Литература
1.
Закиров Д.Г. Энергосбережение. Пермь: Книга, 2000.
2.
Закиров Д.Г., Петин Ю.М. Теплонасосные технологии в России // Энергия и менеджмент.
Минск, 2004. № 4. С. 56-62.
3.
Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в
энергетическом балансе России. М.: Минтопэнерго РФ, 1994.
4.
Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Под
ред. П. П. Безруких. СПб.: Наука, 2002.
5.
Закиров Д.Г., Рыбин А.И. Применение тепловых насосов в целях утилизации теплоты оборотной
воды и охраны окружающей среды//Уголь. 1988. №3.
6.
Закиров Д.Г., Закиров Д.Д., Суханов В.С. Проблемы теплоснабжения в коммунальном хозяйстве
и пути их решения с использованием тепловых насосов // Жилищно-коммунальное хозяйство.
2002. № 5.
7.
Kazakhstan: Country profile, Renewable Energy Initiative, EBRD Wikipedia
98
МЕТАЛЛУРГИЯ, ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ САЛАСЫНДАҒЫ ҒЫЛЫМ
МЕН ИННОВАЦИЯ
__________________________________________________________________________
НАУКА И ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ МЕТАЛЛУРГИИ, ХИМИЧЕСКОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
ӘОЖ 556.182.(574)
АУЫР МЕТАЛДАРДЫҢ ТІРІ АҒЗАЛАР МЕН АДАМ ДЕНСАУЛЫҒЫНА ӘСЕРІ.
Абдуалиева Ж.У., Айменов Ж.Т.,Сапарова А.А.
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент, Қазақстан
Резюме
В данной статье рассматриваются влияние тяжеллых металлов на организм человека и их
последствия
Summary
This article discusses the impact heavy metals on the human body and their consequences.
Табиғи және ағынды сулардағы кеңінен тараған уытты заттарға ауыр металдар жатады. Жақсы
тазартылмаған ӛндірістік ақаба сулардан су тазарту бекеттерінен шайынды сулар арқылы ауыр
металдар су қоймаларына тҥседі. Жер асты суларды ауыр металдардан тазарту мәселелері бір
аймақтың ғана емес, ол жалпы мемлекеттік мәселе болып табылады, себебі, жер асты сулар міндетті
тҥрде қалалар мен елді мекендерге де жетеді, олар суды ашық су қоймаларынан пайдаланады.
Сондықтан тоқыма, тері. Гальванотехникалық, химиялық ӛндірістердегі ақаба суларды локальды
тазарту оның қҧрамынан ауыр металдарды тазартып алғанға дейін тазартылуы қажет. Металлургия,
химия, ағаш ӛңдеу және тоқыма ӛндірістерінде катализатор және қоспа ретінде хромды пайдалану, су
объектілеріне осы элементтің кӛп мӛлшерде тҥсуіне алып келеді.Ақаба су қҧрамынан ауыр металдарды
тиімді бӛліп алу қабілеті бар, жаңа технологияларды ӛңдеу және енгізудің арқасында, ашық су
қабылдағыштарында уытты тҧнбалардың қалыптасуының алды алынатын болады. [1].
Техногенді қалдықтар яғни олар ауыр металлдар тірі ағзалардың зат алмасуына және адам
денсаулығына әсер етуімен байланысты болады. Эндокринді жҥйелердің және ас қорыту ағзалардың,
ісіктердің пайда болуына, қан және қан жҥру ағзаларында радионуклидтерді, пестицидтерді және ауыр
металдарды енгізеді. Барлық металдар кӛрсетіп жатқан уытты әсеріне байланысты белгілі бір класқа
жатады (1 кесте). Суда бірнеше ауыр металдың болуы биологиялық объекттерге, сонымен қатар адамға
да қатысты уытты әсерін кҥшейтті. Суда мыс пен мырыш қоспасы болған жағдайда уыттылық бес
есеге ӛседі. Еріген оттегіге жетіспеушілігі болатын су және топырақ жҥйелеріндегі ауыр
металдардың микроағзаларға уыттылығы кҥрт артады. Ауыр металдар су объекттері мен топырақтың,
ӛсімдіктердің микроағзаларымен толады, содан соң ҥй жануарларының жеміне тҥседі, ал табиғи тағам
тізбегі бойынша адам ағзасына барады. [2].
