Delen:
10 kernmysteries die we hebben kunnen oplossen
In positieve of negatieve zin heeft kernenergie de wereld veranderd. Maar het is niet zonder zijn mysteries. Aangezien kernenergie werd ontdekt, heeft dit aanleiding gegeven tot een aantal verwarrende vragen. Velen zijn verhoord, maar vele anderen creëren alleen maar meer mysteries.
10 Het Rope Trick-effect
In de jaren 1940 en '50 probeerden wetenschappers kernexplosies te begrijpen door foto's van hen te maken, slechts milliseconden nadat een bom afgaf. Onmiddellijk merkten ze bizarre spikes op die uit de bodem staken. Ze veronderstelden dat nucleaire ontploffing grotendeels symmetrisch zou zijn, dus de vreemde spikes waren een compleet mysterie.
Een onderzoeker genaamd John Malik onderzocht het vreemde fenomeen. Hij merkte al snel dat de spikes op dezelfde plek lagen als de kabels die de bom op zijn plaats hielden op een toren. Malik veronderstelde dat de kabels de vreemde spikes creëerden, maar hij moest zijn theorie testen. Tijdens de volgende paar explosies schilderde hij de koorden met verschillende soorten verf. Hij probeerde zelfs aluminiumfolie. In de volgende foto's bleken de spikes inderdaad de kabels te zijn. Toen ze gefotografeerd waren, hadden ze echter een omgekeerde kleur als een negatieve foto.
Zwarte kabels leken wit en licht, donker. Aangezien donkere tinten meer warmte absorberen dan lichte tinten, absorbeerden de donkerkleurige kabels de hitte van de ontploffing en verdampten ze in een helder wit licht. Lichtgekleurde exemplaren absorbeerden de warmte niet zo snel en gloeiden niet. Nadat het mysterie was opgelost, noemde Malik het fenomeen het 'Rope Trick-effect'.
9 Radioactieve regen
Na de kernsmelting in de kernreactor in Fukushima Daiichi en het nieuws dat er radioactief puin in de Stille Oceaan was, maakten enkele bewoners van de Noord-Amerikaanse Westkust zich zorgen over de straling die hun weg afdreef. Verschillende YouTube-video's toonden Geigertellers die onnatuurlijk hoge niveaus van straling opnamen na regen. De connectie met Fukushima werd gemaakt, evenals complottheorieën over overheidsoverdekkingen.
Ondanks de verwarring die kan ontstaan door video's als deze, zeggen experts dat een incidentele stralingspiek na regen een van nature voorkomend fenomeen is. Een grote hoeveelheid uranium is aanwezig in de bodem en in de rotsen en doorloopt een aantal chemische veranderingen gedurende de halfwaardetijd van 4,5 miljard jaar. Uiteindelijk wordt het radongas dat vervolgens uit de grond sijpelt. Soms zijn er verschijnselen die radon-verzwakkingen worden genoemd, waarbij het natuurlijk geaccumuleerde radon bij neerslag naar de aarde valt. Radon heeft een halfwaardetijd van slechts een paar dagen, dus de straling verdwijnt snel en wordt niet als een gezondheidsrisico beschouwd.
8 Waarom is er zoveel lithium?
De lithiumvraag heeft wetenschappers jarenlang lastig gevallen. Er is veel lithium in het universum, maar niemand heeft kunnen verklaren waarom. De meeste zware elementen in het universum vormen binnenkant van sterren en door supernovae, maar lithium-7 kan dergelijke temperaturen niet verdragen.
Lithium is een "licht element" dat zich niet in de sterren kan vormen. Het is veel minder overvloedig in de Melkweg dan nabije elementen in het periodiek systeem. Hoewel er wat lithium over was gebleven van de oerknal en kosmische stralen die interageren met interstellaire materie zich mogelijk meer hebben gevormd, verklaart het nog steeds niet de bedragen die we in het universum hebben gemeten.
In de jaren 1950 theoretici theoretisch dat beryllium-7 soms gevormd in de buurt van het oppervlak van een ster en werd vervolgens geduwd om zijn buitenste regio's waar het vervallen tot lithium. Maar niemand wist het zeker totdat de Subaru Telescope in Japan Nova Delphini 2013 zag. Na 60 jaar konden astronomen eindelijk het mysterie tot rust brengen toen ze ontdekten dat beryllium met hoge snelheid uit de exploderende ster werd geschoten - het perfecte scenario voor het maken van lithium .
