XXI amžiaus alchemija

„Prieš keletą dienų mes atlikome eksperimentą, kurio metu auksą pavertėme gyvsidabriu“, – sako Strathclyde universiteto Glasgowo mieste (Škotija) lazerių specialistas Kenas Ledinghamas.

 

Toks pasiekimas gal ir nepadarytų didelio įspūdžio viduramžių alchemikams, kurie siekė priešingo tikslo – paprastus metalus paversti auksu. Bet tai gali būti naujos mokslo revoliucijos pradžia.

 

Lazerių panaudojimas verčiant vienus cheminius elementus kitais reiškia, kad po kelerių metų mokslininkai galės užsiimti alchemija sėdėdami prie savo kompiuterių, ir tai smarkiai paveiks įvairias praktikos sritis – nuo medicinos iki branduolinės energetikos.

 

Senovės alchemikai taip niekuomet ir neatspėjo aukso sukūrimo paslapties. Jų eksperimentuose būdavo pasitelkiama paprasta chemija, kuri manipuliuoja tik elektronais, esančiais atomų paviršiniuose sluoksniuose. Tikrajai alchemijai reikia, kad būtų keičiamas atomo branduolys. Reikia arba į jį pridėti daugiau protonų ir neutronų, arba dalį jų iš branduolio pašalinti. Tik pakeitus protonų skaičių galima vieną elementą paversti kitu, o keičiant neutronų skaičių – pakeisti atomų stabilumą, nestabilų izotopą paverčiant stabiliu arba atvirkščiai.

Junkitės prie mūsų Facebooke
ir
sekite mus Instagram @anomalija.lt

Aš jau Jus seku (uždaryti ir daugiau nerodyti)!

 

Po to, kai 1919 m. Ernestas Rutherfordas „suskaldė atomą“, žinojome, kad vieną elementą galima paversti kitu, bombarduojant atomus tokiomis dalelėmis, kaip protonai ar neutronai. Atrodytų, kad tam reikia branduolinių reaktorių arba elementarių dalelių greitintuvų, sudarytų iš kilometrų ilgio tunelių su milžiniškais superlaidžiais magnetais, tačiau Ledinghamui ir jo kolegoms šiam darbui prireikė tik lazerio. Tiesa, šis lazeris pats yra didžiulis. Jis vadinamas Vulkanu, stovi Oksfordšyre esančioje Rutherford Appleton laboratorijoje, jis yra pats galingiausias pasaulyje lazeris ir užima tiek vietos, kiek nedidelis viešbutis. Bet lazerių technologija progresuoja labai sparčiai ir po kokių 5 metų Vulkano galingumo lazeris tikriausiai tilps ant vieno laboratorinio stalo. Būtent tada transmutacija – vienų elementų keitimas kitais – turėtų pribręsti praktiniam taikymui.

Įdomu? Sudominkite ir kitus! Pasidalinkite ir tęskite skaitymą.
Dalintis

 

Ledinghamas ir jo kolegos panaudojo Vulkaną, pridėdami prie aukso branduolių protonus ir šitaip sukurdami gyvsidabrį. Bet naujoji alchemija leidžia gerokai daugiau, nei paprasčiausiai keisti vieną sunkų metalą kitu. Savo straipsnyje, paskelbtame žurnale „Journal of Physics D“, grupė svarsto viliojančią pavojingų radioaktyvių atliekų neutralizavimo galimybę. Jie panaudojo Vulkaną, versdami jodą-129 – izotopą, kuris lieka radioaktyvus milijonus metų – jodu-128, suskylančiu per kelias minutes.

 

Norėdami atlikti transmutacijos eksperimentą, mokslininkai apšaudė aukso taikinį pikosekundiniais lazerio impulsais. Intensyvus lazerio pluoštelis paversdavo aukso atomus iš plikų branduolių ir elektronų sudaryta plazma, kuri vėliau spinduliavo gama spindulius, praeinančius per likusią taikinio dalį. Šie intensyvūs gama spinduliai susidurdavo su jodo-129 atomais ir jų branduolius pakratydavo taip stipriai, jog atsikabindavo vienas neutronas.

