14 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1996

Nagrody Nobla ’96

W dziedzinie literatury:

Wis∏awa Szymborska

– za poezj´, która z ironicznà precyzjà
ods∏ania prawa biologii i dzia∏ania historii
we fragmentach ludzkiej rzeczywistoÊci.
W dziedzinie fizyki:

David M. Lee

i Robert C. Richardson z Cornell University
oraz Douglas D. Osheroff ze Stanford
University – za odkrycie zjawiska
nadciek∏oÊci helu-3.
W dziedzinie chemii:

Robert F. Curl

i Richard E. Smalley z Rice University
oraz Harold W. Kroto z University
of Sussex w Brighton w Wielkiej Brytanii
– za odkrycie fullerenów, czyli
trzeciej odmiany alotropowej w´gla.
W dziedzinie medycyny i fizjologii:

Peter

C. Doherty z University of Tennessee
oraz Rolf M. Zinkernagel z Uniwersytetu
w Zurichu – za odkrycia dotyczàce
funkcjonowania uk∏adu odpornoÊciowego
w chwili, gdy rozpoznaje on
komórki zara˝one wirusem.
W dziedzinie ekonomii:

James A. Mirrlees

z Cambridge University i zmar∏y w tydzieƒ
po przyznaniu nagrody William Vickrey
z Columbia University za prace z teorii
dzia∏ania w warunkach braku pe∏nej informacji.
Pokojowa Nagroda Nobla:

biskup Carlos

Felipe Ximenes Belo oraz José Ramos-Horta
– bojownicy o prawa mieszkaƒców
Timoru Wschodniego.
W tym roku wartoÊç materialna ka˝dej z nagród
wynios∏a 7 mln 400 tys. koron szwedzkich,
czyli oko∏o 1 mln 100 tys. dolarów.

Ryba zdolniejsza ni˝ cz∏owiek

Mózg cz∏owieka zu˝ywa 20% tlenu
pobieranego przez ca∏y organizm
– zdecydowanie wi´cej ani˝eli 2–8%
charakterystyczne dla innych kr´gowców.
I oto okaza∏o si´, ˝e niewielka afrykaƒska
rybka, tràbonos z rodziny Gnathonemus

nale˝àca do
podrz´du mników,
bije cz∏owieka
pod tym wzgl´dem.
Mózg tràbonosa
zu˝ywa 60% tlenu
pobranego przez

organizm. Wed∏ug Journal of Experimental
Biology

wielkoÊç ta jest efektem

zarówno zmiennocieplnoÊci tej ryby,
jak i zapotrzebowania stosunkowo
wielkiego mózgu. Stanowi on 3.1% masy cia∏a,
podczas gdy u cz∏owieka – zaledwie 2.3%.

Naprawa rdzenia kr´gowego

Naukowcy z Karolinska Institutet
w Sztokholmie opracowali metod´
naprawy uszkodzeƒ rdzenia kr´gowego
u szczurów. Po przeci´ciu sznura
rdzeniowego u dwóch zwierzàt
tego gatunku wszczepili w przerwanym
miejscu komórki nerwowe i podali
kwaÊny czynnik wzrostu fibroblastów.
W ciàgu 6 miesi´cy obie cz´Êci rdzenia
zosta∏y po∏àczone nowymi aksonami.
Jednak ˝aden ze szczurów nie odzyska∏
zdolnoÊci do koordynacji ruchów,
co stawia pod znakiem zapytania
mo˝liwoÊç stosowania tej metody
w przypadku ludzi dotkni´tych
pora˝eniem wszystkich koƒczyn.

Ciàg dalszy ze strony 12

Ciàg dalszy na stronie 16

JANE BURTON

Bruce Coleman Inc.

Polowanie

na jednoro˝ca?

Poszukiwanie monopoli,

swobodnych kwarków

i antymaterii

O

lbrzymy i inne legendarne
stwory zawdzi´czajà swà po-
pularnoÊç choçby po cz´Êci te-

mu, ˝e w∏aÊciwie mog∏yby naprawd´
˝yç. Ich istnienie nie wymaga∏oby z∏a-
mania podstawowych praw przyrody,
a odkrycie sta∏oby si´ sensacjà. Podob-
nie rzecz si´ ma z poszukiwanymi od
dawna osobliwymi obiektami w fizyce.
Wcale nie muszà istnieç i prawdopo-
dobnie nie istniejà. Mimo to niektórzy
badacze nie mogà si´ oprzeç pokusie
poszukiwaƒ.

