TUDOMÁNY
A Rovatból

Anyagon áthatoló fénysugár – ez a felfedezés forradalmasíthatja az orvosi képalkotó eljárásokat

Egy új típusú fényállapot segíthet abban, hogy az orvosok sokkal nagyobb felbontással lássák a vizsgált területet – magyarázza Rácz Péter fizikus.


Nemrégiben a Nature Photonicsban jelent meg az a tanulmány, amelyben a kutatásban részvevő szerzők a holland Utrecht Egyetemről, valamint az osztrák TU Wien-ről beszámoltak arról, hogy kifejleszettek egy olyan új típusú fényállapotot, amelyet az úgynevezett “szórás-invariáns állapot”-nak neveztek el.

Ez a felfedezés forradalmasíthatja az orvosi képalkotó eljárások pontosságát.

A fény hullámok összege, amely általában minden olyan inhomogén közegen szóródik, amelyen áthatol. Például a füstöt is azért látjuk lézerfényben, mert a fény, amely megvilágítja, elhajlik, illetve szóródik, de attól a fény egy része változatlanul haladhat tovább ugyanabba az irányba.

Ez a kísérlet viszont a fény leképeződését is megváltoztatja, vagyis annak a fénynek az állapotát, amely áthalad az adott objektumon, vagy közegen. A fényhullámoknak ez egy olyan csoportja, amit nem változtat meg egy adott közeg, csupán halványítja azt az áthaladás során. Amikor áthatol valamin, majdnem olyan formában érkezik meg a túloldalra, mintha a közeg, amelyen áthatolt nem is lenne ott. Ezzel lehetővé válhat bármilyen tárgynak az alaposabb belső analizálása.

A kísérlet abból állt, hogy fényt térben moduláltak, vagyis egy olyan eszközt helyeztek egy porral beszórt üveglap elé, amely különböző tulajdonságú fényhullámokat képes létrehozni. Ezáltal megalkottak egy olyan állapotot, amely a porra szórás-invariáns állapotba kerül, vagyis nem változik meg jelentősen.

"Az, hogy egy hullám áthatol-e egy tárgyon, nemcsak a hullámhossztól, hanem a hullámformától is függ." - nyilatkozta a kutatásban Phd hallgatóként résztvevő Matthias Kühmayer.

"A szerzők azt állítják, hogy egy adott porra vonatkoztatva, ami jelen esetben cink-oxid nanorészecskékből állt, - amelyet hozzávetőlegesen 5-10 mikrométer vastagságban helyeztek fel véletlenszerű elrendezésben egy hordozó üvegre - létre tudtak hozni olyan állapotú fényt, ami ha áthalad ezen a rendezetlen közegen, akkor változatlanul ugyanazt a formát, hullámmintát kapják egy detektorra érkezve, mintha pusztán a levegőn haladt volna át a fény" - mondja Rácz Péter fizikus, a WIGNER Fizikai Kutatóintézet munkatársa.

"Jelen esetben a Göncöl-szekér csillagkép elrendeződést rajzolták ki. A különbség mindösszesen az, hogy kissé halványabb képet kapunk vissza a levegőn való áthaladáshoz képest, hiszen gyengül a fény, mert elnyelődik. De egyéb tulajdonsága alapvetően nem változik."

Stefan Rotter kutató matematikai módszerekkel írta le a fényszórási hatásokat. Először a véletlenszerűen elrendezett nanoanyag réteg fényszórását kellett leírniuk, majd ebből matematikailag kiszámolniuk, hogy milyen hullámformák lehetnek azok, amik ezen át tudnak hatolni változás nélkül.

"Kifejlesztettek egy matematikai eljárást is. A kísérlet szerint külön mérték a fény vízszintes és a függőleges polarizációjú komponenseit is. Ezeknél azt lehetett látni, hogy a fény intenzitása lecsökkenve érkezik a detektorra, amikor áthalad a porral teli nanorészecske rétegen, de az eloszlása nem változott jelentősen. Ezáltal a hullámszóródás hiányát illetve csökennését látták."

Emellett több, más fajta hullámformát is létre lehet hozni az eljárásból, hiszen nem csupán egyfajta ilyen állapotú fény létezik, mert ezeket kombinálni is lehet.

A fény, amelyet találtak, lehetőséget adhat biológiai minták jobb leképezésére, például a sejtek mikroszkópon keresztüli pontosabb vizsgálatára, vagy orvosi diagnosztikai eszközök, mint a röntgen vagy CT fejlesztésére.