De oplossingen voor dit soort ruimtegeschiedenissen leiden echter vaak tot meer vragen. Nadat het beryllium was waargenomen, verdween het net, waardoor wetenschappers hun hoofd krabden over waar het allemaal zo plotseling ging.
7 Het Project Faultless Mystery
In de woestijn van Nevada is er een cilinder van 2,5 meter hoog die de locatie van Project Faultless markeert, de ondergrondse ontploffing van een atoombom op 19 januari 1968. Omdat locaties herhaaldelijk werden gebruikt om te testen, was het buitengewoon ongebruikelijk dat deze had slechts één ontploffing.
Dus waarom heeft de regering een dure ondergrondse nucleaire testfaciliteit gebouwd voor slechts één enkele bom? Tijdens de Koude Oorlog ontploften beide kanten talloze apparaten in de wapenwedloop. Op een gegeven moment trilde Las Vegas elke drie dagen met een nieuwe explosie. Ondernemers waren het testen moe, maar één, in het bijzonder, multibiljonair Howard Hughes, had meer aantrekkingskracht dan de anderen.
Nadat hij het schudden lang genoeg had volgehouden, schreef Hughes een lange, opwindende brief aan president Lyndon Johnson die klaagde over de explosies. Men dacht dat zijn brief werd genegeerd, maar het blijkt dat zelfs de president een van de rijkste en machtigste mannen ter wereld niet kan negeren. Naast het controleren van Las Vegas, was Hughes een oliemagnaat en een van de grootste defensie-aannemers in de VS. Uiteindelijk stortte Johnson in onder druk van Hughes en startte Project Faultless om te zien of het verplaatsen van de testsite verder weg van Vegas het schudprobleem zou oplossen.
Faultless was een van de grootste waterstofbommen ooit ontploft op het Amerikaanse vasteland. De ontploffing was zo sterk dat het de grond 2,5 meter (8 voet) en open spleten van 1 meter (3 voet) deed wegzinken. Maar ondanks het feit dat de testfaciliteit is verplaatst, heeft het niets gedaan om het schudden in Vegas te verlichten, tot grote teleurstelling van Hughes en de hoteleigenaars van de stad.
6 Japanse radioactieve paddestoelen
Tijdens de ramp in Fukushima verspreidde de straling zich over een groot deel van Noordoost-Japan.Hoewel voedsel uit Fukushima voornamelijk werd beperkt vanwege het hoge stralingsgehalte, bleek het meeste voedsel uit de omliggende prefecturen binnen normale grenzen normale stralingsniveaus of niveaus te hebben. Het plukken en eten van wilde paddenstoelen is echter een tijdverdrijf in Japan. Na de ramp bleken veel van de wilde paddenstoelen, zelfs honderden kilometers verderop, stralingsniveaus ver boven wettelijke grenzen te hebben.
Sommige paddestoelen zijn stralingsmagneten. Ze zijn zo goed in het opzuigen van straling dat ze zelfs zijn voorgesteld als een manier om straling van de radioactieve neerslag op te ruimen. Toen in Japan paddenstoelen met hoge niveaus van straling werden ontdekt, sloeg de regering een algemeen verbod op de verkoop van alle soorten wilde paddenstoelen in winkels en restaurants, tenzij ze werden getest en veilig bevonden.
Echter, een mysterie ontstond al snel. Na het testen bleken sommige paddenstoelen met niveaus die de wettelijke limiet overschreden, straling te hebben die niet afkomstig kon zijn van de mislukte plant. Dus de vraag was: waar kwam het vandaan?
Tests onthulden dat de straling eigenlijk veel ouder was. Het type straling dat deze paddenstoelen bevatten, was afkomstig van kernproeven uit de jaren 1940, '50 en '60. Sommigen waren ook terug te voeren op de ramp in Tsjernobyl. Hoewel het gebied waar de paddenstoelen werden geplukt veilig was, hadden de paddenstoelen de aanhoudende straling geabsorbeerd, die zich vervolgens ophoopte tot gevaarlijke niveaus. De stralingsabsorptie van paddenstoelen verschilt van soort tot soort. Maar met de meeste mensen niet in staat om te vertellen welke soorten paddestoelen een besmettingsrisico vormen, raadden onderzoekers aan geen zelfgeplukte paddenstoelen te eten na de ontdekking.
