Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

спецкостюм

Буратино, кот Шрёдингера и закон парных случаев

29 ноября 1935 года в журнале Die Naturwissenschaften выходит статья Шрёдингера "Текущая ситуация в квантовой механике" (E. Schrödinger. Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik. Naturwissenschaften 23 (1935) 807--812. В предпоследнем абзаце впервые описывается знаменитый живодёрский мысленный эксперимент с котом (точнее, кошкой):

"Некая кошка заперта в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кошки): внутри счётчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молоток, который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кошка будет жива по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдёт. Первый же распад атома отравил бы кошку. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живую и мёртвую кошку (простите за выражение) в равных долях".

28 ноября 1935 года в "Пионерской правде" впервые публикуется глава из "Золотого ключика" А.Н.Толстого, в которой три лесных медработника над телом пациента предаются схоластическим размышлениям о жизни и смерти:

"Сова приложила ухо к груди Буратино.
— Пациент скорее мёртв, чем жив, — прошептала она и отвернула голову назад на сто восемьдесят градусов.
Жаба долго мяла влажной лапой Буратино. Раздумывая, глядела выпученными глазами в разные стороны. Прошлёпала большим ртом:
— Пациент скорее жив, чем мёртв…
Народный лекарь Богомол сухими, как травинки, руками начал дотрагиваться до Буратино.
— Одно из двух, — прошелестел он, — или пациент жив, или он умер. Если он жив — он останется жив или он не останется жив. Если он мёртв — его можно оживить или нельзя оживить".

Collapse )

Нёнокса

Росгидромет сегодня, наконец, раздуплился и выдал изотопный состав выброса на полигоне в Нёноксе:

"С 8 по 23 августа 2019 года, после регистрации кратковременного резкого изменения радиационной обстановки в г. Северодвинске, подразделения Росгидромета в режиме повышенной готовности вели работы по осуществлению мониторинга радиационной обстановки на территории Архангельской области. Северное УГМС и НПО «Тайфун» проводили измерения активности и гамма-спектрометрический анализ проб радиоактивных аэрозолей в воздухе и выпадениях. Радионуклидный состав проб отобранных в Северодвинске, показал наличие короткоживущих техногенных радионуклидов 91Sr (T1/2=9,3 ч), 139Ba (T1/2=83 мин), 140Ba (T1/2=12,8 дней) и его дочернего радионуклида 140La (T1/2=40ч), продуктами распада которых являются инертные радиоактивные газы (ИРГ). Как указывалось ранее, ИРГ стали причиной кратковременного повышения МАЭД 8 августа 2019 года в г. Северодвинске.

В настоящее время в пробах радиоактивных аэрозолей в воздухе и выпадениях в городах Северодвинске и Архангельске техногенные радионуклиды не обнаруживаются. Радиационная обстановка стабилизировалась".


(ссылка)

Всё это, конечно, очень благородно, но ни один из перечисленных радионуклидов не распадается в инертные радиоактивные газы, ни прямо, ни через дочерние нуклиды. Стронций-91 испытывает бета-распад в иттрий-91 (у него, кстати, период полураспада 59 дней) и далее в стабильный цирконий-91. Барий-139 -- в стабильный церий-139. Барий-140 -- через лантан-140 в стабильный церий-140.

Теоретически можно было бы допустить, что это досадная опечатка, и имелось в виду, мол, наоборот, перечисленные нуклиды являются продуктами распада ИРГ. Так-то оно так, но все ИРГ, которые могли бы стать родоначальниками указанных нуклидов, живут секунды и никак не могли долететь до Северодвинска за 40 км и стать причиной увеличения фона:
криптон-91 (9 секунд)  -> рубидий-91 (58 секунд) -> стронций-91.
ксенон-139 (40 секунд) -> цезий-139 (9.3 минуты) -> барий-139.
ксенон-140 (14 секунд) -> цезий-140 (64 секунды) -> барий-140.


Причём ни один из них не входит в таблицы продуктов деления каких-либо делящихся ядер, от тория-232 до плутония-241. А те классические ИРГ, которые появляются при делении и являются достаточно долгоживущими, а именно: криптон-85(m) и три ксенона (131m, 133(m), 135(m)), наоборот, среди продуктов распада не имеют перечисленных в сообщении Росгидромета радионуклидов.

UPD: Росгидромет оперативно среагировал на сообщение об ошибке и подправил своё коммюнике. Теперь слова, которые выделены в цитате выше, звучат так: "...которые являются продуктами распада инертных радиоактивных газов (ИРГ)".

Земное и Небесное

Недавно по сетям очень шумели о возможном обнаружении в лунном грунте, доставленном "Аполлоном-14", кусочка Земли, выбитого 4011+/-10 млн лет назад мощным импактом и долетевшего до нашего спутника. В принципе, это только одна из двух возможностей, авторы сами говорят, что вполне вероятен и другой сценарий -- камушек сформировался на Луне, но в несколько необычных условиях. Вот ссылка на статью.