"Ez a szórás-invariáns hullám sokkal pontosabban, sokkal nagyobb felbontással lenne képes leképezni a feltérképezni kívánt területet, hiszen ha élesebb képet látnak az orvosok, pontosabb diagnózist tehet lehetővé a számukra"

- magyarázza Rácz Péter.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Népszerű
Ajánljuk
Címlapról ajánljuk


TUDOMÁNY
A Rovatból
Úgy fortyog a jég Grönland alatt, mint a láva – a felfedezés átírhatja a tengerszint-emelkedésről szóló jóslatokat
Ez az új mechanizmus alapjaiban változtathatja meg a jégolvadásról szóló eddigi előrejelzéseket.


Úgy fortyog a jég Grönland mélyén, mint a láva a Föld köpenyében. Norvég kutatók modellezése szerint a több kilométer vastag jég belsejében hőkonvekció zajlik: az alulról melegedő, lágyabb jég lassú, felfelé irányuló oszlopokat képez. Robert Law, a Bergeni Egyetem gleccserkutatója szerint ez olyan, „mint egy izgalmas természeti csoda”.

A felfedezés egy több mint egy évtizedes rejtély végére tehet pontot, és kulcsfontosságú lehet a jövőbeli tengerszint-emelkedés pontosabb előrejelzéséhez.

A grönlandi jégtakaró ugyanis a sziget 80 százalékát borítja, és bolygónk egyik legnagyobb fagyottvíz-készlete, amelynek olvadása alapvetően befolyásolja a világ partvidékeit.

A tudósok jégbe hatoló radarral vizsgálják a jégtakaró belső szerkezetét, amely kirajzolja az évezredek alatt lerakódott és jéggé tömörödött hórétegeket. Már 2014-ben észleltek különös, felfelé púposodó struktúrákat mélyen az észak-grönlandi jégben, amelyek nem követték az alattuk lévő alapkőzet domborzatát, ez pedig komoly fejtörést okozott a kutatóknak.

A megoldást most egy számítógépes modell hozta el – írta a ScienceAlert. Law és kollégái egy geodinamikai modellező programot használtak, amellyel általában a Föld köpenyének mozgását szimulálják.

Egy 2,5 kilométer vastag jégszeleten tesztelték, hogy az alulról érkező hő okozhat-e olyan feláramlásokat, amelyek egyeznek a radarképeken látottakkal. „Annak felfedezése, hogy a hőkonvekció egy jégtakarón belül is megtörténhet, némileg ellentmond az intuíciónknak és a várakozásainknak” – mondta Law.

A modellben a jellegzetes, oszlopszerű feláramlások csak akkor jöttek létre, ha a jégtakaró alján lévő jég a korábban feltételezettnél melegebb és lényegesen lágyabb volt. A folyamathoz szükséges hőt a Föld belsejéből folyamatosan áramló geotermikus hő biztosítja. Ez a hő a kőzetekben lévő elemek radioaktív bomlásából és a bolygó kialakulásából visszamaradt hőből származik.

Ez a hatás ugyan csekély, de egy hatalmas, szigetelő jégréteg alatt évezredek alatt elegendő lehet a jég alsó részének felmelegítéséhez és meglágyításához.

„A jégre jellemzően szilárd anyagként gondolunk, ezért az a felfedezés, hogy a grönlandi jégtakaró egyes részei ténylegesen hőkonvekción mennek keresztül, ami egy forrásban lévő tésztásfazékra emlékeztet, éppoly vad, mint amilyen lenyűgöző” – nyilatkozta Andreas Born, a Bergeni Egyetem klimatológusa.

A jelenség ugyanakkor nem jelenti azt, hogy a jég kásás vagy gyorsabban olvadna. Továbbra is szilárd halmazállapotú, és csak több ezer éves időskálán mozog. A korábbi magyarázatok között szerepelt az olvadékvíz visszafagyása a jégtakaró aljára, illetve a jég alatti csúszós területek vándorlása is.

A mostani felfedezés egy új, erős magyarázattal szolgál, de további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy megértsük, a konvekció miként befolyásolja a jégtakaró egészének viselkedését. „Minél többet tudunk a jégben zajló rejtett folyamatokról, annál felkészültebbek leszünk a világ partvidékein bekövetkező változásokra” – tette hozzá Law.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk
TUDOMÁNY
A Rovatból
Fél tucat bolygó parádézik szombat este: mutatjuk, hova kell nézned, hogy a legtöbbet lásd
A legtöbben a Jupitert és a Vénuszt könnyen kiszúrják, de a teljes sorhoz már távcső is kell. A legfontosabb, hogy tiszta, nyugati horizontot találjon!


