Kvantumszíndinamikával számították ki

a proton tömegét

A Science közölte egy tizenkét tagú német–magyar–francia tudóscsoport közleményét a látható világegyetem tömegének 99%-át kitevő protonok és neutronok tömegének meghatározásáról. A protonok és a neutronok összetett részecskék, de tömegük sokkal nagyobb, mint alkotóelemeiké. A kutatók szerint az alkotóelemek, a kvarkok és gluonok mozgásainak, kölcsönhatásainak energiája képviseli a hiányzó tömeget. Ezzel első ízben sikerült igazolni, hogy az Einstein-féle tömeg-energia ekvivalencia (E=mc²) a mikrovilágban is pontosan érvényesül.

A protonok és a neutronok három kvark­ból állnak, de a kvarkok tömege a proton tömegének csak 5%-át teszi ki, a kvarkok közti kölcsönhatást közvetítő gluonoknak pedig nincs is tömegük. A kutatók a kvarkok, gluonok világát, az erős kölcsönhatást leíró kvantumszíndinamika (kvantumkromodinamika) elméletére alapozták számításaikat. Arra kerestek választ, hogy a kvantumszíndinamika helyesen írja-e le a protonon belül a kvarkok és gluonok kölcsönhatását.

Ahogy cikkük címében is jelzik, ab initio, a kezdetektől, az alapoktól indulva dolgoztak. Modellszámításukhoz az ún. rácselméleti megoldást választották. Kétdimenziós hasonlattal ezt úgy képzelhetjük el, mintha egy gyűrött kockás papírlapot úgy írnánk le, hogy a négyzetrács minden pontjában megadjuk az adott pontnak a sík asztallap feletti magasságát. Könnyen belátható: minél kisebbek a kockák, vagyis minél sűrűbbek a rácspontok, annál pontosabban tudjuk visszaadni a felület jellemzőit. A fizikusok persze nem két, hanem négy dimenzióban (három tér és egy idő) számolnak, és a keresett mennyiség sem pusztán egy magassági adat. Ilyen feladat megoldásához csak szuperszámítógéppel érdemes hozzákezdeni. A világ egyik legnagyobb teljesítményű számítógépe, a németországi Jülich Kutatóközpont szuperszámítógépe kapacitásának felét közel egy évig ez a feladat kötötte le.

A kvantumszíndinamikára alapozott számítások megmutatták, hogy a hiányzó tömeget a részecskék mozgási energiája és a közöttük zajló kölcsönhatások hordozzák. Számításaik pontosan kiadták a proton ismert tömegét, tehát a kvantumszíndinamika helyesen írja le az erős kölcsönhatást, a protonon belüli világot. Ezzel a parányi részecskék világában is igazolták tömeg és energia egyenértékűségét. A tömeg és az energia ekvivalenciáját Einstein 1905-ben mondta ki, mikrovilágbeli érvényességét eddig csak feltételezték. A nemzetközi kutatócsoportban vezető szerepet játszott Fodor Zoltán professzor, aki Katz Sándor adjunktussal együtt az ELTE Elméleti Fizikai Tanszékének munkatársa, a harmadik magyar résztvevő Szabó Kálmán, a wuppertali egyetem fizikusa.

Dürr et al.: Ab Initio Determination of Light Hadron Masses. Science. 21 November 2008. 322, 1224–1227.
 

Mágneses kapuk a Nap és a Föld között

A Napból érkező részecskék áramától a Föld mágneses tere, a magnetoszféra védi bolygónkat, a töltött részecskék legnagyobb hányadát eltéríti, illetve csapdába ejti. A magnetoszféra alakja változik, az erővonalak elrendeződését formálja a változó intenzitással, időnként hatalmas viharokkal beérkező részecskékkel való kölcsönhatás. A Nap–Föld mágneses kapcsolatot mindeddig állandónak gondolták, nem tételezték fel, hogy nagy szakadások léphetnek fel a magnetoszférában. A négy európai CLUSTER és az öt amerikai THE­MIS műhold méréseiből azonban kiderült, hogy időnként hatalmas kapuk nyílnak meg és ezeken akadálytalanul mehet tovább a napszél részecskeárama. A fluxus transzfer eseménynek (FTE) nevezett jelenség rövid, néhány perc alatt sok tonna anyag áramlik be a nyitott kapun. Fellépésük meglehetősen gyakori, átlagosan nyolcpercenként formálódik ki egy FTE.

A Föld Nap felőli oldalán a Föld mágneses terére nyomást gyakorol a Nap mágneses tere. Nyolcpercenként a két tér rövid időre összeolvad, majd szétkapcsolódik, ekkor jön létre a henger alakú mágneses kapu. A kapu olyan széles is lehet, mint a Föld. Modellszámítások szerint a hengeres kapu a földi Egyenlítő felett alakul ki, majd a téli pólus felé mozog el, mostanában északra, nyáron majd délre. Máris két típus létezését tételezik fel: az aktív FTE könnyen átengedi a részecskéket, míg a passzív változat több ellenállást tanúsít, belső szerkezete kissé gátolja a részecskék és terek áramlását. A számítások szerint az egyenlítő felett kialakuló, majd dél felé mozgó FTE-k az aktív jellegűek, passzívak akkor jönnek létre, ha az észak felé mozgó FTE már a magasabb szélességi körök fölött van. Arra egyelőre nincs válasz, hogy miért pont nyolc percenként nyílik meg egy mágneses kapu, a mágneses tér hengeren belüli szerkezete, változásai is tisztázásra várnak.

