Kas žmogui padeda pamatyti mikropasaulius?
Žmogaus prigimtinė savybė – smalsumas. Nuo pat žmonijos atsiradimo jam buvo svarbu pažinti aplinką, kurioje gyvenama. Vis labiau plečiantis supratimui apie supantį pasaulį, tobulėjant technologijoms, žmogus bando įminti naujas mokslo paslaptis ir plėsti savo pažinimo horizontus. Prietaisai, leidžiantys pažvelgti į daleles, kurios yra vos pikometro dydžio (1xm), ar į dangaus kūnus, esančius už milijardo šviesmečių, padeda žmogui įminti visatos ir gyvybės paslaptis. Noriu jus supažindinti su šių prietaisų veikimo principais bei pačiais galingiausiais mikroskopais ir teleskopais.
Mikroskopai
Mikroskopų istorija prasidėjo dar 1590 metais, kai tėvas ir sūnus Jansenai sukūrė pirmąjį mikroskopą. Tačiau tik XVII a. mikroskopai buvo pradėti plačiau naudoti moksliniams tikslams. Pirmieji mikroskopai savo principu ne itin skiriasi nuo optinių mikroskopų, kuriuos naudojame mokykloje. Juose atvaizdas yra sudaromas šviesos bangoms einant per tiriamą objektą ir optinius lęšius, kurie laužia šviesą.
Tačiau šiuo metu pasaulyje pats galingiausias mikroskopas yra TEAM 0.5 elektroninis mikroskopas, kuris gali matyti net individualius atomus. Elektroniniai mikroskopai leidžia pamatyti tai, ko niekaip nepamatysite optiniu mikroskopu. Mat optinis mikroskopas gali matyti tik šviesos bangų ilgio objektus. Su optiniu mikroskopu tikrai negalėsite pamatyti virusų ar, juo labiau, atomų. Todėl XX a. mokslininkai pradėjo ieškoti būdo, kuris leistų matyti šiuos labai mažus objektus. Tad 1938 E. A. F. Ruska sukūrė pirmąjį elektroninį teleskopą. Jo veikimas pagrįstas elektronų judėjimu, kurį sukuria elektroniniai lęšiai – specialūs elektromagnetai. Jie pakreipia elektronus taip pat, kaip optinis lęšis šviesą. Ir nors tokie mikroskopai ir buvo daug kartų galingesni už optinius, mokslininkai susidūrė su dar viena kliūtimi. Vaizdas gaunamas žiūrint pro elektroninius lęšius yra labai išsiliejęs. Norėdama išspręsti šią problemą fizikų komanda, dirbusi Kornelio universitete, visai atsisakė lęšių. Jie tiesiog į objektą šaudė elektronus. Elektronai, susidūrę su objektu, pakeičia savo judėjimo kryptį objektą „apeidami“. Mokslininkai, iš įvairių pusių objektą apšaudę elektronais ir kompiuteriu sudėję visus gautus modelius, gauna objekto formą. 2018 metais mokslininkų komandai pagaliau pavyko pasinaudoti šiuo būdu.
Naudodamiesi šiuo prietaisu mokslininkai yra pamatę įvairių virusų, taip pat smulkiai ištyrinėję ląstelių dalis – ribosomas ir mitochondrijas. Kiti šiuo mikroskopu tyrinėja įvairių medžiagų ir lydinių savybes, kurias gali lemti jų atomų išsidėstymas. Remdamiesi gautais duomenimis, tyrėjai gali nubraižyti elektrinius ir magnetinius laukus objektuose. Bet svarbiausia, jog mokslininkai siekia ateityje atomus naudoti it dėlionės dalis ir iš jų sukurti visiškai naujas medžiagas.
Teleskopai
Žmogaus žvilgsnis visada krypo į dangų. Jau senovės Graikijoje filosofai atkakliai tyrinėjo dangaus kūnų judėjimą. Teleskopai – tai optiniai prietaisai, kuriuose esantys lęšiai arba veidrodžiai padidina toli esančius objektus. Kaip tai įvyksta? Mūsų vyzdžiai dėl mažo savo ploto negali įžiūrėti toli esančių objektų arba jų detalių, pavyzdžiui, mes galime plika akimi pamatyti Saturną, tačiau niekaip nepamatysime jo žiedų. Teleskopas yra lyg didesnė akis. Objektyvas surenka daugiau šviesos ir sukuria ryškesnį vaizdą, o kitas lęšis – okuliaras (paprasčiausias okuliaras – tai padidinamasis stiklas) padidina vaizdą. Teleskopai su objektyvu ir okuliaru yra vadinami refraktoriais, o teleskopai, kuriuose naudojami veidrodžiai – reflektoriais. Reflektoriams taip pat reikalingas okuliaras, tačiau vietoj lęšio yra naudojamos skirtingos veidrodžių sistemos. Įdomu tai, kad I. Niutonas pirmasis sukonstravo tokio tipo teleskopą. Taip pat yra kadadioptriniai teleskopai, kuriuos sudaro ir lęšiai, ir veidrodžiai.
Dabar pats galingiausias teleskopas yra Hubble pakeitęs James Webb teleskopas, kuris, kitaip negu Hubble, skrieja aplink Saulę, nuo Žemės nutolęs 1,5 milijono kilometrų. Jis buvo paleistas palyginti neseniai, 2021 metų gruodžio 25 d. Jo pagrindinė kamera yra artimųjų infraraudonųjų spindulių kamera, kuria galima nufotografuoti jaunas žvaigždes ir blankesnius kosminius objektus.
Šis teleskopas leis mokslininkams pažvelgti į praeitį. Kuo toliau yra objektas, tuo ilgiau jo šviesa keliauja, kol pasiekia Žemę. Webb mato daug tolimesnes žvaigždes negu galėjo matyti Hubble, astronomai galės pamatyti pirmųjų galaktikų ir žvaigždių gimimą.
Jeigu norite pamatyti nuostabių Webb padarytų nuotraukų, paspauskite nuorodą: https://www.youtube.com/watch?v=yNeprtMyAAg
Žurnalistų klubo mokslo skilties redaktorė Hildė Maciulevičiūtė, II d
Straipsnyje panaudoti literatūros šaltiniai:
Jei norite paskaityti plačiau, rekomenduoju šį straipsnį:
https://www.popsci.com/science/highest-microscope-resolution-individual-atoms/
https://www.wired.com/story/new-microscope-shows-the-quantum-world-in-crazy-detail/
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg2533
https://microscopeinternational.com/the-history-of-the-microscope/
https://www.vle.lt/straipsnis/mikroskopas/
Taip pat šie du straipsniai labai įdomūs: https://www.zdnet.com/article/what-is-the-james-webb-space-telescope-here-is-everything-you-need-to-know-about-nasas-most-powerful-telescope/
https://www.vle.lt/straipsnis/teleskopas/
https://science.howstuffworks.com/telescope3.htm