Кесте 1. Ауыр металдардың адам денсаулығына әсері.
Металдар Қауіптілік
класы
Уытты әсері
Су қоймасының
ШМК, мг/дм
3
Кадмий
1
Жҥйке жҥйесіне, зат алмасуға әсер етеді; канцероген
0,001
Кобальт
2
Тыныс алу жҥйесіне, зат алмасуға әсер етеді; аллерген
0,1
Марганец 2
Тыныс алу жҥйесіне, зат алмасуға әсер етеді; алерген
0,1
Мыс
2
Тыныс алу жҥйесіне, зат алмасуға әсер етеді; алерген
0,1
Никель
2
Зат алмасуға әсер етеді; алерген, канцероген
0,1
Сынап
1
Зат алмасуға әсер етеді; алерген, канцероген
0,005
Қорғасын 1
Орта жҥйке жҥйесіне, бҥйрекке әсер етеді, қан қысымен
ӛзгертеді және репродуктивті функцияны бҧзады
0,1
Хром (VI) 1
Канцероген, аллерген
0,1
Мырыш
2
Зат алмасуға әсер етеді; аллерген
0,05
99
Бірақ металдар, сонымен қатар ауырлар, су ортасындағы белгілі бір балансында балдырлар
тіршілігінде жақсы әсер ете алады. Осы қасиеттері бойынша барлық металдар екі топқа бӛлінеді.
Бірінші топқа темір, мыс, марганец, мырыш; бҧл металдар белгілі бір концентрацияларда
балдырлардың тіршілігін қамтамасыз етеді және олардың спецификалық физиологиялық
функцияларын орындауға қажет. Екінші топқа никель, хром, алюминий, қалайы, кадмий, қорғасын,
сынап; балдырлар ҥшін бҧл металдардың қажеттілігі анықталмаған. Никель мен алюминийдің белгілі
бір жағдайлары мен концентрацияларында балдырлардың дамуына жақсы әсер етуі мҥмкін; бҧл
металдардың спецификалық функциялары су флорасы ҥшін анықталмаған. Жер асты сулардың
қҧрамындағы еріген кҥйдегі ауыр металдар су температурасына, жалпы тҧз және органикалық лигандо-
комплекстҥзушілер қҧрамына, рН мӛлшеріне тәуелді болады. Жер асты сулардағы ауыр металдар
иондары ондағы органикалық заттармен кешендер тҥзеді. Бҧл нейтралды және сілтілі ортадағы гуминді
қосылыстарға тән. [3].
Әдебиеттер
1.
Концепция экологической безопасности Республики Казахстан// Казахстанская правда. - 1996.
1 июля.
2.
Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.:
Гидрометеоиздат, 1984.- 560 с.
3.
Косов В.И., Иванов В.Н. Охрана и рациональное использование водных ресурсов: учебное
пособие. Твер.гос.техн. ун-т, 1995 – 240 с..
УДК 531.5
КРУГООБОРОТ НЕЙТРИНО - КАК ФАКТОР, ВЛИЯЮЩИЙ НА ГРАВИТАЦИЮ ЗЕМЛИ
Адаев У.Ж., Каримсаков К.Е.
ЮКГУ им.М.Ауэзова, Шымкент Казахстан
Түйін
Бұл мақалада гравитацияның және нейтрино аралығында байланыс мәселесiнiң заманауи күйi
қаралған. Осы саладағы бiлiмнiң даму тарихы ретроқатарымен қаралған.