Szombaton este egyetlen rövid időablakban fél tucat bolygó feszül végig az égen: a Merkúr, a Vénusz és a Szaturnusz alacsonyan nyugaton, a Jupiter pedig magasan délkelet felé ragyog, miközben az Uránusz és a Neptunusz optikai eszközökkel vadászható.

A jelenség csúcsa február 28-án, szombaton várható, a legjobb észlelési ablak pedig a helyi napnyugta utáni első órában nyílik. Az Egyesült Királyságban élőknek érdemesebb március 1-én próbálkozniuk.

A nyugati horizont felé nézve a Merkúr, a Vénusz és a Szaturnusz hármasa bukkan fel.

Velük egy vonalban, de jóval magasabban, a délkeleti égen ragyog a Jupiter, amelyhez feltűnően közel lesz a majdnem telihold. A halványabb Uránusz délnyugaton, a Plejádok csillaghalmaz közelében található, a Neptunusz pedig a Szaturnusz mellett, tőle mindössze egyfoknyi távolságra helyezkedik el. A szakértők szerint nem érdemes mind a hat bolygót hajszolni.

Remek eredmény, ha látjuk a Jupitert és a Vénuszt, jó, ha ehhez hozzá tudjuk adni a Szaturnuszt és/vagy a Merkúrt, a kihívás pedig az Uránusz és a Neptunusz megtalálása.

A sikeres észleléshez tiszta, fák vagy épületek által nem takart nyugati horizontra van szükség. A megfigyelést érdemes azonnal szürkületkor elkezdeni, mivel a bolygók közül a Merkúr és a Vénusz nyugszik le a leggyorsabban.

„A Merkúr a »pislogsz‑és‑elszalasztod« bolygó: nagyon alacsonyan van, és gyorsan lebukik napnyugta után” – figyelmeztetnek a csillagászok.

Míg a Jupiter, a Vénusz, a Szaturnusz és jó körülmények között a Merkúr is szabad szemmel látható, az Uránuszhoz legalább egy látcső, a Neptunuszhoz pedig távcső szükséges.

A jelenséget gyakran bolygóparádénak nevezik, ami valójában egy látóirányból adódó hatás: a bolygók a Földről nézve látszanak egy vonalban az ekliptika mentén, nem pedig a világűrben állnak egyenes sorba.

Az esemény különlegességét az adja, hogy több fényes, szabad szemmel is látható bolygó egyszerre figyelhető meg egy kényelmes, esti időpontban. Az este előrehaladtával a Merkúr és a Vénusz tűnik el elsőként, őket a Szaturnusz és a Neptunusz követi, míg a Jupiter látható a legtovább.

Forrás


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
Évtizedes tévhit dőlt meg: a gyerekek fele már négyévesen algoritmusokban gondolkodik
A Kaliforniai Egyetem kutatói egy táblagépes játékkal bizonyították, hogy az óvodások is képesek a szisztematikus problémamegoldásra. A Nature-ben közölt eredmény átírhatja a korai fejlesztés módszereit.
Fotó: Pixabay - szmo.hu
2026. február 17.



Egy friss amerikai kutatás alapjaiban rengeti meg a gyerekek gondolkodásáról alkotott, évtizedek óta kőbe vésett elméletet. A pszichológia ugyanis sokáig úgy tartotta, hogy a gyerekek nagyjából hétéves korukig nem képesek szisztematikus stratégiákat alkalmazni a problémamegoldásban, helyette inkább véletlenszerűen próbálkoznak. Ezt a nézetet a 20. század egyik legmeghatározóbb fejlődéspszichológusának, Jean Piaget-nek az 1960-as évekbeli megfigyeléseire alapozták.

Ezt az alapvetést cáfolták meg a Kaliforniai Egyetem, Berkeley kutatói a Nature Human Behaviour című tudományos folyóiratban közölt kísérletükkel.

A vizsgálatba 123, négy és kilenc év közötti gyereket vontak be, akiknek egy táblagépen kellett magasság szerint sorba rendezniük nyuszifigurákat. A feladatot nehezítette, hogy a figuráknak csak a cipőjét láthatták, így nem tudhatták, melyik milyen magas. A megoldáshoz az egyedüli támpontot az jelentette, hogy ha két figurára koppintottak, azok csak akkor cseréltek helyet, ha valóban rossz sorrendben álltak.

