W s z e c h ś w i a t
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E
ORGAN POLSKIEGO TOWARZYSTWA PRZYRODNIKÓW IM. KOPERNIKA
LUTY 1967 ZESZYT 2
P A Ń S T W O W E W Y D A W N I C T W O N A U K O W E
T R E Ś Ć Z E S Z Y T U 2 (1984)
M ł y n a r s k i M ., P ła z y i g a d y z p lio c e n u R ę b ie lic K r ó le w s k ic h . . . . 29 K u c h o w i c z B., O d h ip o te z y n e u tr in o w e j do p ie r w s z y c h d o ś w ia d c z e ń ( P r e
h is to r i a n e u t r i n a ) ... 33 B a r t k e A., I n a k t y w a c j a c h ro m o s o m u X u s s a k ó w ... 36 J a r o n i e w s k i W ., J a d o w it e w ę ż e i ic h j a d y ...38 A l e x a n d r o w i c z S. W ., Z a b u r z e n ia g la c ite k to n ic z n e u tw o r ó w m io c e ń s k ic h
w T u ro s z o w ie k o ło Z g o r z e l c a ... 41 K r a j e w s k i R., O o s u w is k u w C h o d e n ic a c h p o d B o c h n i ą ... 44 D ro b ia z g i p rz y r o d n ic z e
L a V a n o is e — p ie r w s z y f r a n c u s k i p a r k n a r o d o w y (A. D z ię c z k o w sk i) . . 46 Z ż y c ia lik a o n ó w i s z a k a li (W . B i l e w s k i ) ...47 O d k ry c ie n a js ta r s z y c h s z c z ą tk ó w w c z e s n o lu d z k ic h w E u ro p ie (W. S tę - ś l i c k a ) ...48 O o w o c o w a n iu i r o z s ie w a n iu G le d its c h ia tr ia c a n th o s L. (W. W ró b e l- S t e r m i ń s k a ) ... 49 W p o g o n i za m ło d y m i t a l e n t a m i n a u k o w y m i (I. V e tu la n i) . . . . 50 R o z m a i t o ś c i ... 51 K r o n ik a N a u k o w a
W y ró ż n ie n ie p o ls k ic h i ra d z ie c k ic h b o t a n i k ó w ... 54- D o ro c z n e n a g r o d y m ie s ię c z n ik a „ P r o b l e m y ” ... 5-4 R e c e n z je
K . P a y s a n : N a tu r f o to g r a f ie f u r J e d e r m a n n (J. H e re ź n ia k ) . . . . 54 S p ra w o z d a n ia
S y m p o z ju m IB P w P o ls c e (A. D r o ż d ż ) ... 55 D w u d z ie s to le c ie L ig i O c h ro n y P r z y r o d y w P io tr k o w ie T r y b u n a ls k im (M. K o w a l s k i ) ...55
S p i s p l a n s z
I. P IN G W IN — E u d y p te s c r e s ta tu s (F o rst.). — F o t. Z. P n ie w s k i
II. O S T A Ń C E z w a n e „ P r z ą d k i”. O k o lic a K r o s n a . — F o t. J. K o rp a l II I . P IE N IN Y . W ro ta p rz e ło m u D u n a jc a u s tó p T r z e c h K o ro n . — F o t.
W. S tr o jn y
IV. Z Ł O M Ś W IE R K A (P icea e x c e ls a ) w B ia ło w ie s k im P a r k u N a ro d o w y m . — F o t. J . L. O ls z e w s k i
O k ł a d k a : G Ł O W A P IN G W IN A — E u d y p te s c r e s ta tu s (F o rst.). — F o t. Z. P n ie w s k i
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E
O R G A N P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N I K Ó W IM. KOPERNIKA
LUTY 1967 ZESZYT 2 (1984)
M A R IA N M Ł Y N A R S K I (K ra k ó w )
P Ł A Z Y I G A D Y Z P L IO C E N U R Ę B IE L IC K R Ó L E W S K IC H
Rębielice K rólewskie położone są około 25 km w kierunku północno-zachodnim od Częstochowy, na zachodnim krańcu J u ry K ra
kowsko-W ieluńskiej. W miejscowości tej w ro
ku 1958, w czasie opracowywania m apy geolo
gicznej w powiecie Kłobuck, m gr Zbigniew M o s s o c z y odkrył jedną z najbogatszych i charakterystyczniejszych faun kopalnych k rę
gowców Polski. Omawiane stanowisko znajdu
je się na tzw. „Górze”, dużym i wysokim wzniesieniu, dobrze widocznym z odległości wielu kilom etrów i górującym nad całą, pła
ską w tych stronach, okolicą. Na wzgórzu utwo
rzonym ze skał w apieni rauryckich znajduje się dosyć duży kamieniołom gromadzki. We wschodniej części tego kamieniołomu w y
mieniony badacz odkrył niewielką krasową szczelinę, wypełnioną glinką zwietrzelinową o typowym dla terra rosa ciemnoczerwonym zabarwieniu. Glinka ta jest zmieszana ze sto
sunkowo niewielką ilością gruzu skalnego oraz z nadzwyczaj licznymi, dobrze zachowanymi, chociaż fragm entarycznym i, kośćmi różnych kręgowców. Dzięki tem u cały powyższy m ate
riał jest łatw y do preparow ania. D aje się on łatw o przepłukiw ać wodą na sitach, dzięki czemu do opracowania przewozi się „surowiec”
gotowy do sortow ania (patrz ryc. 3).
Eksploatacją i opracowaniem m ateriałów rę- bielickich zajęli się na prośbę m gr Mossoczy pracownicy Pracow ni Kręgowców ówczesnego Oddziału Krakowskiego In stytutu Zoologiczne
go PAN (obecnie Zakład Zoologii Systematycz
nej PAN). Z wymienionej odkryw ki otrzymano niezbyt dużą ilość szczątków kostnych, gdyż w ypełniająca ją glina zwietrzelinową nie przekraczała ilości jednej tony. M ateriał ten posłużył jednak do kilku opracowań specjal
nych poświęconych ssakom ( K o w a l s k i 1960) oraz płazom i gadom ( M ł y n a r s k i 1959, 1960). Wówczas przypuszczano, że stanowisko w Rębielicach zostało całkowicie wyeksploato
wane. Podobnego mniemania byli też niektó
rzy specjaliści zagraniczni, którzy mieli moż
ność odwiedzić je w czasie kongresu INQUA w roku 1961. Tymczasem już w następnym ro
ku natrafiono na nowe stanowisko, położone około 10 m etrów na południowy-wschód oraz około 4 m etrów poniżej pierwszej odkrywki.
Stanowisko to było przykryte dosyć grubą w arstw ą gruzu skalnego pozostałego po wydo
bywaniu skał przez właścicieli kamieniołomu.
Glina zwietrzelinową ma tu identyczną barwę i zawiera podobne szczątki zwierzęce. Syste
matyczne prace eksploatacyjne podjęte w la
tach 1962—-1965 doprowadziły do zgromadze
nia w Krakowie ogromnego m ateriału porów
nawczego i do odkrycia nowej, biegnąęej w głąb
„żyły kościodajnej”. Okazało się też, że mamy do czynienia z taką samą fauną tego samego wieku i pochodzenia, gdyż nowa odkrywka jest po prostu dalszym ciągiem tej samej szczeliny krasowej. W nowym m ateriale szczególnie licz
ne są kości płazów i gadów. Na ich podstawie
5
/
30
R yc. 1. O g ó ln y w id o k s ta n o w is k a w R ę b ie lic a c h K ró le w s k ic h . 1 — s ta n o w is k o o d k r y te w r . 1958, 2 •—
s ta n o w is k o z r. 1962. — F o t. K . K o w a ls k i
można było znacznie rozszerzyć wiadomości o rębielickiej herpetofaunie oraz zrewidować poglądy na stanowisko system atyczne pewnych form tam w ystępujących.
Do niedawna wiek geologiczny omawianej fauny nie był dokładniej ustalony. Początkowo przypuszczano, że m am y tu do czynienia z dol
ną w arstw ą villafranchiańską czyli n a jsta r
szym, najdolniejszym piętrem plejstocenu. Po dokładniejszej analizie składu fau ny drobnych ssaków (owadożernych i gryzoni) Kowalski przyjął, że mamy do czynienia z najm łodszą fauną plioceńską, młodszą od faun y naszego klasycznego stanowiska plioceńskiego Węże I koło Działoszyna nad W artą. Przypuszczenia te potw ierdziła w ykonana następnie tzw. próba fluorowa. N iestety, cały m ateriał w ypełniający szczeliny skalne jest bardzo przem ieszany i nie udało się dotychczas wyróżnić w nim jakichś w arstw . Sądząc z ch arak teru fauny, jej nagro
madzenie musiało nastąpić w stosunkowo k ró t
kim okresie czasu.
