Skip to header Skip to main navigation Hyppää pääsisältöön Skip to footer

Main navigation

  • Etusivu
  • Aihealueet
    • Avaruus
    • Tiede
    • Tekniikka
    • Luonto ja ympäristö
    • Terveys ja lääketiede
    • Ihmiset
    • Taide
    • Paikkoja
    • Arvioita
  • Videot ja podcastit
  • Uusimmat jutut listana
  • Jutturuletti
  • Tiedekiinnostavuuskartta
Tiedetuubi

Kivikautista ruttoa löytynyt Virosta

Kivikautinen hauta
Kivikautinen hauta
Jari Mäkinen

Lokakuun 22. päivänä Cell-julkaisussa ilmestyneen tutkimuksen aihe on hyvin halloween-henkinen: eurooppalaisten ja aasialaisten ihmisjäännösten hampaista otetuista näytteistä on löydetty merkkejä ammoisesta ruttoa aiheuttavasta bakteerista.

Rutto on siis kauan sitten ollutta – ei nyt leviävää.

Kyseessä on Yersinia pestis -bakteeri, jonka tiedetään aiheuttaneen monia ruttoepidemioita Euroopassa. Bakteeri aiheuttaa paiseruttoa, keuhkoruttoa ja veriruttoa.

Rutto on lähtöisin jyrsijöistä, joten sitä on ollut maapallolla varmasti jo ennen ihmistä. Se on siirtynyt ihmiseen todennäköisesti rottien ja niissä olevien kirppujen välittämänä. Tauti leviää puremien levittämänä.

Tällaisia epidemioita on ollut muun muassa noin 600-700-luvuilla sekä 1300-luvun puolivälissä, jolloin jopa puolet eurooppalaisista kuoli tässä ns. mustassa surmassa. Tuorein ruttoepidemia Suomessa oli 1700-luvun alussa ja viimeisin laaja epidemia oli Kiinassa ja Intiassa 1800-luvulla.

Nyt julkaistu tutkimus kuitenkin käsittelee varhaisempaa aikaa: sen mukaan rutosta oli harmia jo pronssikauden aikaan noin 3000-1500 ennen ajanlaskun alkua.

Tutkijat keräsivät näytteitä kaivauksilta ja museoista niin Euroopassa kuin Aasiassakin. Näitä muinaisia DNA-näytteitä saatiin 101 yksilöltä, ja näistä seitsemältä löydettiin merkkejä bakteerista (kuva yllä). 

Kaikkein vanhimmissa näytteissä bakteeri oli erilainen kuin myöhemmin. Yleensä rutossa taudinkantajana on toiminut kirppu, mutta vanhimmissa Yersinia pestis -bakteereissa ei olekaan geeniä, joka mahdollistaisi sen elämisen kirpussa.

Koska vain paiserutto voi tarttua kirppujen puremista, ovat vanhimmat rutot olleet todennäköisesti keuhkoruttoa ja veriruttoa, jotka voivat tarttua myös ilman kautta pisaratartuntana.

Lähin löytö Virosta

Yksi näistä bakteerilöydöistä osuu hyvin lähelle: se on Koillis-Virossa olevasta kalmistosta, johon haudattiin noin 4500 vuotta sitten noin kymmenen ihmistä.

Noina aikoina ihmiset liikkuivat laajalti ja myös Suomen alueelle saapui paljon ihmisiä eri puolilta. Eräs mahdollinen syy suuriin väestönsiirtymisiin voi olla se, että ihmiset ovat lähteneet pakoon tauteja: tutkimuksessa heitetäänkin ilmaan ajatus siitä, että myöhäiskivikaudella (ulottuu jonnekin noin 3500 eaa) ruttoepidemiat olisivat paitsi tappaneet suuren osan ihmisistä, niin myös olleet syynä populaatioiden liikkeisiin.

Arkeologiaan erikoistunut sivusto Kalmistopiiri kertoo kiinnostavasti tästä tutkimuksesta. Sivuston jutussa myös mainitaan, että Suomesta ruttonäytteitä ei ole saatu, koska myöhäiskivikautisissa haudoissa ei ole säilynyt jäänteitä. Sen sijaan tiedetään, että väestön määrä vähentyi rajusti noihin aikoihin myös Suomessa.

Kenties rutto riivasi esisuomalaisia jo silloin – myöhemminhän rutto oli täälläkin ikävän yleinen tuttavuus.

Lähde: Early Divergent Strains of Yersinia pests in Eurasia 5,000 Years Ago. Cell, Vol. 163, Issue 3: 571-582.

Otsikkokuvassa on Bretagnessa oleva Téviecin kivikautinen hauta, missä on mm. nämä kaksi nuorta naista kotiloista tehtyine koruineen.

