Автор: Боян Василев

Физици са описали нов начин за постигане на един от най-невероятните феномени: отрицателна температура (по Келвин), който въпреки наименованието си означава система, която е безкрайно гореща.

Отрицателни температури са били постигани, но за много малки приложения. В публикация в Physical Review Letters, теоритици предлагат по-обширни и заинтригуващи начини за потвърждаването на явлението температура под абсолютната нула, като да се правят снимки на атоми когато преминават от положителна към отрицателна температура.

Такива нови подходи, казват учени, биха разкрили неясни досега начини, по които се държи материята на квантово ниво. „С тези атомни системи можем да имитираме различни агрегатни състояния и да правят неща, които иначе не биха били възможни.” – казва ръководителя на екипа Ачим Рош, физик от Университета Кологне в Германия.

Източник: http://www.sciencenews.org/

Автор: Боян Василев

Физици са успели за пръв път да хванат атоми на антиводород, постижение което може да ги заведе една крачка по-близо към разбирането на анти-материята.

Това може да разкрие всякакви неща за гравитацията и може би ще хвърли светлина върху станалото с всичката антиматерия, която теоретично би трябвало да съществува във вселената.

Анти-материята е същата като нормалната материя, освен че всяка нейна частица има противоположен заряд. Докато един електрон има отрицателен заряд, съответстващата частица от анти-материята – поситрон има положителен заряд и те се унищожават ако са прекалено близо един до друг. Според законите на физиката за частиците, всяка материя би трябвало да се държи по един и същи начин, дори ако се преобърнат зарядите й, това е аналогично за всички частици.

Това е теорията, но никой до сега не е имал възможност да я тества. Всяка разлика между антиводород и водород, като например разлика в спектъра светлина, които отразяват или такава по отношение на Земната гравитация, ще преобърне стандартните модели на физиката.

Източник: www.abc.net.au

Осем шокиращи неща, които научаваме от книгата на Стивън Хокинг и Леонард Млодинов „Великият дизайн” (The grand design”)

Автор: Неделин Бояджиев

От идеята, че нашата Вселена е само една от многото, до откровението, че математикът Питагор всъщност не е изобретил Питагоровата теорема, тук са изброени осем шокиращи неща, които можем да научим от новата книга на физиците Стивън Хокинг и Леонард Млодинов „Великият дизайн”. Книгата обхваща основните въпроси за характера и произхода на Вселената.

1. Миналото е само една възможност

Според авторите на книгата, една от последиците от теорията на квантовата механика е, че събитията от миналото, които не са директно наблюдавани, не се случват по определен начин. Вместо това, те се случват по всички възможни начини. Това е свързано с вероятностния характер на материята и енергията, разкрити от квантовата механика. Ако не са принудени да избират конкретна позиция, нещата ще се реят в състояние на несигурност.

Например, ако всичко, което знаем, е, че някакви частици са пътували от точка А до точка Б, то тогава не е вярно, че тези частиците са изминали определен път; ние просто не знам какъв е той. По-вероятно е частиците да са се придвижили едновременно по всички възможни пътища, свързващи двете точки.

Да, ние все още се опитваме да асимилираме с мозъка си това.

Авторите обобщават: „Без значение колко задълбочено е нашето наблюдение над настоящето, то неизследваното минало, както – и бъдещето, е неопределено и съществува само като спектър от възможности.“

2. Силата на светлината

Една едноватова крушка излъчва фотони – милиарди милиарди – всяка секунда. Фотоните са малки частици, носещи светлината. Объркващото е, че те, както и всички частици, се държат едновременно и като частици, и като вълни.

3. Теория на всичко

Ако има някаква „теория на всичко“, която би богла да опише цялата Вселена, това е т.нар. „М-теория”. Този модел е версия на струнната теория, която постулира, че в най-малките нива всички частици са малки обръчи от струни, които вибрират на различни честоти. И ако това е вярно, цялата материя и енергия ще следват правилата, произтичащи от естеството на тези струни. „”М-теорията” е единственият модел, какъвто окончателната теория би трябвало да бъде.“, пишат авторите.

Едно от следствията от тази теория е, че нашата Вселена не е само една, а огромен брой други вселени съществуват с най-различни физични закони и свойства.

4. Общата теория на относителността

Повечето хора смятат, че общата теория на относителността на на Айнщайн се отнася само за супер-големи обекти, намиращи се изцяло извън сферата на нормалния живот, като например – за далечни галактики и черни дупки. Но всъщност, изкривяването на време-пространството влияе върху неща, които всички знаят и използват.

Ако общата теория на относителността не се взима под внимание при GPS сателитните навигационни системи, огромни грешки в глобален аспект ще се натрупват в размер на около десет километра всеки ден. Причината за това е, че общата теория на относителността описва как времето тече по-бавно в близост до обект с голяма маса, тоест – под влияние на количествата на енергията и на материята. По този начин, в зависимост от различното разстоянието на спътниците от Земята, на борда на всеки от тях часовниците им ще трябва да се движат с различна скорост, ако този ефект се вземе предвид.“

5. Потиснатите риби

Преди няколко години, градският съвет на италианския град Монца забрани на собствениците на домашни любимци да държат златни рибки в съдове с овални форми. Този закон е трябвало да защитава бедните рибки от изкривената картина на заобикалящата ги среда, тъй като пречупената светлина може да покаже изкривен образ на пространството около тях.

Хокинг и Млодинов подчертават, че е невъзможно да се узнае истинската същност на реалността. Ние мислим, че имаме точна представа за заобикалящата ни среда и за реалността, но как бихме могли да знаем, дали ние самите не живеем в гигантски аквариум след като все още нямаме поглед извън нашата собствена гледна точка, за сравнение?

6. Питагор откраднал идеята за теоремата си

Авторите твърдят, че известният гръцки математик Питагор (570 – 495 г. пр.н.е.) всъщност не е създател на т. нар. Питагорова теорема.

