Fizika bārā

Pagājušajā nedēļā biju uz “Fizikas varietē nakti bārā”, kas ir ikgadēja Sidnejas Universitātes iniciatīva zinātnes popularizēšanai. Pasākuma ideja ir komunicēt zinātnieku pētījumus ar humoru, plašai publikai saprotamā veidā. Kopumā lieliski pavadīts laiks. Neliels ieskats no Dr. Phil Dooley uzstāšanās. Dziesma par iemesliem, kāpēc Pluto tika izsvītrots no Saules sistēmu planētu saraksta:

Izrādās, viņa daiļradē vēl šis tas cits interestants atrodams. Piemēram šī dziesma par IPCC ziņojumu par klimata izmaiņām (sākas no 2:30):

Lauka darbi 2013-2015. Pirmā daļa: Fiordland (Jaunzēlande)

Tik tikko sapratu, ka pēdējo 2 gadu laikā neviens no mana bloga ierakstiem nav bijis par lauka darbiem. Nu, tas dod ļoti nepilnīgu priekšstatu par ģeoloģijas studenta dzīvi un darba gaitām. Lai arī laboratorija paņem diezgan daudz no mana laika, man ir bijušas pietiekami daudz iespējas redzēt sauli, sajust iezi un izbaudīt dažu labu piedzīvojumu vai nu mana dotorantūras projekta ietvaros, vai arī palīdzot vadīt lauka kursus bakalaura studentiem. Tātad, stāsts 3 daļās: par Fiordland (Jaunzēlandē), Alice Springs (Centrālaustrālijā) un Kiamas krastu (DA Austrālijā).

Fiordland bija sākotnēji plānotā mana galvenā lauka darbu vieta doktorantūras projektā. Pembrukas ielejā ir atsegti deformēti un metasomatizēti ieži no Zemes garozas apakšējās daļas. Atsegumos redzami diorīti un gabbro, kurus šķērso vairāku veidu dzīslas un bīdes joslas. Kopumā pavadījām nedēļu dzīvojot attālā mežonīgā teritorijā, sanāca izvizināties ar helikopteru un redzēt izcilu ģeoloģiju.

This slideshow requires JavaScript.

Kodolekperimenti

Pēdējās 4 dienas atrodos Austrālijas Kodolpētniecības un Tehnoloģiju Organizācijā (ANSTO) veicot neitronu difrakcijas eksperimentus. Ļoti interesanta un jautra pieredze. Stagāju apkārt ar portatīvu radiācijas devas monitoru, gandrīz katru stundu eju cauri pilnām radiācjas pārbaudēm un apšaudu savus paraugus ar neitronu staru kūli. Pašreiz, gan izskatās, ka visbīstamākā lieta šeit nav radiācija, bet gan agresīvs putns, kas izdomājis ligzdot pie galvenās ieejas. Daži no zinātniekiem jau cietuši briesmīgos putna uzbrukumos. 

Šeit var redzēt tiešsaistes pārraidi no maniem eksperimentiem (vēl nākošās 24 studnas) – http://www.nbi.ansto.gov.au/wombat/status/#. Mēs mērām ātrumu reakcijai, kur KBr kristāls tiek aizvietots ar KCl. Mērķis ir pārbaudīt vai reakcija notiek ātrāk, ja kristāli ir deformēti. 

Punkts ap 230-o vienību uz x aksīm ir KBr kristāla struktūra. KCl atrodas nedaudz pa labi no KBr. Eksperimenta laikā KCl kristāls “aug”, tāpēc KBr signāls kļūst vājāks, bet KCl signāls pastiprinās. 

Ja neviens no signāliem nav redzams, es vai nu, mainu paraugu, vai arī iegūstu briesmīgi sliktus datus. 

Akadēmiskā dzīve: nedēļas atskats

Šis ir jauns projekts ar ko nolēmu nedaudz paeksperimentēt šajā blogā. Noteikums ir katru dienu uzņemt fotogrāfiju no manām ikdienas gaitām, lai dotu priekšstatu ne-akadēmiskajiem lasītājiem, ko pie velna tad doktorantūras studenti patiesībā dara.