A véletlenszerű próbálgatás ebben a helyzetben nem vezetett eredményre, a gyerekeknek logikai következtetéseket kellett levonniuk a sikeres és sikertelen cserékből. A kutatók legnagyobb meglepetésére a gyerekek több mint fele már négyévesen képes volt a strukturált, algoritmikus gondolkodásra. Önállóan, mindenféle külső segítség nélkül fedezték fel a számítástudományban is használt hatékony válogatási algoritmusokhoz hasonló megoldási stratégiákat - írta a hvg.hu.

A friss kutatás, amelyre a HVG is felhívta a figyelmet, éppen ezért nem azt sugallja, hogy minden kisgyerek zsenipalánta, hanem sokkal inkább azt, hogy a korábbi tesztek feladatai nem adtak lehetőséget ezen képességeik megmutatására. A kísérlet egyértelműen bizonyította, hogy az algoritmikus gondolkodás már óvodáskorban is megjelenhet, ha a feladat világos és egyértelmű szabályrendszeren alapul.

Az amerikai kutatók éppen ezért azt javasolják, hogy a gyerekek minél korábban kapjanak olyan játékokat és feladatokat, amelyek ösztönzik a logikát, a tervezést és a következtetést. Ha a gyerekek már korán esélyt kapnak az elvont gondolkodás gyakorlására, az nemcsak a későbbi természettudományos, matematikai vagy informatikai képességeiket fejlesztheti, de a mindennapi élethelyzetekben felmerülő összetett problémák megoldásában is segítheti őket.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
420 méternél is mélyebb, de még mindig nem tudni, hol a vége: a legmélyebb kék lyukat találtak meg Mexikó partjainál, az alja egyelőre elérhetetlennek tűnik
A Taam Ja’ nevű képződmény mélye a tudósokat is zavarba hozza. Bár speciális műszerekkel mérik, a függőleges aknában már néhány dolgot találtak, köztük két holttestet is.


Mexikó partjainál rejtőzik a világ legmélyebb kék lyuka, egy több mint 420 méteres tenger alatti víznyelő, amelynek fenekét még nem érték el a kutatók – írta a LADbible. A geológiai csoda körüli rejtély egyre csak nő, a tudósok pedig tanácstalanok, hogy mi lehet az alján.

A kék lyukak függőleges falú, természetes üregek a tengerfenéken, többnyire part menti területeken fordulnak elő. Kialakulásuk annak köszönhető, hogy a puha alapkőzet, például a mészkő, idővel erodálódik és beomlik.

Az óceáni áramlatok nem befolyásolják őket, vízforgásuk gyenge, mélyükön pedig alacsony az oxigénszint, ami a mikrobákon kívül szinte minden életformát kizár. Bár a legtöbb ilyen víznyelő csak néhány tíz méter mély, gyakran hatalmas, víz alatti barlangrendszerekhez kapcsolódhatnak.

A Taam Ja’ – maja nyelven „mély víz” – a Jukatán-félsziget partjainál fekszik. A felszínről alig látható víznyelőt alig több mint húsz éve fedezte fel egy helyi búvár. A tudósok 2021-ben visszhangszondával próbálták megmérni, ami 275 méteres mélységet becsült.

Egy 2023-as expedíción azonban egy speciális, a víznyomás alapján mérő műszerrel már legalább 420 métert állapítottak meg, de még így sem voltak biztosak abban, hogy elérték a legalsó pontját.

Bár a Taam Ja’ a rekorder, egy másik híres példa a belizei Nagy Kék Lyuk, ahová 2018-ban Richard Branson és Fabien Cousteau, a legendás Jacques Cousteau unokája is lemerült. A külön járművekkel ereszkedő kutatók körülbelül 91 méteren egy hidrogén-szulfid réteget találtak, amely alatt a víz sötét és élettelen volt.

A feltételezett aljzaton szemét, egy kétliteres műanyag palack és egy rég elveszett GoPro is előkerült, amelyen nyaralási fotók voltak. Két holttestet is találtak, vélhetően egy korábbi expedíción eltűnt felfedezőkét.

„A kék lyuk bonyolult barlangrendszerből áll, amely egykor szárazföldön alakult ki. Bizonyíték arra, hogy az óceánok milyen gyorsan és katasztrofálisan emelkedhetnek” – mondta Branson az expedíció után. „Egykor több száz lábbal alacsonyabb volt a tengerszint. 10.000 évvel ezelőtt a tengerszint körülbelül 91 méterrel emelkedett, amikor világszerte sok jég megolvadt. 91 méter mélyen látható a kőzetben a változás, ahol egykor szárazföld volt, majd tenger lett.”


Link másolása
KÖVESS MINKET: