tūkstančiais magnetų apginkluotų CERN tunelių iki tyrimų koraliniame rife – pristatome įspūdingiausias mokslines laboratorijas ir žmones, kuriems didžiausią baimę kelia ne gresiantys pavojai, o neatsakyti klausimai ar neįmintos planetos mįslės.

Po žeme atsiriboja nuo triukšmo

Dauguma pasaulio laboratorijų yra planetos paviršiuje, tačiau keletas tyrėjų komandų nusprendė atsakymų ieškoti giliai po žeme.

Saulė mus nuolat maudo kosminiuose spinduliuose, komunikacijų bokštai nepaliaujamai spinduliuoja radijo bangas, spinduliuotę išskiria ir radioaktyviosios uolienos bei dujos. Vienos labiausiai trukdančių ir Žemės paviršių bombarduojančių dalelių yra miuonai. Kuo giliau esame po žeme, tuo daugiau šių dalelių yra sugeria žemės filtras. Norėdami kuo atidžiau ir patikimiau tirti dalelių fiziką, mokslininkai privalo atsiriboti nuo viso šio „triukšmo“, o tai padaryti mėginama kasantis gilyn.

Pati giliausia požeminė laboratorija yra Kinijoje – 2400 m po kalno paviršiumi. Jos paskirtis – tamsiosios materijos paieškos. Čia vykdomi moderniausi moksliniai tyrimai, bandoma aptikti vis naujų, jaudinančių, fizikos pasaulį sudrebinti galinčių įrodymų.

Įdomūs tyrimai atliekami ir Kanadoje. Sadberio neutrinų observatorija (SNOLAB) gali aptikti Saulės širdyje generuojamus neutrinus. Ji įrengta 2 km gylyje nenaudojamoje šachtoje Kanados Ontarijo provincijoje.

Eksperimentui atlikti naudojama 1000 tonų „sunkiojo vandenilio“ (deuterio) turinčio vandens. Sunkiajam vandeniui reaguojant su neutrinais, sukuriama Čerenkovo spinduliuotė. Ją fiksuoja 9600 aplink kamerą išdėstytų fotodaugintuvų vamzdžių. Žemės pluta jautrią mokslinę įrangą apsaugo nuo kosminės spinduliuotės, todėl galima suskaičiuoti iš Saulės išskiriamus neutrinus.

Čerenkovo spinduliavimas – elektromagnetinio spinduliavimo pasireiškimas, kai dalelės turinčios krūvį (pvz., elektronas) pralekia izoliatorių greičiu, didesniu už fazinį šviesos greitį toje medžiagoje. Reiškinys pavadintas rusų mokslininko Pavelo Čerenkovo vardu, kuris, kartu su kolegomis, 1958 m. už jo aprašymą gavo Nobelio fizikos premiją 

Pelenų skonis

Žemės gelmėse slypinčią magmą į paviršių išmetantys ugnikalniai gali išsiveržti bet kurią akimirką, tačiau vulkanologai savo noru eina kuo arčiau, kad galėtų atskleisti jų paslaptis.

Norint suprasti, kaip veikia ir kodėl išsiveržia ugnikalniai, reikia daugybės žinių. Tyrėjai turi gerai išmanyti planetos struktūrą, uolienų chemiją, jų sąveiką su kitomis ore ar vandenyje esančiomis cheminėmis medžiagomis. Taip pat būtina suprasti, kas sukelia po žeme vykstančius judesius.

Medžiodami aktyvius ugnikalnius, vulkanologai keliauja po visą pasaulį, o kelis mėnesius per metus gyvena stovyklavietėse prie aktyvių ugnikalnių. Tai labai pavojinga, nes lavos temperatūra gali siekti net 1000 laipsnių, be to išsiskiria mirtinai pavojingos dujos – anglies dioksidas bei supuvusiu kiaušiniu atsiduodantis vandenilio sulfidas.

1991 m. išsiveržus Japonijos ugnikalniui Undzenui, žuvo mokslininkai Mauricas ir Katia Krafftai bei Harry Glickenas.

Tyrimai tarp debesų

Piramidinė tarptautinė laboratorija ir observatorija (angl. Pyramid International Laboratory/Observatory) yra Himalajų kalnuose, Everesto papėdėje. Nuo civilizacijos nutolusioje laboratorijoje naudojama iš saulės šviesos kolektorių gaunama energija. Kiek didesniame nei 5000 metrų aukštyje kitokia ne tik gamta bei klimatas, tačiau čia net ir žmogaus organizmas elgiasi kiek neįprastai. Be to, iš čia daug geriau matyti ir kosmoso platybės.

Piramidinėje tarptautinėje laboratorijoje dirbantys mokslininkai užsiima kosminiais, klimatologiniais ir biologiniais tyrimais.

Povandeninė laboratorija

Greta Floridos (JAV) salų grandinės beveik į 15 metrų gylį po vandeniu panardinta „Aquarius Reef Base“ laboratorija valdoma Floridos tarptautinio universiteto. Šiame gylyje slėgis yra maždaug pustrečio karto didesnis nei paviršiuje. Laboratorija įrengta netoli vieno iš didžiausių koralinių rifų pasaulyje, todėl iš jos atsiveria unikalus vaizdas, o tyrėjai gali iš arti stebėti neįtikėtinas ekosistemas.

