Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Ile waży elektron?


Elektron waży mało, bardzo mało. Ale teraz przynajmniej wiemy, jak mało. Pracującemu w Niemczech Polakowi udało się najdokładniej na świecie zważyć masę elektronu.


Elektron waży mało, bardzo mało. Ale teraz przynajmniej wiemy, jak mało. Pracującemu w Niemczech Polakowi udało się najdokładniej na świecie zważyć masę elektronu.


Elektron jest tzw. cząstką elementarną, czyli taką, której nie da się już podzielić na mniejsze kawałki. Jest dość powszechny i powstał zaraz po Wielkim Wybuchu. Każdy atom składa się z jądra atomowego, w którym znajdują się protony i neutrony (wyjątkiem jest jądro wodoru, w którym jest tylko jeden proton), krążących wokół elektronów. Pomijając szczególne sytuacje, elektronów krążących wokół jądra atomowego jest tyle samo, ile protonów znajdujących się w jego wnętrzu. To powoduje, że atomy są obojętne elektrycznie, w skrócie mówiąc – mają tyle samo ładunków elektrycznych dodatnich (niesionych przez protony), ile ujemnych (te są niesione przez elektrony). Proton i elektron wydają się w tej opowieści swoimi przeciwieństwami. Jeden niesie ładunek ujemny, drugi dodatni. Ale to tylko pozory. Protony i elektrony są cząstkami skrajnie różnymi. Powstały po Wielkim Wybuchu, ale w zupełnie inny sposób.

Protony (i neutrony zresztą też) należą do rodziny tzw. hadronów, czyli cząstek sklejonych z kwarków. Elektron nie jest hadronem, nie jest z niczego sklejony, jest niepodzielny. Elektron należy do grupy cząstek zwanych leptonami. Pomijając jednak te obco (i może nawet nieco groźnie) brzmiące nazwy, można powiedzieć, iż różnica pomiędzy elektronem i protonem nie polega tylko na tym, że jeden się dzieli, a drugi nie, oraz na tym, że należą do dwóch różnych rodzin. Elektron jest dużo, dużo mniejszy od protonu. O ile mniejszy?

Ile dokładnie?


Nikogo nie trzeba chyba przekonywać, że zmierzenie masy cząstki nie jest łatwe. Nie da się jej tak po prostu położyć na wadze, odczekać, aż szalki się ustabilizują, a następnie odczytać masę z podziałki. Pomijając fakt, że jakiekolwiek standardowe urządzenia nie wchodzą w ogóle w grę, ponieważ cząstki są w ciągłym ruchu. Szczególnie dotyczy to właśnie elektronów. Można by się zastanawiać, po co w ogóle komukolwiek precyzyjna wiedza o masie elektronu. Nie da się zrozumieć tego, co dzieje się we wnętrzu atomu, tego, jakie panują mechanizmy i oddziaływania, bez dokładnego pomiaru masy cząstek, które atom budują. Oczywiście te masy cząstek są znane, ale zespół fizyków z niemieckiego Instytutu Maxa Plancka w Heidelbergu stwierdził, że precyzja tego pomiaru jest niewystarczająca i trzeba ją poprawić. Pomiar masy, jakiego udało się dokonać, jest 13 razy bardziej precyzyjny niż te, którymi dysponowano dotychczas. Ile więc waży jeden elektron? Jest dokładnie 1836 razy lżejszy niż proton. Z kolei w jednym gramie mieści się 600 tryliardów protonów (tryliard to 1 i 21 zer). Jeszcze inaczej można powiedzieć, że masa atomowa elektronu wynosi ok. 0,000548579909067. 
Elektron jest najlżejszą cząstką, jaką udało się dotychczas fizykom precyzyjnie zważyć. Co prawda istnieją lżejsze cząstki od elektronów, ale ich masa nie jest znana, szacuje się jedynie jej wartość.

Jak zmierzono?