Ufot joutuvat - tai pääsevät - tieteelliseen syyniin

Venus ja Jupiter "ufoina"
Venus ja Jupiter "ufoina"
Markus Hotakainen

UFODATA-projektin (UFO Detection And TrAcking) tavoitteena on alkaa tutkia ufoja tai tarkemmin sanottuna "tunnistamattomia ilmassa esiintyviä ilmiöitä" (Unidentified Aerial Phenomena eli UAP) tieteen keinoin ja metodein.

Tätähän on yritetty tehdä tai väitetty tehdyn aiemminkin, mutta usein taustalla on silti ollut joukko ennakko-olettamuksia, joista lennokkaimman mukaan ufot ovat tähtienvälisiä avaruusaluksia. 

Teknisesti huimasti meitä kehittyneemmän sivilisaation edustajat kykenisivät matkaamaan mukamas kymmenien, satojen tai tuhansien valovuosien päästä Maahan tavoitteenaan pitää olemassaolonsa salassa, mutta epäonnistuisivat siinä niin totaalisesti, että kuka tahansa voi nähdä taivaalla vilkkuvia valoja.

Ufotutkimuskeskuksen johtajan ja uuden hankkeen puuhamiehen Mark Rodeghierin mukaan "on käynyt selväksi, että läpimurto ufoilmiötä koskevassa tietämyksessämme vaatii irtiottoa menneestä. Todistajanlausuntojen, valokuvien ja videoiden sekä hallitustason dokumenttien avulla emme pääse nykyistä pidemmälle; meidän on tallennettava ja tutkittava ufoja suoraan kuten muillakin tieteenaloilla tehdään niiden tutkimuskohteiden suhteen".

Lähtökohta on, että suuri enemmistö kaikista ufohavainnoista on helposti selitettävissä tähtien, planeettojen, säähavaintopallojen, ilmakehän valoilmiöiden, lintujen tai hyönteisten avulla. UFODATA-projektin kiinnostuksen kohteena ovat harvat, mutta mahdollisesti merkittävät havainnot, joille selitystä ei vaivatta löydy.

Toinen lähtökohta on nimenomaan se, että selittämättömiä ilmiöitä ei selitetä Maan ulkopuolisella älyllä ja sen kuvitteellisilla tekemisillä. Projektin tavoitteena on koota tietoa havaituista ilmiöistä, analysoida sitä tieteellisesti ja tehdä johtopäätökset saatujen tulosten pohjalta.

UFODATA pyrkii luomaan maailmanlaajuisen automaattisen havaintoverkoston, joka tarkkailee taivasta ympäri vuorokauden. Havaintoja on tarkoitus tehdä laajalla aallonpituusalueella sillä olettamuksella, että kohteiden lähettämä säteily tai sen vaikutus lähiympäristöön voisi paljastaa, mistä kussakin tapauksessa on kyse. 

Esikuvana on tähtitieteellinen tutkimus, jossa kaikki maailmankaikkeudesta ja sen kohteista tehdyt havainnot perustuvat – hankalasti havaittavia neutriinoja lukuunottamatta – sähkömagneettisen säteilyn välittämään tietoon. 

Nähtäväksi jää, kuinka hanke onnistuu, ja saadaanko sen tuloksena uutta tietoa esimerkiksi äärimmäisen harvinaisista ilmakehän ilmiöistä, millä "tieteellistä" ufotutkimusta on usein perusteltu. Vai käykö kuten monasti aiemminkin ja suurin odotuksin ladattu hanke näivettyy kypäräpäisten pikku-ukkojen jahtaamiseksi.

Linkki: UFODATA-projekti 

Kiina suunnittelee maailman suurinta hiukkaskiihdytintä

Kuva LHC:n tunnelista
Kuva LHC:n tunnelista
Jari Mäkinen

Uutiset kiinalaisista tieteen jättihankkeista jatkuvat: valtavan radioteleskoopin lisäksi Kiina aikoo rakentaa maailman suurimman ja tehokkaimman hiukkaskiihdyttimen.

Maan tiedeakatemian suurenergiafysiikan instituutin johtaja Wang Yifang kertoi eilen China Daily -lehdelle, että uuden kiihdyttimen suunnittelu saataneen valmiiksi ensi vuonna ja sen rakentaminen alkaa vuonna 2020.

Kiihdyttimestä on tarkoitus tehdä kaksi kertaa suurempi ja peräti seitsemän kertaa voimakkaampi kuin nykyinen ennätyksenhaltija, Sveitsissä oleva Eurooppalaisen hiukkastutkimuskeskuksen CERN:in LHC.

Sijoituspaikaksi tulee todennäköisesti Pekingin koillispuolella oleva Qinhuangdaon kaupunki.