-
- және
+
- жолы бойынша
ядролық ыдырау процесстері талқыланған. Әдебиеттерде бар эксперименталдi мәлiметтердi талқылау
негiзiнде энергиясы ультратӛмен нейтрино энергиясы жоғары ядролық нейтриноға қарағанда заттармен
әрекеттесуі тиімдірек екені кӛрсетілген. Гравитациялық зерттеулерді жүргізген кезде нейтриноны есепке
алған дұрыс болар деген ой тұды.
Summary
In article the current state of a problem of communication between gravitation and neitrino is considered. A
retrospective number of history of development of knowledge in this area is shown. The processes occurring at
-
-
and
+
- disintegration of kernels are analysed. On the basis of the analysis of experimental data available in the
literature the conclusion is drawn on that, neitrino ultralow энергий co-operate with substance more effectively,
than neitrino "nuclear" энергий. It and other factors testify to necessity to consider gravitational processes taking
into account participation in them neitrino.
Аннотация
В статье рассмотрено современное состояние проблемы связи между гравитацией и нейтрино.
Показан ретроспективный ряд истории развития знаний в этой области. Проанализированы процессы,
происходящие при
-
и
+
- распаде ядер. На основе анализа имеющихся в литературе экспериментальных
данных сделан вывод о том, нейтрино ультранизких энергий взаимодействуют с веществом более
эффективно, чем нейтрино «ядерных» энергий. Это и другие факторы свидетельствуют о необходимости
рассматривать гравитационные процессы с учетом участия в них нейтрино.
Ключевые слова: нейтрино, гравитон, гравитация, тепло Земли, гравитационный импульс, нейтринная
осцилляция, масса нейтрино
.
Одной из самых старых идей относительно природы гравитации является кинетическая теория
Фатио-Ле Саже, в которой механическое воздействие частиц эфира обеспечивает влечение тел друг к
другу. Стандартными возражениями против теории Фатио-Ле Сажа являются еѐ неспособность точного
100
предсказания относительно возможного гравитационного экранирования, природы и свойств потоков
носителя гравитации.
Элементарным
переносчиком
гравитационного
взаимодействия
является
гравитон,
гипотетическая частица без массы и без электрического заряда. Попытки расширить стандартную
модель гравитонами сталкиваются с серьѐзными теоретическими сложностями в области высоких
энергий, равных или превышающих планковскую энергию, из-за расходимостей квантовых эффектов,
где гравитация не ренормализируется.
Согласно общей теории относительности, при движении массивных тел с переменным
ускорением возникают возмущения гравитационного поля, которые распространяются в вакууме в
виде гравитационных волн. Мощным источником их являются взрывы сверхновых звезд, процессы их
гравитационного коллапса, когда вместе с гравитационными волнами испускаются и нейтринные
потоки.
Модель испускания гравитационных волн была проверена на взрыве сверхновой, который
произошел на расстоянии 168 тысяч световых лет от Земли в Большом Магеллановом Облаке. Эти
волны были зарегистрированы американскими гравитационными детекторами в 1987 году. Тогда
нейтринные детекторы уловили 24 нейтрино, испущенных во время взрыва. Физики выяснили, что с
точностью плюс-минус 10 миллисекунд максимум гравитационных возмущений происходит примерно
за 5 миллисекунд до возникновения нейтринной вспышки [1].
Проходя через массивное тело, гравитационные волны изменяют направление, преломляются,
подобно световым волнам, проходящим через линзу. В результате гравитационные волны
фокусируются на некотором расстоянии от такой «гравитационной линзы». Как показал Л. X. Ингель,
обычная звезда, типа Солнца, обладает хорошими фокусирующими свойствами [2].
В исследованиях Дж. Бакалла, Дж. Уилера, Ингеля Л.Х., Зельдовича Я.Б., Сюняева Р.А.,
Пархомова А.Г., Федосина С.Г., Березинского В.С., 3ацепина Г.Т., Алексеева Е.М. и других уделяется
особое внимание на аналогичные гравитону свойства нейтрино.