Питагор предлага формулата (a2 b2 c2 , която описва връзката между трите страни на правоъгълен триъгълник), но тя е известна от по-рано. Вавилонците, например, са документирали основната идея в древните математически таблици далеч преди Питагор да се роди…

7. Кварките никога не са сами

Кварките – градивни елементи на протоните и неутроните, съществуват само в групи, никога не – сами. Силата, която свързва кварките, се уголемява с увеличаване на разстоянието между тях, така че колкото повече се мъчим да издърпаме един единствен кварк, толкова по-трудно ще ни се удава това. Ето защо, всички досегашни опити да се изолират отделни кварки са завършили с неуспех. Самотни кварки никога не съществуват в природата. И протоните, и неутроните се състоят от по три кварки. А атомите, от своя страна се състоят от електрони, протони и електрони. Според съвременните представи, цялата материя е изградена от 6 лептона и 6 кварка.
На всеки кварк съответства антикварк със същата маса, но с противоположен електричен заряд. Кварките и антикварките не съществуват в свободни състояния поради свойството на силното взаимодействие, наречено конфайнмънт. Всеки кварк е носител на един от трите цвята на силното взаимодействие (наречени условно „червен“, „зелен“ и „син“), а антикварките носят съответно три антицвята („античервен“, „антизелен“, „антисин“).
Цветните частици взаимодействат чрез обмяна на глуони (така както заредените частици взаимодействат чрез обмяна на фотони) – също носители на цветове. Основно свойство на силното взаимодействие с обмен на цветни частици е, че силата му се увеличава с нарастване на разстоянието между частиците (за разлика от електромагнитното взаимодействие, където се наблюдава обратното).
Като свободни частици в природата се наблюдават само безцветни (или бели) състояния, наречени адрони. Безцветна частица би могла да се получи при взаимодействие на кварк и антикварк, носещи определен цвят и съответния му антицвят. Такива структури се наричат мезони. Друг вариант за получаване на безцветна частица е комбинирането на три кварка (или три антикварка), които носят трите различни цвята (или антицвята). Такива структури се наричат бариони (или съответно антибариони). Протонът и неутронът са примери за адрони – бариони. Съществуват и по-екзотични начини за образуване на стабилни безцветни състояния, които обаче все още са експериментално ненаблюдавани – пентакваркът, например, се състои от 4 кварка и 1 антикварк. Кварките са единствените частици с дробен електричен заряд. U- кваркът има положителен заряд 2е/3, докато d- и s- кварките са носители на отрицателен заряд –е/3.
8. Вселената е своят собствен създател

Едно от най-обсъжданите твърдения, изказани в книгата, е, че ние не се нуждаем от идеята за Бог, за да обясним какво е предизвикало създаването на Вселената.

„За съжаление, законите на науката не могат самостоятелно да обяснят защо Вселената е възникнала. Нашите концепции за времето, предполагат, че това е просто друго измерение, като пространството. В този смисъл, тя няма начало.

Защото има закон, като този за гравитационната сила, според който Вселената може и ще се създаде от нищото. Спонтанно създаване е причината да има нещо, а не – нищо, защо вселената съществува, защото ние съществуваме.”, казват учените.

Книгата показва, че има учени, които, както и много други хора, вярват в недоказани или недоказуеми неща.

Източник: www.livescience.com/

Големият адронен колайдер за пръв път даде възможност да се надникне отвъд известни днес физични закони. Земята, при това, остана цяла, но не и спокойствието на физиците-теоретици.

След няколкомесечни успешни експерименти по сблъсъци на снопове при рекордна енергия – 3.5 тераелектронволта, наскоро беше публикувано съобщение на учените, работещи с прибора CMS, че е било наблюдавано неочаквано и непланирано явление.

В хода на опит по сблъсък на многопротонни снопове се оказало, че сред множеството нови частици се срещат двойки, чиито траектории кореспондират и са свързани една с друга.

Анализиран е ъгълът на разнасяне на всяка от частици и е изведена т.нар. функция на корелацията за всяка двойка частици. След удара винаги се образуват двойки от частици, разлитащи се с скорост, близка до тази на светлината по определено направление.

Това сочи към възможност за това, че при зараждането си частиците по някакъв неизяснен до сега начин са свързани една с друга.

„Видяхме ефект, който до момента не е наблюдаван в стълкновенията „протон-протон”. Допълнителните изследвания ще хвърлят светлина върху природата на този ефект. Сега трябва да се съберат повече данни, за да се види какво се случва там и да направим първите крачки към законите на новата физика”, заяви Гуидо Тонели, ръководител на експеримента CMS.

Ефектът всъщност е известен от по-рано, при експериментите в колайдера RHIC В Националната лаборатория в Брукхейвън, САЩ.

Сблъсъци на снопове протони ще се извършват до края на октомври 2010 г., след което до края на годината в колайдера ще се ускоряват ядра на олово.

TEFLON
ENVIRONMENT POLUTION AND TOXIC EFFECT

Автор: Веселина Михалева

Резюме: Тефлон е търговското наименование на синтетичният материал политетрафлуоретилен. Той притежава уникални свойства, и има редица приложения, като едно от най-разпространените е използването му като покритие на незалепващи съдове за готвене. Въпреки че тефлонът не е токсичен, направени изследвания показват, че при определени температури от тефлоновите съдове се отделят опасни частици и газове, които са токсични вторични продукти. Според изследванията, газовете отделени от съдовете за готвене са комплексна смес, която се изменя с измененито на температурата. Не са правени изследвания за това дали отделените газове се натрупват в готвената храна, но някои от компонентите в тях са с високо токсично въздействие върху хората.
Ключови думи: политетрафлуоретилен, Тефлон, токсичност

Abstract:  Teflon is the registered trade name of the highly useful plastic material polytetrafluoroethylene (PTFE). It has many unique properties, which make it valuable in scores of applications. One of the most common and visible uses of PTFE is coating for nonstick pots and pans. Though PTFE itself is non-toxic, its manufacture produces toxic byproducts. Teflon off-gassing studies show that at the design temperatures of convectional kitchen appliances, Teflon chemicals break apart to form riskily particulates and gases. Studies show that the gases that come off of non-stick pans are complex mixtures that vary in composition with temperature. Accumulation of the off-gas chemicals in food has not been studied, but several of the off-gas components are considered highly toxic to humans.
Keywords: polytetrafluoroethylene, Teflon, toxicity

