Lasery i supernowe

Autor: Zbigniew Mazgaj

Kategoria: Kultura i nauka Artykuł opublikowano w CX News nr 2/56/2016

Wielce Szanowni Państwo! 

Poproszono mnie, bym napisał „coś” o laserach. Cóż, nazwę wymyślił amerykański fizyk niejaki Gordon Gould. Chociaż, prawdę mówiąc, to za dużo powiedziane! Przecież to ordynarny plagiat akronimu MASER1. Wszakże Gould przeszedł do historii z dwu powodów: primo – jako pierwszy opisał jak można to urządzenie w praktyce skonstruować; secundo – kiedy w roku 1960, kierując się jego wskazówkami rzeczywiście zbudowano urządzenie, rozpoczął trwającą niemal trzydzieści lat zwycięską(!) batalię sądową o prawa patentowe i tantiemy. 

Po raz pierwszy, z owym cudem technologii było mi dane zetknąć się pewnej zimy, wieczorową porą, podczas ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki. Wybaczcie małą dygresję, ale muszę przywołać kontekst historyczny. To były lata siedemdziesiąte! Onegdaj zakończył się program Apollo, podczas którego amerykańscy astronauci wozili się łazikiem po Księżycu, przy okazji ustawiając odbłyśniki do precyzyjnych pomiarów jego orbity przy pomocy lasera właśnie. Zaś powszechne dzisiaj laserowe odtwarzacze, czy wskaźniki jeszcze nie istniały... Nic dziwnego zatem, że dorwawszy się do sprzętu, MUSIELIŚMY poeksperymentować. Toutes proportions gardées, rzecz jasna! Otworzywszy okno laboratorium wykonaliśmy zatem szereg doświadczeń, w wyniku których w Instytucie zjawił się patrol Milicji, skarżąc się na studentów rzekomo świecących im po oczach czerwoną latarką… 
Potem było mniej dramatycznie, za to o wiele ciekawiej. W trakcie studiów magisterskich zetknąłem się z laserową spektroskopią ramanowską. Kiedy foton trafia w cząstkę, zwykle po prostu odbija się zmieniając jedynie kierunek. Czasem jednak dochodzi do przekazania energii, a jako, że rzecz rozgrywa się na poziomie kwantowym, owe zmiany energii niosą istotne informacje o strukturze molekuły, stanowiąc jej swoisty „odcisk palca”. Metodyka jest bardzo prosta: wystarczy oświetlić próbkę intensywnym światłem monochromatycznym (do czego laser nadaje się wręcz idealnie) i zdjąć widmo światła rozproszonego. Biorąc pod uwagę, że badanie jest nieniszczące i nie wymaga specjalnego przygotowania próbki, otrzymujemy metodę analityczną której można bezpiecznie poddać obiekty tak delikatne jak dzieła sztuki, czy staroegipskie papirusy. Zjawisko to jako pierwszy opisał i właściwie zinterpretował hinduski fizyk Chandrasekhara Venkata Raman, za co słusznie otrzymał nagrodę Nobla w roku 1930. 

Poza tym Raman miał bratanka, również noblistę, parającego się matematyką i astrofizyką. Zwał on się Subrahmanyan Chandrasekhar i zyskał sławę już w młodym wieku, gdyż w drodze na studia w Anglii, z nudów obliczył maksymalną masę jaką może osiągnąć biały karzeł (zwaną dzisiaj granicą Chandrasakhara). Biały karzeł to kosmiczny żużel, jądro gwiazdy, która zużyła już cały zapas paliwa i utraciwszy zewnętrzną powłokę gazową powoli stygnie, aż po kres czasu. Taki los będzie również udziałem naszego Słońca, lecz gwiazdy co najmniej dziesięciokrotnie odeń masywniejsze kończą zgoła inaczej. Gdy masa jądra przekracza ową magiczną granicę, dzieje się bowiem coś niesamowitego. Grawitacja, której nie przeciwdziała już ciśnienie reakcji jądrowych, jest tak silna, że dosłownie rozciera jądra atomów na neutrony i protony. Następnie do protonów zostają wtłoczone elektrony i powstaje jeden z największych dziwów natury: materia neutronowa. Proces ten zachodzi w oka mgnieniu i generuje tyle energii, że gwiazda eksploduje przyćmiewając na moment blaskiem całą galaktykę! To jest supernowa właśnie. 

Tak, tak, Moiściewy! Zapytacie zapewne, co to ma wspólnego z laserami? Cóż, na początku był wodór i szczypta helu. Wszystkie cięższe pierwiastki (co do atomu!) powstają we wnętrzach gwiazd, zaś supernowe to jedyny znany sposób ich dystrybucji we Wszechświecie. Gdyby zatem nie one…
 
ZM
 
supernowa 



Ostatnio opublikowane artykuły w kategorii Kultura i nauka:

Gwiazdka

W dzień Bożego Narodzenia 
Radość wszelkiego stworzenia, 
A już naj-więcej chy-ba 
Cie-szy się in-dyk i ry-ba. 
(J.I. Sztaudynger)