 

Branduolinių atliekų transmutavimas ilgą laiką buvo laikomas vienu iš patraukliausių bjauriųjų atominių elektrinių atliekų sudorojimo būdu. Prancūzijos, kurioje atominė energetika pagamina iki 80 proc. šalies elektros energijos, mokslininkai yra įstatymu įpareigoti tirti transmutaciją. JAV taip pat egzistuoja nacionalinė šios alchemijos rūšies tyrimų programa, o britų vyriausybė svarsto, ar nereikėtų panašios programos pradėti vykdyti ir šioje šalyje. Iki šiol vieninteliam žinomam transmutavimo būdui naudojami modifikuoti branduoliniai reaktoriai, kuriuose branduolinio skilimo metu atsiradę neutronai susidūrinėdavo su nepageidaujamaisiais izotopais ir juos suskaldydavo. Tačiau daugelis prieš branduolinę energetiką pasisakančių grupių laiko visa tai tik sąmokslu, kurio tikslas branduolinės energetikos atgaivinimas.

 

Lazerinės transmutacijos šalininkai sako, kad ji nekeltų tiek daug prieštaravimų bei sudarytų galimybę su jau egzistuojančiomis atliekomis. Jau dešimtojo dešimtmečio pradžioje kilo pirmosios didelės galios lazerių panaudojimo elementų transmutavimui idėjos. Pirmą kartą lazerio sukeltas branduolinis skilimas buvo pademonstruotas 2000 m. Lawrence Livermore laboratorijoje Kalifornijoje. Dabar, Ledinghamo nuomone, lazerius jau reikia laikyti rimta alternatyva transmutacijai reaktoriuose.

 

Bet realybe visa tai taps dar negreitai. Kadangi lazerio spinduliuotę reikia paversti gama spinduliais, o tik labai maža jų dalis vėliau susiduria su taikinio atomais, Ledinghamo pademonstruotas procesas yra be galo neefektyvus. Jo bandymuose iš jodo-129 jodu-128 pavyko paversti vos tris milijonus atomų – mažiau nei vieną milijardinę medžiagos miligramo dalį. Norint paversti visą poros centimetrų skersmens bandinį būtų tekę iššauti lazeriu daugiau kaip 1017 kartų, sunaudojant begalę energijos. Tam gali prireikti net atskiros elektrinės. Be to, kol kas lazeris sugeba iššauti vos vieną kartą per valandą.

 

Lazeris buvo panaudotas Aukso (Au) pavertimui gyvsidabriu (Hg), deguonies (O) – fluoru (F) ir jodo-129 (I) jodu-128. Periodinėje lentelėje matome kiekvieno elemento protonų skaičių.

 

Alchemikai ne tik naikina nepageidaujamus izotopus – jie taip pat gali sukurti ir naujus elementus. Branduolinės fizikos atstovai gali pagaminti viską, kas egzistuoja gamtoje, ir dar daugiau. Pavyzdžiui, ką tik darmštačiu buvo pavadintas elementas, turintis 110 protonų. Tokio elemento gamtoje nėra, bet jis buvo sukurtas greitintuve, stovinčiame Vokietijoje, Darmštato mieste.

 

Pirmoji praktikos sritis, kurioje bus pritaikyta naujoji alchemija tikriausiai bus medicininė fizika, o tai tikrai nudžiugintų tikruosius alchemikus, maniusius, kad transmutacijos gali padėti gydant ligas. Alchemija labai pravers kuriant medicinoje naudojamus radioizotopus. Pavyzdžiui, fluoras-18 skildamas išspinduliuoja pozitronu vadinamą antidalelę, kuri, sutikusi elektroną, anihiliuoja, virsdama energijos pliūpsniu. Jeigu tai vyksta žmogaus kūno viduje, išorėje esantys detektoriai gali užregistruoti išspinduliuotuosius fotonus ir nustatyti fluoro izotopo buvimo vietą. Ši pozitronine tomografija vadinama metodika dažnai naudojama diagnozuojant navikus.

 

Fluoras-18 ir kiti medicinoje naudojami radioizotopai privalo suskilti greitai, iškart pabaigus paciento skenavimą. Dabar jie yra gaminami nedideliuose dalelių greitintuvuose, kuriuos turi vos kelios ligoninės. Ledinghamas mano, kad po 5 metų fluoro-18 izotopus lazerio pagalba galės pasigaminti daugelis ligoninių.

 

Siekdami tai įrodyti, mokslininkai jau panaudojo Vulkaną, iš deguonies gamindami fluorą-18. Vieną kartą iššovus lazeriu, buvo pagaminta dešimtoji vienam pacientui reikalingo radioizotopo dalis.

 

Šaltinis: elektronika.lt


2500