Pagājušā nedēļa īstenībā bija diezgan aizņemta. Šobrīd strādāju pie pirmā zinātniskā raksta, ko ceru pabeigt līdz gada beigām, eksperimentēju ar sāls kristāliem augstas temperatūras krāsnī, pērku minerālus priekš nākošajiem eksperimentiem un tam visam pa vidu – divriteņa negadījums braucot uz universitāti.

Patiesībā divriteņa negadījums ir diezgan smieklīgs stāsts, jo to izraisīja ķivere. Austrālijā joprojām ir spēkā likums, kas liek visiem riteņbraucējiem valkāt ķiveri, ko es uzskatu par bezjēdzīgu pasākumu. Tā, nu, es braukāju bez ķiveres visu iepriekšējo gadu, līdz 2 nedēļas atpakaļ mani apstādināja policija un gandrīz lika maksāt sodu. Kopš tā laika sāku valkāt ķiveri uz lielākajiem ceļiem un ņēmu nost mazajās ieliņās. Tā arī iepriekšējā nedēļā – mierīgi braucu uz universitāti ar šo neprātā kaitinošo uzparikti uz galvas. Sasniedzot universitātes teritoriju, sāku to ņemt nost. To darot vienīgā iespēja bija turēt stūri ar kreiso roku. Ritenis gāja lejā no kalna. Stūre sāka griezties. Zaudēju kontroli pār riteni. Priekšējais ritenis atsitās pret ietves malu. Kritiens. Tad – asinis, bezsamaņa, ambulance, utt… Viss šis tikai un vienīgi dēļ ķiveres : ). Lai nu kā, ar mani viss ir kārtībā. Daži diezgan dziļi skrāpējumi, bet nekas nesadziedējams.

Zemes garoza un matemātiski izaicinājumi

Konference, ko es minēju iepriekš, noritēja diezgan labi. Tā bija neliela konference, galvenokārt priekš doktroantūras studentiem mūsu fakultātē, bet arī lieliska iespēja satikt mūsu centra matemātiķus un uzklausīt viņu perspektīvu par manu projektu.

Lauka studija, ar ko es šobrīd strādāju ir par iežu deformāciju Zemes vidējā garozā. Zemes vidējā garoza ir nozīmīgs reoloģisks slānis, ko līdz šim nav izdevies izprast matemātiski. Lai arī uz šo brīdi mums ir diezgan labs priekšstats par deformāciju Zemes garozas augšējā un apakšējā daļā, Zemes garozas vidusslāņa uzvedība vēl joprojām ir matemātiska problēma. Galvenokārt, dēļ komplicētās mijiedarbības starp mehāniskiem un ķīmiskiem procesiem šajā vidē, kā rezultātā iežu “uzvedība” ir ļoti mainīga.

Lai nu kā, bet manuprāt, izmantojot lauka studijas un eksperimentus ir iespējams identificēt un zināmā mērā arī kvantificēt processus Zemes garozas vidusdaļā. Jautājums ir par to, vai mums ir pieejamas pietiekami jaudīgas matemātiskās metodes to modelēšanai. Un patiesībā izskatās, ka tas ļoti drīz varētu būt iespējams. Šajā pašā brīdī mans ģeniālais kaimiņš un kolēģis (sauksim viņu par Benat) strādā pie advancēta koda, as varētu ļaut šo problēmu atrisināt. Skatīsimies, ko varam darīt.

Ieskats manā graujošajā konferences prezentācijā:

Doktorantūras studenta darāmo darbu saraksts

– sagatavot graujošu prezentāciju konferencei (nākošās 2 dienas);

– sagatavot plakātu par projektu, kurā vēl nav iegūti nekādi dati (1 diena laika);

– (rīt) veikt sēriju ar testa eksperimentiem priekš plakāta, lai noslēptu faktu, ka reālu datu ta nav;

– turpināt medīt dārgakmeņu kvalitātes kristālus (deformācijas-reakciju eksperimentiem). Šis ietver telefona zvanus uz Meksiku, aizņemšanos no mācību kolekcijām, kontaktu uzsākšanu ar latviešu mafiju Austrālijā (šī un nākošā nedēļa);

– sagatavoties inteliģentai sarunai ar svarīgu zinātnieku, kas rīt lasīs vieslekciju par manu tēmu (ietver 5 viņa rakstu izlasīšanu) (šodien);

– izveidot dizainu eksparimentālai iekārtai (pagājušā nedēļa);

– krist uz nerviem darbnīcai, kas gatavo eksperimentālo iekārtu ar ikdienas apmeklējumiem, kamēr viņi vairs nespēj to izturēt un paveic darbu pirms laika (šī nedēļa);

– iznīcināt dažus no perfektajiem kristāliem ar jauno iekārtu (šī nedēļa);

– sasmalcināt dažus alumīnija gabalus priekš augstas temperatūras-spiediena eksperimentiem (šī nedēļa);

– veikt ģeoķīmisās un struktūras analīzes eksperimentu kristāliem (nākošā nedēļa);

– iemācīties veikt masas nezūdamības vienādojums priekš topošā zinātniskā raksta (nākošā nedēļa);

– uzrakstīt zinātnisku rakstu (nākošās divas nedēļas);

– izglābt pasauli.

Kam, gan, vajadzīga dzīve, ja tev ir doktordarba projekts?

a) experimentālās iekārtas dizains, ko mēs izmantosim sāls kristālu deformēšanai – dod iespēju sasniegt 8 bar spiedienu (ideja – S. Piazolo); b) KBr kristāli zemas temperatūras deformācijas-reakciju eksperimentiem

Sestdienas pēcpusdiena

Labi, būt draugos ar cilvēkiem, kas uz balkona tur profesionālu iežu zāģi. Ir ar ko aizpildīt nedēļas nogales, kad laboratorija slēgta.

Meteorītu nedēļa

Paralēli doktorantūras studijām, es šobrīd arī palīdzu vadīt praktiskos darbus ģeoloģijas ievadkursā bakalaura studentiem. Šonedēļas tēma bija metorīti. Mēs simulējām meteorīta triecienu Zemē un demonstrējām fragmentus no dažādu veidu metorītiem. Šis ir mūsu kolekcijas lepnums:

Pallasīts(?) (pallasite). Ļoti rets. Ļoti skaists. Un ļoti dārgs.

Šādi meteorīti veido tikai 1% no visiem atrastajiem meteorītiem. Tiek uzskatīts, ka tie nāk no asteroīdu kodola-mantijas robežslāņa. Zaļie kristāli ir olivīns, ko aptver metāliska dzels un niķeļa matrice.

(+ vēl viena lieta manā pirkumu sarakstā, kad kļūšu bagāta – pallasīta kaklarota).

Katram mākonim – sudraba maliņa

Tikšanās ar doktordarba vadītāju pēc “nevēlamā atklājuma” (skatīt zemāk):

– “Hmm…ehemm…, tātad, ko tieši es darīšu Jaunzēlandes lauka darbu laikā?”
– “Iepirksies!”

Nevēlams atklājums

Pēdējās 2 nedēļas manā akadēmiskajā dzīvē gāja kā pa kalniem un lejām. Izdarīju savu pirmo zinātnisko atklājumu un pazaudēju savu galveno lauka darbu teritoriju.

Pēdējā laikā pētīju iežu plānslīpējumus, kas nāk no Jaunzēlandes, vietas, kur man drīzumā paredzēts veikt lauka darbus. Mani galvenokārt interesēja paraugi no bīdes joslām (vietām Zemes garozā, kur ieži tiek intensīvi deformēti). Es skatījos uz plānslīpējumiem zem polarizētās gaismas mikroskopa un mēģināju saprast, kas ar iežiem notiek deformācijas laikā un kāda loma šajos procesos ir ūdens klātbūtnei. Drīz vien sāku ievērot dažas dīvainības:

• Pirmkārt, izskatījās, ka minerāli arvien vairāk sajaucas pie spēcīgākas deformācijas. Normālā gadījumā spēcīgi deformētā iezī es gaidītu metamorfiskā slāņojuma veidošanos. Vieglāk deformējamiem minerāliem bīdes laikā piemīt tendence apvienoties slāņos pa kuriem notiek intensīvākā slīde.

• Otrkārt, kristālu izmēri bīdes joslu centrā bija lielāki nekā bīdes joslu malās. Normālā gadījumā deformācija padara iežus smalkgraudainākus.

• Treškārt, kristālos bīdes joslas malās bija redzamas vairāk deformācijas struktūras nekā bīdes joslas centrā.

Turklāt vēl visi šie amfibolu graudi ar dīvainajām kristālu skaldnēm. Forma, novietojums, izmēri…. Nekas nebija tā, kā tam būtu jābūt. Tā nu es ņēmu savus paraugus un devos pie doktordarba vadītājas gūt kādu skaidrību šajā jautājumā.

Viņa man ieteica pārbaudīt paraugus ar skenējošo elektronu mikroskopu (SEM), kur labāk redzamas mikrotekstūras un iespējams veikt ķīmiskās analīzes. Viena diena laboratorijā (ļoti aukstā laboratorijā) un es ieguvu rezultātus, kas rāda, ka manās bīdes joslās notikusi ne tikai ūdens migrācija, bet arī minerālu kušana. Tas bija ārkārtīgi interesants atklājums, jo neviens iepriekš nebija konstatējis iežu kušanu šajās bīdes joslās. Šajā brīdī sajutos par sevi ļoti lepna. Tomēr mans prieks nebija ilgs. Drīz vien doktordarba vadītāji man atgādināja, ka mans projekts nav par iežu kušanu bīdes joslās. Mans projekts ir par ūdens klātbūtnes ietekmi uz iežiem bīdes joslās. Un tā, nu, mana lauka darbu teritorija tika izbrāķēta. Iežu kušana bīdes joslās nozīmē, ka sākotnējās tekstūras ir izmainītas. Tas nozīmē, ka vairums pierādījumu iespējams ir zuduši. Kopumā tas visu padara tik sarežģītu, ka ir neiespējami atpazīt fundamentālos likumus procesiem, kuros esmu ieinteresēta. Milzīga trieciens manos plānos.

Galu galā man tomēr tika dota atļauja piedalīties Jaunzēlandes lauka darbos, bet es nevarēšu izmantot rezultātus savā projektā. Un mans atklājums visticamāk tiks nodots kādam citam. Kā Heidija Kluma savulaik mēdza atkārtot: „One day you’re in. And the next day you’re out” (c)ProjectRunway.

Nu, ko, man vēl joprojām priekšā 3 gadi doktorantūrā. Un šis ir tikai sākums.

Elektronu mikroskopa attēls kurā redzamas iežu kušanas rezultātā radušās mikrotekstūras (qtz – kvarcs, bt – biotīts, amph – amfibols, plag – plagioklāzs). Elektronu mikroskops neizmanto gaismu, tāpēc attēli ir pelēki Šādos attēlos smagākie minerāli ir izskatās gaišāki, bet vieglākie minerāli – tumšāki.

Tipiska minerālu kombinācija, kas gaidāma kristalizējoties leukosomai (kusušajam materiālam) – plagioklāzs (plag), kvarcs (qtz) un kālija laukšpats (K-feldspar). Šaurie plagioklāza kristāla leņķi (dihedral angles) pret kvarca kristālu norāda, ka kristāli veidojušies no magmas nevis deformācijas apstākļos. Elektronu attēls ir iekrāsots atkarībā no kālija (K), silīcija (Si) un alumīnja (Al) sastopamības.