І. Въведение

Тефлон е търговското наименование на високополезен синтетичен материал – политетрафлуоретилен. Той е открит случайно през 1938 г. от младият 27-годишен учен Рой Плънкет, който бил химик в Дю Понт. Плънкет работил в сферата на охладителните агенти. Много химикали използвани като охладителни агенти преди 30те били опасно експлозивни. Дю Понт и Дженерал Моторс разработили нов тип невъзпламеняващ се охладителен агент – форма на Фреон и го нарекли refrigerant 114, чието техническо наименование е тетрафлуордихлоретан. Плънкет се надявал да направи подобен охладител чрез реакция на хлороводород с компонент наречен тетрафлуоретилен, който бил слабо познато вещество. Той затворил газа в метални флакони с изпускателни вентили. Поставил ги в сух лед за да охлади и втечни тетрафлуоретиленовият газ. Неговият експеримент с охладителя изисквал от Плънкет и асистентите му да изпускат тетрафлуоретиленовия газ от флаконите в сгорещена камера. На сутринта на 6ти април 1938 г. Плънкет открил, че не може да извади газа от флакона. Той и неговите асистенти с изненада установили, че през нощта газът се е превърнал в бял, ронлив, люспест прах. Това бил полимерът политетрафлуоретилен, който по-късно – през 1945 г. е регистриран като търговска марка „Тефлон“ от ДюПонт.
Тефлон не се е произвеждал масово за търговски цели почти 10 години след откриването на материала. Дотогава той имал сравнително ограничено приложение в промишлеността. В началото на 50-те години на миналия век един френският инженер Марк Грегоар, научил за Тефлон и измислил начин да го използва в рибарските си такъми, за да не се оплитат. А на жена му й дошло наум, че може да се приложи и при тенджерите и тиганите. Съпругът й покрил с Тефлон един от тиганите, с които тя пържила и успехът бил невероятен. След няколко години той вече продавал годишно над 1 милион тигани и тави, покрити с Тефлон под създадената от него марка „Тефал“.
Тефлонът е химически неутрален към всички материали, а в началото неговата супер хлъзгавост създавала проблеми при технологията за направата на готварски съдове. Трудно е да залепиш материал, по който всичко се хлъзга. Затова тефлонът се набраздява по различни начини, например чрез пясък под налягане, след което се залепва.
Тефлонът намира широко приложение в съвременния бит. Масово се използва за направата на тенджери и тигани, в текстилната промишленост, както и в редица високотехнологични уреди и дори в космическата индустрия. Намира приложение и в медицината, под формата на съдови импланти и протези. Но основната му функция е, че не позволява залепването и загарянето, поради което се оказва почти незаменим за направата на съдове и прибори за готвене, както и на ютии. Записан е в Книгата на рекордите Гинес като най-хлъзгавия материал на Земята. За разработката на материала компанията Дю Понт получава през 1990 г. „Национален медал за технология” от президента на САЩ Джордж Буш-старши. Откривателят на тефлона – химикът Рой Плънкет, който умира през 1994 г., многократно е награждаван.

ІІ. Замърсяване на околната среда и токсично действие

Политетрафлуоретиленът е полимеризирана форма на химичното съединение тетрафлуоретилен, който е безцветен газ, без мирис и е извънредно лесно запалим. Полимеризацията е химичен процес, при който молекулите се обединяват в дълги вериги. Основните елементи за синтеза на мономера са флуор, флуороводород и хлороформ, които са свързани чрез пиролиза. Съхранява се под формата на течност при ниски температура и налягане. Другата основна съставка е вода. При полимеризационният процес се използват много малки количества от други химикали като инициатори.
Политетрафлуоретиленът може да бъде произведен по няколко начина, в зависимост от специфичните характеристики, изискващи се за крайния продукт. Има два основни метода за производство. Единият е преустановяване на полимеризацията. При този метод тетрафлуоретиленът се полимеризира във вода, в резултат на което се получават гранули от политетрафлуоретилен. Другият метод е чрез дисперсия. При него политетрафлуоретиленът се получава под формата на млечна паста, която  може да се преработи до фин прах.
Тефлонът притежава уникални свойства, поради което намира различни приложения. Не се запалва или възпламенява, има много висока точка на топене (327°С) и е стабилен при много ниски температури. Не се забелязва крехкост дори в среда от течен хелий (-269°С). При нагряване до 37°С изделията от политетрафлуоретилен запазват формата си, но здравината намалява значително. Горната граница за устойчивост се приема около 260°С при сравнително ниски механични усилия. Особено свойство притежава при температурна промяна от 19°С до 23°С. При този температурен интервал се осъществява промяна в кристалната структура на материала – от трициклична преминава в хексагонална. Това е свързано с увеличение на обема с около 1%, както и със значително увеличение на коефициента на линейно разширение, но процесът е обратим. Политетрафлуоретиленът има слаба електрическа проводимост, което го прави добър електроизолатор, притежава нисък коефициент на топлопроводимост и може да се счита като топлоизолационен материал. Също така е много гладък и хлъзгав.
Препоръчително е остатъците от политетрафлуоретиленови частици да бъдат заравяни, а не изгаряни, защото при изгарянето им при високи температури се отделя флуороводород и други токсични вещества.
Въпреки, че политетрафлуоретиленът не е токсичен, при неговото производство се отделят токсични вторични продукти, включително флуороводород и въглероден диоксид. Лекари са документирали специфично заболяване наречено треска от полимерни изпарения (polymer fume fever), което се проявява при вдишване на тези вторични продукти от производството.
Учени от ДюПонт са направили списък на характерните симптоми при това заболяване – напрегнатост в гърдите, физическо неразположение, учестено дишане, главоболие, кашлица, втрисане, температура между 37,8єС и 40єС и възпалено гърло, които са базирани върху изследвания на регистринани оплаквания на заболели работници. При домашно излагане на тези газове, заболяването от полимерни изпарения (polymer fume fever) може лесно да се обърка с обикновен грип.
Изследвания показват, че газовете, които се отделят от незалепващите тигани, са комплексна смес, която се променя при различните температури, но не са провеждани изследвания дали се натрупват компоненти от тази смес в храната. При определена температура в газа се активизират един или повече доминиращи химикала, а останалите ги копират. Учените многократно са изучавали смъртността при плъховете и птиците, изложени на газовите смеси, но потенциалното въздействие върху здравето в дългосрочен период не е изследвано.
Токсичните частици и газове, отделени като изпарения от Тефлон и температурите, при които са засечени за първи път, са показани по-долу заедно с информация за токсичността, измерена преди всичко при изследвания с високи дози при експозиция на животни, което е единственият източник на информация за повечето химикали:

240°С – Ултрафини частици: Тефлон продуцира много малки (ултрафини) частички. Те причиняват сериозни белодробни увреждания при плъхове след 10 минутна експозиция. По-дълготрайна експозиция причинява смърт.
Газовете, емитирани от Тефлон при по-високи температури, се адсорбират върху частиците, които поради малкия си размер могат да се натрупват дълбоко в долния дихателен тракт.

360°С – Тетрафлуоретилен: Националната токсикологична програма обсъжда тетрафлуоретилена да бъде „логично предвиден” човешки канцероген, защото се знае че причинява рак при лабораторни животни, но не е извършено съответно изследване при хората. При плъховете, вдишаният тетрафлуоретилен причинява тумори на бъбреци, на черен дроб, на кръвоносни съдове в черния дроб и една от формите на левкемия (mononuclear). Мишки, вдишали тетрафлуоретилен, развиват тумори на черния дроб и тумори, които се развиват в кръвоносните съдове в черния дроб или белите кръвни клетки.

360°С – Хексафлуоропропeн: Въздушната експозиция на флуорокарбонатите като хексафлуоропропен при хората води до раздразнение на очите, носа и гърлото; сърцебиене, неравномерен сърдечен ритъм, главоболие, световъртеж, натрупване на течност в белия дроб (белодробен оток) и вероятно смърт. Дълготрайната експозиция при хора се асоциира с намалена двигателна способност, отслабване на паметта и трудности при научаване на нови неща. При мишки и плъхове, вдишването на хексафлуоропропан причинява поражения на бъбреците, намален брой на лимфоцитите (имунни клетки) и повишено уриниране. Също причинява повишаване броя на хромозомните аномалии в яйчниците на хамстерите и сериозни дефекти върху мъжката репродуктивна система на лабораторни животни.

360°С – Трифлуороцетна киселина: Много малко изследвания са наблюдавали токсичността на трифлуороцетната киселина, но това което е открито е, че ограничава растежа на клетките, формиращи костите при ембрион на плъх (osteoblast), а също и на хрущялните клетки (chondrocytes). Наблюдавани са и дефекти на нервните пътища при зародиш на плъх при високи концентрации. Други проучвания показват, че HCFC-123 (хидрофлуоркарбон) се разпада до трифлуороцетна киселина и причинява уголемяване на черния дроб и намалява нивата на глюкоза, триглицериди и холестерол във възрастните животни. Но не е съвсем ясно дали тези ефекти се дължат на HCFC-123 или на метаболизма. Изследване върху маймуни е открило, че концентрацията на трифлуороцетна киселина в зародишите е от 2 до 6 пъти по висока от тази в кръвта на майката при последователно дозиране с хидрофлуоркарбон (HCFC-123).
Продължителното влияние върху околната среда на трифлуороцетната киселина е изключително постоянно и токсично за растенията. Трифлуороцетната киселина също е продукт за разлагането на много хидрохлорфлуоркарбони (HCFCs) и хидрофлуоркарбони (HFCs) до хлорфлуоркарбони (CFCs), които са потенциални озон-деструктури, използвани в хладилните системи, аерозоли и други продукти. Неотдавна (2001) учени предположили, че високите нива на трифлуороцетна киселина в околната среда могат да се дължат на сгорещен Тефлон и други флуорополимери, поради това че измерените нива в околната среда са по-високи от предсказаните, базирани върху самостоятелния разпад на  HCFCs (хидрохлорфлуоркарбони) и HFCs (хидрофлуоркарбони).

360°С – Дифлуороцетна киселина: Много малко се знае за токсичността на дифлуороцетната киселина, въпреки че има сведения за токсичен ефект върху бъбреците на плъхове.

360°С – Монофлуороцетна киселина: Монофлуороцетната киселина е изключително токсична. Дори в малки дози (от 0,7 до 2,1 mg/kg) може да предизвика смърт. Първите симптоми са гадене,  повръщане, вкочаненост, изтръпване, неспокойство, мускулни спазми, ниско кръвно налягане и замъглено зрение. Ако облъчването е достатъчно високо, може да се наблюдава неравномерен сърдечен ритъм (вентикуларна фибрилация), сърдечни пристъпи и тежки конвулсии, водещи до дихателна недостатъчност. Монофлуороцетната киселина бързо се разпада до флуороацетат. Натриев флуороацетат се е използвал като мощен убиец на гризачи (родентицид). В тялото той се разпада до натрий и флуороацетат, който е отговорен за токсичността. Натриевият флуороацетат убива гризачи и други животни, подтискайки обмяната на трикарбоксилната киселина, която трансформира енергията създадена от храната за нуждите на тялото. Натриевият флуороацетат също причинява сърдечна и дихателна недостатъчност, отслабване на централната нервна система и поражение на тестисите, включително намаляване на продуктивността на спермата.

470°С – Силициев тетрафлуорид (SiF4): Силициевият тетрафлуорид е силно токсичен, корозивен газ. При вдишване, дробовете се покриват със силиконови частици, от които посредством влагата се отделя флуороводород. Вдишването на флуороводород може да причини дразнене в очите и гърлото, кашлица, затруднено дишане, зачервяване на кожата, дължащо се на кислородна недостатъчност, белодробно увреждане и събиране на течности в дроба (белодробен оток). Продължителна експозиция може да причини загуба на тегло, намален брой на червените и белите кръвни клетки (анемия и левкопения), обезцветяване на зъбите и необичайно нарастване на костите (osteosclerosis).

475°С – Перфлуороизобутан (C4F10): Перфлуороизобутанът е силно токсичен и вдишването му може да доведе до белодробен оток. Вписан е в Конвенция за химическите оръжия. Той е около 10 пъти по-токсичен от фосгена – високотоксичен корозивен газ, също вписан като химическо оръжие. Във вода се разпада до флуороводород. При кратковременна експозиция симптомите при хора включват лош вкус в устата, гадене и отпадналост. Белодробен оток се наблюдава в интервала от 1 до 4 часа след експозиция, което е животозастрашаващо в някои случаи, но при повечето хора отшумява за около 3 дни.

500°С – Карбонил флуорид (COF2): Разлагането на Тефлон (PTFE) е значителен източник на карбонил флуорид във въздуха, който е флуоридната версия на фосгена. Неговите изпарения могат да раздразнят очите, ушите и носа. Други сериозни симптоми от експозиция, включват болки в гръдния кош, затруднено дишане, събиране на течност в белите дробове, отпадналост, увреждане на черния дроб и намалено ниво на глюкоза. Заради разпадането му до флуороводород и въглероден диоксид, причинява много от токсичните ефекти характерни за флуороводорода.

500°С – Флуороводород (HF): Флуороводородът е токсичен корозивен газ и може да причини смърт на всякаква тъкън влязла в контакт с него с изключение на белите дробове. Токсичността на HF се дължи на флуоридния йон. Вдишването на HF може да причини тежко увреждане на белия дроб подобно на белодробен оток и възпаление на бронхите (пневмония). Флуоридният йон (частично зареден) е изключително токсичен. Разпространява се бързо и може да премине през тъканите сравнително лесно. Флуоридните йони спират клетъчното дишане, намалявайки произвеждането на ATP – основната форма на химическа енергия, използвана от тялото. Флуорида атакува клетъчните мембрани, унищожавайки клетките. Флуоридният йон е отрицателно зареден и реагира с положително заредените йони в тялото като калциеви и магнезиеви. Когато флуорида и калция се свържат, образуват „утайка” – животозастрашаващо условие поради това, че може да доведе до ниски стойности на калция (хипокалцемия). Нелекуване на намалените стойности на калция (и магнезия) може да причини неравномерен сърдечен ритъм, водещ до сърдечен удар, мускулни спазми и смърт. Приемането на калций е основното лечение за отравяне с HF.

600°С – Флуорирана трифлуороцетна киселина (CF3COF): Флуорираната трифлуороцетна киселина е токсична, главно поради това, че се разлага до флуороводород и трифлуороцетна киселина. Няколко изследвания, които са наблюдавали токсичността на трифлуороцетна киселина са установили забавено развитие на клетките формиращи костите на ембрион на плъх (osteoblast) и хрущялните клетки (chondrocytes), и дефекти на нервните пътища при зародишите при високи концентрации.

600°С – Октафлуороциклобутан: Октафлуорциклобутана е флуоросъдържащ газ, който е използван при производството на полупроводници. Продаван е под търговското наименование Зирон 8020 от ДюПонт. Според ДюПонт, вдишването на големи количества от газа може да причини неравномерно сърцебиене, безсъзнание и смърт. Хора със сърдечни заболявания са много по-уязвими. На лице са само няколко изследвания за токсичността му върху животни. В едно изследване, при плъхове изложени на еднократно вдишване на октафлуороциклобутан, се наблюдава загуба на телесна маса и неправилно дишане. При кучета, вдишали високи концентрации (10-15%) и стимулирани с епинефрин, се наблюдават сърдечни проблеми. Според ДюПонт, тестовете за генетично увреждане при насекоми са „неубедителни”.

600°С – Перфлуоробутан: Като влияещ върху глобалното затопляне перфлуоробутана има дълъг период на полуразпад в по-високите слоеве на атмосферата и около 8000 пъти по-голямо влияние от въглеродния диоксид. Перфлуоробутанът не е толкова силно токсичен като другите газове отделящи се от PTFE, но не е тестван за ефекта му при по-продължителна експозиция.
650°С – Въглероден тетрафлуорид (CF4, тетрафлуорометан): Тетрафлуорометанът е мощен парников газ, който има около 6000 пъти по-високо влияние върху глобалното затопляне от въглеродния диоксид и може да се съхрани в околната среда за 50 000 години. Вдишването на флуорирани въглеводороди като въглероден тетрафлуорид може да причини дразнене на очите, ушите и носа, сърцебиене, неравномерен сърдечен ритъм, главоболие, объркване, възпаление на белите дробове, треска и понякога кома.

ІІІ. Как да използваме тефлон безопасно

Много от химичните съединения, отделящи се от Тефлон са флуоросъдържащи съединения, които са класифицирани в по-голямата си част като токсични. При температури над 260єС започва разлагането на политетрафлуоретилен и отделянето на вече описаните химични съединения.
Good Housekeeping Research Institute са направили тестове, чрез приготвяне на различни ястия в различни незалепващи тигани, за да установят за колко време и при какви условия на готвене се достига и/или превишава тази температура. На база на проведените опити, от института са изготвили списък с препоръки за правилно и безопасно използване на незалепващи  (тефлонови) тигани:

1. Никога не пренагорещявайте празен тиган. По време на тестовете, всеки един от използваните тефлонови тигани, на силен огън е достигнал температури от над 260єС за по-малко от 5 минути.
2. Не гответе на силен огън. Голяма част от производителите на Тефлон съветват потребителите да готвят на слаб и средно силен котлон, т.е. да не се превишават 12,000 BTU (British thermal unit – британска калория) на газов котлон или 2,400 вата на електрически.
3. Осигурете добра вентилация в кухнята си. По време на готвене проветрявайте добре, за да се изведат изпаренията.
4. Изберете тежък незалепващ тиган. Леките тигани достигат по-високи температури по-бързо.
5. Избягвайте надраскване или повреждане на тигана. Ако покритието на тигана е наранено или се отлюспва, вероятността да се отделят токсични компоненти от него нараства. За предотвратяне на надраскване използвайте дървени или пластмасови прибори.
Продължителността за използване на тефлонови съдове, при правилна употреба, приблизително е оценена на три до пет години. Някои експерти обаче препоръчват те да се сменят на всеки две години.

Литература:
[1]. http://www.absoluteastronomy.com/topics/Polytetrafluoroethylene
[2]. http://www.encyclopedia.com/doc/1G2-2897100096.html
[3]. http://www.fluoridealert.org/pesticides/epage.teflon.htm
[4]. http://en.wikipedia.org/wiki/Polytetrafluoroethylene
[5]. http://tuberose.com/Teflon.html
[6]. http://www.madehow.com/Volume-7/Teflon.html
[7]. http://geomax-bg.com/PTFE_MAIN.html
[8]. http://www.fluoropolymer-facts.com/index.html
[9]. http://staging.idweaver.com/ECETOC/Documents/JACC%20042.pdf
[10]. http://www.goodhousekeeping.com/product-testing/reviews-tests/kitchen-co…

За контакти: Веселина Михалева, студент спец „Техника и технологии за опазване на морето и околната среда” при ФМНЕ на ТУ-Варна, ул. „Студентска” № 1, e-mail: vp.mihaleva@gmail.com

Източник: nauka.bg

Автор: маг. инж. Методи Димитров
тел: 0899535110, email: metodi.dimitrov@yahoo.com, mdimitrov@uni-ruse.bg

Abstract: The present work focuses on some aspects of the time. It also examines different points of view related with time and time flow. The article propounds some theories about time according to Metodi Dimitrov.
Key words: time, discrete, discrete time theory

Въведение
Много хора смятат, че времето е непрекъсната величина. На пръв поглед то тече в една точно определена посока – напред. Какво всъщност представлява времето? Този въпрос вълнува много хора!

Изложение
Ако човек погледне към часовник и проследи стрелката му, измерваща секундите, в първия момент тя се намира на позиция нула, след това на позиция едно, след това на позиция две и т.н. Ако се приеме, че в момента стрелката се намира на позиция девет това означава, че са изминали девет секунди от началото на наблюдението. Числово това може да се представи като 9. В този момент наблюдателят решава, че иска да измерва изтичащото време по-точно и започва да го отброява в десети. Тогава следващата отчетена стойност ще бъде 9,1. След още една десета от секундата ще бъде отчетена стойността 9,2 и така нататък. След още няколко десети изтеклото време вече е 9,9 секунди. В този момент наблюдателят решава, че иска да отчита изтичащото време още по-точно. Поради тази причина измерването му става не в десети, а в стотни. Това е една обичайна практика при отчитане на времето при спортни събития и др. Тогава следващата отчетена стойност вече ще е 9,91 секунди, след това ще бъде отчетено 9,92 секунди и т.н. След още няколко мига изтеклото време достига стойността 9,99 секунди. Ако в този момент наблюдателят реши, че иска да измерва изтеклото време още по-точно, то следващата измерена стойност ще бъде 9,991 след това 9,992 секунди и т.н. Този процес може да продължи до безкрайност, следователно изтеклото време никога няма да достигне 10 секунди. Същото нещо може да се направи и за всяко едно произволно число – за 1 секунда, за 2 секунди, за 5,3 секунди, за 7,03 секунди и др. Следователно може да се заключи, че времето е прекъсната величина – то не е непрекъснато.

След като се установи, че времето е прекъсната величина, тогава как може да се обясни света около нас?
Всеки един момент от време може да се представи като отделен кадър от видео филм. Събрани заедно и прожектирани последователно те симулират движение, докато всъщност такова няма. Тук може да бъде зададен още един въпрос, а именно: как нещата около нас се случват, докато реално времето всъщност не тече?
Тук може да се направи едно предположение, че организацията на мозъка е такава, че бива излъгана. Процесът е подобен на този, при който човек гледа филм. Въпреки че няма движение, окото е заблудено. По същия начин и мозъкът би могъл да бъде излъган!

Според някои теории, за да се появи материален свят, по някакъв начин съзнанието трябва да влезе в него. Според тази теория човек стой някак си извън нещата и в даден момент влиза в тях – в материалния свят. Аналогия може да се направи с компютърните игри. При тях човек стои извън въображаемия свят на компютърната игра и когато реши да започне да играе влиза в него и започва да управлява своя герой. От този момент нататък времето за героя вътре в компютърната игра започва да тече сякаш е нещо реално. Интересното е, че самата логика на играта е такава, че в нея няма движение. Движението (изтеклото време) е симулирано като последователно са подредени редица от картинки излъгващи окото на наблюдателя (играещия), че героят се движи във въображаемия свят. Всъщност няма време. То не е съществувало преди героя, не съществува след него, не съществува и по време на играта. Вътре в играта въображаемото време може да се придвижи както напред, така и назад, може и да тече с голяма бързина или да бъде спряно на пауза без героя вътре да разбере. Има още един интересен факт -ако се приеме, че материалният свят е подобен на този в компютърна игра то героят може да стартира играта си в произволен момент от нейното въображаемо време. Пренесено в реалния свят това означава, че човек може да се роди както в 1000 – ната година, така и в 2000 – ната, така и във всеки един момент. Някой хора се питат, защо времето се движи само напред, а не назад? Ако човек със своето присъствие в матереиалния свят усеща времето, движещо се напред, може ли по някакъв начин да го обърне, така че да започне да тече назад? Ако отново се направи аналогия с компютърните игри отговорът е относителен – всичко зависи от това каква е логиката на играта.

Заключение
Статията разгледа някой интересни идеи свързани с времето. Те могат да бъдат приети или отхвърлени, но във всички случаи представляват една добра база, върху която може да се помисли.

Източник: nauka.bg

Принципът не е нов, японците в миналото са известни със самонавиващите се часовници. Така или иначе внедреното от японската фирма „Brother Industries” устройство е поредната, може би малка, а може би не толкова, стъпка към енергоизточниците на бъдещето. Улисани в кризата на постиндустриалната цивилизация забравихме мечтите от втората половина на 20 в., но ето, че появата на устройства като това ни напомнят какъв огромен резерв се крие във неизползвания технологичен и научен потенциал на днешното човечество.