Wangin mukaan kiihdyttimen suunnittelu alkoi vuonna 2013, siis vuotta kuuluisan Higgsin bosonin löytämisen jälkeen, ja laitteen yksi tarkoitus onkin tutkia muun maussa tätä omituista bosonia tarkemmin. Suurempi kiihdytin saattaa avata myös kokonaan uuden ajan hiukkasfysiikassa, ja siksi suuria kiihdyttimiä suunnitellaan toki muuallakin. Näistä suunnitelmista konkreettisin ja pisimmällä oleva on CERNin seuraavan sukupolven lineaarikiihdytin. Sekään ei tule kuitenkaan pärjäämään kiinalaiselle, mikäli se rakennetaan suunnitelman mukaisesti.

Tarvoitteena on mahdollisesti jopa 100 km halkaisijaltaan oleva rengasmainen kiihdytin, jossa törmäytettäisiin elektroneja ja positroneja toisiaan vastaan.

Samalla suunnitellaan jo kiihdyttimen parantamista siten, että elekronien sijaan hiukkasina olisivat protonit. Sen teho riittäisi jopa 100 TeV:n tärmäyksiin – vertailun vuoksi LHC:n teho nyt on 13 TeV. Siinä missä alkuperäinen kiihdytin voisi alkaa toimia mahdollisesti vuonna 2025, olisi tämä tehokkaampi versio käytössä vuonna 2040.

Wangin mukaan uutta kiinalaistutkimuslaitosta ei ole tarkoitus tehdä vain kiinalaisille, vaan se avattaisiin myös muualta maailmasta tuleville tutkijoille.

Vaikka uusi Kiinan kiihdytin olisikin kansainvälisesti käytössä, tulee sen kehittämisestä ja ylläpidosta tulevat innovaatiot sekä sovellukset ennen kaikkea kiinalaisten omaan käyttöön; suurissa tiedehankkeissa itse tiede on monasti vain sivuosassa. Ja tässä tapauksessa mukana on myös enemmän tai vähemmän suuri ripaus politiikkaakin.

Otsikkokuvassa on osa LHC-kiihdytintä tunnelissaan (Kuva: CERN)

Aivot unohtelevat säästösyistä

Piirros aivoista
Piirros aivoista
Markus Hotakainen

Aivoissamme on erilaisia mekanismeja, joiden avulla opimme asioita ja muistamme ne myöhemminkin. Sen lisäksi aivoissa tapahtuu aktiivista unohtamista, kun "turhaa" tietoa pyyhkiytyy pois. Lundin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa on selvitetty, mitä silloin tapahtuu solutasolla. 

Ihminen ja myös eläin oppii yhdistämään esimerkiksi tietyn toistuvan äänen tai valosignaalin ja ilmavirtauksen, joka kohdistuu silmään. Ilmavirta saa aikaan räpyttelyrefleksin, mutta ennen pitkää silmä räpsyy pelkästä äänestä tai valosta. 

Tässä ei ole mitään uutta eikä ihmeellistä. Päänvaivaa on aiheuttanut se, miksi sekä äänen että valon yhdistäminen ilmavirtaan ei suinkaan edistä oppimista vaan päinvastoin heikentää sitä.

"Kaksi ärsykettä tuottaa kehnompia tuloksia kuin yksi. Se vaikuttaa maalaisjärjen vastaiselta, mutta uskoaksemme syynä on, että aivot säästävät sillä tavoin energiaa", arvelee tutkijaryhmään kuulunut Germund Hesslow.

Jo aiemmin on osoitettu, että aivojen opittua yhdistämään tietyt asiat riittävän tehokkaasti, niissä aktivoituu neuroneja, jotka alkavat hidastaa oppimisprosessia.

"Voidaan sanoa, että yhteyden oppinut aivojen osa toteaa 'opettajalleen', että 'osaan tämän nyt, voisitko olla hiljaa'. Kun aivot ovat oppineet kaksi yhteyttä, jarrutus tehostuu. Siksi tuloksena on unohdus, joka on kuitenkin yleensä väliaikainen", Hesslow selittää.

Turhien kytkentöjen ylläpitäminen vaatii aivoilta energiaa. Siksi niissä on tutkijoiden mukaan jarrumekanismi, vaikka se toisinaan onkin hieman liian tehokas.

Lundin tutkimuksessa hermosolujen oppimista ja unohtamista tutkittiin eläimillä, mutta mekanismien arvellaan olevan samanlaisia ihmisaivoissa. Siksi tulokset ovat kiinnostavia paitsi aivotutkimuksen myös psykologian kannalta. Niistä voi olla apua käytännön opetustyössäkin.

"Opettajien kannalta olisi tietenkin tärkeä tuntea mekanismit, joilla aivot pyyhkivät pois turhina pitämiään asioita. Niitä ei kannata käynnistää vahingossa", Hesslow päättää.

Tutkimuksesta kerrottiin Lundin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedelehdessä.

