Misiunea spaţială Planck

Misiunea Planck a fost desfăşurată de Agenţia Spaţială Europeană. Printre cele mai importante concluzii se numără faptul că Universul este ceva mai bătrân decât se credea până acum şi totodată mai ciudat.

Planck a fost lansată în 2009 pentru a cartografia microundele din fundalul universului, ce reprezintă o strălucire de la începutul Universului ce emană din toate direcţiile spaţiului dar care sunt invizibile pentru ochiul uman.

Iată principalele descoperiri pe care oamenii de ştiinţă le-au făcut graţie acestei cartografieri:

-Universul pare să aibă o vârstă de 13,81 miliarde de ani, fiind ceva mai bătrân decât se credea până acum

-Principala concluzie este următoarea: cosmologia standard se potriveşte extrem de bine cu datele obţinute de Planck, cu o precizie extraordinar de mare”, a explicat George Efstathiou, profesor de astrofizică la Universitatea Cambridge şi membru al echipei de oameni de ştiinţă care au participat la proiectul Planck.

-Realizarea celei mai exacte hărți a radiației cosmice de fundal — de fapt cea mai bună fotografie a Universului în perioada "copilăriei" sale.

-Universul conţine ceva mai multă materie decât se credea până acum. O nouă măsurătoare precisă efectuată cu ajutorul Plank arată că materia – printre care se numără atomii, stelele, galaxiile şi toate celelalte lucruri observabile direct – constituie aproximativ 4,9% din totalul energiei din univers. Materia neagră constituie 26,98% din univers, aceasta nefiind vizibilă, fiind percepută graţie influenţei sale gravitaţionale. Restul de 68.3% este sub forma energiei negre, un fenomen misterios despre care se crede că provoacă accelerarea expansiunii Universului.

Acest telescop spațial a fost lansat în mai 2009 cu misiunea de a studia radiația cosmică de fundal, cea mai veche radiație luminoasă din Univers, ce a apărut la doar 380.000 de ani după Big Bang, explozia primordială care a dus la nașterea Universului.

RADIATIILE X

         

       Radiatiile X sunt de natura electromagnetica, deosebindu-se de lumina  prin lungimea de unda mai mica.

       Radiatiile electromagnetice sunt produse prin oscilatia  sau  acceleratia  unei  sarcini  electrice.Undele electromagnetice au atat componente electrice cat si magnetice. Gama radiatiilor electromagnetice  este foarte larga: unde cu frecventa foarte inalta  si lungime  mica sau  frecventa foarte joasa  si lungime mare.

       Lumina vizibila constituie numai   o parte din  spectrul  undelor electromagnetice. In ordine descrescatoare de frecventa, spectrul undelor electromagnetice se compune din: radiatii  gama, radiatii X, radiatii ultraviolete, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si unde radio.

        Undele  electromagnetice nu au nevoie de mediu  pentru  a se transmite. Astfel, lumina si  undele radio pot circula in spatial interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant. Indiferent de  frecventa  si lungimea de unda, undele electromagnetice au o viteza de  299.792km/s in vid. Lungimea si frecventa undeleor electromagnetice sunt importante in determinarea efectului termic, al vizibilitatii, al  penetrarii  si  a altor caracteristici.

         Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice penetrante, cu  lungime de unda mai scurta  decat a luminii si  rezulta prin bombardarea unei tinte de tungsten cu electroni cu  viteza mare. Au fost descoperite intamplator in anul 1895 de fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, in timp ce facea experimente de descarcari electrice in  tuburi  vidate, respectiv  el  a  observat ca din locul unde razele catodice cadeau pe sticla tubului razbeau in exterior raze cu insusiri  deosebite; aceste raze strabateau corpurile, impresionau placutele fotografice, etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era necunoscuta. Ulterior au fost numite raze (radiatii) Roentgen, in cinstea  fizicianului care le-a descoperit.

                                      

Natura  radiatiilor X

     Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu o putere de penetrare indirect proportionala cu lungimea de unda. Cu cat lungimea de unda este mai mica, cu atat  puterea de penetrare este mai mare. Razele mai lungi, apropiate de banda razelor ultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de radiatii moi. Razele mai scurte , apropiate de radiatiile gama, se numesc raze x  dure.

     Radiatiile X se produc cand electronii cu viteza mare lovesc un obiect material. O mare parte din energia electronilor  se transforma in caldura iar  restul se transforma in raze x, producand modificari in atomii  tintei, ca rezultat al impactului.

Radiatia emisa nu este monocromatica ci este compusa dintr-o gama larga de lungimi de unda.

      Primul tub care a produs raze X  a  fost  conceput  de  fizicianul  William  Crookes. Cu un tub de sticla partial vidat, continand  doi electrozi prin care trece curent electric. Ca rezultat al ionizarii, ionii pozitivi lovesc catodul si provoaca iesirea electronilor din catod. Acesti electroni, sub forma unui fascicul de raze catodice, bombardeaza peretii de sticla ai tubului si rezulta razele X. Acest  tub produce numai  raze X  moi, cu energie scazuta.

    Un tub catodic imbunatatit, prin introducerea unui catod curbat pentru focalizarea  fasciculului de electroni pe  o tinta din metal greu, numita anod, produce  raze X mai dure, cu lungimi de unda mai scurte si energie mai mare. Razele X produse, depind de presiunea gazului din tub.      

   Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge in 1913 prin inventarea tubului de raze X cu catod incalzit. Tubul este vacuumat iar catodul emite electroni prin incalzire cu un curent electric auxiliar. Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca in cazurile precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin aplicarea unui current electric de inalta tensiune, prin tub. Cu cat creste voltajul, scade lungimea de unda a radiatiei.

      Fizicianul american Arthur Holly Compton (1892 – 1962), laureat al Premiului Nobel, prin studiile sale a descoperit  asa numitul effect Compton  in anul 1922. Teoria sa demonstreaza  ca lungimile de unda  ale radiatiilor X si gama cresc atunci  cand fotonii care le formeaza  se ciocnesc de electroni. Fenomenul  demonstreaza si  natura corpusculara a razelor X.

                                       

Proprietatile radiatiilor X

     Radiatiille X impresioneaza solutia fotografica, ca si lumina. Absorbtia radiatiilor  depinde de densitatea si de greutatea atomica. Cu cat greutatea atomica este mai mica, materialul este mai usor patruns de razele X. Cand corpul uman este expus la radiatiii X, oasele, cu greutate atomica mai mare  decat  carnea, absorb in mai  mare masura radiatiile si

apar umbre mai pronuntate pe film. Radiatiile cu neutroni se folosesc in anumite tipuri de radioagrafii, cu  rezultate total opuse: partile intunecate de pe film sunt cele mai  usoare.

      Radiatiile X provoaca fluorescenta anumitor materiale, cum ar fi platinocianidul de bariu si sulfura de zinc. Daca filmul fotografic este inlocuit cu un ecran tratat cu un asemenea material, structura obiectelor opace poate fi observata direct. Aceasta tehnica se numeste fluoroscopie.

     Alta caracteristica importanta este puterea de ionizare, care depinde de lungimea de unda. Capacitatea  razelor X monocromatice de a ioniza, este direct proportionala cu energia lor. Aceasta proprietate ne ofera o metoda de masurare a energiei razelor X. Cand razele X trec printr-o camera de ionizare, se produce un curent electric proportional cu energia fasciculului incidental. De asemenea, datorita capacitatii  de ionizare, razele X pot fi vazute intr-un nor. Alte proprietati: difractia, efectul  fotoelectric, efectul Compton si altele.

Aplicatiile  radiatiilor X

      Principalele utilizari: cercetari  stiintifice, industrie, medicina.

      Studiul radiatiilor X a jucat un rol vital in fizica, in special in dezvoltarea mecanicii  cuantice. Ca mijloc de cercetare, radiatiile X au permis fizicienilor sa confirme experimental teoria cristalografiei. Folosind metoda difractiei, substantele cristaline pot fi identificate si structura lor determinate. Metoda poate fi aplicata si la pulberi, care nu au  structura cristalina, dar o structura moleculara regulata. Prin aceste mijloace se pot identifica compusi chimici si se poate stabili marimea particulelor ultramicroscopice. Prin spectroscopie cu raxe X se pot identifica elementele  chimice si izotopii lor. In afara de aplicatiile din fizica, chimie, mineralogie, metalurgie si biologie, razele X se utilizeaza si in industrie, pentru testarea  nedestructiva a unor aliaje metalice. Pentru asemenea radiografii se utilizeaza Cobalt 60 si Caesium 137.

    De asemenea  prin  radiatii X se testeaza anumite faze de productie si  se elimina defectele. Razele X ultramoi se folosesc in determinarea autenticitatii unor lucrari de arta sau la restaurarea unor picturi. In medicina, radiografele sau fluoroscoapele sunt mijloace de  diagnosticare. In radiotarapie se utilizeaza  in tratamentul cancerului. Aparatul  computerizat, tomograful axial (scanner CAT sau CT) a fost inventat in 1972 de inginerul eletronist Godfrey Hounsfield si a  fost  pus in aplicare pe scara larga  dupa anul 1979.

                                             

“Viata omului si energia electrica”

1.   Importanţa energiei electrice.

Viaţa modernă nu poate fi concepută fără energie electrică. Astfel, cea mai mare parte a descoperirilor din ultimul secol nu ar fi fost realizate dacă nu ar fi existat energia electrică. Aceasta e folosită pretutindeni. Presupunând că, brusc, am fi lipsiţi de energie, iată ce s-ar întâmpla :

• lipsa luminii electrice;
• căderea sistemelor informatice;
• probleme imense cu transporturile (tramvaie, trenuri, avioane, masini cu sistem de aprindere etc.);  cele care vor rămâne, vor putea fi folosite doar în timpul zilei la capacitate maximă (lipsa luminii pentru faruri);
• un gol imens în domeniul comunicării (telefoane de orice fel, aparate radio, TV, internetul).

In concluzie,omul are mare nevoie de energie electrica,deoarece  prin intermediul acesteia putem vedea,putem calatori cu trenul,tramvaiul,avionul,putem comunica cu persoanele aflate in alte orase sau tari cu ajutorul telefonului sau internetului care functioneaza pe baza de energie  electrica,suntem informati de tot ceea ce se intampla in jurul nostru prin intermediul TV si aparatelor radio care de asemenea functioneaza tot pe baza de energie electrica.

2.   Modalităţi de producere a energiei electrice.

Există numeroase modalităţi de producere a energiei. Dintre acestea le amintesc pe cele alternative :

• Energia solară - intens mediatizată ca o sursă de energie nepoluantă şi gratuită, aceasta e departe de a furniza suficientă putere electrică;
• Energia eoliană - principalele caracteristici: energie puţină, nu e constantă;
• Energia mareelor;
• Energia geotermală.

Cele mai răspândite căi de producere a energiei electrice sunt prin intermediul hirdrocentralelor, termocentralelor si a atomocentralelor.

3.Tendinte la nivel mondial

GENI-Global Energy Network Institute reprezinta un institute la nivel mondial,non-profit ce are scop gasirea de solutii pentru problemele energetice globale.

   În acest sens institutul are în vedere realizarea unui proiect la scară mondială ce presupune conectarea tuturor reţelelor de energie deja existente, realizându-se astfel o reţea mondială. Aceasta s-a constatat a fi prioritatea numarul 1 la nivel planetar, în urma unui studiu efectuat la nivel global. Acest studiu punea următoarea întrebare:

    Cum facem întreaga lume sa lucreze 100% pentru umanitate, în cel mai scurt timp posibil prin cooperare spontană fără a afecta negativ natura şi fără a se creea dezavantaje pentru nimeni?

     Acum doua decenii s-a ajuns la concluzia că o furnizare suficientă de electricitate asigură un standard decent de viaţă.

    Astăzi, apelând la sursele de energie ale planetei, nevoile întregii umanităţi pot fi îndeplinite.

  Beneficiile acestui proiect sunt enorme şi dovedite. Proiectul cuprinde 190 de naţiuni care urmează să coopereze zilnic pentru beneficiul general.

    Interconectarea reţelelor electrice între ţări şi continente va avea un impact pozitiv net imens asupra planetei. 

     Astfel:

•  va creşte nivelul de trai universal;
• va creşte comerţul, cooperarea şi va întări pacea mondială;
• creşte eficienţa energiei şi dezvoltarea susţinută;
• reduce schimbarea climatului datorată folosirii curente de combustibili fosili şi a reziduurilor nucleare;
• stabilizează creşterea populaţiei mondiale.