Нейтрино – элементарные частицы, не имеющие электрического заряда. Реагировать с другими
частицами нейтрино могут за счет слабого ядерного взаимодействия. Поток нейтрино, возникающих
при бета-распадах, без ослабления проходит через слой вещества толщиной, сопоставимой с
межзвездными расстояниями.
Возможно, что нейтрино способно очень слабо взаимодействовать с электромагнитным полем,
так как теоретики допускают наличие у этих частиц магнитного момента, хотя и очень малого.
Магнитный момент нейтрино меньше 10
-12
магнитного момента электрона, но, по-видимому, не равен
нулю. В настоящее время известно о существовании шести типов нейтрино (электронное ν
e
, мюонное
ν
μ
, тау-нейтрино ν
τ
, а также их античастицы). Нейтрино возникают и поглощаются при распадах
атомных ядер и элементарных частиц [3].
Нейтрино ультранизких энергий является самым распространенным веществом Вселенной. Их
концентрация, в среднем по Галактике, составляет 10
7
-10
8
частиц/см
3
. Выяснилось, что в
противоположность ранее существовавшим представлениям, нейтрино ультранизких энергий
взаимодействуют с веществом несравненно более эффективно, чем нейтрино «ядерных» энергий.
Взаимодействие нейтрино ультранизких энергий с веществом подобно взаимодействию света
или радиоволн со средой, обладающей очень высокой прозрачностью. В вакууме распространение
излучения происходит прямолинейно и без обмена энергией. Но на неоднородностях, на границах сред
с различными физическими свойствами происходит преломление и отражение, т.е. изменение
направления распространения. При этом энергия частиц (квантов) не меняется. Изменение
направления движения означает изменение импульса, с которым связано действие силы на фрагмент
вещества, где произошло это изменение. Таким образом, нейтрино взаимодействует с веществом
своеобразно: поток излучения оказывает механическое давление при отсутствии энергообмена.
На основе данных, полученных из астрономических наблюдений, сделана оценка массы
нейтрино, влияющего на бета-радиоактивность (около 20 эВ), и плотности их потока (около 10
13
частиц
на см
2
с) [4].
Физиками проведены два варианта экспериментов для обнаружения нейтрино. Первый -
наблюдение
-
-распада - впервые рассмотрен Х. Бете и Р. Пайерлсом в 1934 году. Обратным бета-
распадом называются реакции, существование которых следует из теории Ферми:
n → p + e
−
+
⊽
Электрон и антинейтрино вылетают из ядра, а протон и оставшиеся нуклоны образуют новое
ядро. Преимущественно это превращение происходит в ядерном реакторе, как на свободных, так и на
связанных в ядрах нуклонах. Оценка вероятности поглощения нейтрино дала поразительный
101
результат: в твѐрдом веществе нейтрино с энергией, характерной для
бета-распада, должно пройти
расстояние порядка сотен световых лет, прежде чем будет захвачено ядром.
При
+
-распаде ядра, содержащего избыток протонов, один из них превращается в нейтрон и
одновременно испускаются позитрон и нейтрино [5]:
р
→ n + e + ν
В 1960-х годах физик Рэй Дэвис (Ray Davis), работая глубоко под землей в золотой шахте
Хоумстейк в Южной Дакоте, показал, что поток солнечных нейтрино, попадающих на Землю, втрое
меньше, чем предсказывали теоретические расчеты ядерных реакций на Солнце, сделанные Джоном
Бакалом. Загадка пропавших частиц была решена в 2001 году, когда нейтринная обсерватория Садбери
в Канаде нашла недостающие две трети альтернативными методами обнаружения. Ученые посчитали
доказанным, что свойства массы нейтрино позволяют им колебаться между тремя ароматами нейтрино
[6].