 

 

 

Liiallinen valo lihottaa

Lokki lampun päällä
Lokki lampun päällä
Markus Hotakainen

Kun kesäajan päätyttyä saamme sunnuntaiaamun iloksi jälleen pähkäillä, mitä kello oikeasti on, sopii teemaan Queenslandin teknillisessä korkeakoulussa Australiassa tehty tutkimus keinovalon ja liikalihavuuden yhteydestä.

Cassandra Pattinsonin johtama ryhmä tutki kahden viikon ajan 48 lasta, joiden ikä vaihteli kolmesta viiteen vuoteen. Tutkimuksessa tarkkailtiin unen määrää ja laatua, fyysistä aktiivisuutta ja altistusta valolle sekä toisaalta lasten painoindeksiä.

"Totesimme, että jo melko vähäinenkin altistus valolle aikaisin aamulla oli yhteydessä suurempaan painoindeksiin, kun taas lapset, jotka saivat suurimman annoksen valoa – sekä ulkona että sisällä – vasta iltapäivällä, olivat hoikempia”, toteaa Pattinson.

"Yllättäen fyysisessä aktiivisuudella ja lasten painolla ei ollut yhteyttä, mutta nukkumisajoilla ja valon määrällä oli. Ensimmäisen kerran valon osoitettiin vaikuttavan lasten painoon."

Tutkijaryhmän mukaan tablettien, älypuhelinten, televisioiden ja yölamppujen ansiosta nykypäivän lapset altistuvat valolle enemmän kuin yksikään aiempi sukupolvi. Samaan aikaan kun keinovalon määrä on lisääntynyt, liikalihavuudesta on tullut maailmanlaajuinen ongelma.

Jo ennestään on tiedetty, että valaistuksen määrällä, kestolla ja kellonajalla – olipa kyse sitten luonnollisesta tai keinovalosta – on vaikutuksia nisäkkäiden vuorokausirytmiin.

"Sisäisen kellon toiminta perustuu pitkälti valon määrään ja altistumisen ajankohtaan. Se vaikuttaa unirytmiin, painon nousuun ja laskuun, hormonaalisiin muutoksiin ja mielialaan", Pattinson listaa.

"Viimeaikaisissa tutkimuksissa on todettu, että aikuisilla altistuminen valolle iltamyöhällä saattaa liittyä painon nousuun, mutta asiaa ei ole tutkittu pienillä lapsilla: näyttää siltä, että vaikutus on päinvastainen. Kun aikuiset, jotka altistuvat suuremmalle valon määrälle aamuisin, ovat hoikempia, aikaisin valolle altistuvat esikouluikäiset ovat usein lihavampia."

Liikalihavuuteen vaikuttaviksi tekijöiksi on todettu ravinnon määrä, vähäinen liikunta, univaje ja vaihtelevat nukkuma-ajat. Nyt luetteloon voi siis lisätä valon.

"Eläimillä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että valon määrä ja sille altistumisen ajankohta ovat keskeisen tärkeitä aineenvaihdunnan toiminnan kannalta. Tuloksemme viittaavat siihen, että sama pätee meihin ihmisiin", Pattinson päättää.

Tässä valossa on perusteltua miettiä, onko kaksi kertaa vuodessa tapahtuvasta kellojen edestakaisin siirtelystä enemmän hyötyä vai haittaa.

Valotutkimuksesta kerrottiin Queenslandin teknillisen korkeakoulun uutissivuilla.

NASAn mystinen vakoilukone kävi tutkimassa hurrikaania (video)

Patricia kuvattuna avaruusasemalta
Patricia kuvattuna avaruusasemalta
Jari Mäkinen

Viime yönä Suomen aikaa Meksikon keskiosiin Tyynen valtameren puolelta meren päältä siirtynyt ennätyshurrikaani Patricia on hiipunut trooppiseksi myrskyksi. Sen odotetaan heikkenevän edelleen kulkiessaan Meksikon vuoristoalueiden ylitse lauantain kuluessa. 

Vuoriston ylitys tosin saattaa lisätä myrskyn vesipitoisuutta, joten se saattaa tuottaa myöhemmin Meksikossa ja Yhdysvaltain eteläosissa erittäin voimakkaita sateita. 

Koska myrsky on tähän saakka kulkenut harvaan asuttujen alueiden päällä, on se tuottanut pelättyä vähemmän tuhoja. Siitä huolimatta se oli ennätyksellisen voimakas viidennen kategorian hurrikaani tullessaan maan päälle lounaisessa Meksikossa Cuixmalassa iltapäivällä klo 6:15 paikallista (yöllä klo 2:15 Suomen aikaa). Sen keskimääräinen tuulen nopeus oli silloin automaattisten mittausten mukaan 265 km/h ja suurimmat puuskat olivat liki 340 km/h.

Aiemmin päivällä tuulen keskinopeus oli suurempikin, jopa 320 kilometriä tunnissa, ja sen paine oli ennätyksellisen matala, vain 879 hPa. Silloin Patricia löi kaikki hurrikaanien (siis Amerikan mantereen itä- tai läntisellä puolella olevien pyörremyrskyjen) mitatut ennätykset.