Przyk∏adem mo˝e byç polowanie na

monopole magnetyczne. Taki monopol
nie mia∏by – jak ka˝dy magnes – dwóch
biegunów, pó∏nocnego i po∏udniowego,
lecz tylko jeden, wa˝y∏by zapewne kil-
ka mikrogramów, a pojawiç by si´ móg∏
jako pozosta∏oÊç wczesnych defektów
przestrzeni w czasie Wielkiego Wybu-
chu. W XX wieku prowadzono setki po-
szukiwaƒ monopoli magnetycznych,
wszystkie bez rezultatu. Ostatni wynik
negatywny uzyskano w ubieg∏ym roku.
Hunmoo Jeon i Michael J. Longo z Uni-
versity of Michigan przesiali 112 kg ma-
teria∏u z meteorytów, liczàc na uwi´zio-
ne tam pozosta∏oÊci z poczàtku
WszechÊwiata. „Coraz trudniej nam
wierzyç, ˝e coÊ znajdziemy” – przyzna-
je Longo. Najwi´ksze szanse dajà za-
pewne podziemne detektory neutrin,
które mog∏yby zarejestrowaç przebie-
gajàce przez nie monopole. Brak takiej
obserwacji nie sp´dza jednak teorety-
kom snu z powiek. Wiele nowych ele-
mentów w teorii Wielkiego Wybuchu
(zw∏aszcza tzw. modele inflacyjne) wca-
le nie wymaga istnienia monopoli.

Podobnie jest ze swobodnymi kwar-

kami, podstawowymi elementami sk∏a-
dowymi materii, których pary i trójki
tworzà protony, neutrony i inne czàstki
elementarne. Kwarki równie˝ sà trwa-
le uwi´zione wewnàtrz zbudowanych
z nich czàstek. Niektórzy fizycy mimo
silnych argumentów za uwi´zieniem
kwarków spekulujà jednak, ˝e w czasie
Wielkiego Wybuchu mog∏y si´ pojawiç
kwarki swobodne (nieco póêniej ni˝ mo-
nopole) i pozosta∏y nie zwiàzane do
dziÊ. Trzy dekady poszukiwaƒ swobod-
nych kwarków nie przynios∏y jednak
rezultatów. Nie˝yjàcy ju˝ William Fair-

bank ze Stanford University doniós∏
w latach osiemdziesiàtych o odkryciu
swobodnego kwarka, jednak˝e wynik
ten nie zosta∏ potwierdzony. Malejà
szanse na sukces i malejà fundusze na
takie badania, wi´kszoÊç fizyków wi´c
wycofa∏a si´ z poszukiwaƒ.

Jedynie Martin L. Perl ze Stanford nie

rezygnuje. Wykorzystuje w swych ba-
daniach zmienionà nieco wersj´ klasycz-
nego doÊwiadczenia Millikana z opada-
jàcymi kropelkami oleju. Perl umieszcza
mikronowych rozmiarów kropelki po-
mi´dzy dwoma na∏adowanymi p∏ytka-
mi. P∏ytki powodujà odchylenie biegu
kropelek w zale˝noÊci od ich ∏adunku.
Kwarki niosà ∏adunek

1

/

3

lub

2

/

3

∏a-

dunku elementarnego, a zatem swo-
bodny kwark mo˝e nadawaç kropelce
∏adunek u∏amkowy. W przysz∏ym ro-
ku planowane jest podj´cie prac nad ba-
daniem sproszkowanych materia∏ów
meteorytowych.

Perl zdaje sobie spraw´, ˝e to ry-

zykowne przedsi´wzi´cie. „Mo˝e sobie
na nie pozwoliç etatowy profesor.
M∏ody cz∏owiek nie dosta∏by pieni´dzy
na badania i zrujnowa∏by sobie karie-
r´.” Laureata Nagrody Nobla z fizyki
za rok 1995 nie trapià takie problemy,
mimo to zamierza zrezygnowaç z po-
szukiwaƒ, jeÊli w ciàgu 4 lat niczego
nie znajdzie.