В работах Джона Уилера весьма характерным является стремление связать проблемы
космологии и теории элементарных частиц. Он подчеркивает роль нейтрино и гравитационных волн в
балансе энергии Вселенной и подробно обсуждает различные реакции трансмутации частиц, особенно
нейтрино, между собой и гравитонами. Эти обстоятельства оправдывают название его книги:
«Гравитация, нейтрино и Вселенная». Уилер вместе с Мизнером и Брилем развивает концепцию, где
гравитационное поле порождается не только материей с массой покоя, но и, например, фотонами и
нейтрино, а также за счет их кинетической энергии.
Частота квантового колебания нейтрино строго пропорциональна его массе и образует вакуум.
Естественно, эта частота должна быть не меньшей и кратной комптоновской частоте. Таким образом,
имеет место следующее соотношение для «гравитационного импульса»:
ω
ν
= 2πmc
2
/h [с
-1
]
где:
m – масса нейтрино, генерирующая кванты вакуума,
h - постоянная Планка,
c - скорость света в вакууме.
Нейтрино есть единственное известное нам поле Ферми, которое является истинно простым и
фундаментальным. Физика нейтрино, все больше, занимает центральное место в физике элементарных
частиц.
Эксперименты Рейнса и Коуэна вполне убедили нас в том, что нейтрино переносит энергию
через пространство. Нейтрино обнаруживается ныне в «фамильном дереве» каждой элементарной
частицы. В мюонных распадах, каждая из последних может поглощать или испускать нейтрино [7]:
μ → e + ν +
⊽ ,
π → μ + ν,
K → μ + ν
В 1988 году японские ученые начали проводить эксперимент на подземном детекторе
Kamiokande-II. Основным процессом их эксперимента является рассеяние солнечных нейтрино на
электронах обычной воды. В результате столкновения нейтрино с атомом воды, ядро атома
отскакивало, а из атомной оболочки вылетал электрон, создавая в воде черенковское излучение:
e + ν → e
-
+ ν
Но подобно экспериментам Homеstake, Kamiokande-II обнаруживал только очень редкие
высокоэнергетичные нейтрино.
В 1998 году участники эксперимента на детекторе SuperKamiokande заявили о регистрации
явлений, похожих на нейтринные осцилляции. Протоны космических лучей в результате столкновения
с атомом атмосферы рождают заряженный пион, который распадается на мюон и мюонное нейтрино:
π
±
→ μ
±
+ ν (
⊽ )
Мюон в свою очередь распадается на электрон, низкоэнергетичное электронное антинейтрино и
высокоэнергетичное мюонное нейтрино.
μ
±
→ e
±
+ ν
е
(
⊽
е
)+ ν
μ
(
⊽
μ
)
Наличие осцилляций в свою очередь свидетельствует, что масса нейтрино не равна нулю [8].
В 2005 году в эксперименте KamLAND удалось зарегистрировать электронные антинейтрино,
испускаемые при бета-распаде урана-238 и тория-232, что позволило впервые оценить верхнюю
границу тепла, которое может выделяться при радиоактивном распаде в ядре Земли.
Как сообщает PhysicsWeb, результаты обработки данных, полученных детектором KamLAND,
показали, что на 1 см
2
в секунду на поверхности Земли приходится около 16,2 млн. нейтрино,
«рожденных» на поверхности ядра Земли. Тепловая мощность радиоактивного распада урана и тория
102
в ядре Земли может, согласно оценкам ученых, достигать 60 ТВт (наиболее вероятное значение -
24 ТВт) [9].
Поток тепла, идущий из центра Земли, ориентировочно составляет 60 ТВт. Что является
источником этого тепла? Распад долгоживущих изотопов? Ядерный реактор в центре Земли? Ответ
может дать только изучение потока нейтрино из ядра Земли. Эти процессы исследует – нейтринная
геофизика. В 90-е годы для объяснения переориентации земного магнитного диполя учеными была
выдвинута гипотеза о существовании ядерного геореактора в центре Земли (J.Herndon, 1993, 2003) [10].
Исследователи шведского университета Упсалы (Швеция) Наталья Скородумова и Анатолий
Белоношко проводили интересный компьютерный эксперимент. Они с интервалом в четыре года
измеряли скорость прохождения сейсмических волн из района Северного полюса в район острова
Таити. Оказалось, что волны проходили с разной скоростью. Такое возможно в случае, если внутри
Земли есть некие структуры, например, если ядро перемещается относительно поверхности Земли [11].
Г. И. Кузьменко в своей работе «Глубинные процессы Земли», считает, что в последнее время
акценты в изучении глубинных процессов Земли смещаются с коры и мантии на земное ядро. Именно в
ядре рождается не меньше тепла, чем в радиоактивных материалах коры. Именно там - для
классической теории - больше всего неясных явлений. Поэтому следует внимательней отнестись
к предположениям о существенном уточнении температур внутри ядра и возможности там некоторого
плазменного состояния [12].
На основании вышеизложенного, можно выделить следующие свойства нейтрино:
-рождаются в термоядерных реакциях звезд и хаотически заполняют вакуум;
-имеют большое проникающее свойство и слабо взаимодействуют с электромагнитным полем;
-нейтрино ультранизких энергий взаимодействуют с веществом более эффективно, чем нейтрино
«ядерных» энергий;
-в неоднородных веществах, на границах сред с различными физическими свойствами изменяют
направления распространения;
-поглощаются в бета-обратном распаде на поверхности центрального ядра Земли;
-оказывают механическое давление при отсутствии энергообмена;
-квантуются, совершают колебания и сопровождают гравитационные волны.
Нейтрино, обладая указанными экспериментально подтвержденными свойствами, имеет полное
право на замещение гипотетического гравитона. Приведенные данные свидетельствуют о
целесообразности дальнейшего рассмотрения гравитационных процессов с непосредственным
участием нейтрино.
Литература
1.
Ингель Л.Х. Замечание о гравитационной фокусировке / Л.Х. Ингель // Астрон. журн. - 1973. Т. 50,
вып. 6. - С. 1331-1332.
2.
Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.prostonauka.com/node/117/backlinks,
свободный. - Нейтрино помогут поймать гравитационные волны.
3.
Федосин С.Г. Модель гравитационного взаимодействия в концепции гравитонов / С.Г. Федосин //
Journal of Vectorial Relativity. - 2009, Vol. 4. № 1. P. 1-24.
4.
Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.biblus.ru/Default.aspx?book=7b48i1h0a2,
свободный. - Пархомов А.Г./ Исследование природных потоков нейтрино ультранизких энергий
детекторами силового воздействия / А.Г.Пархомов. – М.: МНТЦ "ВЕНТ", 1992.
5.
Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.wikipedia.org/wiki, Нейтрино.
6.
Интернет
[Электронный
ресурс]
/
Режим
доступа:
ftp://ftp.inion.ru/inion/IRB/z/Bolotin/text/d1/04200727891.txt, свободный. - Дж. Бакал. / Нейтринная
астрофизика, Москва, Изд-во «Мир», 1993.
7.
Джон Арчибальд Уилер. Гравитация, нейтрино и Вселенная / Уилер Джон Арчибальд // перевод: Д.Д.
Иваненко, Н. В. Мицкевич. – М.: - Наука, 1962. - Серия Проблемы физики.
8.
.Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа:
www.nuclphys.sinp.msu.ru/neutrino/newtrino_s/kam.htm, свободный. - Д.Орехов. / Нейтринные
детекторы: Kamiokande-II, Super-Kamiokande и KamLand.
9.
Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа:
www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2005/07/28/184158, свободный. - Геонейтринная томография
вскроет мантию Земли.
10.
Интернет [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/cosm/index-322.htm,
Нейтрино из центра Земли.
103
ӘОЖ.541.18; 546.224
Достарыңызбен бөлісу: |