Tyynellä valtamerellä hurrikaanikausi on ollut erittäin voimakas ja nähtävästi ennätyksellinen El Niño lämpimine meren pintalämpöineen on syynä aktiviteettiin. Kun meren lämpötila on paikoitellen yli 30°C, ovat näinä aikoina olosuhteet otolliset pyörremyrskyjen syntymiseen.

Myrskykeskusta on tutkittu tavallista enemmän niin avaruudesta satelliitein kuin myös lentokonein.

Kenties vaikuttavimman kuvan siitä on ottanut Kansainvälisellä avaruusasemalla oleva Scott Kelly, jonka otos valtavan suuresta myrskykeskuksesta sen ollessa voimakkaimmillaan on otsikkokuvana.

Lennossa ovat olleet niin Yhdysvaltain sää- ja valtamerentutkimusorganisaatio NOAA:n "Hurricane Hunters", Lockheed WP-3D Orion, kuin myös NASAn käytössä oleva, salaisesta vakoilukoneesta tehty erittäin korkealla lentävä tutkimuskone WB-57 (alla).

Siinä missä Orion lentää myrskyn läpi ja pudottaa lennossa tuulia ja merta tutkimaan sondeja, on WB-57:n tehtävänä ollut katsoa myrskyaluetta laajemmin, mutta silti satelliitteja lähempää. Se on ottanut myös ilmanäytteitä ja tutkinut tuulia sekä pilviä erikoislaitteillaan.

Alla on tänään julkaistu video Orionin lennosta Patrician keskuksen läpi eilen perjantaina.




Voiko valon nopeus olla ääretön?

Nollakertoimen metamateriaali
Nollakertoimen metamateriaali
Markus Hotakainen

Kyllä voi, mutta ei hätää, Albert Einstein on edelleen oikeassa: valon nopeus on ehdoton kattonopeus informaation siirtymiselle. Valo etenee tyhjiössä 299 792 kilometrin sekuntinopeudella, mutta valolla on tämän ryhmänopeuden eli energian siirtymisnopeuden lisäksi myös vaihenopeus. Ja se voi vaihdella.

Vaihenopeus kertoo, millä nopeudella jokin valoaallon osa, esimerkiksi aallonharja, etenee. Se puolestaan riippuu väliaineesta. Esimerkiksi vedessä valoaallot lytistyvät kasaan ja aallonharjat lähestyvät toisiaan. Silloin valon vaihenopeus pienenee. 

Väliaineen taitekerroin ilmoittaa, kuinka paljon vaihenopeus siinä muuttuu: mitä suurempi kerroin, sitä enemmän vauhti hidastuu. Veden taitekerroin on noin 1,3 ja esimerkiksi ikkunalasin 1,5. 

Tyhjiön taitekerroin on yksi, joten siinä valon vaihenopeus on suurin mahdollinen. Paitsi että… Entä jos taitekerroin on pienempi kuin yksi – tai peräti nolla?

Silloin tapahtuu kummia. Valoaallon vaiheet eivät enää olekaan etenevässä liikkeessä, joten valo ei kulje aaltona. Jos aineen taitekerroin on nolla, valon vaiheet muuttuvat pysyviksi ja aallonpituus kasvaa äärettömäksi.  

Eric Mazurin johtama tutkijaryhmä on kehittänyt metamateriaalin, jonka taitekerroin todella on nolla eli valoaallon vaihe voi periaatteessa kulkea siinä äärettömän nopeasti.  

Tällaista pysyvää aaltoa on mahdollista käsitellä aivan toisella tavalla kuin "tavallista" valoa. Ja mikä tärkeintä, valoa manipuloitaessa energiaa ei häviä. Uudella materiaalilla voi olla suuri merkitys kvanttitietokoneiden kehittelyssä.

Tulevaisuudessa elektroniikka korvautuu yhä yleisemmin fotoniikalla, missä elektronien tilalla on valo ja sen hiukkaset eli fotonit. Esimerkiksi tietokoneissa valon avulla on mahdollista siirrellä tietoa paljon nopeammin kuin perinteisten elektronisten komponenttien avulla. Ongelmana on kuitenkin valon kimurantti luonne.

"Valo ei pidä puristelusta tai muokkaamisesta, mutta uuden metamateriaalin avulla on mahdollista manipuloida mikrosirusta toiseen kulkevaa valoa: puristaa sitä kasaan, taivuttaa, kiertää ja pienentää valonsäteen läpimittaa makroskaalasta nanoskaalaan", kuvailee Mazur.

"Optisten piirien käyttöä rajoittaa tavallisten piiaaltoputkien heikkous ja tehottomuus energian säilyttämisessä", toteaa Yang Li, joka oli mukana Mazurin tutkijaryhmässä. 