Jak w każdym podobnym przypadku, zasta
naw iająca i tru dn a do w yjaśnienia jest geneza pow stania tego rodzaju cm entarzyska kręgow
ców. Przypuszczam y, że te szczątki kostne na
grom adziły się na dnie tzw. „pułapki kraso
w ej”, szczeliny lub większego otw oru leja o strom ych ścianach, powstałego na skutek za
w alenia się stropu jaskini w ypłukanej w ska
le. Z podobnymi „pułapkam i” spotykam y się współcześnie w w ielu krajach, szczególnie czę
sto np. na Półwyspie Bałkańskim. Do otworu leja lub szczeliny w padały liczne, głównie drobne zwierzęta, żyjące w jego okolicy lub w ędrujące w tych stronach w poszukiw aniu wody, żywności lub schronienia. P otw ierdze
niem tego przypuszczenia jest praw ie zupełny brak w Rębielicach K rólewskich ptaków i nie
toperzy, k tóre gnieździłyby się np. w zam knię
tej grocie, a dla których otw arta szczelina od góry nie jest żadną pułapką.
H erpetofauna omawianego stanow iska jest oczywiście znacznie bogatsza od współczesnej herpetofauny Polski. Ogólnie przypom ina ona faunę płazów i gadów obszaru śródziem no
morskiego, a szczególnie krasu Półw yspu Bał
kańskiego. Równocześnie w ystępują w niej
form y w ym arłe, nie m aiące odpowiednika w faunie współczesnej w ogóle lub naw iązują
ce do współczesnej fauny subtropikalnej. Oma
w iana herpetofauna ma oczywiście w iele wspólnych elementów z innym i „preglacjal- nym i” faunam i Europy, np. Węży I, H ajnaczki na Słowacji czy Polgardi na Węgrzech; jej skład jest jednak tak charakterystyczny, że możemy tu mówić o specyficznej, rębielickiej herpetofaunie.
Płazy reprezentow ane są w omawianym m a
teriale przez nadzwyczaj liczne szczątki grze- biuszek (Pelobatidae), form bardzo podobnych do przedstawicieli gatunków współczesnych Pelobates fuscus (Laurenti) i P. syriacus B oett- ger, z których pierw szy żyje do dziś w Polsce, drugi natom iast najbliżej nas pojawia się w Ru
munii. Są to płazy typowo lądowe, w ystępujące na terenach o lekkiej, piaszczystej glebie, podo
bne do tej, która dziś w ystępuje w sąsiedztwie skał jurajskich Rębielic Królewskich. C harakte
rystyczne są też duże ropuchy, form y bliskie morfologicznie współczesnym przedstawicielom Bufo vulgaris (Linnaeus) i B. calamita L auren
ti. C harakterystyczna dla płazów Rębielic i w ogóle podobnych „preglacjalnych” stan o wisk jest obecność bardzo licznych, niewielkich żab (Ranidae), podobnych do współczesnych gatunków śródziemnomorskich (np. Rana grae-
R y c. 2. S ta n o w is k o z r. 1962 w c z a sie e k s p lo a ta c ji. —
F o t. K. K o w a ls k i
ca Bouleuger, R. latastei Bouleuger), znacznie mniejszych i delikatniejszych od naszych współczesnych żab zielonych i brunatnych.
Bardzo nieliczne są natom iast w omawianym m ateriale Discoglossidae oraz płazy ogoniaste (Salamandridae). Te ostatnie znane są wyłącz
nie na podstaw ie kręgów, toteż trudno jest n a
w et ustalić, czy m am y do czynienia z traszka
mi czy salam andram i.
Z płazów do najbardziej interesujących form należy niewątpliw ie Pliobatrachus langhae Fe- jervary, zaliczany dotychczas do ropuch. Ga
tunek ten został opisany w roku 1917 przez J. F. F e j e r v a r y ’ e g o z „preglacjalnych”, prawdopodobnie villafranchiańskich warstw, w miejscowości Betfia (w lit. Piispokfurdó) w Siedmiogrodzie. Od tego czasu podobne szczątki tej dziwnej form y znaleziono w kilku dalszych stanowiskach na Węgrzech, w Cze
chosłowacji oraz w Wężach I w Polsce. Nie
stety, nie w iem y jak w yglądał omawiany płaz, gdyż znany jest on dotychczas tylko na pod
stawie kości krzyżowej o dwóch zrośniętych kręgach oraz bardzo charakterystycznego uro- stylu, który poza Betfią znaleziono dotychczas tylko w Wężach. Jak przypuszczamy był to ostatni przedstawiciel bardzo pierw otnych pła
zów bezogonowych z rodziny Palaeobatrachi- dae, który przeżył aż do początków plejsto
cenu. Stanowisko system atyczne tej dziwnej form y jest niepewne i wymaga rewizji, o ile pozwolą na to nowe, liczniejsze niż dotychczas materiały.
Wśród gadów rębielickich najbardziej rzu
cają się w oczy liczne szczątki pancerzy żółwi.
W ystępują one licznie i są bardzo charaktery
styczne dla omawianego m ateriału. Szczególnie charakterystycznym gatunkiem jest tu Geoe- m yda mossoczyi M łynarski. Był to niewielki żółw o pancerzu do 15 cm dł., o wypukłym puklerzu opatrzonym w yraźnym guzkiem w tylnej części płytek kręgowych i o silnie piłkowanej krawędzi. Powierzchnia tarczek ro
gowych, których odciski zachowują się dobrze na powierzchni płytek kostnych, była bardzo silnie i w charakterystyczny sposób rzeźbiona.
Podobne gatunki żyją dziś tylko w Azji tropi
kalnej, a przedstawiciele rodzaju Geoemyda, dosyć pospolici w młodszym trzeciorzędzie Eu
ropy, nie w ystępują dziś w ogóle na terenie n a
szego kontynentu. Równocześnie i razem z wy
mienionym gatunkiem żyli w Rębielicach przedstawiciele gatunku współczesnego żółwia błotnego, które osteologicznie nie różnią się ni
czym istotnym od współczesnych przedstaw i
cieli Em ys orbicularis (Linnaeus).
Jaszczurki, których szczątki zachowują się gorzej i niestety są m niej charakterystyczne, reprezentow ane są w omawianej faunie przez bardzo liczne form y bliskie przedstawicielom współczesnych gatunków z grupy Lacerta m u- ralis Laurenti. Nieco m niej liczne są jaszczurki większe bliskie jaszczurki zielonej (L. viridis Laurenti). Są to więc w szystko form y bli
skie dzisiejszym gatunkom śródziemnomor
skim. Padalcowate (Anguidae) reprezentuje w Rębielicach przede wszystkim charaktery
styczny dla „preglacjału” europejskiego duży żółtopuzik Ophisaurus pannonicus Kormos.
Jest to większy krew ny, prawdopodobnie bez
pośredni przodek współczesnego, bałkańskiego żółtopuzika O. apodus (Pallas). Równocześnie ze szczątkami tego gatunku w ystępują szcząt
ki niewielkich padalców, nie różniących się ni
czym od przedstawicieli żyjącego dziś u nas gatunku Anguis jragilis Linnaeus.
Szczególnie licznie reprezentow ane są w re
szcie w Rębielicach Królewskich szczątki wę
żów. Po raz pierw szy w „preglacjale” Polski znaleziono tu szczątki niewielkich dusicieli ży
jących w piaskach (Boidae, Erycinae), bliskich współczesnemu wężowi strzelcowi (E ryx jacu- lus [Linnaeus]), jak za G abrielem R z ą c z y ń - s k i m nazwał go Ja n Aleksander B a y g e r (1938, Klucz). Najbliższe naszych granic sta
nowiska tego niewielkiego węża, którego ostat
ni krąg ogonowy ma wygląd kolczastego świ
derka i służy mu przy ryciu w ziemi, leżą dziś
R y c. 3. P łu k a n i e g lin y z w ie tr z e lin o w e j w c e lu o tr z y m a n ia m a t e r ia łu k o s tn e g o w c z a s ie p ra c e k s p lo a ta
c y jn y c h w r. 1963. — F o t. K . K o w a ls k i
w południowej Rum unii i na południowym za
chodzie Ukrainy. Węże wyższe (Colubroidea) reprezentowane są przez kilka form bliskich bardzo współczesnym gatunkom śródziemno
morskim (Elaphe situla [Linnaeus], Coluber viridiflavus [Lacepede]). Wśród nich na spe
cjalną uwagę zasługuje, jak dotychczas, „rębie- licki endem it”, Coluber robertm ertensi Mły
narski. Był to d u jy wąż, dochodzący do dwóch m etrów długości, k tó ry charakteryzow ał się bardzo silnym umięśnieniem szczęk. Taki roz
rost mięśni może świadczyć, że wąż ten żywił się jajam i ptaków, podobnie jak robią to liczne współczesne Colubridae. Zastanaw iający jest w Rębielicach zupełny brak żmij ( yiperidae) oraz pierwotniejszych od nich węży z grupy proteroglypha (Elapidae), które licznie wystę
pują np. w pliocenie Francji.