5 Onverklaarbare vervaltijd van mangaan
In 2006 hebben natuurkundigen op Purdue, Stanford en andere locaties een fenomeen opgenomen dat spuugt tegen de moderne nucleaire wetenschap. Radioactief verval is al lang als constant beschouwd, maar deze onderzoekers ontdekten dat de radioactieve vervalcijfers in de winter meer uitgesproken waren dan in de zomer. Natuurlijk testten ze de ongebruikelijke bevindingen in verschillende laboratoria om fouten te controleren, maar ontdekten ze dat de resultaten constant waren. Hun zoektocht naar een verklaring nam hen weg van onze planeet en naar de zon.
Bij het controleren van de vervalsnelheid van een mangaanisotoop, vond een Purdue-natuurkundige dat de verandering in tarieven samenviel met een zonnevlam die een nacht eerder gebeurde. Van 2006 tot 2012 werd het ongewone voorval geregistreerd tijdens 10 zonnevlammen.
Terwijl natuurkundigen hebben opgelost waarom het verval van mangaan-54 op mysterieuze wijze is veranderd, hebben ze de wetenschap erachter nog niet begrepen. Ze geloven dat het een interactie kan zijn tussen ioniserende deeltjes en neutrino's, maar het is moeilijk om zeker te zijn. Ongeacht waarom het gebeurt, kan deze ontdekking worden gebruikt om een waarschuwingsapparaat te maken voor uitbarstingen van de zon. Purdue heeft al een patent aangevraagd voor het concept, wat een tijdige waarschuwing zou kunnen zijn voor het afsluiten van energiecentrales en communicatie-infrastructuren voordat een coronale massa-injectie verwoestende gevolgen heeft voor de moderne technologie.
4 China's kernaanval op Zuid-Afrika
In 2007 hebben twee groepen gewapende mannen het nucleaire onderzoekscentrum Pelindaba in Zuid-Afrika overvallen. Ze deactiveerden beveiligingslagen en verwondden een nachtwaker buiten dienst en slaagden er uiteindelijk in een laptop uit de controlekamer van de faciliteit te stelen. Ze zijn nooit aangehouden.
Na de inbraak waren er complottheorieën over de identiteit van de schuldigen. Officieel bestempelde de Zuid-Afrikaanse regering de inbraak als een mislukte inbraak. Maar het gaf geen antwoord waarom twee groepen inbrekers een nucleaire installatie zouden overvallen om alleen een laptop te stelen. Terwijl ze de wankel van de 'inbraak'-theorie oppikten, stortten verschillende Amerikaanse media zich op het incident en bestempelden het als een poging van een terroristische groep om een nucleair wapen te bouwen.
WikiLeaks bracht een reeks diplomatieke kabels uit tussen de VS en Zuid-Afrika, waarin de Zuid-Afrikaanse regering vasthield aan haar inbraaktheorie. Maar later lieten documenten die naar Al Jazeera lekten beweren dat Zuid-Afrikaanse spionnen de schuld op de Chinese regering legden, die later een nucleair programma instelde met hetzelfde type technologie dat in Pelindaba werd gebruikt.
3 De stralingswolk over Europa
In 2011 noteerde het Tsjechische kantoor voor nucleaire veiligheid een toename van de straling in het hele land. Kort daarna begonnen organisaties in heel Europa hits te krijgen van jodium-131, een bijproduct van kernreactoren en kernwapens. Gezien het feit dat het kort na Fukushima was, ging het publiek direct naar Japan als de schuldige. Echter, net als de radon-verzwakkingen, werd de verbinding opnieuw door wetenschappers tot rust gebracht. Aangezien de meltdown van Fukushima verschillende andere soorten isotopen zou hebben vrijgemaakt dan die door wetenschappers waren ontdekt, was de bron van de straling een mysterie.