"Nollakertoimen metamateriaali tarjoaa ratkaisun sähkömagneettisen energian säilymiseen erilaisissa aaltoputkirakenteissa, koska sen korkea sisäinen vaihenopeus mahdollistaa esteettömän valon etenemisen."

Uusi metamateriaali rakentuu polymeeriin upotetuista piipilaririveistä, jotka on peitetty ohuella kultakalvolla. Sitä voidaan käyttää piistä valmistetuissa aaltoputkissa, jotka ovat liitettävissä optisiin piireihin.

"Uusi tekniikka voisi parantaa kvanttibittien välistä lomittumista, sillä valoaallot leviävät käytännössä äärettömän pitkiksi, jolloin kaukana toisistaan sijaitsevat hiukkasetkin voisivat lomittua", arvioi tutkijaryhmään kuulunut Philip Munoz.  

Hiukkasten ollessa lomittuneita voidaan yhtä hiukkasta tutkimalla saada tietoa myös muiden hiukkasten vastaavista ominaisuuksista. Kuulostaa tieteistarinoinnilta, mutta kvanttimekaniikassa esiintyy arkimaailmaan verrattuna omituisia ilmiöitä.

Uudesta metamateriaalista kerrottiin Harvardin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature Photonics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Peter Allen/Harvard SEAS  

 

Peili pidentää ikää - ainakin atomilla

Keinoatomi peilin edessä
Keinoatomi peilin edessä
Markus Hotakainen

Chalmersin teknillisessä korkeakoulussa on onnistuttu pidentämään atomin elinaikaa kymmenkertaiseksi normaaliin verrattuna. Siihen tarvitaan vain peili.

Jos atomi saa ylimääräistä energiaa, se virittyy. Ennen pitkää viritystila purkautuu, jolloin atomi menettää saamansa energian ja palaa alkuperäiseen perustilaansa. Tähän kuluvaa aikaa sanotaan atomin elinajaksi.

Tosin peili ei ole mikään aluminoitu lasinpalanen eikä atomikaan ole todellinen. Ja vaadittava lämpötila on hyvin alhainen: 30 mK eli kolme sadasosa-astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella.

Tutkijat jäljittelivät atomia suprajohtavalla virtapiirillä, joka saatiin käyttäytymään samalla tavalla kuin aito atomi. Keinoatomi voidaan virittää energialla, jonka se sitten säteilee valona. Tai jos tarkkoja ollaan, säteilyn aallonpituus on paljon näkyvää valoa pidempi: atomi säteilee mikroaaltoja.

"Peilinä" toimi toisessa virtapiirissä oleva oikosulku. Keinoatomin etäisyyttä ei muutettu fyysisesti, vaan säätämällä "atomin" resonanssitaajuutta. Koe oli siis kaikilta osiltaan käytännössä simulaatio, mutta ominaisuuksiltaan tilanne vastasi tilannetta, jossa atomin elinaikaa pystytään muuttamaan hallitusti.

“Olemme osoittaneet, että pystymme säätelemään atomin elinaikaa hyvin yksinkertaisella tavalla”, sanoo tutkimusta johtanut Per Delsing. 

"Voimme säädellä atomin elinaikaa muuttamalla sen etäisyyttä peilistä. Jos sijoitamme atomin tietylle etäisyydelle peilistä, atomin elinaika muuttuu siten, että emme pysty edes havaitsemaan sitä. Käytännössä voimme piilottaa atomin peilin eteen."

Koejärjestely toteutettiin Chalmersin kokeellisten ja teoreettisten fyysikoiden yhteistyönä. Jälkimmäiset kehittivät teorian siitä, miten atomin elinaika riippuu sen etäisyydestä peiliin.

"Syynä atomin 'kuolemaan' eli paluuseen perustilaansa on, että se 'näkee' sähkömagneettisessa kentässä hyvin vähäisiä vaihteluita, tyhjiön fluktuaatioita, jotka ovat kvanttiteorian sanelemia", toteaa Göran Johansson, tutkimuksen teoriapuolta selvittäneen ryhmän vetäjä.

Kun atomi sijoitetaan peilin eteen, se vuorovaikuttaa peilikuvansa kanssa siten, että atomiin kohdistuvat tyhjiön kvanttifluktuaatiot muuttuvat. Atomin elinajan tarkastelun ohella koejärjestely soveltuukin myös hankalasti mitattavien fluktuaatioiden tarkasteluun.

Tutkimuksesta kerrottiin Chalmersin teknillisen korkeakoulun uutissivuilla ja se on julkaistu Nature Physics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Moa Carlsson & Lisa Kinnerud, Krantz NanoArt

 

Hälyttävä tieto: Ebola piileskelee silmissä ja spermassa

Ebolaan uudelleen sairastuneen silmät
Ebolaan uudelleen sairastuneen silmät
Jari Mäkinen

Tilanne vaikutti olevan jo ohitse: vuosi sitten otsikoissa ollut Länsi-Afrikan ebolavirusepidemia alkoi hiipua tämän vuoden tammikuussa ja keväällä suurimmassa osassa maista, missä tauti levisi, tilanne alkoi olla hallinnassa. 

Esimerkiksi ebolan pahasti runtelemassa Sierra Leonessa ei ole ollut uusia tapauksia enää kymmeneen kuukauteen.

Huhtikuussa Maailman terveysjärjestö WHO katsoi pandemiariskin pienentyneen, vaikkakin pitää sitä edelleen kansainvälisenä uhkana.

Tauti on vaikuttanut siis talttuneen ainakin tällä erää, paitsi että näin ei näytä olevankaan: virus myllääkin edelleen ainakin osassa jo parantuneista potilaista. Virus tai osa sen perintötekijöistä näyttää pysyvän hengissä parantuneiden potilaiden silmissä ja siemennesteessä. 

Parantuneiden tulisi pidättäytyä suojaamattomasta seksistä

Tuore New England journal of medicinessä julkaistu artikkeli osoittaa, että osalla ebolan sairastaneista miehistä on viruksen perintötekijöitä siemennesteessään. Asiaa tutkitaan parhaillaan tarkemmin, jotta saataisiin selville onko virus edelleen kykenevä  tartuttamaan ihmisiä. 

Yli 17 000 ebolasta parantuneelta tiedetään vain noin 20 tapausta, missä tauti on mahdollisesti tarttunut seksuaalisesti edelleen. Vaikka luku on pieni, ovat tietoon tulleet tapaukset mahdollisesti vain jäävuoren huippu.

Vaikka ebolan tarttuminen veren ja muiden ruumiinnesteiden välityksellä on ollut hyvin selvillä – ja se tiedettiin osasyyksi epidemian nopeaan laajenemiseen – ei aikaisemmin ole havaittu ebolan heräävän ikään kuin henkiin uudelleen parantuneissa. 

Tämä itse asiassa ei ole yllätys, sillä ebola on sukua Marburgin virukselle ja sen on tiedetty “säilyvän” kehossa parantumisen jälkeenkin. Ebolan tapauksessa tästä saatiin ensimmäinen merkki viime maaliskuussa, kun liberialaisnaisen havaittiin saaneen taudin oltuaan suojaamattomassa sukupuoliyhteydessä ebolasta parantuneen miehen kanssa.

Ebola silmästä silmään

Kyse ei ole vain spermasta, vaan näyttää siltä, että ebola voi piileskellä myös parantuneiden ihmisten silmissä ja aivoissa.

Tästä lienee kyse viime viikolla yllättäen uudelleen ebolaan sairastuneen brittihoitajan tapauksessa: hän sai taudin ollessaan vapaaehtoisena viime joulukuussa ja parantui, kunnes hänelle nousi kuume, silmät alkoivat olla erittäin valoherkkiä ja hänen päätänsä alkoi särkeä voimakkaasti. 

Tällä hetkellä Pauline Cafferkey on kriittisessä tilassa eristyksessä lontoolaisessa sairaalassa. Otsikkokuvassa on hänen silmänsä ennen ja jälkeen uuden sairastumisen.

New York Timesin mukaan Liberiassa olevissa terveyskeskuksissa noin 40% ebolasta parantuneilla on silmäkipuja, silmän tulehduksia, näköhäiriöitä ja muita ongelmia silmissä.

Silmät ovat sopivia suojasaarekkeita viruksen muhimiseen, koska silmän sisäosien immuniteetti on erilainen kuin muun elimistön; normaali kehomme taistelu vieraita viruksia vastaan ei toimi siellä, koska se voisi haitata näkökykyä.

Kaikkien kuolemantapausten ja kärsimyksen jälkeen taudin uusi tuleminen näkövammojen ja taudin kenties aiempaa pahempana uusiutumisen muodossa olisi todella ikävää – etenkin kun näin tauti on mahdollisesti voinut levitä huomaamatta paljon tiedettyä laajemmalle.

Valitettavasti ebolaepidemia taitaakin siis vielä jatkua, tosin erilaisessa muodossa.

Ainoa suomalainen alkuaine

Yttriumia
Yttriumia
Jari Mäkinen

Päivän kuvaKun katsoo jutun lopussa olevaa alkuaineiden karttaa, missä kukin aine on merkitty sen löytömaan mukaan, huomaa nopeasti Ruotsin olevan listalla varsin korkealla: peräti 19 alkuainetta on löydetty Ruotsissa! Kuinka ne ovatkaan ehtineet tuohon?

Naapurikateutta onneksi lieventää se, että Suomessa on sentään löydetty yksi alkuaine, sillä suurimmassa osassa maailman maita ei ole löydetty yhtään. 