Chociaż pojedyncze gatunki płazów i gadów nie m ają, jak się wydaje, większego znaczenia stratygraficznego, to jednak na podstawie ana
lizy ich szczątków możemy wysnuć pewne wnioski o klimacie i ogólnych w arunkach bio
logicznych (ekologii) danego stanowiska. Oma
wiana herpetofauna ma ogólnie charakter wy-
bitnie lądowy. Większość w ykazanych w niej form to zw ierzęta w ybitnie ciepłolubne. J a
szczurki z rodzaju Lacerta, żółtopuzik i wę
że — to mieszkańcy suchych, kseroterm icz- nych, kam ienistych, silnie nasłonecznionych miejsc, porosłych niewysoką, ciepłolubną ro
ślinnością. Ropuchy, grzebiuszki (huczki) i wąż strzelec to mieszkańcy piaszczystych, suchych
32
R y c. 4. C z te r y fa z y p o w s ta w a n ia „ p u ła p k i k r a s o w e j”
w g W. A u f f e n b e r g a 1963
R y c. 5. S z c z ą tk i k o s tn e g a d ó w z R ę b ie lic K r ó le w s k ic h ; a — b la s z k a z a rd z e n io w a ż ó łw ia b ło tn e g o ( E m y s o r b ic u la r is L in n a e u s ) , b — b la s z k a o g o n o w a te g o s a m e g o g a tu n k u , c — o s ta tn i k r ą g o g o n o w y w ę ż a s a r z e lc a (E r y x ja c u lu s L in n a e u s ) , d — o g o n o w a część p u k le r z a g e o e m y d y (G e o e m y d a m o s s o c z y i M ł y n a r
sk i). — F o t. L. S y c h
gleb. Padalce i geoemyda natom iast zamieszku
ją miejsca wilgotniejsze, często silnie zacienio
ne. Blisko wody przebyw a z reguły żółw błot
ny, ale jest rzeczą znaną, że gad ten może od
bywać dalekie piesze wędrówki w poszukiwa
niu nowych rew irów łowieckich. Obecność tego gatunku, licznych płazów oraz być może też geoemydy, w skazują na istnienie w pliocenie jakichś zbiorników wodnych niedaleko stano
wiska nagrom adzenia szczątków. Przypuszcze
nie to potw ierdza nader częsta obecność szcząt
ków dużego ssaka owadożernego z rodzaju Desmana stw ierdzona przez Kowalskiego (1960). Ssak te n * je st typowym zwierzęciem ziemnowodnym, w ystępującym zawsze nad zbiornikam i wodnymi. Podsumowując wnioski, jakie nasuw ają się po zestawieniu ch arak tery styk środowiskowych poszczególnych form, możemy przypuścić, że w Rębielicach rosły nad wodami, być może nad rzeką, zarośla i, może las, część góry natom iast była odsłonięta lub pokryta rzadką roślinnością ciepłolubną.
Poznanie herpetofauny rębielickiej, podobnie jak i innych podobnych faun „preglacjalnych”
ma duże znaczenie dla zrozumienia zmian ja
kie zaszły w stosunku do nich w faunie współ
czesnej. W czasie epoki lodowej ta ciepłolubna fauna została zepchnięta na południe Europy do obszaru śródziemnomorskiego. W sprzyjają
cych klim atycznie okresach (interglacjałach) pew ne jej elem enty w racały jeszcze na krótko na nasze ziemie (np. żółtopuzik). Po ostatnim zlodowaceniu, w okresie holoceńskiego opti
m um wrócił do nas żółw błotny; jaszczurka zie
lona i wąż Eskulapa. Form y te utrzym ują się dziś tylk o na nielicznych stanowiskach wyspo
wych, a z innych obszarów w yparło je pogor
szenie się w arunków klimatycznych. W ich gi
nięciu dużą rolę odgrywa oczywiście działal
ność człowieka. Nie przetrw ały zlodowaceń geoemyda i Pliobatrachus oraz bliski krew ny współczesnego węża śródziemnomorskiego (C. viridijlavus) C. robertm ertensi.
P race nad eksploatacją m ateriału w Rębieli
cach K rólew skich nie są zakończone. Nowe,
• B . R z e b i k — W y c h u c h o le , W s z e c h ś w i a t 1966, str. 204.
bogate m ateriały służą zarówno jako m ateriał w ym ienny z innymi, zagranicznym i placówka
mi badawczymi, jak też pomogą w opracowy
waniu nowych tematów. W śród badaczy tej
fauny zabrakło niestety odkrywcy i propagato
ra Rębielic m gr Mossoczego, który zmarł w kil
ka tygodni po nadzwyczaj owocnej eksploatacji nowej odkryw ki w roku 1963.
33
B R O N IS Ł A W K U C H O W IC Z (W a rsz a w a )
OD H IP O T E Z Y N E U T R IN O W E J D O P IE R W S Z Y C H D O Ś W IA D C Z E Ń (Prehistoria neutrina)
L ic z b a c z ą s te k , z w a n y c h e le m e n ta r n y m i, u le g ła w w y n ik u w y tę ż o n y c h b a d a ń ro z m n o ż e n iu do k il k u d z ie się c iu . Z e s ta w ie n ia ic h są r ó w n ie o b s z e rn e , ja k z e s ta w ie n ie p ie r w ia s tk ó w w ta b lic y M e n d e le je w a ; w ie le s p o ś ró d ty c h tz w . c z ą s te k e le m e n ta r n y c h u s iłu je się dziś s p r o w a d z ić d o p r o s ts z y c h tw o ró w . J e d n a ty lk o c z ą s tk a , b e z m a s y sp o c z y n k o w e j i b ez ła d u n k u e le k try c z n e g o , o d d z ia łu ją c a z in n y m i ta k sła b o , ja k ty lk o to m o ż liw e , w y d a je s ię n a d a l czy m ś p r a w d z iw ie e le m e n ta r n y m . C z ą s tk ą t ą j e s t n e u tr in o . J a k o c z ą s tk a w y m y ś lo n a p rz e z te o r e t y k a n a r o d z iła się o n a ju ż 36 l a t te m u , d o p ie ro je d n a k o s ta tn i e l a t a p rz y n io s ły n ie z b ite s p r a w d z e n ie d o ś w ia d c z a ln e is tn ie n ia te j c z ą stk i.
T a p r e h i s to r ia n e u t r i n a — d łu g ie , u p a r t e d o c h o d z e n ie fiz y k ó w do p rz e k o n y w a ją c e g o e k s p e r y m e n tu , w y d a je się c zy m ś n a ty le f r a p u ją c y m , że w a r to p r z y n a j
m n ie j w z a ry s ie c z y te ln ik o m p rz e d s ta w ić , zw łaszcza że w fiz y c e d z is ie js z e j p o p ie r w s z y c h s u k c e s a c h z a p a n o w a ła w w ie lk ic h l a b o r a to r ia c h ś w ia ta tz w . g o rą c z k a n e u tr in o w a .
F iz y c y , k tó r z y w la t a c h d w u d z ie s ty c h b a d a li z ja w is k a p ro m ie n io tw ó rc z o ś c i, n a t r a f i l i n a p o w a ż n e tr u d n o ś c i te o r e ty c z n e p r z y p r z e m ia n ie b e ta . W ią z a ły się o n e z n ie z a c h o w a n ie m e n e r g ii i m o m e n tu p ę d u . J a k w ia d o m o , e le k t r o n y (w z g lę d n ie p o z y to n y ) z p r z e m ia n y b e ta m a ją w id m o c ią g łe . K a ż d y n u k lid , p o d le g a ją c y p r z e m ia n ie b e ta , c h a r a k t e r y z u j e się s p e c y fic z n y m k s z t a łt e m w id m a b e t a o ra z g ó r n ą g ra n ic ą Emaks e n e rg ii c z ą s tk i b e ta . J ą d r o z a ró w n o p o c z ą t
k o w e, ja k i k o ń c o w e z n a jd u j e się w s ta n ie o o k r e ślo n e j e n e rg ii. O k a z u je się , że ró ż n ic a e n e rg ii p o m ię dzy ją d r e m p o c z ą tk o w y m a k o ń c o w y m ró w n a się Emaks, ty m c z a s e m p o m ia r y k a lo r y m e tr y c z n e , w k tó r y c h w s z y s tk ie c z ą s tk i b e ta w y s ła n e p rz e z j ą d r a zo
s ta ły p o c h ło n ię te , w y k a z a ły , ż e e n e r g ia w y d z ie lo n a n ie je s t r ó w n a Emaks. le c z p e w n e j w ie lk o ś c i m n ie j
szej. Co się d z ie je z czę śc ią e n e r g ii? N ie k tó r z y fiz y c y s k ło n n i ju ż b y li z w ą tp ić w z a s a d ę z a c h o w a n ia e n e rg ii i d la o b ja ś n ie n ia p o d a n e g o f a k t u tw o r z y li a d hoc ró ż n e te o r ie b e z te g o z a c h o w a n ia . T y m c z a s e m i to n ie w y s ta r c z y ło d la o b ja ś n ie n ia z ja w is k a w o b liczu d a ls z y c h fa k tó w . J a k o p r z y k ła d ta k ie g o n o w eg o f a k tu w e ź m y n a s t ę p u ją c e r o z g a łę z ie n ie w s z e re g u to r o w y m :
P Th C «
Th C < p Th D
* Th C " /
a p
T h C m o ż e p rz e c h o d z ić w T h D po d w u d ro g a c h : p o p rz e z p rz e m ia n ę a lf a w T h C " i n a s t ę p n ie p rz e m ia n ę b e ta , b ą d ź te ż p o p rz e z p r z e m ia n ę b e ta w T h C ' i n a
s tę p n ie p rz e m ia n ę a lfa . E n e rg ie c z ą s te k a lf a są ró ż n e , w id m a b e ta też. S u m a e n e rg ii E a i Epmaks je s t je d n a k o w a d la o b u r ó ż n y c h d ró g p r z e m ia n y i w y n o s i do
k ła d n ie ty le , co ró ż n ic a e n e rg ii p o m ię d z y T h C i T h D.