Inny noblista, Samuel Ting z Massa-

chusetts Institute of Technology, te˝
urzàdza egzotyczne polowania – na
pierwotnà antymateri´. Taka antyma-
teria utworzona w czasie Wielkiego Wy-
buchu (wkrótce po swobodnych kwar-
kach) mog∏a istnieç w odleg∏ych en-
klawach kosmosu, budujàc Êwiaty kom-
plementarne o przeciwnym ni˝ nasz ∏a-
dunku. Jednak˝e do dziÊ nikt nie zaob-
serwowa∏ niczego przypominajàcego
takie kosmiczne antyobiekty. (Anty-
czàstki wyst´pujà w promieniowaniu
kosmicznym, ale powstajà one w wyni-
ku zachodzàcych w przestrzeni kos-
micznej zderzeƒ mi´dzy czàstkami.)
Teoretycy postulujà, ˝e nieznaczna asy-
metria praw fizyki na wczesnym etapie
Wielkiego Wybuchu uprzywilejowa∏a
produkcj´ materii w stosunku do anty-
materii. Ta w∏aÊnie asymetria, obserwo-
wana w doÊwiadczeniach akceleratoro-
wych, przekona∏a niektórych fizyków,
˝e wyst´powanie wi´kszych skupisk an-
tymaterii jest nieprawdopodobne.

Ting uwa˝a, ˝e takie rozumowanie

graniczy z uprzedzeniem. Powo∏a∏ on
mi´dzynarodowe gremium, które pla-
nuje wyniesienie na orbit´ detektora an-
tymaterii. Instrument ten zawiera po-
t´˝ny magnes trwa∏y, który ma odchylaç
tory czàstek na∏adowanych ku detekto-
rowi. Urzàdzenie to, nazwane magne-

FIZYKA

ANTY(PO)WAGA

Just Say NO

T

lenek azotu, niegdyÊ okrzyczany „czàsteczkà roku” przez Science, nie spoczà∏
na laurach. Wydziela si´ wraz ze spalinami z rur wydechowych samochodów i fa∏-

szuje w ten sposób wyniki pomiarów w niejednym laboratorium, wskazujàc na mo˝-
liwoÊç, ˝e NO jest znacznie po˝yteczniejsze, ni˝ mog∏oby si´ wydawaç. (Aluzja do
sloganu Just Say NO – po prostu powiedz NIE – w walce z uzale˝nieniem uku-
tego przez Nancy Reagan – przyp. red.)

Farmakolodzy z Freie Universität Berlin uzyskiwali dziwne wyniki z czasie ba-

daƒ nad cyklazà guanylowà, enzymem, który odgrywa wa˝nà rol´ w tkankach p∏uc.
Wiedzàc, ˝e jest on receptorem tlenku azotu (NO), naukowcy pracujàcy pod kierun-
kiem Doris Koesling zacz´li zastanawiaç si´, czy badane próbki nie zosta∏y zanie-
czyszczone NO pochodzàcym z zewnàtrz. Tak wi´c Koesling wynios∏a aparatur´ po-
miarowà na dwór i zmierzy∏a aktywnoÊç cyklazy guanylowej w miejscu odleg∏ym
o 10 m od jednej z g∏ównych arterii Berlina. Okaza∏o si´, ˝e aktywnoÊç wzros∏a a˝
szeÊciokrotnie, w czasie gdy st´˝enie tlenku azotu w atmosferze wynosi∏o 550 ppm.
Tak wynika z artyku∏u Koesling w Nature.

W p∏ucach NO stymuluje cyklaz´ guanylowà, co powoduje ca∏y ∏aƒcuch reakcji

biochemicznych, w wyniku których rozluêniajà si´ mi´Ênie g∏adkie u∏atwiajàce krà-
˝enie. Koesling uwa˝a, ˝e reakcja enzymu na tlenek azotu w powietrzu mo˝e byç
podstawà terapii w schorzeniach p∏uc. W artykule opublikowanym w 1993 roku
w New England Journal of Medicine dowiedziono, ˝e wdychanie NO pomaga∏o cho-
rym na nadciÊnienie p∏ucne i na ostrà niewydolnoÊç oddechowà.

Reakcja cyklazy guanylowej na NO – niezale˝nie od jego pochodzenia – daje do

myÊlenia ludziom o wybrednych p∏ucach, preferujàcym powietrze, w którym nie da
si´ powiesiç siekiery. Czy amatorzy czystego powietrza na pustyni w po∏udniowo-
-zachodnich stanach USA nie mogliby zaoszcz´dziç na bilecie samolotowym i w za-
mian zafundowaç sobie dwutygodniowy pobyt na postoju taksówek na lotnisku?
A mieszkaƒcy Nowego Jorku? Gromadziliby si´ u wylotu Tunelu Lincolna w godzi-
nach wieczornego szczytu, aby wdychaç ˝yciodajne spaliny! Czy nie jest to przy-
padkiem tak, ˝e niektórzy z mieszczuchów z problemami p∏ucnymi bezwiednie ko-
rzystali z dobrodziejstw zanieczyszczonego powietrza?