Šios povandeninės bazės gyventojai, vadinami akvanautais, panirti po vandeniu ruošiasi penkias dienas. Povandeninio slėgio sąlygomis jiems tenka išgyventi iki dviejų savaičių, kol galiausiai jie vėl išnyra į paviršių. Laboratorija aprūpinta gyvybės palaikymo sistemomis, energijos generatoriais, oro kompresoriais ir komunikacine įranga. Atėjus metui išnirti, prieš paliekant povandeninę stotį, joje palengva mažinamas slėgis, kad žmogaus organizmas vėl prisitaikytų prie įprastinių sąlygų.

Povandeninėje stotyje taip pat vyksta astronautų pratybos. Virš stoties plūduriuoja 9 metrų pločio plūduras, bazę aprūpinantis energija ir suslėgtu oru. Laboratorija ir gyvenamoji erdvė yra 2,8 m pločio ir 13 m ilgio. Akvanautai į bazę patenka lipdami aukštyn per patalpą, kurioje yra vandens.

Žiema Antarktidoje

Vasarą į Antarktidą vykdyti eksperimentų atvyksta keli tūkstančiai žmonių, tačiau žiemos metu čia lieka vos keli šimtai.

Antarktidos pakrantės srityse temperatūra siekia -12 laipsnių, o aukštumose net -40, todėl nieko keisto, kad mokslininkai čia nepasilieka visus metus. Vasarą maistas ir atsargos bazes pasiekia be didesnių problemų, tačiau atslinkus žiemai, tiekimas nutraukiamas, ogyventojams tenka išgyventi valgant tik konservuotą ir šaldytą maistą.

Gyvenimas Antarktidos bazėse yra gana saugus, tačiau didžiausią pavojų kelią išvykos į lauką. Tyrėjų komandos į eksperimentų vietas dažniausiai keliauja rogėmis arba oro transportu. Šaltyje įkurtose stovyklose tenka apsistoti tol, kol būna surenkami reikiami duomenys.

Antarktidos klimatas yra negailestingas. Ledynus gali apgaubti rūkas, kuris suformuoja baltąją tamsą. Tokiu atveju beveik neįmanoma sniego atskirti nuo dangaus, sunku pastebėti uolas, skardžius, stačius šlaitus.

Vykdydamos tyrimus lauke, tyrėjų grupės apsistoja specialiai tokioms oro sąlygoms pritaikytose palapinėse ir barakuose. Pripučiami čiužiniai, avikailiai ir specialūs pūkais pripildyti miegmaišiai padeda nesušalti. Kiekvienas mokslininkas valgydamas kasdien turi gauti 3500 kalorijų. Visos atliekos turi būti išgabentos iš žemyno, kad būtų apsaugota natūrali aplinka.

Gali sukurti pasaulį prarysiančią skylę?

CERN yra pati didžiausia ir garsiausia fizikos laboratorija pasaulyje. Ši Šveicarijos ir Prancūzijos pasienyje esanti požeminė fizikos laboratorija yra viena pažangiausių visame pasaulyje. Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijos (pranc. Organisation européenne pour la recherche nucléaire; CERN) projekte dalyvauja net 22 šalys.

Šioje laboratorijoje yra šiuo metu didžiausias pasaulyje mokslinis instrumentas – žymusis Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas (angl. Large Hadron Collider, LHC), padedantis tirti visatos struktūrą. Žiedo formos LHC tunelio ilgis – 27 km. Į jį nukreipiami dalelių srautai. Daleles žiedu veja ir beveik iki šviesos greičio įgreitina 1500 superlaidžių magnetų, kol galiausiai šios dalelės kaktomuša susiduria.

Nors kai kurie mokslininkai teigia, kad tai pavojinga, CERN tvirtina, jog atliekant šiuos eksperimentus nėra pavojaus sukurti pasaulį pražudysiančią juodąją skylę. Eksperimentų tikslas ne pasaulio pabaiga, o atsakymų apie visatos kilmę ir sandarą paieška. CERN komanda siekia išsiaiškinti, kodėl visatoje yra daugiau materijos nei antimaterijos, nors teoriškai jų turėtų būti po lygiai. Taip pat atliekami eksperimentai su ne taip seniai atrastu Higso bozonu – dalele, kuri padeda aiškinti masės prigimtį. Be to, mėginama atskleisti ir tamsiąją materiją bei tamsiąją medžiagą gaubiančias paslaptis.

Nesvarumas 400 km aukštyje

Tarptautinė kosminė stotis (TKS) yra vienas iškiliausių ir įspūdingiausių žmonijos pasiekimų. Šioje 400 kilometrų aukštyje orbita aplink Žemės planetą skriejančioje laboratorijoje nuolat gyvena mažiausiai trys astronautai. Atitrūkus nuo galingos Žemės gravitacinės jėgos, TKS esantys astronautai ir įranga skrajoja nesvarumo būsenoje. Tokioje unikalioje aplinkoje gali būti atliekami įvairūs eksperimentai.

Mikrogravitacijos sąlygos paveikia ir cheminių medžiagų elgesį. Eksperimentai su ląstelėmis, smulkiais gyvūnais ir net pačiais astronautais mokslininkams padeda geriau suprasti, kokį poveikį kosmoso erdvė turi organizmams. TKS yra puiki vieta išbandyti naujas technologijas, praversiančias ateities kosminėse misijose.

Paieškos rezultatai

20180218

Įkelk naujieną

Nuotraukos
Nuotraukos
Kelkite nuotraukas tiesiai iš kompiuterio arba spauskite pridėti nuotrauką/as
Nuorodos į audiovizualinę informaciją
Autorius