16
ÂWIAT NAUKI LUTY 2004
pano
rama
Oszacowanie iloÊci oleju
pozostajàcego w zbiornikach
Prestige’a by∏o mo˝liwe dzi´ki
sondzie neutron-gamma.
To stosowane w górnictwie
naftowym urzàdzenie zawiera
substancj´ promieniotwórczà
emitujàcà neutrony. Gdy zostanà
one poch∏oni´te przez atomy
wodoru, nast´puje emisja
promieniowania gamma – ró˝nej
d∏ugoÊci dla wody i ciek∏ych
w´glowodorów. W ten sposób
oceniono, ˝e w zbiornikach
tankowca znajduje si´ oko∏o
13 100 t oleju w cz´Êci dziobowej
i oko∏o 700 t w rufowej.
WI¢CEJ FAKTÓW
SZUKANIE OLEJU
W
∏adowniach
tankowca Prestige, któ-
ry zatonà∏ w listopadzie 2002 roku
u wybrze˝y Hiszpanii i do dziÊ spo-
czywa na g∏´bokoÊci 3800 m, wcià˝ znajdu-
je si´ oko∏o 14 tys. z przewo˝onych 77 tys.
ton oleju opa∏owego. Wyciek, który pojawi∏
si´ tu˝ po p´kni´ciu kad∏uba, wyrzàdzi∏ na
wybrze˝u Hiszpanii i ∏owiskach szkody si´-
gajàce miliarda dolarów. W∏adze obawiajà
si´, ˝e pozosta∏y olej mo˝e wcià˝ wyciekaç i
okresowo zanieczyszczaç wybrze˝e. Podj´-
ta w paêdzierniku 2003 roku próba wypom-
powania oleju z tankowca zrodzi∏a nadziej´,
˝e byç mo˝e uda si´ ca∏kowicie usunàç ten
niebezpieczny ∏adunek. Prób´ t´ poprzedzi-
∏y wielomiesi´czne przygotowania, prowa-
dzone przez hiszpaƒskà firm´ Repsol YPF,
która zaprosi∏a do wspó∏pracy ekspertów z
ró˝nych ga∏´zi przemys∏u, zajmujàcych si´
eksploracjà dna morskiego. Ramon Hernan,
dyrektor techniczny zespo∏u firmy Repsol,
przyznaje, ˝e „nigdy jeszcze nie uda∏o si´
wypompowaç ropy z wraku spoczywajàcego
na g∏´bokoÊci wi´kszej ni˝ 150 m” oraz ˝e
„˝aden robot nie sprawdzi∏ si´ na g∏´bokoÊci
prawie 4000 m”.
Wypompowanie oleju wymaga∏o specjal-
nie przystosowanego sprz´tu g∏´bokomor-
skiego i zdalnie sterowanych pojazdów. „Na
czterech tysiàcach metrów nie prowadzi si´
˝adnych dzia∏aƒ komercyjnych. Niewiele
firm decyduje si´ wys∏aç sprz´t na g∏´bokoÊç
Niczym dêwi´czàcy kamerton pràd elektrycz-
ny w Êcie˝ce oscyluje z cz´stotliwoÊcià re-
zonansowà.
W jaki sposób taki uk∏ad wykrywa foto-
ny? Elektrony w nadprzewodniku tworzà
luêno zwiàzane pary, zwane parami Coope-
ra. To w∏aÊnie one poruszajà si´ bez oporu,
a ich ∏atwoÊç przemieszczania si´ wp∏ywa
na cz´stotliwoÊç rezonansowà wytrawionej
Êcie˝ki. Gdy pada na nià foton, rozrywa nie-
które pary Coopera, w wyniku czego nad-
przewodnik staje si´ bardziej „powolny”.
Zmienia si´ cz´stotliwoÊç rezonansowa oraz
zmniejsza si∏a rezonansu. Energia fotonu,
która zale˝y od d∏ugoÊci fali, wyznacza licz-
b´ rozerwanych przez niego par, a wi´c rów-
nie˝ i zakres zmiany rezonansu. W procesie
detekcji fotonu konieczne jest jeszcze u˝y-
cie wzmacniaczy i innych elementów elektro-
nicznych. Grupa z JPL i Caltech testowa∏a
prototyp takiego detektora za pomocà foto-
nów promieniowania rentgenowskiego,
emitowanych przez radioaktywny izotop
˝elaza, lecz rozwiàzanie to mo˝na zaadap-
towaç do wszystkich d∏ugoÊci fal z zakresu
od submilimetrowych (mikrofale) do pro-
mieni gamma.
Detektor grupy z JPL i Caltech ma wielkà
przewag´ nad innymi tego typu urzàdzenia-
mi, które wymagajà zarówno du˝ej liczby
wyprowadzeƒ elektrycznych, jak i elektro-
nicznego przedwzmacniacza do pojedyncze-
go piksela. W nowym detektorze ka˝dy pik-
sel pracuje na niewiele ró˝niàcych si´ cz´sto-
tliwoÊciach rezonansowych, tak wi´c nawet
do du˝ej macierzy pikseli mo˝e wystarczyç
tylko jeden przedwzmacniacz i tylko jedno
wyprowadzenie elektryczne.
Detektory pojedynczych fotonów o du˝ej
czu∏oÊci majà szerokie zastosowania w obser-
wacjach astronomicznych, analizie rentge-
nowskiej materia∏ów, mikroskopii fluore-
scencyjnej pojedynczych czàsteczek oraz
telekomunikacji. Sà te˝ u˝ywane do wynaj-
dywania b∏´dów w obwodach scalonych
metodà detekcji promieniowania podczer-
wonego emitowanego przez tranzystory w
trakcie ich prze∏àczania.
Zanim naukowcy zacznà u˝ywaç detekto-
ra z JPL i Caltech do badaƒ, trzeba b´dzie
jeszcze rozwiàzaç kilka problemów. Przede
wszystkim poziom szumów jest wi´kszy, ni˝
przewidywano. Czu∏oÊç detektora „jest dosta-
tecznie wysoka w przypadku niektórych ob-
serwacji astronomicznych prowadzonych z
Ziemi – mówi Day z JPL – ale my chcemy
u˝ywaç nowego urzàdzenia w kosmosie. Dla-
tego konieczne jest polepszenie czu∏oÊci co
najmniej o rzàd wielkoÊci. Nowy detektor
b´dzie wi´c gotowy na wielkà inauguracj´
dopiero wtedy, gdy uda si´ zidentyfikowaç i
wyeliminowaç êród∏a szumu.
n
EK
OL
OGIA
Plan dla Prestige’a
SPRYTNA METODA WYDOBYCIA OLEJU Z WRAKU TANKOWCA. LUIS MIGUEL ARIZA
Bardzo czu∏ym detektorem
pojedynczych fotonów jest tak˝e
tranzystor na kraw´dzi.
Wykorzystuje si´ w nim
nadprzewodnik umieszczony
na kraw´dzi przejÊcia
nadprzewodzàcego, czyli
w temperaturze, w której opór
elektryczny spada do zera.
Nawet maleƒka ró˝nica
temperatur, spowodowana
absorpcjà pojedynczego fotonu,
jest przyczynà du˝ej zmiany oporu
elektrycznego detektora, który
mo˝na ju˝ zmierzyç zewn´trznymi
przyrzàdami pomiarowymi.
DETEKCJA
NA KRAW¢DZI