J e ś li z a c h o w a n ie e n e r g ii m ia ło b y b y ć n a r u s z o n e w p rz e m ia n ie b e ta , w te d y p o w y ż sz a ró w n o ś ć b y ła b y co n a jm n ie j z a s ta n a w ia ją c a . J e s z c z e d z iw n ie js z e zaś m u s i w y d a w a ć się to , że p o d o b n ie je s t w k a ż d y m p r z y p a d k u r o z w id le n ia s z e re g ó w p ro m ie n io tw ó rc z y c h .
P o ja w iły się je s z c z e in n e tr u d n o ś c i, k tó r e n a j ł a t w ie j z ilu s tro w a ć n a p rz y k ła d z ie r o z p a d u sw o b o d n e g o n e u tr o n u . G d y b y ro z p a d te n p rz e b ie g a ł w e d łu g sc h e m a tu : n - > p + e — , w te d y n ie d a ło b y się zło ży ć p o łó w k o w e g o s p in u (w ła s n e g o m o m e n tu p ę d u ) n e u tr o n u z r ó w n ie p o łó w k o w y c h m o m e n tó w p ę d u p r o to n u i e le k tr o n u . W s k a z y w a ło b y to n a n a r u s z e n ie z a c h o w a n ia m o m e n tu p ę d u w p rz e m ia n ie b e ta .
P r o s ty sp o só b u r a t o w a n i a z a g ro ż o n y c h z a s a d z a c h o w a n ia z a p ro p o n o w a ł w 1930 r. z m a r ły n ie d a w n o w ie lk i f iz y k s z w a jc a r s k i W. P a u l i . W y s u n ą ł on tezę , że w p r z e m ia n ie b e ta w r a z z c z ą s tk ą b e ta w y rz u c o n a z o s ta je in n a le k k a c z ą s tk a , u n o sz ą c a w ra z z n ią e n e r g ię i m o m e n t p ę d u . W ró ż n y c h ro z p a d a c h te g o s a m e go n u k li d u e n e rg ia r o z k ła d a s ię ró ż n ie p o m ię d z y c z ą s tk ę b e ta i n o w ą c z ą s tk ę n e u tr a ln ą (k tó rą P a u li p o c z ą tk o w o n a z w a ł n e u tr o n e m , choć, ja k w ie m y , n a z w a t a z c z a se m p rz e n io s ła się n a in n ą c z ą stk ę ), t a k je d n a k , że s u m a ty c h d w u e n e rg ii z a w sz e ró w n a się Frrak«. W p a r e l a t p ó ź n ie j in n y z n a n y fiz y k . W łoch E n ric o F e r m i , p o d a ł ilo ścio w ą te o r ię p rz e m ia n y b e ta , o p ie r a ja c się o su g e s tię P a u lie g o . Z w y p r o w a d z o n y c h p rz e z n ie g o w z o ró w w y n ik a ło , ja k i e w ła sn o ści w in n a m ie ć o w a c z ą s tk ą n e u tr a ln a , w y r z u c a n a w r a z z c z ą s tk ą b e ta . B y ły to w ła s n o ś c i dosyć d z iw n e : ła d u n e k e le k tr y c z n y r ó w n y z e ru , m a s a sp o c z y n k o w a ró w n a z e ru , a lb o p r z y n a jm n ie j z n a c z n ie m n ie js z a od m a s y e le k tr o n u . T e m a łą c z ą s tk ę n e u tr a l n ą n a z w a n o z w ło s k a n e u tr in e m . W o d ró ż n ie n iu od k w a n tu g a m m a , k tó r y te ż n ie m a ła d u n k u e le k try c z n e g o a n i m a s y sp o c z y n k o w e j, c z ą s tk a t a m ia ła sp in p o łó w k o w y (w sto s o w a n y c h w fiz y c e ją d r o w e j je d n o s tk a c h h ^ jt) . B y ł to w ie c fe r m io n , c z ą s tk ą s p e ł
n ia ją c ą s t a ty s t y k ę F e rm ie g o -D ir a c a , p o d o b n ie ja k
e le k tro n i n u k le o n y . B y ł to z re s z tą n a jlż e js z y z f e r
m io n ó w p o d o b n ie ja k k w a n t g a m m a je s t n a jlż e js z y m
z b o z o n ó w (c z ą s te k s p e łn ia ją c y c h d ru g ą m o ż liw ą s t a
ty s ty k ę — s t a ty s ty k ę B o s e g o -E in s te in a ). P o d c z a s je d
n a k g d y fo to n n a d z w y c z a j ła tw o o d d z ia ły w a z in n y
m i c z ą s tk a m i e le m e n ta r n y m i, ja k ró w n ie ż z tw o r a m i
zło żo n y m i, w r o d z a ju m o le k u ł, i w s k u te k te g o o d g ry
w a d o n io s łą ro lę w n a sz y m ż y c iu (j? k o p ro m ie n ie
ś w ie tln e , re n tg e n o w s k ie i g a m m a ), n e u tr in o o d d z ia -
34
ły w a t a k s ła b o z w s z e lk im i in n y m i c z ą s tk a m i, że p r a w ie n ie z a u w a ż a m y je g o is tn ie n ia . Z a s to s o w a n ie te o r i i F e rm ie g o do o b lic z e n ia p r z e k r o ju c z y n n e g o d la r e a k c j i w y w o ły w a n e j p r z e z n e u t r i n a d a ło w y n ik i, k t ó r e w la t a c h tr z y d z ie s ty c h , p r z y ó w c z e sn y m s ta n ie te c h n i k i p o m ia ro w e j, o d ję ły fiz y k o m w s z e lk ie n a d z ie ję n a s z y b k ie z re a liz o w a n ie ta k i e j r e a k c j i w la b o r a to r iu m , w a r to ś ć p r z e k r o ju c z y n n e g o b y ła b o w ie m r z ę d u lO-44 c m 2, m n ie j w ię c e j o 8 rz ę d ó w w ie lk o ś c i p o n iż e j m o ż liw o śc i d e te k c ji. N a d łu g ie la t a z a rz u c ili te ż fiz y c y m y ś l o d o św ia d c z e n ia c h z t e j d z ie d z in y , w ie lu z n ic h z a ś n ie w ie rz y ło w c a le w is tn i e n ie n e u t r i n a ja k o c z ą s tk i. U z n a w a li o n i ty lk o h ip o te z ę n e u - tr in o w ą ja k o d o b ry s p o s ó b w y tłu m a c z e n ia p e w n y c h z ja w is k . T a k w y g lą d a ła s y tu a c ja p rz e z d w a d z ie ś c ia la t .
M o ż n a w ty m m ie js c u d o d a ć , że is tn i a ły w o k r e s ie ty m p ra c e , k tó r e n a w e t w ty t u l e n o s iły n a z w ę „ n e u t r i n o ” . B y ły to je d n a k p r a c e ze s p e k tr o s k o p ii b e ta , p o ś w ię c o n e k o r e l a c ji k ą to w e j e le k t r o n u i n e u tr in a . D o ś w ia d c z a ln ie n ie m ie rz o n o je d n a k te j k o r e l a c ji (g d y ż n ie u m ia n o w te d y w c a le r e j e s tr o w a ć n e u tr in a ) , le c z k o r e la c ję k ą to w ą p o m ię d z y c z ą s tk ą b e ta a j ą d r e m o d r z u tu . W y n ik i te z aś p o r ó w n y w a n o z w y n i
k a m i te o r ii d la ró ż n y c h w e r s j i o d d z ia ły w a n ia n u k le o n — e le k t r o n — n e u tr in o . N a p o d s ta w ie d a n y c h d o ś
w ia d c z a ln y c h w n o sz o n o p o ś r e d n io , ż e o d d z ia ły w a n ie p o m ię d z y ty m i c z ą s tk a m i je s t w ła ś n ie ta k ie , a n ie in n e. W id a ć s tą d , że n ie b y ły to je s z c z e d o ś w ia d c z e n ia z n e u tr in a m i.
T y m n ie m n ie j w ie lu e k s p e r y m e n t a to r ó w p r ó b o w a ło . w p o ś r e d n i sp o só b w y k a z a ć is tn i e n ie n e u tr in a . W c h a r a k t e r z e p rz y k ła d u w y m ie n im y d o ś w ia d c z e n ia A l l e n a , k t ó r y z a ją ł się w y c h w y te m e le k t r o n u p rz e z ją d r o a to m o w e — p ro c e s e m te g o s a m e g o ty p u , co p r z e m ia n a b e ta . U d a ło się m u w y k a z a ć , że ją d r o p o w y c h w y c e n iu e le k tr o n u d o z n a je o d r z u tu , co o z n a c z a , że w y c h w y to w i e le k tr o n u to w a rz y s z y e m is ja n e u t r i n a , k tó r e g o p ę d r ó w n a się p ę d o w i j ą d r a o d rz u c o n e g o .
W Ł A S N O Ś C I N E U T R I N A Z P R Z E M I A N Y B E T A
P o d o b n ie w p o ś r e d n i sp o s ó b w y k a z a n o , że w p rz e m i a n ie b e ta m a m y do c z y n ie n ia z d w o m a ty p a m i n e u tr in a . W p r z e m ia n ie (3+ (b e ta p lu s ) w r a z z p o z y to n e m e m ito w a n e je s t n e u tr in o v , co z a p is u je m y sy m b o lic z n ie :
zA - z_ i A + e+ + v
w p r z e m ia n ie zaś 0— (b e ta m in u s ) w r a z z e le k tr o n e m w y s y ła n e j e s t a n ty n e u t r i n o v:
zA-*-z_|_iA + e- + t>
P o d o b n ie j a k p o z y to n je s t a n ty c z ą s tk ą w s to s u n k u do e le k tr o n u , a n t y n e u t r i n o s ta n o w i a n ty c z ą s tk ę w s to s u n k u do n e u tr in a . Z d o św ia d c z e ń p o ś w ię c o n y c h b a d a n iu n ie z a c h o w a n ia p a r z y s to ś c i w p r z e m ia n ie b e ta o k a z a ło s ię n a d ro d z e p o ś r e d n ie j, że n e u t r i n o i a n t y n e u tr in o p o s ia d a ją d w ie c ie k a w e w ła s n o ś c i. M o m e n t p ę d u ty c h c z ą s te k n ie m o ż e się u s t a w i a ć w sp o s ó b d o w o ln y w s to s u n k u do ic h w e k to r a p ę d u . O k a z a ło się , że w e k to r s p in u (w ła s n e g o m o m e n tu p ę d u ) a n ty - n e u tr i n a u s t a w i a się z a w sz e r ó w n o le g le do k ie r u n k u p ę d u . G r a f ic z n ie m o ż n a z w ią z e k p o m ię d z y s p in e m i p ę d e m a n t y n e u t r i n a p r z e d s ta w ić z a p o m o c ą w y z n a czo n eg o p r z e z te w ie lk o ś c i r u c h u s p ir a ln e g o ś r u b y p r a w o s k r ę t n e j. M ó w im y , że a n t y n e u t r i n o je s t s p o la r y z o w a n e p r a w o s k r ę t n ie . D la n e u t r i n a n a to m ia s t s p in
u s ta w ia się a n ty r ó w n o le g le w s to s u n k u do p ę d u (tzn.
w z d łu ż t e j s a m e j osi, ty lk o w p rz e c iw n y m k ie r u n k u ) . J e s t o n o w ię c s p o la r y z o w a n e le w o s k r ę tn ie (ry c. 1).
P o w y ż s z e w ła s n o ś c i n e u t r i n (ta k b o w ie m b ę d z ie m y w d a ls z y m c ią g u n a z y w a li w s p ó ln ie o b ie c z ą s tk i v i v ) n ie są c z y m ś od d a w n a z n a n y m . Z n a jo m o ś ć ic h
R yc. 1. P r z e d s ta w ie n i e g r a f ic z n e s p in u i p ę d u n e u t r i n a i a n t y n e u t r i n a
z d o b y liś m y d o p ie r o d z ię k i d o ś w ia d c z e n io m p r z e p r o w a d z o n y m p o d k o n ie c l a t p ię ć d z ie s ią ty c h . P o p rz e d n io is tn ia ło k il k a t e o r ii p r z y p is u ją c y c h n e u tr in o m ró ż n e w ła s n o ś c i, t r u d n o je z a ś b y ło s p r a w d z a ć d o ś w ia d c z a ln ie .
W a r to w ty m m ie js c u d o d ać, że p o z a p rz e m ia n ą b e ta je s z c z e in n e z ja w is k a św ia d c z ą o w s p o m n ia n y c h w ła s n o ś c ia c h n e u tr in . N e u tr i n a m o g ą p o w s ta w a ć b o w ie m n ie ty lk o w ro z p a d z ie p ro m ie n io tw ó rc z y c h j ą d e r a to m o w y c h , le c z i w ro z p a d z ie r ó ż n y c h k r ó tk o ż y - c io w y c h c z ą s te k e le m e n ta r n y c h , n p . w ro z p a d z ie m e z o n u jt (pi), w w y n ik u k tó r e g o p o w s ta je m e z o n n (m i) c z y li m io n . R o z p a d t e n m o ż e m y k r ó t k o z a p is a ć d la m e z o n ó w d o d a tn ic h i u je m n y c h : J t ± -> jj, ± + v. P r z e p r o w a d z o n e w o s ta tn ic h la t a c h d o ś w ia d c z e n ia w y k a z a ły , ż e n e u t r in a p o w s ta ją c e w ty c h ro z p a d a c h , a z w a n e n e u tr in a m i m io n o w y m i, r ó ż n ią się od n e u t r i n z p r z e m ia n y b e ta , z w a n y c h n e u tr in a m i e le k tr o n o w y m i. P o n ie w a ż w k a ż d y m z ty c h p rz y p a d k ó w m a m y do c z y n ie n ia z c z ą s tk ą i a n ty c z ą s tk ą , łą c z n ie w y s tę p u j ą aż c z te r y r o d z a je n e u t r in : n e u tr in o e le k tr o n o w e , a n ty n e u t r i n o e le k tro n o w e , n e u tr in o m io n o w e i a n t y n e u t r i n o m io n o w e .
O D D ZIAŁY W ANIE N EU TR IN A I MOŻNOŚĆ JEGO W YKRYCIA
P o ty m p o b ie ż y m p r z e d s t a w i e n i a z n a n y c h o b e c n ie n e u t r i n s p r ó b u jm y o d p o w ie d z ie ć n a p y ta n ie , d la c z e go t a k tr u d n o b y ło w y k r y ć je d o ś w ia d c z a ln ie , czym ró ż n ią się o n e p o d ty m w z g lę d e m od e le k tro n ó w , p r o to n ó w , k w a n tó w g a m m a it p ? W ty m c e lu p o d s u m u j
m y to w s z y s tk o , co d z iś w ia d o m o o o d d z ia ły w a n ia c h c z ą s te k e le m e n ta r n y c h . W o d d z ia ły w a n ia c h ty c h u j a w n i a j ą s ię w ła s n o ś c i o w y c h c z ą ste k .
N a js ła b s z y m ze z n a n y c h o d d z ia ły w a ń je s t o d d z ia
ły w a n ie g r a w ita c y jn e . P r z e j a w i a s ię o n o ty lk o w te d y ,
g d y m a m y d o c z y n ie n ia z o g ro m n y m i ilo ś c ia m i c z ą
s te k , tw o r z ą c y c h p e w n e c iało , n ie o d g ry w a n a to m ia s t
r o li w o d d z ia ły w a n iu w z a je m n y m c z ą s te k e le m e n ta r
n y c h . N a p r z e c iw n y m b ie g u n ie p o d w z g lę d e m n a t ę
ż e n ia z n a jd u j ą s ię o d d z ia ły w a n ia siln e . D z ię k i n im
n u k le o n y tw o r z ą j ą d r a a to m o w e . E n e r g ia te g o o d
d z ia ły w a n ia z o s ta je w y z w o lo n a w ro z s z c z e p ie n iu j ą
d e r (w b o m b ie a to m o w e j lu b r e a k t o r z e ją d ro w y m ),
j a k r ó w n ie ż w r e a k c j a c h ją d r o w y c h . O d d z ia ły w a n ia
' /
I. P IN G W IN — E u d y p te s c r e s ta tu s (F o rst.) F ot. Z P n ie w s k i
II. O S T A Ń C E z w a n e ,,P r z ą d k i” . O k o lic a K r o s n a F o t. J. K o r p a ł
s iln e o d g ry w a ją ro lę p r z y b a d a n iu w ła s n o ś c i ją d e r a to m o w y c h o ra z w ię k sz o ś c i c z ą s te k e le m e n ta r n y c h (z w y ją tk i e m e le k tr o n u , m io n u n» fo to n u i n e u tr in ) O d d z ia ły w a n ia e le k tr o m a g n e ty c z n e , n ie c o sła b s z e od p o p rz e d n io w y m ie n io n y c h , w ią ż ą z k o le i e le k tro n y z j ą d r a m i w a to m y . S ła b s z e jesz c z e s ą tz w . o d d z ia ły w a n ia sła b e , k tó r e o d p o w ia d a ją za s a m o r z u tn e r o z p a d y ją d e r a to m o w y c h i c z ą s te k e le m e n ta r n y c h . S ą d zim y dziś, że to je s t to n a jb a r d z ie j u n iw e r s a ln y ty p o d d z ia ły w a ń . P o d a jm y lic z b y . S to s u n e k n a tę ż e ń o d d z ia ły w a ń s iln y c h do e le k tr o m a g n e ty c z n y c h i do s ła b y c h m a się ja k 1012 do 1010 do 1. N ic d z iw n e g o w ięc, że n a o b ra z z ja w is k , u w a r u n k o w a n y c h o d d z ia ły w a n ia m i sła b y m i, n a k ła d a ją s ię n ie je d n o k r o tn ie e fe k ty p o c h o d z ą c e od o d d z ia ły w a ń s iln y c h i e le k tr o m a g n e ty c z n y c h , u tr u d n i a j ą c ro z s z y fro w a n ie z ja w is k a .
J e ś li c h c e m y z b a d a ć o d d z ia ły w a n ia s ła b e b ez z a k łó c a ją c e g o w p ły w u o d d z ia ły w a ń s iln y c h , p o słu g iw a ć się m u s im y ty lk o ty m i c z ą s tk a m i, k tó r e s iln ie n ie o d d z ia łu ją . T a k im i c z ą s tk a m i są : e le k tr o n , m io n , fo to n i n e u tr in a . J e d n a k ż e p ie r w s z e d w ie c z ą s tk i m a ją ł a d u n e k e le k tr y c z n y , a fo to n je s t k w a n te m p o la e le k tro m a g n e ty c z n e g o , je ś li b ę d z ie m y się w ię c n im i p o słu g iw a ć , d o jd ą e f e k ty o d sił e le k tro m a g n e ty c z n y c h . J e ś li c h c e m y b a d a ć „ c z y s te ” o d d z ia ły w a n ia sła b e , p o s łu g iw a ć się m o ż e m y ty lk o n e u tr in a m i. S tą d ic h z n a czenie.
C zy je s t to s e n s o w n e w p r a k ty c e ? W s p o m in a liś m y ju ż o n ie z w y k le s ła b y m o d d z ia ły w a n iu n e u tr in a z m a t e r i ą . Z il u s tr u jm y to lic z b a m i. W m a te r i i o z w y k łe j g ę s to ś c i ś r e d n ia d ro g a s w o b o d n a n e u t r i n a je s t rz ę d u 1018 k m . N e u tr in o o e n e r g ii 3 m e g a e le k tr o n o - w o ltó w m o ż e p rz e jś ć ś r e d n io o d le g ło ść 100 l a t ś w ie tl
n y c h w c ie k ły m w o d o rz e , z a n im u le g n ie a b s o rp c ji.
N e u tr i n a w p r a k ty c e p r z e n i k a ją b e z p rz e s z k ó d c a łą g ru b o ś ć Z ie m i. J a k w ię c j e s c h w y ta ć i w y k a z a ć , że is tn ie ją ? N ie m o ż n a p rz e c ie ż b u d o w a ć t a k g ru b y c h d e te k to ró w , b y w k o ń c u n e u tr in a się w n ic h z a tr z y m a ły . M o żn a p r z y ją ć in n ą z a sa d ę . Z a m ia s t p r z e p u szczać je d n o n e u tr in o p rz e z d e te k to r o f a n t a s ty c z n y c h ro z m ia r a c h , le p ie j p rz e p u ś c ić ic h o lb r z y m ią licz
b ę p rz e z n ie d u ż y d e te k to r . T rz e b a m ieć ty lk o dość s iln e ź ró d ło n e u tr in .
J a k i m i ź ró d ła m i d y s p o n u je m y ? P r z e c ię tn y p r e p a r a t r a d i o a k ty w n y , s to s o w a n y n p . w ra d io lo g ii, n ie m a z n a c z e n ia ja k o ź ró d ło n e u t r i n ( p r e p a r a t w y s y ła ją c y e le k tr o n y je s t ź ró d łe m a n ty n e u t r i n v, a p r e p a r a t p o d le g a ją c y p r z e m ia n ie b e ta p lu s je s t ź ró d łe m n e u tr in v).
P rz y s to s o w a n y c h d z iś a k ty w n o ś c ia c h , lic z b a n e u tr in , choć o lb r z y m ia w lic z b a c h b e z w z g lę d n y c h , n ie w y s ta r c z a n a to , b y ch o ć je d n o z ty c h n e u t r i n o d d z ia ła ło z m a t e r i ą w ja k im ś s e n s o w n y m czasie. B ra ć p o d u w a g ę m o ż n a tr z y , d ość is to tn ie m ię d z y so b ą ró ż n ią c e s ię ź r ó d ła ; r e a k t o r y , a k c e l e r a to r y o r a z c ia ła n ie b ie sk ie . Ź ró d ła t e u s z e re g o w a n o tu w e d łu g w z r a s ta ją c e j e n e r g ii m a k s y m a ln e j n e u tr in , k tó r e z n ic h m o ż n a u z y sk a ć . P ie r w s z e z su k c e s e m w y k o n a n e d o ś w ia d c z e n ie n e u tr in o w e p rz e p r o w a d z o n o w ła ś n ie za p o m o cą r e a k t o r a i o ty m m a m z a m ia r n a z a k o ń c z e n ie a r t y k u ł u w s p o m n ie ć .
A N T Y N E U T R IN A Z REAKTORA
R e a k to r y ja k o ź ró d ła n e u t r i n (śc iśle j m ó w ią c , a n ty n e u t r i n v) z n a n e są od 11 la t. P“ - p r o m ie n io tw ó rc z e p ro d u k ty ro z s z c z e p ie n ia u r a n u d a ją c ią g łe w id m o a n t y n e u t r i n aż do e n e r g ii k ilk u n a s tu M eV . S tr u m ie ń
a n ty n e u t r i n w y n o s i o k o ło 101J c z ą s te k /c m 1 • sek.
W p r z y p a d k u u r a n u 235 a n ty n e u t r i n a t e u n o s z ą ze sobą o k o ło 5°/o w y z w o lo n e j e n e rg ii. P ie r w s z e d o ś w ia d c z e n ia , m a ją c e n a c e lu id e n ty f ik a c ję a n ty n e u t r i n ja k o c z ą s te k o d d z ia łu ją c y c h z m a te r ią , p r z e p r o w a d z ili C o w a n i R e i n e s w L o s A la m o s w 1953 r.
P r a g n ę l i o n i w y k a z a ć , ż e n e u t r i n a m o g ą is tn ie ć n ie z a le ż n ie o d in n y c h c z ą s te k , z d a la od m ie js c a , w k tó r y m p o w s ta ły , i że m o ż n a je ta m w y k ry ć d z ię k i e fe k to w i, w y w o ła n e m u p rz e z n ie w lic z n ik u . P ro c e s e m , k tó r y m s ię z a ję li, b y ła o d w ro tn a p r z e m ia n a b e ta , k tó r a p rz e b ie g a n a s tę p u ją c o d la n e u tr in i a n ty n e u tr i n :
v + ZA -* e+ + z-iA v + ZA - e“ + z + iA
J e ś li w z ią ć z r e a k t o r a a n t y n e u t r i n a p a d a ją c e n a t a r czę w o d o ro w ą , w te d y w in n iś m y z a o b s e rw o w a ć ja k o p r o d u k ty r e a k c j i p o z y to n i n e u tr o n . P o m y s ł je s t p r o sty , je d n a k m a ły p r z e k r ó j c z y n n y (rz ę d u 10~43 cm 2) n a w y s tą p ie n ie te j r e a k c je n a r z u c ił o g ro m n e ro z m ia -
Antyneutni.no
/ /
R yc, 2. S c h e m a t d o św ia d c z e n ia p o św ię c o n e g o d e te k c ji a n ty n e u tr i n a . T — ta r c z a , D — d e te k to r z c ie k ły m s c y n ty la to r e m , y i — p ro m ie n ie g a m m a z w y c h w y tu
w k a d m ie , y 2 — p ro m ie n io w a n ie a n ih ila c y jn e r y ta r c z y w o d o ro w e j, s p e łn ia ją c e j je d n o c z e ś n ie ro lę d e te k to r a . N a ry c . 2 w id a ć s c h e m a t d o ś w ia d c z e n ia . A n ty n e u tr in o , p o c h o d z ą c e z r e a k t o r a , p a d a n a ta r c z ę w o d n ą z a w ie r a ją c ą ro z p u s z c z o n y c h lo r e k k a d rq u . Z a ch o d z i r e a k c ja :
v + p e+ + n.
P o z y to n p o s p o w o ln ie n iu u le g a a n ih ila c ji z e le k tr o
n em , w y tw a r z a ją c d w a k w a n ty g a m m a o e n e rg ii
0,5 M eV . P r z e n i k a ją o n e p rz e z ta r c z ę i p rz e c h o d z ą
p rz e z d w a d e te k to r y s c y n ty la c y jn e po o b u je j p rz e
c iw n y c h s tro n a c h . K o in c y d e n c ja s y g n a łó w św ia d c z y
o p r z e jś c iu ta k ie j p a r y k w a n tó w . N e u tro n u le g a sp o
w o ln ie n iu w w o d z ie i z o s ta je w y c h w y c o n y p rz e z
k a d m , co s y g n a liz u ją w y s ła n e po jeg o w y c h w y c ie
p ro m ie n ie g a m m a . T y m , co się o b s e r w u je , je s t k o in
c y d e n c ja o p ó ź n io n a , p o m ię d z y im p u ls a m i n a ty c h m ia
s to w y m i z a n ih ila c ji p o z y to n u , a z a r e je s tr o w a n y m i
po u p ły w ie k ilk u m ik ro s e k u n d im p u ls a m i p o c h o d z ą
c y m i z ją d r a k a d m u , w z b u d z o n e g o po w y c h w y c ie
n e u tr o n u . W s z e re g u p o m ia ró w b a d a n o szczegółow o
te o p ó ź n io n e k o in c y d e n c je , s p r a w d z a ją c czy: 1) o b s e r-
36
w o w a n a ilo ść im p u ls ó w z g a d z a się z te o r e ty c z n y m i p r z e w id y w a n ia m i; 2) p ie r w s z y im p u ls s y g n a łu o p ó ź n io n e j k o in c y d e n c ji p o c h o d z i z a n ih i la c j i p o z y to n u ; 3) d r u g i im p u ls p o w ższeg o s y g n a łu w ią ż e się z w y c h w y te m n e u tr o n u ; 4) s y g n a ł z a le ż y od lic z b y p r o t o n ó w w ta r c z y ; 5) m o ż e ja k ie ś in n e c z ą s tk i, a n ie a n t y n e u t r i n a , d a ją s y g n a ły . W ty m o s ta tn i m p r z y p a d k u z a s to s o w a n o s p r a w d z ia n a b s o r p c y jn y , d y s k r y m in u ją c i n n e c z ą s tk i z a p o m o c ą s p e c ja ln y c h o sło n .
P o w y k a z a n iu , że is to t n ie z a sz ła r e a k c j a w y w o ła n a p rz e z a n ty n e u t r i n o , z m ie rz o n o je j p r z e k r ó j c z y n n y . O to w y n ik i d o ś w ia d c z e ń g r u p y C o w a n a i R e in e s a z l a t 1959 i 1960:
R ok D etektor Liczba zliczeń
(na godzinę)
Przekrój czynny (w cm8)
1959 1400 1 (zarazem 36 ( l , l ± 0 , 3 ) - 1 0 - «
scyntyl.)
1960 2200 1 (scyntyl. 3 U ,2 ± 0 ,5 ) • 1 0 -“
oddz.)
W a rto ś ć o b lic z o n a te o r e ty c z n ie w y n o s iła (1,0±0,2) •
• 1 0 -43 c m 2, w id z im y w ię c d o b rą zg o d n o ść d o ś w ia d c z e n ia z te o rią .
O b o k d o ś w ia d c z e ń C o w a n a i R e in e s a n a sz c z e g ó ln ą u w a g ę z a s łu g u ją d o ś w ia d c z e n ia ra d io c h e m ic z n e D a - v i s a, o k tó r y c h m o ż e w a r to b ę d z ie w s p o m n ie ć p rz y in n e j o k a z ji. T rz e b a te ż d o d a ć , ż e o d p a r u l a t a k c e l e r a t o r y w y s o k ic h e n e r g ii s łu ż ą ja k o ź ró d ło n e u t r i n w w ie lk ic h in s t y t u t a c h fiz y c z n y c h (B ro o k h a v e n , C E R N ). P r o w a d z o n e są w re s z c ie in te n s y w n e b a d a n ia n a d p o m ia r e m n e u tr in o w e g o p r o m ie n io w a n ia g w iazd . W s z y s tk o to je s z c z e k il k a l a t te m u w y d a w a ło się f a n ta z ją , d z iś ju ż c z a s o p is m a n a u k o w e p o d a ją c o ra z to n o w e w y n ik i. M o ż n a p o w ie d z ie ć , ż e n a r o d z ił s ię n o w y k ie r u n e k a s tr o n o m ii: a s tr o n o m ia n e u tr in o w a , p o z w a l a j ą c a n a b e z p o ś r e d n ie b a d a n ie n a jb a r d z ie j w e w n ę tr z n e g o , g o rą c e g o o b s z a r u g w ia z d , z k tó r e g o p o c h o d z ą n e u t r i n a i w k tó r y m p r z e b ie g a ją r e a k c j e ją d r o w e . O ty c h in n y c h c ie k a w y c h s p r a w a c h n a p is z ę w je d n y m z n a jb liż s z y c h n u m e r ó w w a r t y k u l e p t. T e le s k o p y n e u tr in o w e — j u ż r z e c z y w is to ś c ią .
A N D R Z E J B A R T K E (K ra k ó w )
IN A K T Y W A C JA C H R O M O SO M U X U S S A K Ó W
N a jw ię k s z y m o s ią g n ię c ie m g e n e ty k i o s t a tn i c h k i l k u n a s t u l a t j e s t n ie w ą tp liw ie o g ro m n y p o s tę p w z r o z u m ie n iu d z ia ła n ia g e n ó w , a p rz e d e w s z y s tk im w y k r y c i e tz w . k o d u g e n e ty c z n e g o . N ie m n ie j je d n a k w o k r e s ie ty m o d n o to w a ć m o ż n a w ie lk ie zd o b y c z e ta k ż e w p r a c a c h n a d in n y m i z a g a d n ie n ia m i g e n e ty k i.
N in ie js z y a r t y k u ł d o ty c z y ć b ę d z ie n a je f e k to w n ie js z e go m o ż e z ta k ic h o s ią g n ię ć , t j . w y p r a c o w a n ia tz w . t e o r ii i n a k t y w a c ji c h ro m o s o m u X . T e o r ia ta , z a p r o p o n o w a n a p rz e z M a r y L y o n w r . 1961 m a b a rd z o z a s a d n ic z e z n a c z e n ie d la z ro z u m ie n ia r e g u l a c ji d z ia ł a n i a g e n ó w n a p o z io m ie c h ro m o s o m o w y m , d la r o z w o ju g e n e ty k i s s a k ó w i d la p r a k ty c z n y c h p r o b le m ó w g e n e ty k i m e d y c z n e j. P o z a ty m je s t o n a w p e w n y m s e n s ie k la s y c z n ą te o r ią n a u k o w ą : w p r o s ty sp o s ó b w y ja ś n i ła s z e re g n ie z r o z u m ia ły c h i n a p o z ó r n ie p o w ią z a n y c h ze s o b ą f a k t ó w i p o z w o liła z ro z u m ie ć lic z n e o b s e r w a c je d o k o n a n e ju ż p o je j z a p ro p o n o w a n iu . T e o r ia in a k t y w a c ji c h ro m o s o m u X z o s ta ła w y p r o w a d z o n a z a s a d n ic z o z tr z e c h z ja w is k , k t ó r e b ę d ą k r ó tk o o m ó w io n e p o n iż e j.
1. U o g ro m n e j w ię k s z o ś c i s s a k ó w , n ie w y łą c z a ją c c z ło w ie k a , is tn i e je te n s a m m e c h a n iz m d z ie d z ic z e n ia p łc i. W s z y s tk ie g a m e ty z a w ie r a j ą p o je d y n c z y ( h a - p lo id a ln y ) z e sp ó ł c h ro m o s o m ó w z ło ż o n y z a u to s o m ó w i c h ro m o s o m u p łc io w e g o . W k o m ó r k a c h ja jo w y c h z n a jd u j e się z a w s z e c h ro m o s o m X , is tn ie ją n a to m ia s t d w a r o d z a j e p le m n ik ó w : z c h ro m o s o m e m X i z c h r o m o s o m e m Y . P r z y z a p ło d n ie n iu n a s t ę p u je p o łą c z e n ie się z e s p o łó w c h ro m o s o m o w y c h j a j a i p le m n ik a w j e d e n , p o d w ó jn y (d ip lo id a ln y ) g a r n i t u r c h ro m o s o m ó w . W z w ią z k u z w y s tę p o w a n ie m d w ó c h r o d z a jó w p le m n ik ó w ju ż w m o m e n c ie z a p ło d n ie n ia p o ja w ia j ą się d w ie k a te g o r ie o s o b n ik ó w : z d w o m a c h r o m o s o m a m i X — sa m ic e , i z je d n y m c h ro m o s o m e m X i j e d n y m Y — s a m c e . P o n ie w a ż w p r z y b liż e n iu p o ło w a
p le m n ik ó w p o s ia d a c h ro m o s o m X , a p o ło w a Y , o k o ło 50*70 n o w o p o w s ta ły c h o so D n ik ó w je s t s a m ic a m i i o k o ło 50*/o s a m c a m i. B a d a n ia o s o b n ik ó w o w y j ą t k o w y m , n ie n o r m a l n y m s k ła d z ie c h ro m o s o m o w y m (n p . X X X , X X Y , X O ) w y k a z a ły , że o m ę s k o s c i d e c y d u je o b e c n o ść c h ro m o s o m u Y, a o żensK ości b r a k te g o c h ro m o s o m u . N o r m a ln a s a m ic a o d w u c h ro m o s o m a c h X m a d w a r a z y w ię c e j g e n ó w z lo k a liz o w a n y c h n a ty c h c h ro m o s o m a c h n iż sa m ie c , a m im o to n i e s tw ie rd z o n o w ła ś c iw ie ż a d n y c h is to tn y c h ró ż n ic fiz jo lo g ic z n y c h m ię d z y o s o b n ik a m i m ę s k im i a ż e ń s k i
m i, o c z y w iśc ie p o z a c e c h a m i z w ią z a n y m i b e z p o ś re d n io z r o z r o d e m . G e n e ty c y od d a w n a z a s ta n a w ia li się j a k n a s t ę p u j e k o m p e n s a c j a ty c h r ó ż n ic w d o - z i e g e n ó w s p r z ę ż o n y c h z p łc ią .
2. W b a d a n ia c h c y to lo g ic z n y c h s tw ie rd z o n o , że u s s a k ó w j ą d r a k o m ó r k o w e s a m ic ró ż n ią się n ieco o d j ą d e r k o m ó r k o w y c h s a m c ó w . M ia n o w ic ie je d y n ie u s a m ic w y s tę p u j e tz w . c h r o m a ty n a p łc io w a , cz y li c ia łk o B a r r a . J e s t to g r u d k a m a t e r i a łu c h r o m a ty n o - w e g o ( b a r w ią c e g o się t a k ja k k w a s y n u k le in o w e ) p o ło ż o n a n a w e w n ę tr z n e j p o w ie rz c h n i b ło n y ją d r o w e j (ry c . 1). C ia łk o to j e s t w n ie k tó r y c h tk a n k a c h b a rd z o w y r a ź n e , n a p r z y k ła d w k o m ó r k a c h n e rw o w y c h k o ta l u b w n a b ło n k u w e w n ę tr z n e j s t r o n y p o lic z k a u lu d z i.