Magnetic Portals Connect Sun and Earth, http://science.nasa.gov/headlines/y2008/30Oct_ftes.htm
J. L.

Placebo gént fedeztek fel

Svéd kutatók Tomas Furmark vezetésével olyan gént azonosítottak, amelynek bizonyos változata érzékenyebbé teheti a hordozókat a placebohatásra. Az Uppsalai Egyetemen Furmarkék huszonöt szociális fóbiával küszködő beteget nyolc héten át placebóval kezeltek, mégpedig úgy, hogy sem ők, sem orvosaik nem tudtak arról, hogy valójában hatóanyag nélküli tablettát kapnak. Közülük tízen igen jól reagáltak a „kezelésre”: szorongási pontjaik felére csökkentek, míg a többieké változatlan maradt. Ugyanakkor azt is kimutatták, hogy a placebóra jól reagáló egyének agyában az agyi félelemközpont, az amygdala aktivitása is három százalékkal csökkent.

A kutatók ezt követően genetikai vizsgálatot is végeztek, mégpedig egy olyan enzim génjét analizálták, amely az agyi szerotoninszint szabályozásában vesz részt. Megállapították, hogy a placebóra igen jól reagáló tíz páciens közül nyolc a gén egy bizonyos változatából két kópiát hordoz, míg a többieknél az illető génváltozatból sosem fordult elő két példány. Azonban, hogy ez pontosan mit jelent, még nem tudják a kutatók. Maga Furmark is elismeri, hogy ennek megállapításához további vizsgálatokra van szükség.

Fabrizio Benedetti, a Torinói Egyetem kutatója így kommentálta az eredményt a New Scientist hasábjain: „Tudjuk, hogy sokféle placebohatás létezik, nem csak egyféle. Van, amelyik genetikai okokból működhet, de létezhetnek olyanok is, amelyeket a jutalom elvárása működtet.”

Journal of Neuroscience: DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2534-08.2008

New Scientist, 2008. 12. 06.
 

.
A boldogság ragadós

A boldogság ragadós – állítja Nicolas Christakis szociológus (Harvard University) és James Flower politológus (University of California, San Diego), és hozzáteszik: az egyén boldogsága nagymértékben függ a vele kapcsolatban lévők személyiségétől, lelkiállapotától. A kapcsolatnak azonban nem kell közvetlennek lennie: kedélyünket olyan emberek is befolyásolhatják, akiket nem is ismerünk. Az amerikai kutatók eredményeiket a neves orvosi folyóiratban, a British Medical Journal-ban publikálták.

Vizsgálataikban az ún. Framingham szívgyógyászati tanulmány adatait elemezték. Ez Massachusetts Framingham nevű kisvárosá­ban, 1948-ban indult, azóta regisztrálják 5209 résztvevő, illetve egyenes ági leszármazottaik egészségügyi, családi, illetve társas kapcsolataira vonatkozó adatait. Christakisék a boldogságkutatáshoz 4739 személy 1983 és 2003 között készült kérdőívét elemezték, valamennyien az eredeti vizsgálatban résztvevők gyermekei. Megállapították, hogy a boldog emberek növelik családtagjaik, szomszédjaik, barátaik boldogságszintjét, de a hatás még három kapcsolaton keresztül is jelentős. Ha valaki boldog, 25 százalékkal növeli egy mérföldön belül élő barátja esélyét a boldogságra, a barát barátja 10 százalékkal nagyobb eséllyel lesz boldog, míg a barát barátjának a barátja számára 5,6 százalékos esélynövekedést produkál a „boldogsághálózat”. Boldogságszintünket tehát olyan ember is befolyásolhatja, akivel sohasem találkoztunk, hiszen a hálózat középpontjában a boldog emberek állnak.

A kutatók szerint a boldogtalan barátok 7 százalékkal csökkentik boldogságszintünket. Ebből nem az következik, hogy hanyagolni kell a mogorva ismerősöket, mert számít a kapcsolatok száma is. „Minden egyes újabb személy, akivel kapcsolatba kerül az ember, növeli az esélyét arra, hogy a hálózat középpontjába kerül, és feléje áradnak a boldogság hullámai” – mondta James Flower.

A kutatók egyébként korábban azt mutatták ki, hogy az elhízás és a dohányzásra való rászokás és leszokás is szociális hálózatokon terjedő jelenség.

Azt állították, hogy annak, akinek van kövér barátja, 57 százalékkal nagyobb az esélye az elhízásra, mint akinek nincs. A dohányzási szokásokkal kapcsolatban pedig megállapították, hogy sokkal nagyobb valószínűséggel próbál meg leszokni valaki a cigarettáról, ha a környezetében mások is így tesznek.

Medlineplus.com, 2008. 12. 04.
British Medical Journal: doi:10.1136/bmj.a2338 (2008.12.04.)