Автор: Володимир

Зірки на самому світанку часів, мабуть, були здатні створювати елементи, набагато важчі за будь-які, які коли-небудь були знайдені в природі на Землі чи взагалі у ширшому Всесвіті. До такого висновку прийшла група астрономів на чолі з Іаном Редерером з Мічиганського університету після дослідження 42 зірок Чумацького Шляху, хімічний вміст яких можна пояснити лише попереднім виробництвом елементів з атомною масою понад 260.

Більшість елементів у Всесвіті – фактично все, що важче за водень – були створені зірками. Перший спосіб їх створення – синтез. В основі зірки лежить двигун, який змішує атоми, створюючи важчі елементи. Найважчим елементом, який може виробити цей процес, є залізо. Злиття заліза в більш важкі елементи вимагає набагато більше енергії, ніж воно генерує, і тому в цей момент зірка самознищується

Інший спосіб пов’язаний із цим самознищенням. Під час вибухів наднових, коли зірка гине, і вибухів кілонових, коли дві нейтронні зірки стикаються одна з одною, створюються умови для швидкого процесу захоплення нейтронів, або r-процесу. Це коли навколо плаває стільки вільних нейтронів, що вони накидаються на доступні ядра, утворюючи важчий елемент. Для цього потрібне дійсно екстремальне, енергетичне середовище, наприклад спалах наднової.

І це також відбувається дуже швидко – звідси частина «швидкий» у назві. Підтверджено, що це процес, який виробляє такі елементи, як золото, платина, торій і уран. Але ми ще багато чого не знаємо про те, як створюються елементи.

«Ми не маємо чіткого уявлення про те, скільки різних видів сайтів у Всесвіті можуть генерувати r-процес, ми не знаємо, як завершується r-процес, і ми не можемо відповісти на запитання, наприклад, скільки нейтронів Ви можете додати?

«Або, наскільки важким може бути елемент? Тож ми вирішили розглянути елементи, які можуть утворюватися в результаті поділу в деяких добре вивчених старих зірках, щоб побачити, чи зможемо ми відповісти на деякі з цих запитань».

Ще один спосіб, яким ми знаємо, що елементи можуть утворюватися, це ядерний поділ. Це коли замість злиття атом розпадається на частини, і в результаті виходить менш масивний елемент. Хімічний склад 42 зірок Чумацького Шляху, які досліджували Редерер і його команда, добре вивчений і встановлений.

Перші зірки у Всесвіті складалися переважно з водню. Вони створили елементи у своїх ядрах і померли, засіявши навколишній простір елементами, які були прийняті наступними поколіннями зірок. Відомо, що зірки, які досліджувала команда, містять елементи, вироблені в результаті r-процесу під час вибухів наднових.

Але дослідники не шукали елементів r-процесу. Вони шукали елементи, які могли б бути продуктами поділу, такі як рутеній, родій, паладій і срібло. І замість того, щоб розглядати зірки окремо, як це зазвичай буває, дослідники розглядали їх як групу.

І вони знайшли закономірність. Присутність деяких інших елементів очікується в певних співвідношеннях кількості, якщо метали, які досліджувала команда, були отримані за допомогою r-процесу. Тих коефіцієнтів не було. Команда дійшла висновку, що це свідчить про те, що елементи, про які йде мова, виникли в результаті поділу.

Це означає, що ранні зірки, з яких походять ці метали, повинні були виробляти елементи, набагато важчі, більші за атомну масу 260, які згодом розщеплюються, утворюючи легші та стабільніші елементи. Ми ніколи й ніде не спостерігали ці елементи в природі. Ми бачили їх у лабораторії, але їхній період напіврозпаду настільки короткий, що вони розпадаються майже одразу.

Проте дослідження показують, що пошук їхніх потенційних продуктів поділу може сказати нам, наскільки ймовірним або поширеним може бути їхнє утворення у ширшому Всесвіті.

Міждисциплінарна група вчених з Дрексельського університету (Drexel University) представила бетон, що самовідновлюється. Для цього розчин армується волокнами зі спорами спеціальних бактерій. Розробка може позбавити дорогих ремонтних робіт, що також знизить потребу в будматеріалі, виробництво якого наносить один з важких уронів навколишньому середовищу.

Людство нескінченно будує та ремонтує. Бетон став найпопулярнішим матеріалом у цьому процесі. На виготовлення цементу та розчинів на його основі витрачається колосальний обсяг викопних ресурсів, що вносить у щорічні викиди парникових газів до 8% вуглекислого газу. Бетонні конструкції, що самовідновлюються, допомогли б заощадити на засобах для ремонту, і це також скоротило б шкідливі викиди в атмосферу.

Група фізиків, хіміків, біологів, матеріалознавців та будівельників з Дрексельського університету знайшла можливе розв’язання проблеми. Вченим давно відомі бактерії, які мінералізують видобутий з повітря вуглець, перетворюючи його на «камінь». Якщо в тріщинах бетону поселити колонії таких бактерій, вони самостійно заповнять тріщини мінералами та зцементують її краю.

Дослідники підібрали перспективний для поставленого завдання штам бактерій Lysinibacillus sphaericus . Залишалося питання, як зберегти бактерії та активувати їх тільки для появи тріщин. Для цього суперечки бактерій помістили в гідрогель та покрили все це полімерною оболонкою. Вийшла найтонша полімерна арматура, яка сама по собі надавала бетону додаткової міцності.

Якщо в бетоні з полімерною арматурою виникала тріщина, то коли вона доходила до волокна, внутрішній тиск вивільняв гідрогель та суперечки бактерій. Суперечки перетворювалися на живих бактерій, які харчувалися кальцієм і поглинали вуглець з повітря, утворюючи натомість мінеральні сполуки як карбонату кальцію. Тріщина заростала з такою швидкістю, яка обіцяє заліковувати подібні рани у бетоні за добу чи дві.

Розроблений вченими матеріал поки не годиться для комерційного застосування, для цього з ним ще багато роботи. Однак ідея цілком робоча і може згодом втілитись у життя. Бактерії можна буде навіть підселяти лише в тріщини, не додаючи спочатку розчин. Ремонт зведеться до прогулянки вздовж будівель з пляшкою аерозолю замість замісу, ведер із розчином, кельм і всього ось цього. Чекаємо відео в інтернеті, як у домашніх умовах виростити корисних бактерій, що цементують, наприклад, на перловці.