Изделието представлява компактен вибрационен генератор на ток, който се събира в стандартен корпус на батерии клас АА и ААА.

Засега използването е възможно в устройства с малка и епизодична консумация на енергия, като инфрачервен пулт, светодиоден фенер и др. Периодична замена не е нужна – за захранване се използва енергията на движението, като е достатъчно разклащане преди употреба.

Устройството обезпечава енергия до 100  мВт. Генератор предава енергия средно от 10 до 180 мВт. Енергията се съхранява в кондензатор.

Подобни разработки има и от 2009 г., когато е представено устройството nPower PEG на изложбата CES.

Какво е неутрино?

Неутрино са фундаментални частици, които изграждат част от Вселената. Те са едни от най-слабо изучените частици.

Неутрино приличат на добре познатите ни електрони, но имат една значителна разлика – те нямат електричен заряд. Понеже неутрино са електронеутрални частици, на тях не им действа електромагнитната сила. На неутрино им действа само „слаба” сила на податомно ниво, която има много по-малък обхват от електромагнитната сила и за това имат способността да преминават безпрепятствено през материята без да бъдат повлияни от нея. Ако неутрино имат маса, на тях им влияе и гравитацията, но тя е най-слабата сила от четирите фундаментални и практически не указва никакво влияние на неутрино.

Има три вида неутрино, съответстващи на три заредени частици: електронно неутрино, мюонно неутрино и тау неутрино. Тези частици са важни за разбирането на звездите, Вселената и допълването на Стандартния модел. За тази цел в последните години се строят специални обсерватории за наблюдаване и изследване на неутрино. Понеже неутрино си взаимодействат много слабо с околната среда, неутрино детекторите са много големи и често са дълбоко под земята.

Супер Камиоканде

Супер Камиоканде (или Супер-К за по-кратко) е неутрино обсерватория в Япония. Нейното предназначение е да търси разпадащи се протони, да изучава слънчевите и атмосферни неутрино и да следи за избухвания на свръхнови в нашата галактика.

Супер-К се намира на 1000 метра под земята в изоставена мина близо до град Хида. Той съдържа 50 000 тона чиста вода, обградена от около 11 200 фотоелектрични множители . Цилиндричната структура е висока 41,4 метра и е широка 39,3 метра. Взаимодействието на неутрино с електрони или ядра от водата може да доведе до частица, движеща се със скорост, по-голяма от тази на светлината във вода (но по-малка от скоростта на светлината във вакуум). Това поражда конус от светлина, познат като „ефект на Черенков”, който е оптичният еквивалент на свръхзвуковия гръм. По чертите на това проблясване може да се установи вида и посоката на неутрино частицата. Разликата във времената на засичане на проблясъка от детекторите на стените, дъното и тавана показват посоката на неутриното. Колкото е по-голяма разликата във времената на засичане, толкова е по-голям ъгъла от хоризонта на частицата. Според остротата на ъгъла на конуса се определя типа неутрино. При електронните неутрино разпръскването на електрони е голямо, което води до мъгляви конуси светлина, докато при релативистични (движещи се със скорост, съизмерима с тази на светлината) мюонни неутрино се наблюдават пръстени.

Конструкцията на Подземната обсерватория Камиока (предшественик на настоящата обсерватория Камиока) към Токийския университет започна през 1982 г. и беше завършена през април 1983 г.. Целта на обсерваторията беше да засече разпадане на протони – един от най-фундаменталните въпроси на физиката на елементарните частици. Детектора, наречен KamiokaNDE, представляваше резервоар с 3000 тона чиста вода и около 1000 фотомножителни тръби (ФМТ), прикрепени към вътрешните страни на стените. Резервоарът беше 16 метра висок и 15,6 метра в диаметър. През 1985 г. започна надграждането на детектора с цел наблюдаване на слънчеви неутрино. След пускането на обновения детектор (KamiokaNDE-ІІ) той беше достатъчно чувствителен да засече неутрино от SN 1987А – свръхнова от Големия магеланов облак, наблюдавана през февруари 1987 г.. Слънчеви неутрино бяха наблюдавани през 1988 година, което отбеляза напредъка в неутрино астрономията и неутрино астрофизиката. Камиоканде доказа, че Слънцето е източник на неутрино частици.

 Въпреки наблюденията на неутрино, Камиоканде не засече разпадане на протони – главната му цел. Дори беше нужна по-голяма чувствителност даже и за засичане на неутрино с висока статистическа точност. Това доведе до конструиране на Супер-Камиоканде с десет пъти повече вода и ФМТ от предшествениците си. Той започна работа през 1996 година.

Супер-К откри факта, че неутрино осцилират и потвърди прогнозата на някои физици, че неутрино имат маса, макар и малка.

На 12 ноември 2001 година няколко хиляди ФМТ имплодираха, очевидно предизвиквайки шокова вълна. През юни 2006 година бяха добавени 6000 ФМТ и Супер-Камиоканде-ІІІ започна работа.

Неутрино обсерваторията Съдбъри (НОС)

НОС е разположена на 2073 метра под земята в мина близо до Грейтър Съдбъри, Онтарио, Канада. Детектора е предназначен да засича слънчеви неутрино, като наблюдава взаимодействията им с деутериеви ядра и атомни електрони. Детектора започна работа през 1999 г., а спирането му е предназначено за края на 2006 година.

Първото слънчево неутрино е било засечено през 1960-те, а до преди пускането на НОС всички детектори отчитали само половината неутрино, които били предвидени от Стандартния слънчев модел. Когато няколко експеримента потвърдиха този дефицит на неутрино, той стана известен като „проблема със слънчевите неутрино”. През десетилетията са давани много идеи в опити да обяснят този ефект, една от които беше хипотезата, че неутрино сменят вида си. НОС е изключително чувствителен към електронните неутрино, но не и към мюонните и тау неутрино. НОС е проектиран да провери, дали неутрино сменят вида си, като едновременно измери общия поток на неутрино и потока на електронните неутрино.