De theorieën zijn overvloedig aanwezig. Sommigen zeiden dat het begon in een farmaceutische fabriek. Anderen zeiden dat het uit een ziekenhuis had kunnen lekken. Weer anderen zeiden dat het afkomstig zou kunnen zijn van een nucleaire onderzeeër of een lek tijdens het transport van nucleair materiaal. Uiteindelijk zei Hongarije dat de bron waarschijnlijk was vrijgegeven door het Institute of Isotopes Co., Ltd., een isotoopmaker in Boedapest die materialen produceert voor de gezondheidszorg, het onderzoek en de industrie. Het mysterie leek te zijn opgeruimd, hoewel de directeur van het instituut zei dat het gedetecteerde bedrag verder ging dan wat zijn instituut had kunnen uitstralen.
Ongeacht waar het vandaan kwam, de gedetecteerde niveaus van straling waren slechts een 40.000ste (of .0025 procent) van de dosis van een transatlantische vlucht. Maar hoewel het niet hoog genoeg was om een risico voor de menselijke gezondheid te vormen, was het nieuws van een radioactieve wolk die zich over Europa verspreidde ongetwijfeld verwarrend voor zijn inwoners.
2 Het 1200 jaar oude nucleaire mysterie opgelost door een undergrad en Google
Door boomringgegevens te bestuderen, ontdekten wetenschappers dat de aarde 1200 jaar geleden werd getroffen door een intense uitbarsting van hoogenergetische straling. Rond 774 tot 775 steeg het niveau van de radioactieve isotoop koolstof-14 met 1,2 procent, wat niet veel lijkt, maar ongeveer 20 maal het normale stralingsniveau is. Dit soort verandering kan alleen veroorzaakt zijn door een supernova of zonnestorm door een gigantische zonnevlam. De effecten van een dergelijke gebeurtenis zouden op dat moment echter zijn opgemerkt en historische gegevens leken niets te bevatten.
Jonathon Allen, een biochemie majoor aan de Universiteit van Californië, luisterde toen naar een Natuur podcast detaillering van de vondst. In tegenstelling tot de andere onderzoekers, probeerde hij een eenvoudige Google-zoekopdracht. Het bracht hem naar het Avalon Project, een bibliotheek met online juridische en historische documenten. Door een kopie van de achtste eeuw scrollen Angelsaksische kroniek, hij vond een verwijzing naar een, Äúred kruisbeeld, dat in de hemel verscheen, na zonsondergang.
Het zou gemakkelijk een niet-geregistreerde supernova kunnen zijn geweest. Het object werd na zonsondergang gezien in de westelijke hemel en is mogelijk door de zon verduisterd, wat verklaart waarom het niet werd opgenomen. Het kan ook zijn verdoezeld door een dichte wolk van interstellair stof, die de rode tint zou verklaren. Omdat het gaat over gebeurtenissen die meer dan 1000 jaar geleden plaatsvonden, zal het mysterie nooit tot tevredenheid van iedereen worden opgelost, maar het idee van Allen heeft veel wetenschappers onder de indruk.
1 Waarom is rode verf zo goedkoop?
Waarom rode verf goedkoper is dan andere kleuren is niet iets dat normaal gesproken wordt geassocieerd met kernfusie. Niettemin is het een nucleair mysterie. Rode oker, Fe2O3, is een ijzerverbinding die verf rood maakt. Het is goedkoop in vergelijking met andere kleurstoffen omdat het zo overvloedig is, en interstellaire kernfusie is de reden dat er zoveel van is.
Een ster doorloopt verschillende stadia van kernsplitsing en krimpt naarmate het vermogensniveau afneemt. Maar naarmate het kleiner wordt, neemt de druk ervan toe, waardoor ook de temperatuur stijgt. Dit creëert meer reacties, die op hun beurt zwaardere elementen vormen. Het is een cyclus die zich herhaalt gedurende de levensduur van een ster, waardoor er meer zware elementen worden gecreëerd verderop in het periodiek systeem.
Het proces gaat door totdat het totale aantal protonen en neutronen 56 bereikt, waarna de ster instort. Omdat 56 het einde van de cyclus is, produceren sterren meer dingen met 56 neucleonen (afgezien van superlichte elementen) dan wat dan ook. IJzer, dat wordt gebruikt om rode verf te maken, heeft 56 neutronen in zijn stabiele staat. Rode verf is dus goedkoop omdat het een product is van de miljarden dode sterren van het universum.