O d n o to w a n o te ż , ż e u w y ją tk o w y c h s a m c ó w p o s ia d a ją c y c h d w a c h ro m o s o m y X (X X Y ) w y s tę p u j e ró w n ie ż c ia łk o B at-ra, a u w y ją tk o w y c h s a m ic p o s ia d a ją c y c h t r z y c h ro m o s o m y X (X X X ) s ą aż d w a ta k i e c ia łk a .
3. U m y s z y l a b o r a to r y jn y c h z a o b s e r w o w a n o m o -
z a ik o w o ś ć u b a r w ie n ia , t j . w y s tę p o w a n ie n a ty m s a
m y m o s o b n ik u o b s z a r ó w o s ie rś c i r ó ż n ie w y p ig m e n -
to w a n e j. M o z a ik o w o ś ć t a w y s tę p u j e ty lk o u sa m ic ,
k t ó r e s ą h e te r o z y g o ty c z n e p o d w z g lę d e m je d n e g o
z k il k u s p r z ę ż o n y c h z p łc ią g e n ó w k o n tr o lu j ą c y c h k o
lo r w ło só w . E f e k t te n d o ty c z y w ię c ty c h sa m ic , k tó -
37
r e w je d n y m c h ro m o s o m ie X m a ją g e n n a n o r m a ln y (dziki) k o lo r sie rś c i, a w d ru g im c h ro m o s o m ie X g en n a k o lo r z m u to w a n y (np. ro z ja ś n io n y ) . S a m c e p o s ia
d a ją c ty lk o je d e n c h ro m o s o m X n ie m o g ą o c z y w i
ście b y ć h e te r o z y g o ty c z n e p o d w z g lę d e m g e n ó w sp rz ę ż o n y c h z p łc ią . M o z a ik o w e s a m ic e w y k a z u ją z w y k le n ie r e g u la r n e p o p rz e c z n e p rę g i. T eg o w ła ś n ie
R yc. 1. W y s tę p o w a n ie c ia łe k B a r r a . A. J ą d r o k o m ó r k i s a m c a — b r a k c ia łk a B a r r a . B . J ą d r o k o m ó r k i s a m i
c y — w id o c z n e c ia łk o B a r r a . (S c h e m a t w g fo to g ra fii) ty p u u b a r w ie n ie w y s tą p iło u sa m ic m y s z y h e te r o z y g o - ty c z n y c h p o d w z g lę d e m m u t a c ji „M o sa ic ” , k tó r a p o j a w iła się w r o k u 1965 w h o d o w li Z a k ła d u G e n e ty k i Z w ie r z ą t U n iw e r s y t e tu J a g ie llo ń s k ie g o w K ra k o w ie (ry c. 2).
M o z a ik o w o ść z a o b s e r w o w a n o te ż u k o b ie t. B e u t - 1 e r i w s p ó łp r a c o w n ic y w y k r y li w r o k u 1962, że k o b ie ty h e te r o z y g o ty c z n e p o d w z g lę d e m g e n u p o w o d u ją c e g o b r a k p e w n e g o e n z y m u ( d e h y d r o g e n a z y -6 -fo - s fo g lu k o z y ) w k r w in k a c h , p o s ia d a ją d w a ro d z a je c z e rw o n y c h c ia łe k k r w i: z a w ie r a ją c e e n z y m i b ez e n z y m u .
T e tr z y p o z o rn ie n ie p o w ią z a n e ze s o b ą g r u p y o b s e r w a c ji z o s ta ły w y ja ś n io n e p rz e z te o r ię in a k ty w a c ji c h ro m o s o m u X . T e o r ia t a z a k ła d a , że u sa m ic y s s a k a w o k re s ie w c z e sn e g o ż y c ia z a ro d k o w e g o w k a ż d e j k o m ó r c e c ia ła je d e n z c h ro m o s o m ó w X u le g a in a k ty w a c ji. W te n s p o s ó b ty lk o je d e n z d w ó c h c h r o m o so m ó w X b ie r z e u d z ia ł w r e g u l a c ji f u n k c j i k o m ó r ki, a w ię c g a r n i t u r c h ro m o s o m o w y s a m ic y s t a je się fiz jo lo g ic z n ie p o r ó w n y w a ln y do zesp o łu c h ro m o so m ó w
R yc. 2. M y sz h e te r o z y g o ty c z n a p o d w z g lę d e m g e n u
„ M o sa ic ” w y k a z u ją c a m o z a ik o w e u b a r w ie n ie sie rś c i
sa m c a , u k tó r e g o w y s tę p u je ty lk o je d e n c h ro m o so m X.
T a k w ła ś n ie d o c h o d z i do k o m p e n s a c ji dozy.
C y to lo g ic z n y m w y ra z e m in a k t y w a c ji c h ro m o s o m u X j e s t w y s tę p o w a n ie c ia łk a B a r r a . N ie a k ty w n y c h ro m o so m X n ie „ r o z k r ę c a s ię ” p o m ię d z y p o d z ia ła m i k o m ó r k o w y m i, le c z p o z o s ta je z e s p ira liz o w a n y i m o ż
n a go z a o b s e rw o w a ć ja k o z b itą g r u d k ę b a r w liw e j c h r o m a ty n y . J e ś li w ją d r z e k o m ó r k i w y s tę p u ją tr z y c h ro m o s o m y X , w te d y d w a z n ic h u le g a ją in a k t y w a c ji i d la te g o u s a m ic X X X o b e c n e są d w a c ia łk a B a rra .
P ro c e s in a k t y w a c ji c h ro m o s o m u X je s t p r z y p a d k o w y , t j . w je d n y c h k o m ó r k a c h in a k t y w a c ji u le g a X p o c h o d z ą c y od m a tk i, a w in n y c h X p o c h o d z ą c y od o jc a . W te n s p o s ó b u s a m ic h e te ro z y g o ty c z n y c h p o d w z g lę d e m g e n ó w sp rz ę ż o n y c h z p łc ią , tj. p o s ia d a ją c y c h d w a ró ż n e g e n y n a d w ó c h c h ro m o s o m a c h X , w y s tę p u ją d w a r ó ż n e r o d z a je k o m ó r e k — w je d n y c h a k ty w n y je s t je d e n g e n (allel), a w in n y c h d ru g i a l- lel. Z a te m w części k o m ó r e k d o c h o d z i do g ło s u gen ty p u d zik ieg o („ n o r m a ln y ” ), a w p o z o s ta ły c h k o m ó r
k a c h — je g o a lle l t j . m u ta c ja . T a k ą w ła ś n ie s y tu a c ję s tw ie rd z o n o u w s p o m n ia n y c h w y ż e j k o b ie t h e te r o z y g o ty c z n y c h p od w z g lę d e m g e n u p o w o d u ją c e g o b ra k je d n e g o z e n z y m ó w w k r w in k a c h .
R yc. 3. S c h e m a t p o w s ta w a n ia m o z a ik o w e g o u b a r w ie n ia w w y n ik u in a k t y w a c ji c h ro m o so m u X (w g L y o n 1963). W z a p ło d n io n y m j a j u z n a jd u j ą się d w a c h ro m o so m y X : je d e n z n o r m a ln y m g e n e m (zaz n a c z o n y ciem n o ), a d ru g i z m u ta c ją (z a z n a c z o n y jasn o ).
U w c z e sn e g o e m b r io n a n a s tą p iła in a k ty w a c ja w j e d n y c h k o m ó r k a c h je d n e g o , a w in n y c h d ru g ie g o c h r o m o s o m u X . N ie a k ty w n y c h ro m o so m X o z n a c z o n y je s t ja k o o k rą g ły , a a k ty w n y ja k o p o d łu ż n y . W r e z u l ta c ie p o w s ta ła m o z a ik o w a s a m ic a . S tr z a łk a m i z a z n a czono ja k z k o m ó re k o a k ty w n y m c h ro m o so m ie X z g e n e m n o r m a ln y m p o w s ta ją c ie m n e p a r t i e sie rśc i, a z k o m ó r e k o a k ty w n y m c h ro m o s o m ie X z m u t a
c ją — ja s n e p a r t i e sie rś c i
P ro c e s in a k ty w a c ji zach o d zi, ja k w s p o m n ia n o , w c z e śn ie w ro z w o ju e m b r io n a ln y m , k ie d y to o r g a n iz m s k ła d a się z n ie w ie lk ie j lic z b y k o m ó re k . W t r a k c ie w z r o s tu e m b r io n a k a ż d a z ty c h k o m ó r e k w ie lo k r o tn ie się d zieli, d a ją c p o c z ą te k d u ż e j p o p u la c ji (k lo n o w i) k o m ó re k p o to m n y c h . W k a ż d y m ta k i m k lo n ie a k ty w n y je s t te n s a m c h ro m o so m X , k tó r y b y ł a k ty w n y w k o m ó rc e w y jś c io w e j, c z y li w e fe k c ie o r -
6