Jälkikaronkassa hyttysiä, isotooppeja ja psykopaatteja

Keskustelin Ylen Aamu-TV:ssä Sini Merikallion ja Jori Grymin kanssa ajankohtaisista tiedeaiheista. Juontajana Linda Vettanen. Tässä linkki Areenaan: https://areena.yle.fi/1-66452380

Hyttyset

Avausaiheena oli Suomesta löydetty uusi hyttyslaji Culex modestus, jonka bongasi Helsingin yliopiston Lorna Culverwell. Hän oli käynyt läpi peräti 110 000 hyttysnäytettä, joista yksi oli uuden lajin koiras. Kuvassa ihan normihyttynen eli jokin jo aiemmin tunnetusta 43 suomalaislajista.

Isotoopit

Uusi isotooppi löytyi! Tutkijana (silloinen) graduntekijä Henna Kokkonen Jyväskylän yliopistosta. Harvoista graduista syntyy vertaisarvioituja tieteellisiä artikkeleita; tämä on yksi niistä. Linkki graduun: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87126

TAUSTAA ISOTOOPEISTA. Mitäs ne isotoopit oikein ovat? Ydinfysiikkaa tietty! Eli näin: 

  • Aine ympärillämme koostuu atomeista. Atomissa on ydin ja sen ympärillä elektronien verho. 
  • Ytimessä on kahdenlaisia rakennuspalikoita: protoneita ja neutroneita. 
  • Protonien lukumäärä ratkaisee sen, minkä alkuaineen atomi on kyseessä. Yksi protoni tarkoittaa vetyä, kaksi protonia heliumia ja vaikka 8 protonia happea. https://fi.wikipedia.org/wiki/Luettelo_alkuaineista
  • Saman aineen eri isotooppeja ovat atomit, joissa on sama määrä protoneita mutta eri määrä neutroneita.

Luonnossa esiintyy vain aivan tietyn tyyppisiä protoni-neutroniyhdistelmiä. Ja osa niistä on niin radioaktiivisia, että ne kestävät kasassa vain sekunnin murto-osia. Muutama hauska tosiasia isotoopeista:

  • Erilaisia isotooppeja tunnetaan yhteensä yli 3600 kappaletta.
  • Ei ole olemassa atomia, jossa protoneita ja neutroneita olisi yhteensä viisi. 
  • Vedyllä on kolme isotooppia: normivety (1 protoni), deuterium (protoni+neutroni) ja radioaktiivinen tritium (protoni + 2 neutronia). 
  • Mitä pidemmälle alkuainelistassa edetään, sitä suuremmaksi kasvaa neutronien osuus ytimissä. 
  • Lyijyllä on 82 protonia, ja kaikki alkuaineet siitä eteenpäin ovat enemmän tai vähemmän radioaktiivisia. Lyijyllä itsellään on 11 isotooppia, joista 4 vakaata ja 7 radioaktiivista
  • Alkuaineita on löydetty protonilukuun 118 asti (oganesson), ja listan epäillään jatkuvan 121:een asti. Jotkut maalailevat ajatuksia “vakauden saarekkeesta” (island of stability) eli superraskaista atomeista, joissa protoneita on reippaasti yli 120 ja jotka pysyisivät kasassa pitkän ajan, esimerkiksi sekunteja. Mitään kokeellista näyttöä tuollaisista ei ole. 

TAUSTAA ASTATIINISTA. Astatiini on alkuaine, jonka atomiytimessä on 85 protonia. Sitä on maankuoressa pieniä määriä, ja määrä muuttuu koko ajan astatiinin hajotessa ja uuden syntyessä uraanin hajoamistuotteena. Kullakin hetkellä astatiinia on Maapalloilla noin ruokalusikallinen yhteensä!

HENNAN LÖYTÖ. Henna Kokkonen analysoi gradussaan hiukkaskiihdyttimen spektroskopiadataa ja löysi uusia isotooppeja astatiinille. Toisessa neutronien lukumäärä on 103 (astatiini-188) ja toisessa 105 (astatiini-190). Isotoopin 188 kohdalla kyse on vasta todennäköisestä löydostä, mutta 190 on selvä tapaus.

  • Tieteellinen tieto karttui: ennen Hennan työtä emme tienneet, onko astatiinilla isotooppia 190. Nyt tiedämme, että on, eikä tuo asia koskaan muutu.
  • Astatiini-190:n puoliintumisaika on noin sekunnin tuhannesosa.
  • Astatiini-190 hajoaa radioaktiivisesti alfasäteilemällä. Se sylkäisee sisuksistaan alfahiukkasen eli heliumytimen, jossa on kaksi protonia ja kaksi neutronia. Samalla astatiiniatomi muuttuu vismutiksi, isotooppi 186.
  • Juuri tuon ulos lentävän alfahiukkasen vauhti oli se johtolanka, jonka avulla astatiini-190 löytyi.

MIKÄ MERKITYS TÄLLÄ UUTUUDELLA ON? Astatiini on niin harvinainen ja nopeasti hajoava aine, ettei sillä ole näkyvissä mitään käytännön sovelluksia. Hennan löytö on silti tärkeä, koska se lisää ymmärrystämme aineen mahdollisista olomuodoista. Atomiydin on niin pieni, että emme voi ottaa siitä kuvia tai käsitellä sitä suoraan. (Jos atomi olisi Olympiastadionin kokoinen, ydin olisi nuppineulan pään kokoinen.) Meillä on vain ytimen käyttäytymistä kuvaavia matemaattisia kaavoja. Hennan tulokset ovat sopusoinnussa näiden matikkamallien kanssa, joten voimme luottaa niiden tarkkuuteen taas hitusen vahvemmin. 

Kirjoittajasta