Bezpośredni pomiar masy elektronu jest absolutnie niemożliwy. Po to, by go zważyć, trzeba było posłużyć się pewnym trikiem. Wzięto atom węgla, w którym znajduje się 6 elektronów i „odczepiono” od niego 5 elektronów. W efekcie powstał tzw. jon, który miał jadro atomu węgla, ale wokół niego krążył tylko jeden elektron. Taki jon węgla zamknięto w urządzeniu zwanym pułapką Penninga. I dopiero tam zaczął się pomiar właściwy masy elektronu. Elektron (zresztą inne cząstki także) może się zachowywać jak niewielki magnesik. Manipulując złapanym w pułapkę jonem węgla, naukowcy mierzyli zachowanie elektronu, który krążył wokół jądra. Z tych pomiarów, przez zastosowanie wzorów, udało się precyzyjnie wyliczyć masę elektronu. Pomiary i badania trwały wiele miesięcy, a po ich zakończeniu wyniki eksperymentu znalazły się w pracy naukowej opublikowanej w prestiżowy czasopiśmie „Nature”. Jednym ze współautorów tej publikacji był pracujący w Niemczech Polak dr Jacek Zatorski. To on był odpowiedzialny za obliczeniową część eksperymentu.

Jak tam jest? 
Pusto


Mały elektron, większe protony i neutrony. Jak można sobie wyobrazić świat na poziomie pojedynczych atomów? Z całą pewnością inaczej, niż rysują go w podręcznikach. Przede wszystkim jądro atomowe wcale nie musi być kulką. Po drugie elektrony są znacząco mniejsze niż protony i neutrony, podczas gdy na modelach atomów w książkach są prawie takie same. Gdyby proton był wielkości jabłka, elektron byłby ziarenkiem słonecznika, a może większym ziarenkiem piasku. I jeszcze jedno. Atom to w większości pustka. Podobnie zresztą jak Układ Słoneczny. To dość udana anologia. Bo zarówno w atomie, jak i w naszym układzie planetarnym przeważająca większość masy zgromadzona jest w centrum.
99 proc. masy całego Układu Słonecznego to Słońce. Podobnie jest w atomie, gdzie jądro atomowe „zabiera” 99 proc., a czasami jeszcze więcej masy całego atomu. I jeszcze jedno: elektrony są nie tylko dużo, dużo lżejsze od jądra atomowego, ale tak samo jak w Układzie Słonecznym planety, krążą bardzo od niego daleko. Powracając do analogii z jabłkiem jako protonem i ziarenkiem piasku jako elektronem – w tej skali elektron krąży w odległości kilkudziesięciu, a może nawet 100 metrów od jądra atomowego. Atom to w większości pustka. •

Tomasz Rożek
tekst ukazał się w numerze 11/2014 tygodnika Gość Niedzielny

Czy można zobaczyć cząstkę elementarną?

3 komentarze do Ile waży elektron?


Rewelacyjny wynalazek polskiego maturzysty

19-letni Mariusz Bielaszka, uczeń ostatniej klasy Technikum Elektronicznego w Połańcu, wymyślił urządzenie, które może uratować życie wielu starszych ludzi. O jego wynalazek już biją się zagraniczne firmy – informuje „Metro”.

19-letni Mariusz Bielaszka, uczeń ostatniej klasy Technikum Elektronicznego w Połańcu, wymyślił urządzenie, które może uratować życie wielu starszych ludzi. O jego wynalazek już biją się zagraniczne firmy – informuje „Metro”.

Coraz więcej osób starszych znika w Polsce bez śladu – wynika z danych udostępnionych gazecie przez Fundację Itaka, która szuka zaginionych. Bardzo wiele przypadków zaginięć osób starszych ma związek z zaburzeniami pamięci powodowanymi demencją lub chorobą Alzheimera.

Do tego, by łatwiej było ich znaleźć służy opracowany przez Mariusza Wanted Clock. Urządzenie wygląda jak zegarek, ale ma wbudowany GPS, w środku znajduje się karta SIM. Jak to działa? – To bardzo proste. Wystarczy, aby osoba, którą chcemy monitorować, miała na ręku zegarek (programujemy współrzędne lokalizacyjne miejsca, którego nie powinna opuszczać), zaś druga osoba zwyczajny telefon. Kiedy chcemy dowiedzieć się, gdzie znajduje się dana osoba, wysyłamy sms na lokalizator, a po chwili otrzymujemy wiadomość zwrotną z bezpośrednim linkiem do mapy. Wystarczy minuta, żeby odnaleźć osobę, która go nosi. Moje urządzenie dodatkowo wzbogaciłem o funkcję przypominającą o zażyciu leków – opowiada mediom wynalazca.