(Сектанты, верующие в "лунный заговор" и нелетание "Аполлонов", вполне предсказуемо возрадовались, поскольку уровень образования не позволяет им понять, о чём вообще идёт речь. Просто рефлекторная реакция на набор знакомых слов -- лунный грунт-де наука признала земным. Вот оно, окончательное доказательство всемирного обмана! :))

Это я к чему. В далёком 1990 году другая группа авторов нашла -- и тоже в брекчии от "Аполлона-14" -- гранулу земного минерала весом 14 мг (Haskin L. A., Jolliff B. L., & Korotev R. L. Fragment of Terrestrial Origin in Regolith Breccia Sample 14313.108 / Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, v. 21 (1990) 469--470. Ссылка на их работу в открытом доступе.). Химический состав (высокое содержание летучих элементов и относительное содержание редкозёмов, нормализованное к хондритам, -- более крутой наклон от лёгких лантаноидов к тяжёлым, чем у лунных образцов) не оставлял сомнений в земном происхождении песчинки. Увы, авторы вскоре осознали -- это не земной метеорит на Луне, а просто загрязнение, случайно попавшее в образец за 18 лет до того. Представляет интерес описание того, что авторы назвали функцией своего возбуждения, относящегося к "открытию", -- константа в течение нескольких часов, затем падение с периодом полураспада 4.3+/-0.8 дня. Однако функция не была экспонентой, поскольку вскоре она ушла в глубокий пессимистический минус. В общем, с юмором ребята.

К безобидности солнечных нейтрино

Показалось любопытным оценить, скольких людей убивают ежегодно солнечные нейтрино. Ведь взаимодействие этих частиц с веществом хоть и ничтожно мало, но не нулевое, благодаря чему их и хватают за бороду (с). Нейтрино, рассеявшись на электроне или атомном ядре в среде (например, в живой ткани), придают им энергию, вполне достаточную для ионизации от тысяч до миллионов атомов. Ионизирующее излучение, хоть бы и очень слабое, создаёт определённую вероятность получить летальный рак. Причём, согласно так называемой беспороговой концепции, эта вероятность пропорциональна дозе облучения, даже при очень малых дозах.

Итак, начнём с оценки мощности дозы, создаваемой потоком солнечных нейтрино. Она была сделана в работе J.D. Cossairt et al. Assessment of dose equivalent due to neutrinos. Health Phys. 1997 (73) 894. Мощность эквивалентной дозы для известного (рассчитанного и измеренного) потока и спектра солнечных нейтрино оказывается равной 10-7 микрозиверт в год. Чуть больше половины этой дозы возникает из-за рассеяния протон-протонных нейтрино на электронах, тогда как другая половина обусловлена борными нейтрино -- и рассеянием на электронах, и когерентным рассеянием на нуклонах в ядрах, примерно в равных долях. Протон-протонные нейтрино имеют низкую энергию (максимум 0.42 МэВ), но их много (60 миллиардов через квадратный сантиметр в секунду), а борные нейтрино высокоэнергичны (до 15 МэВ), зато их поток в ~10000 раз меньше.

Доза в 1 зиверт (Зв) -- это, грубо говоря, нижняя граница лучевой болезни (при однократном облучении всего тела), а также граница, разделяющая детерминистические и стохастические эффекты облучения. Иными словами, при дозе выше зиверта будущее любого пострадавшего очень определённо -- острая лучевая неминуема, со всеми сопутствующими симптомами. А вот при малых дозах царит стохастика -- кому-то повезёт, а кто-то заработает рачок-с, и кто этот несчастливчик, предсказать заранее невозможно. Но это для одного человека впереди сплошная неопределённость, а если взять миллион людей и всем выдать по миллизиверту, то количество жертв легко предсказуемо -- коэффициент риска, коим оперирует Международная Комиссия по радиационной защите, равен 5,5х10-2 Зв-1, т.е. из этого миллиона летальный исход угрожает в среднем 55 человекам (произведение коэффициента риска на общую дозу, полученную всеми этими людьми и равную 1000 Зв).

Вернёмся к нашим нейтрино. Всякий человек 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, без перерывов, выходных и отпусков облучается этими частицами, но эффект, как мы видели, обескураживающе мал -- всего 10-13 зиверт в год. Население Земли составляет грубо 1010 людей, что приводит к общечеловеческой мощности дозы всего лишь порядка 1 миллизиверта в год. Умножив её на вышеуказанный коэффициент летального риска, обнаруживаем, что за год всё объединённое человечество потеряет лишь 5,5х10-5 землекопа человека.

Считается, что со времён Адама и Евы на свет родилось 200 миллиардов Homo sapiens'ов (не уверен в точности этой демографической оценки, но встречал её довольно часто). Допустив с учётом царившей в пещерах брутальности и антисанитарии, что среднее время жизни составляло 25 лет, получаем 5 триллионов человеко-лет. Значит, общая доза от солнечных нейтрино, совокупно полученная людьми, начиная с палеолита и до сегодняшнего вечера, равна всего-то половине зиверта. И, следовательно, вероятность того, что хоть один из когда-либо живших умер не от банального удара каменным топором или от запущенного насморка, а чинно-благородно скончался от рака, вызванного родившимся в недрах Солнца нейтрино, составляет лишь три процента.

И эта оценка, скорее всего, завышена, поскольку 1) беспороговая концепция -- слишком грубая (хотя и консервативная) модель, и 2) расчёт мощности дозы от солнечных нейтрино не учитывает осцилляций (превращение электронных нейтрино в мюонные и тау уменьшает их сечение рассеяния на электронах).

UPD: Эта заметка опубликована в "Троицком Варианте" в рубрике "Несерьезно о серьезном": 28 июня 2016 года. ТрВ № 207, c. 13.

(no subject)

Всё-таки хорошо, когда находятся маленькие, но самоотверженные страны, готовые взять на себя роль морских свинок и на собственном горьком опыте показать другим, как не надо. Респект им.

Это я насчёт вчерашнего поста о научных реформах в Грузии.