Детектора на НОС представлява акрилен съд с радиус 6 метра, в който има 1000 тона „тежка вода”. Кухината около детектора е запълнена с нормална вода за да поддържа едновременно акрилния съд и да служи като радиационен щит. Тежката вода се наблюдава от 9600 ФМТ, монтирани на геодезична сфера с радиус 850 сантиметра. Експеримента не наблюдава пряко неутрино частици, а следи за електрони, движещи се със скорост близка до тази на светлината. При загубата на енергия, тези електрони излъчват светлина (ефекта Черенков), която бива засичана от ФМТ. НОС е чувствителен към три различни неутрино взаимодействия и чрез изучаването им, той може да провери дали неутрино сменят вида си.

–    Реакция зареден ток. При това взаимодействие неутрино конвертира неутрон в деутрон (ядро на деутериев атом), който се превръща в протон. При тази реакция се абсорбира неутрино, а се освобождава електрон. Слънчевите неутрино имат енергия, по-малка от масата на мюоните и тау частиците така, че само електронните неутрино могат да участват в тази реакция. Електрона отнася по-голямата част от енергията на неутриното, която е в порядъка 5-15 MeV и може да бъде засечена. Новополученият протон няма достатъчно енергия, за да бъде засечен. Електроните, получени чрез тази реакция, се разпръскват във всички посоки, но има тенденция те да се движат в посока, обратна на посоката на абсорбираното неутрино.

–    Реакция неутрален ток. При тази реакция неутриното се отделя от деутрона, при което той се чупи на неутрон и протон. Неутриното продължава с доста ниска енергия и всичките три вида неутрино могат да участват в тази реакция. Тежката вода (вода с деутерий, вместо водород) има голямо напречно сечение за неутрино и когато неутрон достигне до деутериево ядро се отделя гама лъч с енергия 6 MeV. Посоката на гама лъча няма никаква връзка с местоположението на Слънцето. Някои от неутроните достигат отвъд тежката вода и влизат в резервоара с нормалната вода и след като тя има много голямо напречно сечение за прехващане на неутрони, те биват абсорбирани много бързо. При този процес се отделя гама лъч с енергия 2 MeV, което е под възможностите на детекторите.

–    Еластично разпръскване на електрони. При тази реакция неутрино се сблъсква с електрон, обикалящ атомно ядро и му придава част от енергията си. Всичките три вида неутрино могат да участват в тази реакция, чрез обмяна на неутралния Z-бозон, а електронните неутрино участват и чрез обмяна на заредени W-бозони. Поради тази причина засечените електронни неутрино са повече от останалиите два вида. По този начин функционира и Супер-Камиоканде обсерваторията, за която стана дума по-горе. Това взаимодействие е релативистичният еквивалент на билярда и поради тази причина получените електрони обикновено се движат в посока на неутрино, т.е. избягват от Слънцето. Понеже в реакцията влизат атомните електрони, тя се наблюдава еднакво и в двата контейнера – с тежка и лека вода.

На 18 юни 2001 година бяха публикувани първите резултати от наблюденията на обсерваторията. НОС установи, че неутрино сменят вида си (осцилират) докато преминават през Слънцето. Тази осцилация показва, че неутрино имат маса, различно от нула. Общият брой на преминалите през НОС неутрино е много близък до предвидения от моделите.

НОС може да бъде използван и за засичане на неутрино от свръхнови. Неутрино пътуват по-бързо от фотоните и така ако детектора е включен може да се получи информация, която да даде представа на астрономите къде ще избухне свръхнова.

MINOS

MINOS (Main Injector Oscillation Search) е експеримент във Фермилаб, предназначен да изучава феномена неутрино осцилации, за първи път наблюдаван в Супер-К през 1989 година. Неутрино, получени чрез NuMI (Neutrinos at Main Injector) лъчи биват наблюдавани от два детектора – единия много близко до началото на лъча (близкия детектор), а другият (който е по-голям) на 735 км от началото на лъча (далечния детектор). На 30 март 2006 година екипа на MINOS обяви, че анализа на данните, получени през 2005 година е в съответствие с модела на неутрино осцилациите.

Далечният детектор тежи 5400 тона. Той се намира в мината Соудан в Северна Минесота на дълбочина 716 метра. Далечният детектор работи от лятото на 2003 година и получава данни за атмосферни мюони и неутрино още от времето на конструирането си. Близкият детектор е подобен на далечния, но е много по-малък – тежи само 980 тона. Той се намира в Националната лаборатория Ферми на няколкостотин метра от протонната мишена на около 100 метра под земята. Близкият детектор беше завършен през декември 2004 година и в момента е напълно функционален. Експеримента MINOS започна да засича неутрино от NuMI лъча през февруари 2005 година.

NuMI лъч? Това е сноп от неутрино частици. За да се направи такъв лъч трябва да се блъскат протони с енергия 120 GeV в графитна мишена, охлаждана с вода. В резултат на сблъсъците се получават пиони и каони (вид хадрони), които биват фокусирани чрез система от магнитни рогове. Пионите и каоните се разпадат, при което се отделят неутрино частиците, формиращи NuMI лъча.Взаимодействията на неутрино частиците в близкия детектор имат за цел да измерят първоначалния поток на мюонните неутрино и техният енергиен спектър. Понеже неутрино си взаимодействат много слабо с материята, те преминават през близкия детектор, продължават през 735-километровата скала и почва, преминават през далечния детектори и продължават в космоса. По пътя им към Соудан част от мюонните неутрино частици осцилират и се трансформират в други типове. MINOS измерва количеството мюонни неутрино в близкия детектор и количеството им в далечния детектор и така става ясно какъв процент от мюонните неутрино осцилират и разликата в енергиите им. Двата детектора на MINOS са стоманени скинтилатори (устройства, абсорбиращи високоенергийни частици и излъчващи определена флуоресцентна светлина). MINOS има възможността да разграничава неутрино от анти-неутрино взаимодействията, което дава възможност да се тества теорията на СРТ-симетрията.