Tuo suomalaisalkuaine on yttrium, eli Y, joka on jaksollisessa järjestelmässä 39. alkuaine. Se on maametalleihin kuuluva metallin tyyppinen alkuaine, jonka tiheys huoneenlämmössä on 4470 kg/m³, sulamispiste 1796 K (eli 1532°C) ja sen atomipaino on 88,91.

Sen löysi Turun yliopiston kemian professori Johan Gadolin 1794 ja hän meni nimeämään aineensa ruotsalaisen, Tukholman luona olevan Ytterbyn kylän mukaan yksinkertaisesti siitä syystä, että aine löytyi sieltä amatöörigeologi, tykistökapteeni C. A. Arrheniuksen talteen vuonna 1787 ottamasta mustasta kivestä. 

Kivi päätyi Turkuun Gadolinin tutkittavaksi ja hän äkkäsi sen sisältävän runsaasti uutta oksidia. Se muistutti ominaisuuksiltaan alumiini- ja kalsiumoksidia, mutta poikkesi kuitenkin selvästi sekä niistä että muista tunnetuista alkuaineista. Pian aine paljastui kokonaan uudeksi alkuaineeksi.

Hän julkaisi löytönsä 1794, ja muut eurooppalaiset kemistit varmistivat pian sen. Ytterbyn mustan mineraalin nimeksi vakiintui gadoliniitti ja uuden alkuaineen nimeksi yttrium.

Gadolinin löydös oli merkittävä myös siksi, että siitä seurasi kokonaisen alkuaineryhmän, harvinaisten maametallien eli lantanidien tutkimus, joka jatkui 1800-luvun loppuun asti.

50 vuotta myöhemmin paljastui, että gadoliniitissa oli yhden alkuaineen sijaan kaikkiaan yhdeksän hyvin samankaltaista, toisistaan vaikeasti erotettavaa harvinaista maametallia. Ruotsalainen kemisti Carl Gustaf Mosander löysi näytteistä terbiumin ja erbiumin. Myöhemmin todettiin, että myöskään Mosanderin löytämät aineet eivät olleet puhtaita, vaan niistä löytyi vielä seitsemää muuta eri alkuainetta.

Yttrium on avaruusajan alkuaine

Metallinen yttrium on väriltään hopeanvalkoista, ja sen pinta on kirkas, kuten muillakin metalleilla. Se johtaa hyvin sähköä. Siitä voidaan valmistaa myös tummaharmaata tai mustaa jauhetta. Sen kiderakenne on heksagoninen. Yttrium on kovaa, kestää kulutusta eikä ruostu.

Ominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään mm. tiivisteissä, laakereissa ja muissa kovaa käyttöä kestämään tarkoitetuissa osissa olevissa metalliseoksissa. Sitä voidaan käyttää myös vahvistamaan alumiinia tai magnesiumia metalliseoksissa, joissa se parantaa lämmön- ja värähtelynkestoa sekä sähkönjohtavuutta. Sitä voidaan myös käyttää mm. vanadiinin kanssa, jolloin vanadiinin myrkyllisyys häviää. 

Yttriumin ja fosforin yhdisteillä tuotetaan väritelevision sekä tietokonenäyttöjen punainen väri. Sitä käytetään myös ydintekniikassa. Yttriumin isotooppia 90Y on tutkittu syövän hoidossa. Yttriumia on käytetty useasti myös loistelampuissa.  

Yttriumin yhdisteistä yttrium-barium-kuparioksidi (YBa2Cu3O7) tunnetaan korkean lämpötilan suprajohteena, sillä se muuttuu suprajohtavaksi jo 90 kelvinin lämpötilassa, joka on saatavissa aikaan nestetypen avulla. Suprajohteita käytetään voimakkaissa magneeteissa muun muassa sairaaloiden kuvauslaitteissa. Yttriumia voidaan käyttää myös lasereissa, jolloin se on yhdisteenä granaatin ja alumiinin kanssa. Yttriumia käytetään raudan (Y3Fe5O12) kanssa mikroaalloilta suojautumiseen. Yttriumia käytetään myös mm. optisissa kuiduissa ja polttokennoissa.

Lähteet: Helsingin yliopiston nettijuttu ja Wikipedia.

Sivutus

  • Edellinen sivu ‹‹
  • Sivu 21
  • Seuraava sivu ››
Tilaa aihepiirin Tiede RSS-syöte

AIHEALUEET

Avaruus ja ilmailu
Tiede ja tekniikka
Luonto ja ympäristö
Lääketiede ja terveys
Ihmiset ja paikat
Kirjat, elokuvat ja taide

ERIKOISTA

Tiedekiinnostavuuskartta
Jutturuletti
Suorana labrasta
eTuubi
Videot

TIEDETUUBI

Tiedetuubin esittely
Toimitus
Tiedetuubi ja tekoäly
Yhteistyökumppanit
Mediakortti
Information in English

Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved