A labor ahol mérünk II.: Keck berendezés

Talán néhány kedves olvasóm emlékszik még arra, amikor afelett örömködtem, hogy végre leadtam  az első, általam itt összerittyentett kéziratot (talán nem szerénytelenség az egyes szám használata, lévén a 90%-át én írtam), így a mai nap is pirosbetűs ünnepként vonulhat be az egyetemes történelembe: ma reggel az az üzenet fogadott, miszerint elfogadták a kéziratot, és nincs akadálya, hogy megjelenjen az Astrophysical Journal nevezetű folyóiratban. Juhé!

Persze ez nem úgy működött, hogy két és fél hónapig semmit nem tudtam a kéziratomról, aztán egyszer csak szóltak, hogy akkor most lehet pezsgőt bontani: majdnem napra pontosan két hónappal a leadás után megkaptam a bírálatot (ennél a folyóiratnál csak egy szakember véleményezi publikálás előtt, általában ketten szokták). Ilyenkor alapvetően három dolog szokott történni: 1. azt mondják, hogy ez így jó, és már lehet is publikálni (na ilyen szerintem nincs is, valamibe mindig úgyis bele lehet kötni :) ), 2. pár kisebb változtatást javasolnak, de egyébként jó cikk, 3. nagyjából írd át az egészet, és akkor talán beszélhetünk róla. Ezek közül utóbbi kettő a gyakoribbnak mondható válasz. (Persze van olyan is, hogy nem fogadják el a kéziratod. Van ilyen, velem is fordult már elő, és meglehetősen rosszul esik, mivel általában akkorra már hónapokat öltél bele, és szeretnéd nyomtatott formában látni, a nagyközönség elé tárva nagy felfedezésedet.). Az, hogy a kettes vagy hármas opció valósul-e meg, szerintem leginkább a bíráló személyiségétől függ: vannak eléggé kekeckedő fajták is. Azaz nem feltétlenül a kéziratod minősége határozza meg, kell-e még pár hónapot fölégörnyedve szöszölnöd rajta. Mindenesetre nálam a kettes opció lépett életbe, így pár javítás után már küldhettem is vissza a szerkesztőnek.

Múltkorjában már elmeséltem, hogy mi a jelenlegi témám, amiből az első itteni cikkem is kerekedett. Röviden a fehérjék legegyszerűbb építőkövének, a glicinmolekulának a bomlását követjük figyelemmel egy olyan berendezésbe zárva, amelynek belsejében a Marson uralkodó körülményeket lehet szimulálni.

Ez itt fent a glicinmolekula. Ugye nem is olyan bonyolult? :)

Felmerülhet a kérdés, hogy "jól van, a múltkor már megmérted, cikket is írtál belőle, ügyes vagy kisfiam, no és akkor most mi van?", ami egy nagyon jó kérdés! Szóval a következő lépés ilyenkor szokásosan az, hogy mivel nagyjából tisztában vagyunk azzal, mi hogyan zajlik, elkezdünk figyelni a részletekre. Mit is értek ezalatt? Hát például azt már tudjuk, hogy bomlik a molekulánk, nagyjából azt is, hogy milyen gyorsan. Néhány terméket is sikerült azonosítanunk. No de milyen reakciókat követően? Mi van azokkal a termékekkel, amelyek jelenlétére számíthatunk az előző mérések alapján, de akkor nem tudtuk detektálni azokat, lévén túl alacsony koncentrációban voltak jelen a mintánkban? Van-e esély kimutatni őket érzékenyebb műszerekkel? Ha igen, akkor tudunk-e valamit arról mondani, hogyan keletkeztek? Megannyi kínzó kérdés... 

Nos, ezért is kellett folytatnom ezt a méréssorozatot, immáron egy másik berendezéssel, amiről egy átfogó képet alant láthattok:

Szép nagy dög, nemde? Talán a monitorhoz viszonyítva látszik, hogy nem kis jószágról van szó. Persze ez is alufóliába bugyolálva leledzik, mint a korábbi posztban bemutatott kistestvére.

Kicsit kékes a fotó színvilága (a neonvilágítás hátránya), de nem volt kedvem a fehéregyensúly korrigálásával vesződni. Mindenesetre látszik, hogy meglehetősen bonyolult darabról van szó. Annyira, hogy jópár hétig tartott, mire nagyjából átláttam, hogy mi mire szolgál rajta. Szerencsére van itt két kedves posztdok kolléga, akik minden rezdülését ismerik a Keck berendezésnek (ez a neve ugyanis) és sokat segítettek eleinte. Illetve most is segítenek, amennyiben nem rutin műveletről van szó.

A hozzá tartozó kezelőberendezések és kontroll műszerek egy külön szekrényben foglalnak helyet. Itt van minden egy helyen: a pumpákat (több, mint egytucat), a hőmérsékletet és szelepeket kontrolláló, illetve a különböző részegységekben levő nyomást kijelző műszerek, a többit inkább fel sem sorolom. :)

Hogy igazán miben más ez a berendezés, mint a másik, az ezen a képen látszik leginkább: ez a fekvő henger itt nem más, mint a fotoionizációs reflektron repülésiidő-tömegspektrométer (hát mit csináljak, ha egyszer ez a neve?). Tulajdonképpen ez az a plusz, ami lehetővé teszi a fent vázolt további kérdések megválaszolását, és amivel igazán többet tud ez a berendezés a másiknál.

A forgatható mérőfej a berendezés alján. Remek móka az alumíniumállványzat között bemászni a többtonnás Keck (most már csak így, a nevén nevezve) alá, amikor mintát kell cserélnem: utoljára óvodás koromban, a játszótéren mászókáztam ennyit. Arról nem beszélve, hogy szét is kell szerelni, meg össze is kell csavarozni minden egyes alkalommal a magában sem könnyű részegységet, ami azért fizikai munkával jár, és jól le lehet benne izzadni. Még, hogy a kutatói lét mozgásszegény! (És egyébként is gyalog vagy biciklivel járunk munkába.)

A Keck háta mögött van egy másik számítógép is, amellyel egy adott műszerét lehet irányítani. Szemben a kezelőszekrény hátsó része a nyomásmérőkkel, illetve a szelepek vezérlőgombjai világítanak karácsonyfaszerűen.

A berendezés oldalából még egy kis külön zug nyílik, ami a lézerrendszernek ad otthont. Ez a már említett tömegspektrométer megfelelő működéséhez szükségeltetik.

A baloldalon található magas torony alján van a mérőfej (ezen a képen rejtve vagyon), ahova be kell mászni néhanapján. A jobb oldalon a tömegspektrométer nyúlik be. De ha már ennyit emlegettem, akkor lehet, hogy szót kellene ejtenem arról, hogy mi is ez a műszer egyáltalán és mire is jó. Az alapelve az, hogy a mintánkból kirepülő molekuláknak valamilyen úton-módon határozzuk meg a tömegét, mivel annak ismeretében – kis szerencsével és gondolkodással – meg tudjuk határozni, pontosan melyikről is van szó. (Arra gondolok, hogy a különböző molekuláknak nyilvánvalóan más a tömege, azaz pusztán a tömegük ismeretében elvileg meghatározható maga a molekula is. Persze ez nem minden esetben egyszerű feladat.) Igazából rengetegféle módszer létezik arra nézve, hogy ezt pontosan hogyan is valósítsuk meg. A fenti példány – nevéből adódóan – aszerint határozza meg a molekulánk tömegét, hogy az mennyi idő alatt repült végig rajta. Persze nem órákra vagy percekre kell gondolni, sokkal inkább mikroszekundumokra. :)

Még egy nagy, összefoglaló jellegű fénykép, amire még így sem fér fel minden. Mellettem-mögöttem a lézerek vannak, a kezelőszekrény meg a háttérben néhol kikandikál.

"Node akkor konkrétan hogyan zajlik egy mérés?" – kérdezheti a kíváncsi olvasó. A válaszom pedig az, hogy beteszem a berendezésbe a glicinmintámat, pár nap leforgása alatt a berendezésből kiszivattyúzzuk a levegőt és minden olyan dolgot, amire nincs szükségünk és mérésünket zavarná (pl. vízpára, ami előszeretettel tapad oda a berendezés belső falára) majd, ha már elég jó a vákuumunk (a légköri nyomás 0,0000000000001-szerese, ha jól számolom), akkor mehet a mérés. Ekkor a mintát lehűtjük 5 fokkal abszolút zérus (–273,15 °C) fölé, a már múltkor megénekelt módon nagyenergiájú elektronokat szabadítunk rájuk (amelyek remélhetőleg jól elbontják az anyagunkat), majd az így besugárzott mintánkat szép lassan (kb. 10 óra leforgása alatt) felmelegítjük szobahőmérsékletre, és nézzük, hogy közben milyen molekulák távoznak belőle. Ezek – fajtájuktól függően – eltérő időben (hőmérsékleten) 'párolognak' el, berepülnek a tömegspektrométerünkbe, és aszerint, hogy mennyi idő alatt repülnek rajta keresztül, megtudjuk a tömegüket is, azaz, hogy pontosan melyikről is van szó.

Az eredményeket illetően pedig annyit mondhatok el, hogy – bár a mérésekből még hátravan pár – már gyönyörűen látszik, hogy a folyamat nagyjából az, amit az első cikkünkben még csak feltételezni tudtunk. A kérdés minden kétséget kizáró eldöntéséhez az a műszer még nem volt elég érzékeny, azonban elég sok más, közvetett bizonyíték segítette végkövetkeztetéseink levonását. A mostani mérések viszont közvetlen kísérleti bizonyítékokkal szolgálnak.

A lényeg, hogy a munka nem áll meg, az elkövetkezendő pár hónap során pedig remélhetőleg végleg kikristályosodnak a dolgok, és nemsokára örömmel számolhatok be a következő cikkünk elfogadásáról. Legyen így, addig pedig remélhetőleg lesz lehetőségem pár szép kirándulóhelyszínt bemutatni. :)