Atmosferos refrakcija - Vilniaus universitetas

Prof. Liudvikas KIMTYSVilniaus universitetasPrieš šešiasdešimt penkerius metus dvi JAV mokslininkøgrupës – E.M.Purcelis, H.G.Torey ir R.V.Poundas (Harvardouniversitetas) bei F.Blochas, W.Hansenas ir M.E.Packardas(Stenfordo universitetas) þurnale ,,Physics Review”paskelbë trumpuèius straipsnelius apie branduoliømagnetinio rezonanso (BMR) atradimà. Ðieatradimai vyko tik metais vëliau, kai Kazanësmokslininkai, vadovaujami E.K.Zavoiskio,buvo paskelbæ apie elektronø paramagnetiniorezonanso (EPR) reiðkiná.Gal tai ir nëra patys svarbiausi fizikøatradimai, bet BMR pelnytai sulaukë dideliodëmesio, nes já galima buvo plaèiainaudoti ávairiausiose mokslinës irpraktinës veikos srityse. BMR atradëjøgrupiø vadovai E.M.Purcelis ir F.Blochas1952 m. buvo apdovanoti Nobelio premija.Uþ ðiuolaikinës BMR spektrometrijosplëtotæ 1991 m. R.R.Ernstas (Ciûrichoaukðtoji technikos mokykla) taip patlaimëjo Nobelio premijà. Fizikai O.Sternasir I.I.Rabis (JAV) 1943 ir 1944 m. buvoapdovanoti Nobelio premijomis uþdarbus elementariøjø magnetiniø momentøatominiuose pluoðteliuose elgsenosmagnetiniame lauke tyrimus, kurieir atvërë galimybæ tiksliai iðmatuoti branduoliømagnetinius momentus, taip pataptikti EPR bei BMR reiškinius kondensuotosemedþiagose. 2002 m. chemijosNobelio premija paskirta Šveicarijosmokslininkui Kurtui Wüthrichui uþ trimatësBMR spektrometrijos sukûrimà ir pritaikymàsudëtingø biocheminiø molekuliøtyrimams. Pagaliau 2003 m. fiziologijosir medicinos Nobelio premija buvopaskirta chemikui Paului Lauterburui(Paul C.Lauterbur) iš JAV ir fizikui PeteriuiMansfieldui (Sir Peter Mansfield) iðDidþiosios Britanijos uþ magnetinio rezonansotomografijos (MRT) atradimà,iðplëtojimà bei pritaikymà medicinoje(Mokslas ir gyvenimas 2003, Nr. 12, p.1–2; 2004, Nr. 1, p. 28–31).Eksperimentinë BMR spektrometrijatobulëja nepaprastai sparèiai. Joje naudojaminaujausi stipraus magnetinio laukosukûrimo bûdai ir diegiamos elektronikosbei kompiuterinës technikos naujovës.Ðiuolaikiniai BMR spektrometrai tinkabet kokiø branduoliø (kurie turi magnetinámomentà) spektrø tyrimams. Ypaèdaug laimëjimø pasiekta pastaraisiais metaistaikant ávairias impulsø sekas, kuriossukuria sukiniø sistemas veikianèius magnetiniuslaukus. Ðiuo bûdu tobulinantNauji iððûkiaimagnetiniorezonansospektrometrijojeBMR eksperimentus, vis didëja BMRspektrometrijos galimybës, net iki dvimaèiøbei trimaèiø spektriniø vaizdø.Pagrindinis ir brangiausias BMR spektrometroelementas – stiprø ir labai vienalytálaukà sukuriantis magnetas. Nuo joir priklauso spektrometro kokybës parametrai,o rezonansiniø signalø daþnis tiesiogiaipriklauso nuo magnetinio lauko indukcijosdydþio. BMR eksperimentø pradþiojevyravo elektromagnetai, kiek reèiaubuvo naudojami didþiuliø matmenø (sveriantysne vienà tonà) nuostovieji magnetai.Pastaràjá deðimtmetá juos beveik visiðkaipakeitë superlaidûs tobuli magnetai,kuriuose skystàjá helá reikia papildytitik 2–3 kartus per metus. Tokiems magnetamselektros šaltinio reikia tik „paleidimo“procese. Vëliau