Categories
Stiinta

Tehnocultura TVS – Ediție specială ELI-NP, cel mai puternic laser din lume la Măgurele, București


În urmă cu ceva timp am prezentat promo ediției speciale avute la TVS Brașov legat de ELI-NP, cel mai puternic laser din lume care se construiește la Institutul de Fizică Nucleară de la Măgurele, București.

Laseul se va construi la Institutul de Fizica Nucleară, de la Măgurele, București.

Primele discuții legate de crearea acestui proiect au avut loc în anul 2006, la Brașov, iar în 2018 va avea loc pornirea laserului. Date fiind complexitățile unui asemenea proiect unic o bună parte dintre echipamente se construiesc la comandă pentru că nu există un corespondent pe piață.

Filmarea s-a făcut la data de 03 Aprilie 2015, orele 20:30. Pe 03 aprilie 2015 a avut loc conferința de promovare a proiectului ELI-NP la Aula Universității “Transilvania” din Brașov.

În emisiune i-am avut avut invitați speciali pe:
1. Domnul Prof. Dr. Nicolae-Victor Zamfir, directorul proiectului ELI-NP
2. Domnul Prof. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov

Prezentarea făcută de domnul Niceolae Zamfir, directorul de proiect Eli-NP, în data de 03 aprilie 2015 este mai jos:

Categories
Podcasts Stiinta Tehnologie

Știrile Tehnocultura 008 – filopode rotative, două planete ipotetice și lupta impotriva pseudoștiinței

În episodul 8 al emisiunii Tehnocultura am vorbit despre baterii iar, la secțiunea de știri, am detaliat câteva informații despre filopode, niște tentacule care se rotesc, doua planete ipotetice care ar putea fi situate în Norul Oort și despre lupta împotriva pseudoștiinței.

Episodul 8 a fost difuzat în data de 14 martie 2015, marți, la orele 20:30: http://tehnocultura.ro/2015/03/17/tehnocultura-tvs-008-bateria/

Linkuri importante:
– lista jurnale științifice false: http://scholarlyoa.com/2015/01/02/bealls-list-of-predatory-publishers-2015/
– de unde poți afla despre lucrările retrase RetractionWatch.com

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

Mai jos sunt știrile ediției.
==========================================================

1. Celulele folosesc tentacule rotative pentru a simți mediul înconjurător

Extra

Cells use rotating arms to feel their way around, like a person in the dark


http://en.wikipedia.org/wiki/Filopodia

http://www.pnas.org/content/112/1/136

Cercetătorii de la Universitatea din Copenhaga au descoperit că celulele reușesc să simtă mediul înconjurător cu ajutorul unor tentacule roative.

Acele tentacule se numesc filopode și au fost filmate cu ajutorul unor camere speciale. Filopodele au capacitatea de a se extinde și de a se contracta, dar ceea ce le-a atras atentia cercetătorilor este tocmai faptul că filopodele se pot roti.

img-bat-s1-01-Filopodia1-640x615 (Small)
(sursa http://www.extremetech.com/extreme/196272-cells-use-rotating-arms-to-feel-their-way-around-like-a-person-in-the-dark )
Mecanisme naturale care se rotesc nu sunt foarte cunoscute, dar există. Se consideră că și neuronii, atunci când încearcă să facă legaturi noi, se pot roti până la un anumit grad.

Natascha Leijnse și echipa sa de la Institulul Bohr și Universitatea din Copenhaga au demonstrat că proteina F-actină este responsabilă pentru extinderea și rotirea filopodelor. Mai precis, filopodele se contractă când sunt rotite într-un sens și se extind când sunt rotite în sens opus.

In acest fel celulele pot simți ceea ce este în mediul înconjurător asemenea unui om orb care întinde mâinile peste tot în jur pentru a-și da seama unde este.

Filopodele ajută și la captarea unor proteine, la deplasare și la interacțiunea celulă-celulă. Celulele macroface, de exemplu, un tip de celule albe din sistemul nostru imunitar, folosesc filopodele pentru a prinde bacterii sau virusuri. Apoi le împinge în interiorul celulei unde sunt consumate.

Cercetările celor de la Universitatea din Copenhaga ne-au arătat că mișcările rotative se întâlnesc mult mai des în natură decât am fi crezut.

2. Am putea descoperi alte două planete dincolo de Pluto

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2015/01/there-could-be-at-least-two-unknown-planets-hidden-well-beyond-pluto.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Kozai_mechanism
http://en.wikipedia.org/wiki/Oort_cloud

Acum să mergem ceva mai departe, ba chiar dincolo de Pluto. Carlos de la Fuente Marcos, de la Universitatea Complutense din Madrid spune că obiectele transneptuniene, adică planetele pitice și asteroizii de după orbita planetei Neptun, au un comportament ciudat.

img-bat-s2-01-TheTransneptunians_73AU.svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Trans-Neptunian_object )
Prin comportament ciudat se referă la faptul că trebuie să existe un corp dincolo de orbita lui Neptun care ar putea influența orbitele acestora.

Influența gravitațională a unui corp mare din exteriorul orbitei asupra unui alt corp mai mic se numește mecanismul Kozai. Mecanismul Kozai nu este altceva decât alterarea orbitei unei planete de o altă planetă care se află la distanțe mai mari.

Pluto și Neptun au fost descoperite în urma unei concluzii similare când astronomii au văzut că Uranus nu are orbita prezisă de calcule. Acest lucru i-a determinat să concluzioneze faptul că există și alte planete.

Calculele făcute de cei de la Universitatea Complutense din Madrid și Universitatea Cambridge din Anglia spun că ar trebui să mai existe două planete situate undeva pe la 150 de unități astronomice de Soare.

O unitate astronomică este egală cu distanța Pamânt – Soare, adică aproximativ 150 milioane de kilometri. Pluto, de exemplu, se află la 45 de ua față de Soare.

Presupusele planete ar trebui să fie la o distanță de trei ori mai mare ca Pluto, dar ar putea avea orbite puternic înclinate față de ecuatorul Soarelui, motiv pentru care nu au fost descoperite până acum.
Pluto, obiect transneptunian

img-bat-s2-02-pluto (Small)
(sursa http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pluto.jpg )
Descoperirea recentă a unui disc proto-planetar la mai bine de 100 de ua față de steaua HL Tauri îi determină pe astronomi să creadă faptul că planetele se pot forma și mult mai departe de Soare decât s-a crezut până de curând.

Una dintre ipoteze spune că ar putea exista o planetă înghețată, un Super-Pamânt de 10 ori mai mare decât planeta noastrâ în Norul Ooort.

Norul Oort este o zonă din jurul Soarelui situată la 50 000 de ua și care este plină de asteroizi si nuclee de comete.

Abia aștept să văd ce vom descoperi în anii de urmează. Intr-o zi știm că avem un sistem solar cu 8 planete și apoi ne trezim într-un sistem solar cu 10 planete.

3. Studii științifice îndoielnice sau de-a dreptul mincinoase? Avem soluția!

Cât de des nu ai auzit de studii științifice care spun că tocmai au confirmat existența “sufletului” ori că meditația poate afecta celulele la nivel de ADN? Asemenea studii par a fi științifice, dar lipsește rigoarea și metoda științifică din ele.

Cu alte cuvinte sunt îndoielnice sau chiar false. Se folosesc de știință pentru a promova diferite idei fantasmagorice. Ele sunt numite studii pseudoștiințifice.

Dacă vine cineva și îți spune că a citit un lucru îndoielnic, atunci ai două opțiuni:
1. verifici dacă studiul a fost publicat în vreun jurnal cu acces deschis care acceptă orice fel de minciună drept studiu
2. vezi dacă nu cumva lucrarea respectivă a fost retrasă între timp pe motiv că s-au folosit date eronate sau concluziile nu sunt fondate.

In primul caz ești ajutat de către Lista lui Bell a publicațiilor îndoielnice prezentă la această adresă web: scholarlyoa.com

Lista: http://scholarlyoa.com/2015/01/02/bealls-list-of-predatory-publishers-2015/

In al doilea caz, poți verifica lucrările retrase cu ajutorul RetractionWatch.com, un site care urmărește asemenea fenomene din lumea științei.

Cam atât pentru știrile de săptămâna aceasta.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Podcasts Stiinta

Știrile tehnocultura 007 – transfer de gene de la bacterii și alte animale, implant dizolvabil și ADN în spațiu

În episodul 7 al emisiunii Tehnocultura am vorbit despre laser iar, la secțiunea de știri, am detaliat câteva informații despre transferul orizontal de gene de la bacterii la alte animale, despre implanturi electronice care se dizolvă și despre rezistența ADN-ului din plasmide atunci când îl trimitem în spațiul cosmic.

Episodul 7 a fost difuzat în data de 25 februarie 2015, marți, la orele 20:30. S-au exemplificat modul de funcționare a laserului și unele puncte istorice mai importqante. Întregul episod despre laser poate fi vizionat pe YouTube.

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

Mai jos sunt știrile ediției.

3. Știri

1. Animalele pot fura gene de la bacterii

Îți mulțumesc că ai urmărit interviul despre laser. Acum te invit să fii alături de mine la cele trei știri importante ale ediției.

Prima știre pe azi: animalele pot fura gene de la bacterii. Cu toate că pare incredibil, să nu uităm că aproximativ 8% din codul nostru genetic își are originea în ADN-ul de virus.

Exact, visurile oamenilor care se cred puri tocmai au fost aruncate la gunoi.
img-las-s1-01-HIV_Virion-en-2 (Small)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Structure_and_genome_of_HIV )

Extra:
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2014/04/darwins-dna-eight-of-human-genome-comes-from-rna-viruses-weekend-feature.html
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/12/the-virus-planet-earths-invisible-world-that-would-reach-out-100-million-light-years-weekend-feature.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_genome#Mobile_genetic_elements_.28transposons.29_and_their_relics

Oamenii au interacționat cu virusurile timp de sute de mii de ani. În încercarea de a ne proteja de virusuri corpul uman a evoluat și a fost în stare să acapareze cod genetic de la ele.

Extra:

Suntem mai mult viruși și bacterii decât oameni


http://www.newscientist.com/article/mg22129583.300-origin-of-organs-thank-viruses-for-your-skin-and-bone.html?cmpid=RSS|NSNS|2012-GLOBAL|online-news#.VHyCOzFlkUd

New Scientist a publicat în 2013 un studiu din care aflăm că, datorită virusurilor, animalele au putut crea organe. Organele se creează prin procesul numit fuziune celulară iar această fuziune este facilitată de către proteina EFF-1, similară cu o proteină folosită de virusuri pentru a intra în celule.

Felix Rey, de la Institutul Pasteur din Paris, a descoperit că EFF-1 provine dintr-o clasă de proteine care și au originea în virusuri. Proteina are rolul de a crea pielea viermelui numit Caenorhabditis elegans prin procesul de fuziune celulară.

Studiind prezența proteinei în mai multe animale echipa lui Rey a putut stabili faptul că virusurile au lăsat urme în codul lor genetic.

Mai mult, dacă se stabilește fără urmă de îndoială că proteinele provenite de la virusuri au facilitat fuziunea celulară, acest lucru ar însemna că virusurile de pe Terra sunt responsabile pentru existența vieții multicelulare.

Elizabeth Chen de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland, SUA caută să găsească proteina responsabilă pentru fuziunea celulală în mușchiul uman. Ea spunea, în 2013, că ne mai trebuie date în favoarea ipotezei că virusurile sunt catalizatorii vieții multicelulare.

Una dintre cele mai recente confirmări a ipotezei a fost publicată în noiembrie 2014 de către Joseph Mougous, profesor în cadrul Departamentului de Microbiologie al Universității Washington.

Extra:
http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html
Nature, DOI: 10.1038/nature13965
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13965.html#close

Acesta a publicat în revista Nature, pe 24 noiembrie, faptul că gene din bacterii au ajuns în animale prin procesul numit transfer orizontal de gene. Acest fenomen este des întâlnit între bacterii care își pot transmite gene între ele, dar este rară trecerea genelor de la bacterii la animale.

Unul dintre candidații principali este căpușa care poate transmite boala Lyme, numită și Ixodes scapularis.
img-las-s1-02-animalssteal (Small)
(sursa http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html )
Acesta a reușit, de-a lungul timpului, să fure genele Tae de la bacteria Borrelia burgdorferi și poate crea antitoxina numită proteina Tae (VI secretion amidase effector (Tae) proteins).

Proteina Tae poate ucide bacteria astfel că acea căpușă este în siguranță. Studiind fenomenul transferului orizontal de gene cercetătorii vor putea crea medicamente mai performante și vor putea răspune la întrebarea: cum s-a trecut de la viața unicelulară la cea pluricelulară pe Terra.

2. Medicament sub forma unui implant electronic care se dizolvă

http://phys.org/news/2014-11-wireless-electronic-implants-staph-dissolve.html
img-las-s2-01-implant (Small)

Acum este momentul să aflăm despre un implant electronic care dozează medicamentul și, după perioada de folosire, se dizolvă în piele. Nimic mai interesant decât un implant care dispare după ceva zile.

Cercetătorii de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au creat un implant din mătase și magneziu care a eliminat infecțiile bacteriale din șoareci. Implantul a fost activat wireless și s-a dizolvat fără a lăsa urme pe pielea șoarecilor.

Implantul a curățat pielea de microbi cu ajutorul căldurii însă cercetătorii spun să se pot integra antibiotice în același implant. Un asemenea dispozitiv ar fi necesar pentru a elibera antibiotice în corp la intervale stabilite.

Pacientul nu ar mai avea nevoie să ia medicamentele la intervale prestabilite pentru că implantul ar elibera antibioticele în mod automat la stimulul unul semnal WiFi. După terminarea antibioticelor implantul se poate dizolva în corp.

Fiorenzo Omenetto, profesor de inginerie biomedicală, și Frank C. Doble de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au afirmat că vom avea un viitor al furnizării de medicamente cu ajutorul undelor WiFi.

La 24 de ore după folosirea implantului pielea șoarecilor de laborator era vindecată de bacterii iar implantul s-a dizolvat în termen de 15 zile.

Implanturile de azi au nevoie de operații și nu se pot dizolva. După folosire ai nevoie de o nouă operație chirurgicală pentru a le scoate. Viitorul sună WiFi, lucru valabil și la medicamente.

3. ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic

Extra:
http://www.science20.com/astro_watch/blog/dna_may_survive_spaceflight_study_finds-150092
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid
http://ro.wikipedia.org/wiki/Plasmid%C4%83
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0112979
http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2014/dna-uebersteht-den-kritischen-eintritt-in-die-erdatmosphaere_en.html

În ultima știre a ediției vei afla că ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic. Cora Thiel și Oliver Ullrich de la Universitatea din Zurich au demonstrat că plasmidele pot supraviețui unei călătorii în spațiul cosmic.
img-las-s3-01-DNA_methylation (Small)
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation )
Plasmidele sunt molecule de ADN care nu se află în cromozomi, ci în corpul celulelor. Cei doi au pus cod ADN de la plasmide pe diferite suprafețe ale rachetei TEXUS-49 iar codul a fost recuperat la aterizarea rachetei.

Racheta a ajuns în spațiu, a făcut un zbor suborbital și a revenit pe Terra. În tot acest timp plasmidele au supraviețuit decolării și reintrării în atmosfera planetei noastre.

Experimentul s-a numit DARE – DNA atmospheric re-entry experiment – și s-a folosit de racheta TEXUS-49 lansată de la Centrul Spațial Esrange din Kiruna, nordul Suediei.

Aproximativ 53% din ADN plasmidelor a fost utilizabil și s-a putut replica după realizarea experimentului.
img-las-s3-02-2000px-Plasmid_(english).svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid )
Acest experiment scoate în evidență faptul că ADN-ul, dacă ar exista în alte locuri din Univers, ar putea fi adus de către meteoriți pe Terra. Se știe că peste 100 de tone de meteoriți ajung zilnic pe planeta noastră.

De altfel, experimentul DARE a scos în evidență necesitatea regândirii misiunilor spațiale. Dat fiind că ADN-ul poate suporta condiții extreme viitoarele misiuni către planeta Marte vor avea grijă să nu contamineze planeta cu bacterii sau virusuri provenite de pe Terra.

Date fiind aceste descoperiri se contureaztă tot mai mult ideea că viața ar putea fi mult mai abundentă în Univers decât s-a crezut. Acest lucru este valabil chiar dacă ar fi vorba numai de niște bacterii pe un satelit al planetei Jupiter, de exemplu.

Știința ne uimește zilnic cu știri din ce în ce mai interesante.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts Stiinta Tehnologie YouTube

Tehnocultura TVS 007 – Laserul

Laserul, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 24 februarie, orele 20:30.

Cât de des nu te-ai gândit să îți faci o sabie laser ca în Star Wars? Sau să îți cumperi de undeva un pistol laser? Se pot face asemenea dispozitive azi?

Episodul 7 Laserul explică functionarea laserului, din ce este compus, face un sumar extrem de scurt al istoriei laserului și intră în știința din spatele laserului.

Invitat special:
Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============

1. Intro

Sunt Manuel Cheța, de la Tehnocultura.ro, și te invit să explorăm lumea laserului. Nu cred că există om care să nu fi auzit de puterea laserului sau măcar să nu fi vazut săbiile laser din Star Wars. Sau pistoalele cu laser, atât de des văzute în filmele SF.

Azi fiecare om poate avea acasă un laser de buzunar cu care poate fi reperat de la kilometri distanță. Costă numai câteva zeci de lei. Avem și lasere foarte puternice la noi, lasere care costă pe la 2000 de lei, dar ele sunt folosite de către entuziaști. Cu ele poți aprinde focul liniștit.
img-las-01-LASER (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Laser )
Laserul este folosit azi pentru a afla cu cât se îndepartează Luna față de Pământ sau pentru a afla viteza obiectelor. Mai este folosit pentru a răci gazele foarte aproape de 0 Kelvin, dar și în cadrul ceasurilor atomice. Cu sistemul LIDAR, un radar, dar cu laser, poți face cartografiere foarte ușor iar laserul din cititorul de coduri de bare te scapă de statul la rând cu orele.

Laserul mai este folosit la proiecții 3D, la operații pe ochi numite lasik, la transmiterea informației prin fibrele optice, în astronomie în cadrul adaptive optics, tăiere cu laser, litografie, metodă prin care creezi procesoare de calculatoare, la citirea și scrierea CD-urilor, la calculul rezonanței unor materiale, în mecanica cuantică sau pentru jocuri cu laser tags.

Să nu uit de aplicațiile militare și de cele în domeniul cercetării, unde laseri foarte puternici pot genera temperaturi de milioane de grade Celsius.

Mulți iubesc laserul și mulți visează la o sabie laser, dar puțini știu ce este și cum funcționează. După episodul de azi îți vei răspunde singur la multe întrebări legate de laseri.
img-las-02-sabie-laser (Small)
(sursa http://braindamaged.fr/2014/03/01/star-wars-bientot-des-sabres-laser/ )

2. Ce este LASER?

LASER este un acronim pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un dispozitiv laser nu este altceva decât un aparat care amplifică lumina prin intermediul unui proces numit emisie stimulată de radiație.

Unele dintre primele caracteristici pe care le vei observa la un laser sunt puterea acestuia, că poate ajunge departe și că este subțire. Un laser diferă extrem de mult de un bec simplu. Singura similaritate dintre laser și becuri este faptul că ambele generează lumină.

Extra:
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser

Laserul are trei caracteristici unice:
– monocromaticitate – laserii folosesc lumină doar dintr-o anumită lungime de undă (verde, roșu, albastru)
– direcționalitate – fașciculul poate fi concentrat într-un punct mic și are divergență mică
– intensitate – adică un laser poate arde sau tăia materiale
img-las-03-Lasers (Small)
Pentru a obține caracteristicile acestea lumina generată de laser trebuie să respecte condițiile următoare:
– toți fotonii să aibă doar o anumită lungime de undă
– fotonii trebuie să aibă aceeași direcție, polarizare și fază
– în fașcicol trebuie să încapă un număr extrem de mare de fotoni

În acest fel ai o mulțime de fotoni identici care merg în aceeași direcție. Intensitatea unui laser se poate calcula în funcție de numărul de fotoni pe o anumită suprafață.

Dat fiind că lumina laserului este lumină amplificată, trebuie să explic puțin termenul de polarizare și fază. Lumina este o undă electromagnetică și, ca orice undă, are o direcție de propagare, un mod de propagare, locuri de intensitate minimă, numite noduri, și locuri de intensitate maximă, numite ventre.

Direcția de propagare poate fi înțeleasă ca direcția în care se duce lumina.

img-las-04-phys6_1f_1 (Small)
(sursa http://www.met.reading.ac.uk/pplato2/h-flap/phys6_1.html )
Polarizarea este orientarea în care se propagă lumina, care poate fi perpendiculară pe direcția de deplasare sau la 90 de grade. Îți poți imagina polarizarea ca fiind modul în care apa unui lac unduiește.

img-las-05-polarizare-liniara (Small)
( sursa https://www.youtube.com/watch?v=Fu-aYnRkUgg )

Dacă unduiește după cum știm noi, în sus și în jos, atunci avem polarizare verticală. Dacă apa unui lac ar putea undui în stânga-dreapta, atunci am avea de-a face cu polarizare orizontală.

Este important ca în laser polarizarea să fie în aceeași direcție, pentru că, altfel, lumina nu ar mai avea efectul de amplificare. Fiind polarizați în același fel fotonii se pot interfera în mod constructiv și se mărește intensitatea. Ca atunci când două valuri se întâlnesc și rezultă un val mai mare.

Apoi discutăm de fază. Fiecare undă are o fază sau punct de pornire a valului. Dacă doi fotoni au aceeași fază, adică punctele de maxim și minim sunt aceleași la ambii, atunci ei se pot suprapune și se pot amplifica reciproc, exact ca în cazul interferenței constructive.

Și iată cum folosești cunoștințele de fizică pentru a controla lumina într-un mod nemaivăzut. Cele discutate mai înainte ne dau indicii despre aspectul de amplificare al luminii din cadrul definiției amplificarea luminii prin stimularea emisiei de radiație. Radiație este înțeleasă aici ca lumină.

Termenul de LASER a fost pomenit prima dată în 1959 de către studentul Gordon Gould în articolul “The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Gordon Gould, pe atunci doctorand la Universitatea Columbia și Schawlow și Townes, cercetători la Bell Labs, au inventat independent laserul și au ajuns să petreacă 28 de ani prin procese datorită revendicărilor brevetului pentru laser.

Townes și Gordon, 1955
img-las-06-townes_charles_c10_big (Small)
(sursa http://www.accastampato.it/2011/02/tuttaltro-che-un-perdente/ )

Dar cum vine partea cu stimularea emisiei? Aici trebuie să pomenim primul laser construit vreodată, în data de 16 mai 1960, de către Theodore H. Maiman de Laboratorul de Cercetări Hughes din Malibu, California. Și mai trebuie să aducem aminte de un alt lucru: electronii din atomi pot absorbi și ceda fotoni în anumite condiții.

Theodore Maiman, știind proprietatea aceasta interesantă a electronilor, a creat un laser solid folosindu-se de un cristal de rubin. Rubinul este un oxid de aluminiu care are impurități de crom. Ei bine, fără acele impurități de crom nu ar fi posibilă amplificarea luminii.

img-las-07-NMAH_DC_-_IMG_8773 (Small)
( sursa http://pt.wikipedia.org/wiki/Theodore_Harold_Maiman )

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Ruby

Laserul respectiv era compus din:
– cristalul de rubin – numit și mediul activ
– două oglinzi puse la capetele cristalului de rubin – cristalul era șlefuit în forma unui cilindru iar una dintre oglinzi nu era 100% opacă. Acesta permitea ieșirea unei mici cantități de lumină. La fel, oglinzile erau înclinate la 2 nm, astfel că fotonii care nu erau aliniați cu axul cilindrului de rubin ieșeau din acesta
– mecanism de pompare a luminii în cristalul de rubin

Extra:

Ce se petrece într-un astfel de laser?

Mecanismul de pompare a luminii, care este o lampă asemănătoare tuburilor de neon, trimite lumină către cristalul de rubin. Fotonii de la acea lampă întră în cristal și se ciocnesc de atomii de crom.

Trebuie precizat faptul că rubinul nu are alt rol decât de material de suport. Electronii din atomii de crom fac munca grea în amplificarea luminii.

Așadar, atunci când fotonii de la respectiva lampă intră în cristal ei se lovesc de atomii de crom și sunt absobiți de electronii acestora. Singurii electroni care pot absorbi lumina sunt cei de pe ultimul strat.

Atunci când electronii absorb lumina se petrece un lucru interesant: electronii respectivi urcă pe un nivel de energie mai înalt în cadrul orbitei pe care sunt. Ei nu stau mult acolo, așa că după scurt timp, de miliardimi de secundă, ei revin pe nivelul de energie de bază și eliberează un foton de lungime de undă egală cu cel pe care l-a absorbit.

img-las-08-2000px-Stimulated_Emission.svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Stimulated_emission )
Laserul nu ar exista dacă nu am avea cel puțin trei asemenea nivele de energie în cadrul orbitei pe care se află. În cazul atomilor de crom, avem un nivel de energie de bază la care se află toti electronii iar ei pot fi ridicați pe nivele de energie mari sau intermediare.

Atunci când fotonii proveniți de la pompa de lumină sunt suficient de puternici ei pot ridica electronii pe nivelurile mari de energie. Atomii respectivi se vor numi, astfel, atomi în stare de excitație.

Electronii vor trece, după un timp, pe nivelurile intermediare de energie fără a emite fotoni. Dacă vor trece de la nivelul intermediar la cel de bază, atunci ei vor emite fotoni.

Când fac acest lucru fără ajutor din afară avem de-a face cu emisie spontană de fotoni. Emisia spontană poate fi văzută în cazul fluorescenței.

Fluorescența este procesul prin care o substanță luminează atunci când îndrepți o sursă de ultraviolete.

Extra:
fosforescența este procesul prin care o substanță lăsată la întuneric eliberează fotonii acumulați în timp ce a fost ținută la lumină.

În cadrul laserului, electroni care sunt pe nivelul intermediar de energie emit spontan fotoni. Acei fotoni emiși spontan vor întâlni cu atomi în stare de excitație și vor fi absorbiți. Când se întâmplă acest lucru, electronii din acei atomi vor trece pe nivelul de bază de energie și vor emite doi fotoni identici. Aceasta se numește emisie stimulată.
img-las-09-3 processes (Small)

(sursa http://undercoverdressuplover.blogspot.ro/2013/06/stimulated-emission-laser-cutting.html )
În timp ce pompa de lumină introduce tot mai mulți fotoni în cristalul de rubin, tot mai mulți atomi vor deveni excitați astfel că, după un timp, avem mai mulți atomi în stare de excitație decât atomi neafectați.

Fenomenul se numește inversie de populație și este necesar pentru crearea unui fașcicol laser așa cum îl știm. Când avem o inversie de populație vom vedea că au loc foarte multe emisii stimulate de fotoni.

Toți fotonii astfel generați au aceeași lungime de undă, polarizare și direcție cu fotonii care intră în atomii excitați. Fotonii care nu sunt paraleli cu axul cristalului evadează din acesta iar cei care sunt paraleli ajung să fie reflectați de colo-colo între cele două oglinzi ale cristalului.

Extra
http://tehnocultura.ro/2014/02/07/care-e-diferenta-dintre-fluorescenta-fosforescenta-si-chemiluminiscenta/

În timp ce sunt reflectați acești fotoni vor da de atomi în stare excitată și vor determina crearea mai multor fotoni identici. Are loc, astfel, o reacție în lanț. După un timp se acumulează suficient de mulți fotoni care au aceeași direcție, lungime de undă, polarizare și fază.

Aceștia ies prin oglinda care nu este 100% opacă și astfel obținem fașcicolul laser.

Principiul teoretic a fost stabilit încă din 1917 de către Albert Einstein în lucrarea Zur Quantentheorie der Strahlung ( ro. Despre teoria cuantică a radiației) unde vorbește de absorbția luminii și despre emisia spontană și stimulată de radiație.

Dinainte de existența laserilor, maserii au fost cei ce le-au pregătit terenul. Maserii au fost primele dispozitive care se foloseau de amplificarea undelor electromagnetice, dar foloseau microunde, nu lumina vizibilă.

Primul maser a văzut lumina zilei în 1953. Creatorii lui au fost Charles Hard Townes, James P. Gordon și Herbert J. Zeiger.

Și România a avut un cuvânt de spus în lumea laserilor, fiind a patra țară din lume care a creat un laser, în 1960. Creatorul laserului românesc a fost Ioan I. Agârbiceanu, fiul prozatorului Ion Agârbiceanu.

Acesta a creat un laser cu gaz He-Ne în 1960, dar l-a prezentat public în 1962. Acest laser se folosea de radiația infraroșie.
img-las-10-Ion_I_Agârbiceanu (Small)

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#History
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://ro.wikipedia.org/wiki/Ion_I._Ag%C3%A2rbiceanu

Revenind la zilele noastre, azi avem mai multe tipuri de laseri:
– cu mediu activ solid
– laseri semiconductori
– mediu activ gazos sau lichid
– laseri organici
– laseri cu electroni liberi
– laseri cu fibră optică

Laserii pe care îi folosim adesea în casele noastre sunt laserii semiconductori. Aceștia folosesc ceea ce se numește popular o diodă laser sau un led laser. Un led laser este, tehnic vorbind, o diodă p-i-n sau o diodă cu joncțiune p-i-n.

În dioda p-i-n ai trei materiale semiconductoare care sunt puse unul peste altul pentru a imita fenomenele din cadrul cristalului de rubin.

Altfel spus, ai acolo trei felii din siliciu:
– una dopată cu bor numită p, de la pozitiv (bor – 3 electroni)
– una în care siliciul este pur, notată cu i, de la intrinsec (siliciul are 4 electroni de valenta)
– una dopată cu arsenic numită n, de la negativ (arsenic are 5 electroni de valenta)
img-las-11-2000px-Pin-Diode.svg (Small)

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode#Theory_of_operation
http://en.wikipedia.org/wiki/PIN_diode

În cadrul diodei led ai electroni care vin din stratul n și goluri care vin din stratul p. Ele se întâlnesc în zona i. Acolo are loc emisia stimulată de radiație.

Noi folosim atât de mult diodele laser pentru că sunt ușor de realizat, sunt ieftine și pot genera o intensitate destul de mare. Există multe modele de diode laser, însă este suficient de știut că cele pe care le folosim la laser pointer au o putere de 1-5 mW. Suficient cât să vedem fașcicolul la distanță și suficient de periculoase dacă ne uităm direct în ele.

Extra:
Mai multe detalii despre cum funcționează o diodă sau led și, mai precis, o diodă laser poți afla din capitolul How a Laser Works din cartea scrisă de Bill Hammack numită Eight Amazing Engineering Stories.
În diodă atomii de siliciu formează 4 legaturi cu alți patru atomi de siliciu. Doparea este adăugarea de impurități pentru a modifica proprietățile electrice ale diodei. Golurile sunt legaturi lipsa intre atomii de siliciu si atomii de bor. Bor are 3 electroni pe stratul superior si fura un electron de la un atom de siliciu din vecinatate. Asa se naste un gol sau o legatura lipsa intre atomii de siliciu.
Arsenicul, din stratul n, are 5 electroni si formeaza legaturi cu 4 atomi de siliciu., Ramane 1 electron liber sa plece la plimbare.

http://www.engineerguy.com/

pn-diode

Avem azi, laseri de diferite tipuri, în funcție de puterea lor:
0.5 – 1.5 mW – scanner de coduri de bare
1-5 mW – laser de buzunar
5 mW – CR-ROM
5-10 mW – DVD playere
100 mW- CD writter
250 mW – DVD writter
1 W – laser comercial folosit la taiere, ardere
30 – 100 W – laseri folosiți la operații chirurgicale
100 – 3000 W – folosiți la tăierile industriale

Printre cei mai puternici laseri se numără:
– cel de 700 TW de la National Ignition Facility, SUA, care are rolul de a crea fuziune nucleară
– cel de 1.3 PW (10^15 W) – cel mai puternic laser din lume până la ora actuală, creat în 1998 la Laboratorul Lawrence Livermore, SUA

În 2018 va fi lansat laserul ELI, de 10 PW, proiect în care este parte și România. Laserul acesta va fi de 7,7 ori mai puternic decât cel din SUA. Unul dintre laserii de mare putere va fi la București, Măgurele și va investiga probleme legate de fizica fundamentală, fizica nucleară și astrofizică. De asemenea, va avea aplicații și în știința materialelor, științele vieții și gestionarea materialelor nucleare.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#Examples_by_power
http://www.oferteshop.ro/lasere-pointere/404-laser-albastru-pointer-1w-1000mw.html
http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility
http://en.wikipedia.org/wiki/Lawrence_Livermore_Laboratory
http://www.eli-np.ro/ro/index.php
http://www.eli-laser.eu/

După cum bine vezi, laserii au utilitate în multe domenii ale vieții noastre și nu ne putem imaginea lumea fără ei.

Question

Mulțumesc că m-ai urmărit până aici. Mai sunt multe de zis despre laser, însă vom reveni într-un episod viitor cu alte detalii.

Acum te invit să vezi întrebarea săptămânii, care vine de la Carmen, din Făgăraș. Am primit întrebarea pe pagina de Facebook și spune așa: Manuel, de ce zici că suntem mai mult bacterii decât oameni?

Ei bine, Carmen, întrebarea este foarte potrivită și am o știre dezamăgitoare pentru mulți fanatici ai purității corporale: noi suntem înconjurați peste tot de bacterii. Pe piele, în urina noastră, în stomacul nostru și în intestinele noastre. Peste tot sunt bacterii.

Toate aceste bacterii formează microbiomul iar noi suntem într-o relație de simbioză cu el. Bacteriile de pe pielea noastră ne protejează de atacuri bacteriene din afară iar cele din intestinele noastre ne ajută la digerarea fructelor și legumelor.

Microbiomul numără 100 de mii de miliarde de celule iar corpul nostru are numai 10 000 de miliarde de celule. 90% din celulele din noi sunt celule de bacterie, dar ele sunt foarte mici, astfel că microbiomul cântărește maxim 3% din greutatea noastră.

În caz că nu știai noi, dar și multe animale de pe Terra, cum ar fi vacile, de exemplu, nu putem digera vegetalele. De aceea avem nevoie de bacterii care să digere acele vegetale pentru noi.

În schimbul vegetalelor bacteriile eliberează substanțe nutritive și vitamine pe care corpul nostru le folosește.

Avem aici un ajutor reciproc, tocmai de aceea când auzi de tehnici detox care scot toate bacteriile din intestine, să te ferești de ele. Acelea aruncă la gunoi bacteriile bune din noi.

Un lucru interesant: apendicele, despre care se știa că nu are vreun rol semnificativ, are, de fapt, rolul de a menține o rezervă de bacterii bune. Acele bacterii bune sunt eliberate în intestin după ce suferim de diaree, de exemplu.

Un alt lucru de știut: ai auzit des că preparatele din carne putrezesc în noi. Nimic mai fals. Carnea de dizolvă complet în stomac. Vegetalele sunt cele care au nevoie de mai multă muncă, muncă depusă de microbiom. De fapt, și aici fi atentă, fenomenul de putrefacție are loc în intestine, unde vegetalele sunt prelucrate de bacterii.

Sorry să îți zic, dar noi ne hrănim cu resturi de la bacterii. Asta-i viața!

Vei putea afla mai multe despre asta în transcriptul acestei emisiuni.

Extra

Microbiomul, locuitorul din noi care ne protejează


http://www.gnolls.org/1444/does-meat-rot-in-your-colon-no-what-does-beans-grains-and-vegetables/

Mulțumesc, Carmen, pentru întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri secrete despre laser de la cineva care lucrează cu lasere în fiecare zi.

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[Interviu]

3. Știri

1. Animalele pot fura gene de la bacterii

Îți mulțumesc că ai urmărit interviul despre laser. Acum te invit să fii alături de mine la cele trei știri importante ale ediției.

Prima știre pe azi: animalele pot fura gene de la bacterii. Cu toate că pare incredibil, să nu uităm că aproximativ 8% din codul nostru genetic își are originea în ADN-ul de virus.

Exact, visurile oamenilor care se cred puri tocmai au fost aruncate la gunoi.
img-las-s1-01-HIV_Virion-en-2 (Small)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Structure_and_genome_of_HIV )

Extra:
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2014/04/darwins-dna-eight-of-human-genome-comes-from-rna-viruses-weekend-feature.html
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/12/the-virus-planet-earths-invisible-world-that-would-reach-out-100-million-light-years-weekend-feature.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_genome#Mobile_genetic_elements_.28transposons.29_and_their_relics

Oamenii au interacționat cu virusurile timp de sute de mii de ani. În încercarea de a ne proteja de virusuri corpul uman a evoluat și a fost în stare să acapareze cod genetic de la ele.

Extra:

Suntem mai mult viruși și bacterii decât oameni


http://www.newscientist.com/article/mg22129583.300-origin-of-organs-thank-viruses-for-your-skin-and-bone.html?cmpid=RSS|NSNS|2012-GLOBAL|online-news#.VHyCOzFlkUd

New Scientist a publicat în 2013 un studiu din care aflăm că, datorită virusurilor, animalele au putut crea organe. Organele se creează prin procesul numit fuziune celulară iar această fuziune este facilitată de către proteina EFF-1, similară cu o proteină folosită de virusuri pentru a intra în celule.

Felix Rey, de la Institutul Pasteur din Paris, a descoperit că EFF-1 provine dintr-o clasă de proteine care și au originea în virusuri. Proteina are rolul de a crea pielea viermelui numit Caenorhabditis elegans prin procesul de fuziune celulară.

Studiind prezența proteinei în mai multe animale echipa lui Rey a putut stabili faptul că virusurile au lăsat urme în codul lor genetic.

Mai mult, dacă se stabilește fără urmă de îndoială că proteinele provenite de la virusuri au facilitat fuziunea celulară, acest lucru ar însemna că virusurile de pe Terra sunt responsabile pentru existența vieții multicelulare.

Elizabeth Chen de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland, SUA caută să găsească proteina responsabilă pentru fuziunea celulală în mușchiul uman. Ea spunea, în 2013, că ne mai trebuie date în favoarea ipotezei că virusurile sunt catalizatorii vieții multicelulare.

Una dintre cele mai recente confirmări a ipotezei a fost publicată în noiembrie 2014 de către Joseph Mougous, profesor în cadrul Departamentului de Microbiologie al Universității Washington.

Extra:
http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html
Nature, DOI: 10.1038/nature13965
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13965.html#close

Acesta a publicat în revista Nature, pe 24 noiembrie, faptul că gene din bacterii au ajuns în animale prin procesul numit transfer orizontal de gene. Acest fenomen este des întâlnit între bacterii care își pot transmite gene între ele, dar este rară trecerea genelor de la bacterii la animale.

Unul dintre candidații principali este căpușa care poate transmite boala Lyme, numită și Ixodes scapularis.
img-las-s1-02-animalssteal (Small)
(sursa http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html )
Acesta a reușit, de-a lungul timpului, să fure genele Tae de la bacteria Borrelia burgdorferi și poate crea antitoxina numită proteina Tae (VI secretion amidase effector (Tae) proteins).

Proteina Tae poate ucide bacteria astfel că acea căpușă este în siguranță. Studiind fenomenul transferului orizontal de gene cercetătorii vor putea crea medicamente mai performante și vor putea răspune la întrebarea: cum s-a trecut de la viața unicelulară la cea pluricelulară pe Terra.

2. Medicament sub forma unui implant electronic care se dizolvă

http://phys.org/news/2014-11-wireless-electronic-implants-staph-dissolve.html
img-las-s2-01-implant (Small)

Acum este momentul să aflăm despre un implant electronic care dozează medicamentul și, după perioada de folosire, se dizolvă în piele. Nimic mai interesant decât un implant care dispare după ceva zile.

Cercetătorii de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au creat un implant din mătase și magneziu care a eliminat infecțiile bacteriale din șoareci. Implantul a fost activat wireless și s-a dizolvat fără a lăsa urme pe pielea șoarecilor.

Implantul a curățat pielea de microbi cu ajutorul căldurii însă cercetătorii spun să se pot integra antibiotice în același implant. Un asemenea dispozitiv ar fi necesar pentru a elibera antibiotice în corp la intervale stabilite.

Pacientul nu ar mai avea nevoie să ia medicamentele la intervale prestabilite pentru că implantul ar elibera antibioticele în mod automat la stimulul unul semnal WiFi. După terminarea antibioticelor implantul se poate dizolva în corp.

Fiorenzo Omenetto, profesor de inginerie biomedicală, și Frank C. Doble de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au afirmat că vom avea un viitor al furnizării de medicamente cu ajutorul undelor WiFi.

La 24 de ore după folosirea implantului pielea șoarecilor de laborator era vindecată de bacterii iar implantul s-a dizolvat în termen de 15 zile.

Implanturile de azi au nevoie de operații și nu se pot dizolva. După folosire ai nevoie de o nouă operație chirurgicală pentru a le scoate. Viitorul sună WiFi, lucru valabil și la medicamente.

3. ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic

Extra:
http://www.science20.com/astro_watch/blog/dna_may_survive_spaceflight_study_finds-150092
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid
http://ro.wikipedia.org/wiki/Plasmid%C4%83
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0112979
http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2014/dna-uebersteht-den-kritischen-eintritt-in-die-erdatmosphaere_en.html

În ultima știre a ediției vei afla că ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic. Cora Thiel și Oliver Ullrich de la Universitatea din Zurich au demonstrat că plasmidele pot supraviețui unei călătorii în spațiul cosmic.
img-las-s3-01-DNA_methylation (Small)
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation )
Plasmidele sunt molecule de ADN care nu se află în cromozomi, ci în corpul celulelor. Cei doi au pus cod ADN de la plasmide pe diferite suprafețe ale rachetei TEXUS-49 iar codul a fost recuperat la aterizarea rachetei.

Racheta a ajuns în spațiu, a făcut un zbor suborbital și a revenit pe Terra. În tot acest timp plasmidele au supraviețuit decolării și reintrării în atmosfera planetei noastre.

Experimentul s-a numit DARE – DNA atmospheric re-entry experiment – și s-a folosit de racheta TEXUS-49 lansată de la Centrul Spațial Esrange din Kiruna, nordul Suediei.

Aproximativ 53% din ADN plasmidelor a fost utilizabil și s-a putut replica după realizarea experimentului.
img-las-s3-02-2000px-Plasmid_(english).svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid )
Acest experiment scoate în evidență faptul că ADN-ul, dacă ar exista în alte locuri din Univers, ar putea fi adus de către meteoriți pe Terra. Se știe că peste 100 de tone de meteoriți ajung zilnic pe planeta noastră.

De altfel, experimentul DARE a scos în evidență necesitatea regândirii misiunilor spațiale. Dat fiind că ADN-ul poate suporta condiții extreme viitoarele misiuni către planeta Marte vor avea grijă să nu contamineze planeta cu bacterii sau virusuri provenite de pe Terra.

Date fiind aceste descoperiri se contureaztă tot mai mult ideea că viața ar putea fi mult mai abundentă în Univers decât s-a crezut. Acest lucru este valabil chiar dacă ar fi vorba numai de niște bacterii pe un satelit al planetei Jupiter, de exemplu.

Știința ne uimește zilnic cu știri din ce în ce mai interesante.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

Categories
Emisiune TV Podcasts

Tehnocultura TVS – Ediție Specială: Tehnocultura și Intrebările Științei

Ediția specială a fost difuzată la TVS Brașov în data de 02 februarie 2015.

De data aceasta eu am fost cel chemat la interviu. Ovidiu Grădinar, directorul TVS Brașov, mi-a adresat o serie de întrebări surpriză.

I-am cerut să mă surprindă cu întrebările și sper că am dat răspunsurile potrivite. Sper să îmi fie iertate eventualele bâlbâieli.

In această ediție specială am discutat despre interesul meu pentru știință în general și cum am ajuns să scriu despre tehnologie și știință odată ce am descoprit lumea blogurilor, în 2010.

Tehnocultura.ro a luat fiintă în 2012 și este un proiect la care lucrez zilnic și care are menirea de a-i ajuta pe mulți oameni care doresc să afle mai multe despre tehnologie și știință.

Vorbim, de asemenea, și despre Intrebările Științei, emisiune care va fi lansată în curând tot la TVS Brașov. Emisiunea va avea episoare în care se răspunde, succint, la o mulțime de întrebări curioase.

Așadar, în fiecare episod se va răspunde la 3-5 întrebări de genul “De ce este cerul albastru?”, “Ce este lumina?”, “Cum s-au descoperit neutrinii?”.

Răspunsurile le vor da profesori și experți în diferite domenii ca matematică, fizică, biologie, chimie și alte științe exacte.

Subscribe in iTunes

Categories
Emisiune TV Tehnologie

Tehnocultura TVS 002 – Televiziunea [video]


***Nu dati cu pietre. Facuseram filmarea in SD si nu arata tocmai bine in HD, insa vom corecta in emisiunile viitoare.

Televiziunea este una dintre cele mai obișnuite tehnologii ce o folosim la momentul actual. Televiziunea ne permite să “vedem la distanță”, să urmărim evenimentele exact așa cum sunt înregistrate la mii de kilometri de noi.

Televiziune este un cuvânt creat din alăturarea termenului tele, cuvânt de semnifică “la distanță” în greaca antică și latinescul visio, adică “vedere”.

Televiziunea actuală își datorează existența a zeci de oameni care au inventat, pe rând, transmisiile radio sau prin cablu, tuburi vidate, captarea și trasmisia imaginilor.

Am avut onoarea de a-l invita in emisiune pe Adi Pascu, de la Mikado Brasov. Adi stie foarte multe lucruri din domeniul tehnologiei, motiv pentru care a creat cunoscutul lanturi de magazine de electronice Mikado.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta de podcast aici sau pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.

Începuturile televiziunii

Un lucru demn de menționat este faptul că fotografia, înregistrările video și audio, cinematografia, televiziunea, radio și telefonul s-au dezvoltat în aceeași perioadă, în secolul al XIX lea.

Era un lucru de așteptat ca un inventator din domeniul radiocomunicațiilor să aibă invenții și în alte domenii, cum este James Clerk Maxwell, de pildă, cu metoda celor trei culori pentru fotografie și crearea ecuațiilor undelor electromagnetice pentru fizică.

Anumite invenții create specific pentru un anumit domeniu urmau apoi a fi folosite și în alte domenii precum este filmul pe care puteau fi puse poze, dar care putea fi folosit și pentru cinematografie. Secolul XIX era un secol al oamenilor extraordinari.

Televizoarele sunt azi un lucru obișnuit, dar nu la fel a fost prin anii 1920, pe când se puneau bazele transmiterii imaginilor la distanță. Televiziunea a trecut prin două etape mari: mecanică și apoi electronică.

Adoptarea televiziunii la nivel mondial a început în 1928 în SUA, odată cu folosirea televiziunii mecanice, ca mai apoi să se folosească televizoarele cu tub catodic prin anii 30 ( 1934 – Germania, 1936 – UK, Franța, 1938 – SUA ) iar prin anii 60 televiziunea color. În 1955 Romania avea televiziune alb-negru, însă era doar în stadiul experimental. Din 1967 Europa adoptase televiziunea color ca standard iar azi circa 1.2 miliarde de locuințe de pe mapamond au cel puțin un televizor.

Primele televizoare costau $125 sau $2000 în banii de azi iar prin anii 60 deja 90% dintre americani aveau televizor. SUA a folosit o perioadă standardul NTSC (480 linii, acum folosesc digital ATSC), Europa de Vest PAL (576 linii) iar Europa de Est SECAM, acestea fiind standarde de transmisie (în UHF sau VHF) și codare a semnalelor pentru televiziunea color. În special este vorba de numărul de linii și de numărul de cadre pe secundă, diferite la cele trei standarde.

Prin anii 60 plăcile electronice ale televizoarelor foloseau tuburi cu vid iar din anii 70 s-au folosit circuitele integrate pentru prelucrarea semnalelor. Abia prin anii 80 s-au putut folosi telecomenzile pentru a schimba canalele, schimbarea canalelor fiind făcută de un tuner ce caută frecvențele posturilor TV în mod automat.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_introduction_of_television_in_countries
https://www.youtube.com/watch?v=YOQCA0r1PZk – BBc in 75 years
https://www.youtube.com/watch?v=lkV9ZloN2E8 – BBC slideshow (39 – 46 stopped)

Puțină istorie

Televiziunea mecanică – Paul Gottlieb Nipkow (1860 – 1940) a inventat, în 1884, primul sistem TV electromecanic ce se folosea de un disc rotativ pentru a transmite imaginile. Discul avea o serie de găuri dispuse în spirală la unghiuri egale.

Paul Gottlieb Nipkow:
img8-Paul-nipkow
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Gottlieb_Nipkow )
Acele găuri lăsau să treacă doar o mică parte din lumina ce venea de la obiectele din fața discului. Lumina de la acele găuri cădea pe o placă de seleniu care genera o cantitate de curent electric proporțională cu cantitatea de lumină. Semnalul electric era apoi transmis cu ajutorul antenelor la distanță unde un televizor avea un disc similar ce se rotea la aceeași viteză.

Televizorul prelua semnalul radio, îl convertea în semnal luminos și transmitea lumina către discul rotativ, imaginea generată apoi pe o lentilă sau ecran transparent fiind formată din linii succesive, dar relativ neclară.

Prima demonstrație practică a televiziuniii mecanice a fost făcută de către John Logie Baird ( 1888 – 1946 ) în 1925. Televizorul său forma imaginile în mișcare din 30 de linii verticale și la 5 cadre pe secundă. În 1926 și-a prezentat public invenția.

Prima imagine pe un televizor mecanic. În imagine este Oliver Hutchinson, partenerul de afaceri al lui Baird:
img12-John_Logie_Baird,_1st_Image
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/John_Logie_Baird )

Primul televizor mecanic – concept îmbunătățit:
img10-60llens
(sursa http://www.televisionexperimenters.com/lensdisk.html )

Iată un exemplu de televizor mecanic – video:

Iată un exemplu de televizor mecanic – imagine:
img11-1929_Baird_Televisor

(sursa http://www.talkingelectronics.com/projects/MechanicalTV/MechanicalTV-1.html )

Primele televizoare mecanice arătau ca un dulap de dimensiuni mici care aveau un vizor unde se vedeau imaginile.

Notă: Willoughby Smith (1828 – 1891) este cel ce a descoperit, în 1873, faptul că seleniul generează curent electric la contact cu lumina.

Extra:

http://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Gottlieb_Nipkow
http://en.wikipedia.org/wiki/Selenium#History
http://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell
http://en.wikipedia.org/wiki/Willoughby_Smith
http://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_television

Televiziunea electronică

Dat fiind că televiziunea mecanică avea multe neajunsuri s-a ajuns la dezvoltarea televiziunii electronice, rol important în acest sens avându-l Manfred von Ardenne (1907 – 1997) care a prezentat, în 1931, la Berlin Radio Show, primul televizor ce se folosea de tubul catodic, atât pentru recepție, cât și pentru transmiterea imaginilor.

Manfred von Ardenne:
img13-Bundesarchiv_Bild_183-K0917-500,_Prof._Manfred_v._Ardenne
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Manfred_von_Ardenne )

Televiziunea cu tub catodic era o tehnologie revoluționară la vremea respectivă și un pas mare față de televiziunea mecanică. Tubul catodic fusese inventat cu mult înainte de 1931 de către o serie de inovatori pornind de la Heinrich Geissler, cel care a creat primul tub vidat în 1855, ajungând apoi la Sir William Crookes, care, în 1878, a creat tubul Crookes și a descoperit formarea razelor catodice din acel tub.

Apoi, J.J. Thompson a descoperit în 1897 că razele catodice sunt, de fapt, fașcicole de electroni, un aspect important în functionarea unui televizor cu tub catodic.

Extra:
https://www.youtube.com/watch?v=4QAzu6fe8rE – Crookes and J.J. Thompson
https://www.youtube.com/watch?v=K-kxIP3FhCk – cum este orientat fașcicolul de electroni în interiorul tubului
http://inventors.about.com/od/cstartinventions/a/CathodeRayTube_2.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Television
http://en.wikipedia.org/wiki/Invention_of_television

În același an Ferdinand Braun a creat tubul Braun, tub cu catod rece, precursorul tubului catodic de azi iar în 1907 rusul Boris Rosing a reușit reproducerea unui semnal video pe un tub catodic afișând forme geometrice.

Un rol important în dezvoltarea televiziunii electronice l-a avut și inventatorul rus Vladimir K. Zworykin care, spre finalul anilor 20 experimentase cu tuburi catodice fierbinți pentru transmisie si receptie.

Un tub catodic precum cel folosit de Zworykin a fost folosit și de către Manfred von Ardenne. Acesta a prezentat public primul set TV în 1931 la Berlin Radio Show iar televiziunea și-a urmat cursul, tuburule catodice ajungând să fie folosite până în 2010, când s-a considerat că declinul acestora este oficial.

Motivul principal: monitoarele cu tub catodic ocupă foarte mult spațiu și sunt grele. Atunci când vrei să faci un televizor cu diagonala de 1 metru, costul acestuia ajunge să fie același cu cel al unui televizor cu LCD, dar mult mai voluminos și mai greu.

Cum funcționează televiziunea? Tuburi catodice, LCD-uri.

Pentru a transmite imagini la distanță și pentru a reda acele imagini în casele noastre avem nevoie de:
– captarea imaginilor
– transmisie
– recepție/afișare

Captarea imaginilor se face prin folosirea camerei video care transformă imaginile în semnat electric. Acel semnal electric este apoi trimis la stația de transmisie unde antena, care poate fi și o bară metalică lungă de câțiva metri, convertește semnalul electric în unde radio.

O antenă generează unde radio când sarcina electrică urcă și coboară pe acea antenă de milioane de ori, în cazul undelor FM, sau de mii de ori, în cazul undelor AM.

Odată ce semnalul radio este generat acesta poate fi “prins” cu antenele televizoarelor și reprodus pe ecranele acestora. Atunci când se recepționează unde radio are loc procesul invers: undele radio generează un curent electric la contactul cu antena. Acel curent electric este folosit de către tubul catodic pentru a afișa imaginile.

Tubul catodic

Este piesa din televizor cu cea mai lungă istorie. De la tubul vidat din 1855 și până la tubul ultraslim din 2010, tubul catodic prezenta avantajul clarității imaginii, nu avea o rezoluție nativă și puteai vedea imaginea și dacă te uitai sub un inghi, dintr-o parte.

Tubul catodic
img14-717px-Crt14
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode_ray_tube )

Minunăția de mai sus este compusă dintr-un tub vidat care are, în partea din spate:
– trei tunuri electronice (catodul fierbinte)
– bobine de atracție
– bobine de respingere
– anodul

Tubul catodic are în partea din fată, pe interior:
– mască de separare a fașcicolelor de electroni
– strat de fosfor cu zone verzi, roșii și albastre

Îți aduci aminte de faptul că J.J. Thompson a descoperit, în 1897, că tuburile catodice generează fașcicole de electroni? Ei bine, acele fașcicole de electroni, odată ce au fost generate de tunurile electronice vor fi trimise pe traiectorii precise de către bobinele de atracție și respingere.

Catodul fierbinte ori tunul electronic din tubul catodic este, în cele mai multe cazuri, un filament prin care trece curent electric la intensitate mare. Acest curent electric generează temperaturi de 1000 grade Kelvin, lucru ce face ca electronii să evadeze din metal și să ajungă în câmpul electric generat de tunul electronic. Odată ajunși în acel câmp electric electronii sunt accelerați la viteze mari și se deplasează în traiectorie dreaptă. Bobinele tubului catodic deviază apoi fașcicolul de electroni către stratul de fosfor de pe ecran în poziții exacte.

Tunul electronic:
img15-Egun
( sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_gun )

Cum arata tot procesul – video:
https://www.youtube.com/watch?v=Gnl1vuwjHto – CRT animatie si explicatii

Aceste tunuri electronice sunt responsabile de generarea a 60 de cadre pe secundă pe ecranul televizorului. Totul se petrece foarte repede.

Fascicol de electroni și cum se formează imaginea:
img16-2014-06-17_1349

Extra:
https://www.youtube.com/watch?v=tUWaLU73LQ8 – CRT video
https://www.youtube.com/watch?v=Gnl1vuwjHto – CRT animatie si explicatii
http://en.wikipedia.org/wiki/Cathode_ray_tube
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_gun
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermionic_emission
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_beam

Cu toate avantajele unor imagini clare create the către tuburile catodice, acestea au pierdut lupta cu ecranele LCD pentru că cele din urmă sunt mult mai ușoare, consumă mai puțină energie electrică și se pot recicla mult mai ușor decât tuburile catodice.

Dar despre ecranele LCD și succesoarele acestora vom vorbi într-o emisiune viitoare.
Ecran LCD:
img17-aoc-36-inch-LCD-screen
( sursa http://www.cravingtech.com/aoc-936sw-36-inch-green-lcd-monitor.html )

Revenind la televiziune, am văzut că transmiterea imaginilor nu este lucru ușor și că a fost nevoie de mai bine de 100 de ani de crearea tubului vidat până la punerea în practică a televiziunii color.

Ar mai fi multe de zis despre metodele de transmisie radio sau prin cablu, despre tunere, set-top boxuri, plăcile integrate din televizoare, standarde NTSC/PAL/SECAM și urmașele acestora, dar vom trata aceste lucruri în emisiuni viitoare.

Sper că am reușit să îți trezesc curiozitatea legat de unul dintre cele mai obișnuite obiecte din casele noastre. Știind puțin isotria lor, câte ceva despre tehnologia din spatele lor și știința care le-a creat, putem să le apreciem mai mult.

Stiri:

1. Apă în adâncurile Pamantului, la 700 de km în manta

http://tehgeektive.com/2014/06/13/water-inside-earths-mantle-un-freakin-believable/
http://www.newscientist.com/article/dn25723-massive-ocean-discovered-towards-earths-core.html#.U6EhtvkuvTC
http://news.ualberta.ca/newsarticles/2014/march/rare-mineral-points-to-vast-oceans-beneath-the-earth
http://en.wikipedia.org/wiki/Ringwoodite

Un rezervor de apă de trei ori mai mare decât oceanele lumii se află la 700 de km adâncime, în manta. Este ultimul loc în care te-ai aștepta să găsești apă, însă apa de la asemenea adâncimi este sub forma hidroxil HO- și este prinsă în cristale numite rindwoodite.

Rindwoodite, numite după omul de știință australia Ted Ringwood (1930–1993) sunt cristale polimorfe formate din fier, magneziu și silicați (Mg+2, Fe+2)2SiO4 .

Imagine ringwoodită:
BlueRingwoodite
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Ringwoodite )

Steve Jacobsen, de la Northwestern University in Evanston, Illinois și-a pus întrebarea dacă nu cumva am putea găsi apă în adâncurile Pământului și a folosit mai bine de 2000 de seismometere pentru a urmări undele mecanice generate de 500 de cutremure de-a lungul timpului.

Propagarea undelor mecanice create de cutremure în interiorul Pământului
img-s-1-seismic_interior
(sursa http://www.cmmp.ucl.ac.uk/~cmsg/research.html )

Cutremurele generează unde mecanice care trec inclusiv prin centru planetei astfel că, odată ce acestea au ajuns în zona cu ringwoodită, s-a observat că se deplasează mai greu, lucru care se petrece de obicei în apă.

Pentru a fi sigur că încetinirea undelor a fost provocată de apă Jacobsen a recreat condițiile prezente la 700 de kilometri adâncime și a știut exact la ce să se aștepte de la citirea rezulatelor venite de la seismografe.

Ringwoodită în stratul de separație:
img-s-2-2014-06-18_0845
(sursa http://www.nature.com/nature/journal/v479/n7374/fig_tab/479480a_F1.html )

Dat fiind că știm acum că avem apă în manta, teoria conform căreia apa a fost adusă pe pământ de comete sau asteroizi începe să fie pusă sub semnul întrebării de către comunitatea științifică.

2. S-a descoperit o stea în interiorul altei stele. Obiectele Thorne–Żytkow sunt reale

http://tehgeektive.com/2014/06/13/a-star-within-a-star-we-finally-got-to-see-this-too-a-thorne-zytkow-object/
http://en.wikipedia.org/wiki/Thorne%E2%80%93%C5%BBytkow_object
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-06/uoca-adf060414.php

Un obiect Thorne-Zitkow este o gigantă roșie care conține o stea neutronică în interiorul ei.
O gigantă roșie este stea în etapa finală a existenței sale, moment în care are un volum de miliarde de ori mai mare decât Soarele nostru.

O stea neutronică este rămășița unei stele ce a avut o masă de cel puțin 15 ori mai mare decât Soarele, dar apoi a fost distrusă de o supernovă. Este, altfel spus, o giganță roșie care a explodat. Steaua neutronică poate avea un diametru de numai 10 kilometri, dar poate conține masa a câtova Sori de-ai noștri.

O supergigantă roșie:
img-s-3-giganta-rosie-591px-Redgiants.svg
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Red_supergiant )

Atunci când combini cele două obții unul dintre cele mai ciudate corpuri cosmice care au existat vreodată. Obiectul Thorne-Zytkow a fost descoperit în steaua HV 2112, din Micul Nor Magelanic, fiind rezultatul unui sistem binar în care supergiganta roșie a înghițit steaua neutronică, aceasta ajungând sî devină noul său centru.

Cercetătorii Kip Thorne și Anna Żytkow au stabilit, în 1977, că un asemenea obiect ar putea fi recunoscut datorită concentrației de rubidiu, litiu și molibden. Cercetătorii știu că stelele pot genera aceste elemente în mod separat, dar asemenea concentrații pot exista doar în obiecte de tip Thorne-Zytkow.

Steaua a fost descoperită de Emily Levesque de la Universitatea Boulder, din Colorado, împreună cu echipa ei formată din: Philip Massey, de la Observatorul Lowell din Flagstaff, Arizona; Anna Żytkow de la Universitatea Cambridge in Anglia.și Nidia Morrell de la Observatoarele Carnegie din La Serena, Chile.

3. Palantir în lupta cu infracționalitatea

Palantir: tehnologia în lupta cu infracționalitatea


http://www.palantir.com/

Polția din Los Angeles, SUA se folosește de două componente importante pentru a lupta cu infracționalitatea: analiza big data și cititoarele de plăci de înmatriculare plasate pe unele dintre autoturismele de patrulă. Big data este un termen pentru colecții de date care nu pot fi procesate în modul clasic și ai nevoie de zeci, sute sau mii de servere pentru a le prelucra.

De big data se ocupă Palantir, un software specializat în strângerea și corelarea mulțimilor de baze de date pentru a ajuta poliția din Los Angeles în găsirea urmei făptuitorilor. Palantir face în câteva minute munca a 30 de detectivi timp ce ar lucra câteva zile.

Palantir la lucru:
img-s-6-palantir-2014-06-18_0920
(sursa: CNN International Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=a2xYI9gbys0 )

Palantir la lucru:
img-s-7-pal2-2014-06-18_0921
(sursa: CNN International Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=a2xYI9gbys0 )

Scanarea automată a plăcilor de înmatriculare permite Palantir crearea unor hărți a locurilor pe unde au circulat făptuitorii fără ca polițiștii să depună efort. Scanarea automată permite polițiștilor aflați în patrulă să identifice autoturismele date în urmărire.

Scanarea numerelor de înmatriculare:
img-s-4-licence
(sursa: CNN International Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=a2xYI9gbys0 )

Deși laitmotivul Big Brother apare în tot felul de asemenea cazuri, beneficiile tehnologiei Palantir și a scanării automate a numerelor de înregistrare sunt evidente: zile de muncă economisite, se obține o imagine de ansamblu legat de un caz anume, rapiditate, analiză în timp real.

Categories
Podcasts

Tehnocultura 000: Promo emisiune tehnologie și știință

Emisiunea despre tehnologie si tehnologie va fi difuzata la TVS incepand cu data de 14 octombrie 2014, in fiecare marti, la orele 20:30.

A doua zi emisiunile vor fi incarcate pe YouTube iar detaliile despre episoade vor fi publicate pe tehnocultura.ro. Detalii la link: http://tehnocultura.ro/2014/10/02/tehnocultura-acum-emisiune-la-tvs-televiziune-locala-brasov/

Subscribe in iTunes

Categories
Emisiune TV Stiinta Tehnologie

Tehnocultura – acum emisiune la TVS, televiziune locală Brașov


Din data de 14 octombrie 2014, în fiecare marți mă vei vedea la TVS, televiziune locală Brașov, vorbindu-ți despre o anumită tehnologie, despre istoria din spatele ei, despre inventatorii ce au dus la crearea ei și, bineînțeles, voi explica și știința din spatele tehnologiei respective.

Desigur, vor fi multe informații într-un timp scurt de emisie de aproximativ 30 de minute, dar sigur vei afla ceva nou și interesant. Emisiunea este structurată astfel: parte de prezentare, apoi un interviu cu un expert în domeniu și apoi partea de știri din lumea științei.

În fiecare marți va fi difuzată emisiunea la TV, dar în ziua imediat următoare voi publica acele emisiuni pe canalul Tehnocultura pe YouTube.

Fiecare emisiune are un transcript destul de mare care va fi publicat aici, pe tehnocultura.ro, și din care te vei putea informa mult mai bine: surse auxiliare, calcule, mai multe grafice, lucruri pe care nu le-am zis în emisiune.

Te aștept pe tehnocultura.ro și pe canalul de YouTube al Tehnocultura. Nu rata nici o emisiune!

Categories
Cultura Online Stiinta TechArt Tehnologie

1 octombrie 2012: tehnocultura.ro vede lumina zilei #firstpost

De ceva timp mi-am pus în cap să am un domeniu separat pentru articolele de tehnocultură, știință, educație. Și am reușit acest lucru cu tehnocultura.ro. Deși conceptul de tehnocultură este oarecum aplicat în învățământul românesc, termenul propriu-zis nu este tocmai cel mai popular.

Dilema Veche a publicat un articol de referință legat de tehnocultură și importanța ei pentru orice om pasionat de mai mult decât simpla sa existență.

Cele peste 380 de articole pe care le găsești în acest moment pe acest blog sunt rupte din blogul părinte obisnuit.eu, blogul meu de inimă în ultimii aproape doi ani. Nu mi-a plăcut ideea de a pune la un loc articolele despre invenții, techart, cultură la un loc cu mersul la petreceri și alte chestiuni de ordin personal. Acum sunt împăcat.

Aici vei găsi articole despre: invenții, concepte tehnologice, moduri în care tehnologia ne influențează viața și gândirea, tehnologie care modelează cultura, o cultură a tehnologiei, știință, materiale educative, ebook-uri, website-uri care fie sunt utile, fie te învață lucruri utile. Una dintre criticile aduse blogosferei este aceea că e prea puțincă cultură sau educație pe ele. Greșit. Important este să știi unde să cauți.