Na pytanie skąd pomysł na skonstruowanie takiego urządzenia młody wynalazca odpowiedział w wywiadzie dla serwisu „Spinno.pl”:

Pomysł zrodził się z życia codziennego. W okresie zimowym starsza kobieta, chora na  Alzheimera, uciekła z domu spokojnej starości. Sam uczestniczyłem w poszukiwaniach zaginionej kobiety. Wówczas zrodziła się w mojej głowie idea urządzenia, które pozwoli  na szybką lokalizację osoby. W efekcie skonstruowałem zegarek wyglądem niczym odbiegający od tych, które sami używamy na co dzień – mówił Bielaszka.

Zegarek przypomni też o przyjmowaniu leków, a gdy wyślesz na niego SMS-a o określonej treści, sam oddzwoni i uruchomi system głośno mówiący (byś mógł zwrócić się do seniora) albo wbudowane diody zaczną emitować intensywne sygnały świetlne (funkcja ma się przydać w nocnych poszukiwaniach, gdy posiadacz zegarka zaginie).

Wynalazek zdobył już złoty medal i nagrodę specjalną na brukselskich Targach Wynalazczości „Brussels Innova”, wyróżnienie w polskim konkursie dla młodych naukowców E(x)plory 2014 i II miejsce na ogólnopolskiej Olimpiadzie Innowacji Technicznych. Na początku maja zegarek pojedzie na targi innowacji do Paryża, a parę dni później na konkurs INFOMatrix do Bukaresztu. Po maturze Mariusz chce rozpocząć studia na kierunku Automatyka i Robotyka na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

wt /Metro/spinno.pl

artykuł ukazał się na www.gosc.pl

Brak komentarzy do Rewelacyjny wynalazek polskiego maturzysty

Polskie miasta najbardziej zanieczyszczone w Europie!

Pyły i substancje chemiczne w powietrzu niszczą nasze zdrowie. Na ten problem zwrócili uwagę eksperci – uczestnicy naukowej konferencji „Zanieczyszczenie środowiska a choroby płuc i układu krążenia”.

Pyły i substancje chemiczne w powietrzu niszczą nasze zdrowie. Na ten problem zwrócili uwagę eksperci – uczestnicy naukowej konferencji „Zanieczyszczenie środowiska a choroby płuc i układu krążenia”.

Piotr Dąbrowiecki z Wojskowego Uniwersytetu Medycznego wyjaśnił, że przede wszystkim zanieczyszczenie powietrza powoduje reakcję zapalną układu oddechowego. To prowadzi do astmy, alergii i Przewlekłej Obturacyjnej Choroby Płuc.

Kardiolog doktor Adam Stańczyk zwracał uwagę, że pyły i chemiczne substancje w powietrzu niszczą śródbłonek. Jest to warstwa komórek, która wyścieła wszystkie naczynia w organizmie i odpowiada za ich prawidłowe funkcjonowanie, na przykład regulację ciśnienia podczas stresu. Zwiększa ryzyko chorób serca i udarów mózgu.

Doktor Artur Badyda z Politechniki Warszawskiej wskazywał, że powietrze zanieczyszczają nie tylko kominy zakładów przemysłowych, spaliny samochodowe, ale przede wszystkim indywidualne gospodarstwa domowe. Największy problem to spalenie w piecach odpadów i śmieci, co powoduje powstawanie substancji toksycznych.

Z badań Europejskiej Agencji Środowiska wynika, że wśród 10 najbardziej zanieczyszczonych miast Europy – a 4 leżą w Bułgarii, a 6 – w Polsce. Są to Kraków, Nowy Sącz, Gliwice, Zabrze, Sosnowiec i Katowice.

Informacja pochodzi z serwisu naukowego Polskiego Radia

 

 Smog nas zabija – Nauka. To lubię.

1 komentarz do Polskie miasta najbardziej zanieczyszczone w Europie!

Konkurs! Woda z kosmosu

Czy Waszym zdaniem będzie potrzeba i czy kiedykolwiek będziemy mieli techniczne możliwości, by uzupełniać braki wody na Ziemi wodą „ściąganą” z kosmosu?

W kolejnej – ostatniej – odsłonie Megaodkryć (już w niedzielę, 13 grudnia o 22.00) ekipa National Geographic Channel sprawdzi gdzie naukowcy szukają rozwiązań problemów z deficytem wody pitnej. Ja w swoim wczorajszym tekście dość odważnie podpowiedziałem jako jeden z kierunków kosmos. 

A teraz pytanie konkursowe:

>>> Czy Waszym zdaniem będzie potrzeba i czy kiedykolwiek będziemy mieli techniczne możliwości, by uzupełniać braki wody na Ziemi wodą „ściąganą” z kosmosu?

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Trzy najlepsze odpowiedzi zostaną nagrodzone moją najnowszą książką „Człowiek” (no chyba, że ktoś woli poprzednią „Kosmos”). Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. 

Człowiek okłądki_II

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

14 komentarzy do Konkurs! Woda z kosmosu

Konkurs o energii

W badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.

W odcinku  „Ekstremalna energia”, który w serii Megaodkrycia, National Geographic Channel pokaże o godzinie 22.00 w niedzielę 6 grudnia, naukowcy z kilku wiodących światowych ośrodków naukowych opowiedzą, gdzie szukają realnej alternatywy dla pozyskiwania energii z węgla, ropy i gazu. Będzie o ujarzmianiu huraganów, promieni Słońca, o geotermii, fuzji wodorowej i kilku innych pomysłach na „czystą” energię.

A teraz pytanie:

>>> Napiszcie w badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.  

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Trzy najlepsze odpowiedzi zostaną nagrodzone moją najnowszą książką „Człowiek” (no chyba, że ktoś woli poprzednią „Kosmos”). Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. 

Człowiek okłądki_II

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

15 komentarzy do Konkurs o energii

Kolejny konkurs na Nauka. To Lubię

Kolejny konkurs, kolejne nagrody. Zapraszam!

Konkurs dotyczy czwartego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel w niedzielę o godzinie 22:00.

Pisałem ostatnio o inteligentnych domach jako sposobie pomocy w codziennym życiu osób starszych. Dziś zapraszam do oglądania  kolejnego odcinka serii „MEGAODKRYCIA” zatytułowanego „Lekarstwo na starość”. Opowie on o najnowszych badaniach naukowych nad powstrzymywaniem skutków procesów starzenia. Ekipa National Geographic Channel wraz z reżyserem – Ronem Howardem – szukać w nim będzie naukowych recept na wydłużenie życia i zdrowia współczesnych seniorów.

A teraz pytanie:

>>> Czy Waszym zdaniem stale wydłużająca się długość życia seniorów to dla społeczeństwa bardziej szansa, czy zagrożenie? Krótko uzasadnijcie swoją odpowiedź.

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Najlepsza odpowiedź zostanie nagrodzona moją najnowszą książką „Człowiek”. Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. Dwie kolejne nagrody to koszulka i parasol z nadrukiem National Geographic Channel.

nagroda_Fotor_Fotor_Collage

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

18 komentarzy do Kolejny konkurs na Nauka. To Lubię

Konkurs o mózgu

Książka z imienną dedykacją, koszulka i parasol. Tym razem takie nagrody przygotowałem w cotygodniowym konkursie. A sam konkurs dotyczy mózgu.

Konkurs dotyczy trzeciego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel w niedzielę o godzinie 22:00.

W „Rozszyfrować mózg” zobaczycie opowieść o tym, w którą stronę zmierzają najnowsze badania naukowe dotyczące ludzkiego umysłu.

A teraz pytanie:

>>> Czy Waszym zdaniem nauka doprowadzi do tego, że maszyny będą zdolne myśleć abstrakcyjnie tak jak ludzie? Czy będzie to szansa, czy raczej zagrożenie?

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Najlepsza odpowiedź zostanie nagrodzona moją najnowszą książką „Człowiek”. Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. Dwie kolejne nagrody to koszulka i parasol z nadrukiem National Geographic Channel.

nagroda_Fotor_Fotor_Collage

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

6 komentarzy do Konkurs o mózgu

Uwaga konkurs !!!