magnetinis laukasiðlieka pastovus neribotà laikà, kol skystojohelio kiekis jame yra pakankamas.Naudojant superlaidþiuosius magnetuspavyko þenkliai padidinti BMR spektrometrødaþná (1 pav.). Tai yra nepaprastaisvarbu, nes nuo daþnio dydþio iš esmëspriklauso eksperimento jautrumas bei absoliutiskiriamoji geba. Deja, superlaidininkamsbûdinga tam tikra riba, todël ganasudëtinga sukurti labai stiprius magnetiniuslaukus. Pramonës gaminamuoseBMR spektrometruose buvo pasiekiamasbeveik uþkerëtas ribinis 850–900MHz daþnis vandenilio branduoliams.Ádomiø darbø paskelbë Floridos(JAV) universiteto mokslininkai 1996 metais:BMR penkiasdeðimtmeèiui jie sukûrëelektromagnetà, kurio indukcija siekë25 T. Naudojant ðá magnetà vandeniliobranduoliams signalø daþnis virðijo1000 MHz. Tai, þinoma, buvo unikaluseksperimentas. Magnetiná laukà sukûrëelektros srovë, kurios stipris siekë 35400A (12,4 MW), magneto apvijoms aušintisunaudojama 4500 litrø vandens per minutæ.Sprendþiant iš moksliniø publikacijø,atrodo, kad ðiuo gigantiðku árenginiunebuvo atlikta kokiø nors reikðmingesniømoksliniø darbø.Malonu informuoti skaitytojus, kad2009 m. pabaigoje pagaliau ávyko ryðkusproverþis eksperimentinëje BMR spektrometrijoje:„Bruker BioSpin“ árengë Lionomagnetinio rezonanso tyrimø centre(BMRC) Prancûzijoje (Centre de ResonanceMagnétique Nucléaire à Très HautsChamps (CRMN) in Lyon, France (a jointresearch unit of CNRS, Ecole NormaleSupérieure de Lyon and Université Lyon)pirmàjá pasaulyje spektrometrà, kuriamepasiektas 1000 MHz daþnis. Pagrindinëðio spektrometro dalis – galingas superlaidusmagnetas, sukuriantis nuostovøjámagnetiná 23,5 T indukcijos laukà. Tai didþiulisárenginys (2 pav.), kuriame yra iðsuperlaidininkø padaryti solenoidai,ámerkti á papildomai atðaldytà skystà helá.Kol kas dar neskelbiami duomenys apieskysto helio ir skysto azoto sànaudasnuolatiniam magnetiniam laukui palaikyti.Be abejonës, tai yra didþiuliai kiekiai.Tokiame árenginyje, be pagrindiná laukàkurianèiø solenoidø, yra daugybë papildomørièiø, kurios koreguoja magnetiniolauko vienalytiðkumà. Ádomu paminëti ganakeistà faktà, kad ðiuo, taip pat ir kitøBMR spektrometrø grandioziðkø matmenømagnetais kokybiškas magnetinis laukasyra sukuriamas maþdaug 0,5 (!) kubiniocentimetro tûrio elemente, tik tokátûrá daþniausiai uþima tiriamieji bandiniai.Liono universiteto profesorius LyndonasEmsley, BMR laboratorijos Liono universitetevadovas, teigia, kad 1000 MHzspektrometras (3 pav.) bus naudojamasávairiausiuose tyrimuose: fizikiniuose,cheminiuose, biocheminiuose, medicininiuoseir kt. Numatytos sàlygos, kaip pasinaudotitokiu unikaliu prietaisu ne tikPrancûzijos, bet Europos ir net kitø pasaulioðaliø mokslininkams. ŠiuolaikiniaiBMR spektrometrai konstruojami taip,kad juos bûtø galima valdyti interneto ryðiu.Tai atveria galimybæ viso pasauliomokslininkams naudotis prietaisu „nesëdintprie jo“. Pakanka nusiøsti bandiniusir sutartu laiku atlikti distanciná eksperimentà.Be abejo, tiesiogiai prietaisà aptarnaujatechniniai darbuotojai, o bendros22 Mokslas ir gyvenimas 2010 Nr. 5–6