„Nie mo˝na tego wykluczyç – twierdzi Koesling. Ale nie bierzmy tego za osta-

tecznà odpowiedê. – Dobrodziejstwa NO sà niwelowane przez inne sk∏adniki zanie-
czyszczonego powietrza” – dodaje. Wed∏ug najnowszych danych tlenek w´gla,
dwutlenek siarki, ozon i dwutlenek azotu – wa˝ne zwiàzki zanieczyszczajàce powie-
trze – to ciàgle nie jest NO.

Steve Mirsky

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1996 15

tycznym spektrometrem alfa (AMS – al-
pha magnetic spectrometer), b´dzie 100
tys. razy czulsze na antymateri´ ni˝ dziÊ
stosowane techniki. Testy majà si´ roz-
poczàç na pok∏adzie wahad∏owca kos-
micznego w maju 1998 roku, a ca∏e do-
Êwiadczenie zainauguruje dzia∏alnoÊç
Mi´dzynarodowej Stacji Kosmicznej
w roku 2001. „Po raz pierwszy b´dziemy
dysponowaç wystarczajàco du˝ym de-
tektorem i dostatecznie d∏ugo przeby-
wajàcym w kosmosie, by móc wyraênie
odró˝niç czàstki od antyczàstek” – mó-
wi uczestnik projektu AMS, Steven P.
Ahlen z Boston University.

Gregory Tarlé z University of Michi-

gan, krytycznie nastawiony do przed-
si´wzi´cia AMS, uwa˝a, ˝e nie ma ono
sensu. Gdyby pierwotna antymateria ist-
nia∏a w dost´pnym dla detektora zakre-
sie oko∏o miliarda lat Êwietlnych, pewne
jej sygna∏y powinny przejawiaç si´ wy-
raênie, a najbardziej zauwa˝alnie w licz-
bie fotonów. WszechÊwiat by∏by wów-
czas jaÊniejszy – dos∏ownie. Poza tym,
zdaniem Tarlégo, je˝eli taka antymate-
ria istnieje, pola magnetyczne mi´dzy
galaktykami zapobiegnà dotarciu jej czà-
stek do detektora. „Pierwotna antyma-
teria nie da si´ zobaczyç – utrzymuje
Tarlé. – To przedsi´wzi´cie przypomi-
na poszukiwanie ma∏p na Ksi´˝ycu.”
I jest przy tym kosztowne: 20 mln dola-
rów, nie liczàc robocizny i kosztu wy-
niesienia detektora na orbit´.

Wed∏ug niego to wzgl´dy polityczne,

a nie naukowe stojà za projektem AMS.
Departament Energii USA, który spon-
soruje projekt, usi∏owa∏ znaleêç zaj´cie
dla Tinga po tym, jak Kongres zlikwi-
dowa∏ projekt Superconducting Super
Collider (SSC). Agencja NASA te˝ do-
strzeg∏a w tym korzyÊç: pomys∏ Tinga
mia∏ przekonaç krytyków, ˝e wbrew ich
zarzutom projekt stacji kosmicznej ma
charakter naukowy.

„Je˝eli projekt AMS s∏u˝y∏by tylko do

poszukiwania antymaterii, to rzeczywi-
Êcie nie by∏by wart zachodu” – przyzna-
je Ahlen. Jego wartoÊç wynika tak˝e z in-
nych celów: urzàdzenie pozwoli badaç
pochodzenie promieni kosmicznych oraz
ciemnà materi´, o której sàdzi si´, i˝ wy-
pe∏nia WszechÊwiat.

Poszukiwanie egzotyki wynika cz´-

Êciowo z obecnej sytuacji w fizyce czà-
stek. „WeszliÊmy w okres stagnacji” –
komentuje Perl, przyrównujàc sytuacj´
do stanu panujàcego w optyce w latach
trzydziestych. Dopiero wynalezienie ma-
serów i laserów dwadzieÊcia lat póêniej
doprowadzi∏o do rozkwitu tej dziedziny.
„Jestem przekonany, ˝e prze∏om nastà-
pi – mówi Perl. – Kiedy? Nie wiem.” A
wi´c nie ma si´ co goràczkowaç.

Philip Yam

MICHAEL CRAWFORD