Książka z imienną dedykacją, koszulka i parasol. Tym razem takie nagrody przygotowałem w cotygodniowym konkursie. A sam konkurs dotyczy człowieka przyszłości.

Konkurs dotyczy drugiego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel w niedzielę o godzinie 22:00.

„Więcej niż człowiek” opowiada o przyszłości. Z odcinka dowiecie się m.in. wielu ciekawych informacji o egzoszkieletach w tym, o wykorzystywaniu ich w terapii pourazowej, o implantach pozwalających „słyszeć” osobom niesłyszącym i badaniach nad poruszaniem protezami za pomocą fal mózgowych.

A teraz pytanie:

>>> Gdzie, Waszym zdaniem, znajduje się granica w tworzeniu hybryd człowieka i maszyny? 

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem.

Najlepsza odpowiedź zostanie nagrodzona moją najnowszą książką „Człowiek”. Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. Dwie kolejne nagrody to koszulka i parasol z nadrukiem National Geographic Channel.

nagroda_Fotor_Fotor_Collage

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

21 komentarzy do Uwaga konkurs !!!

Uwaga konkurs !!!

Konkurs dotyczy pierwszego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel. Premierowy odcinek pt. Pandemie zostanie wyemitowany w niedzielę o godzinie 22:00. A teraz pytanie: „Współczesna nauka próbuje wygrać…

Konkurs dotyczy pierwszego odcinka serii Megaodkrycia, emitowanego na kanale National Geographic Channel. Premierowy odcinek pt. Pandemie zostanie wyemitowany w niedzielę o godzinie 22:00.
A teraz pytanie:
„Współczesna nauka próbuje wygrać walkę z pandemiami. Zobaczcie jak nowoczesna medycyna walczy z wirusem Ebola, jak big data pomaga badać rozprzestrzenianie chorób, w którą stronę rozwija się antybiotykoterapia, a potem odpowiedzcie, który z pokazanych w filmie wynalazków będzie Waszym zdaniem kluczowy dla wyeliminowania pandemii i dlaczego?”
Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym wpisem.
Najlepsza odpowiedź zostanie nagrodzona osobistym filtrem do wody LifeStraw® (1). Filtr oczyszcza wodę z 99,9% bakterii i pasożytniczych pierwotniaków. Co ważne, filtr LifeStraw nie zawiera żadnych substancji chemicznych, baterii ani części wymiennych. Przy tym jest bardzo lekki, bo waży zaledwie 50 gram i może uzdatnić 1000 litrów wody do picia. Pozostałe dwie nagrody to koszulka (2) i parasol z nadrukiem National Geographic Channel (3).
image005_Fotor             ngc_7031_Fotor          parasol NGP_Fotor_Fotor
7 komentarzy do Uwaga konkurs !!!

Regulamin konkursu

Regulamin konkursu Pomysłodawcą i organizatorem konkursu jest autor strony NaukaToLubie.pl Sponsorem nagród jest firma FOX International Channels Poland Sp. z o.o., Zebra Tower, ul. Mokotowska 1, 00-640 Warszawa. W konkursie…

Regulamin konkursu

  1. Pomysłodawcą i organizatorem konkursu jest autor strony NaukaToLubie.pl
  2. Sponsorem nagród jest firma FOX International Channels Poland Sp. z o.o., Zebra Tower, ul. Mokotowska 1, 00-640 Warszawa.
  3. W konkursie może wziąć udział każdy czytelnik NaukaToLubie.pl
  4. Odpowiedzi proszę wpisywać w komentarzu pod wpisem konkursowym na NaukaToLubie.pl
  5. O wyborze zwycięzców zadecyduje autor strony, który wybierze 3 najciekawsze wypowiedzi.
  6. Konkurs trwa przez tydzień od momentu jego ogłoszenia.
  7. Wyniki konkursu zostaną podane nie później niż trzy dni od zakończenia konkursu.
  8. Nagrodzone zostaną 3 najciekawsze wypowiedzi (miejsca od 1 do 3).
  9. Nagrody zostają wysłane przez fundatora nagród, firmę FOX International Channels Poland Sp. z o.o., Zebra Tower, ul. Mokotowska 1, 00-640 Warszawa.
7 komentarzy do Regulamin konkursu

Type on the field below and hit Enter/Return to search