Παρασκευή, 26 Οκτωβρίου 2012

Σύντομη εισαγωγή στον Κβαντικό Υπολογιστή


Σε προηγούμενες αναρτήσεις έχουμε αναφερθεί σε αντικείμενα που σχετίζονται με τους κβαντικούς υπολογιστές. Φαίνεται πως αυτή η περιοχή θα αποτελέσει τα επόμενα χρόνια ένα σημαντικό πεδίο ερευνών, αλλά και είναι σίγουρο πως θα αποδώσει στην κοινωνία ταχύτητα υπολογιστικά συστήματα.

Αξίζει νομίζω τον κόπο να ασχοληθούμε για ένα μικρό χρονικό διάστημα με αυτή την περιοχή, ώστε να είμαστε προετοιμασμένοι για αυτό που θα έλθει. Φαίνεται λογικό να ξεκινήσουμε με ένα video που να εξηγεί γιατί είναι τόσο γρήγοροι οι κβαντικοί υπολογιστές σε σχέση με τους συμβατικούς υπολογιστές που χρησιμοποιούνται σήμερα.


Συνεχίζεται ...

James Chadwick


20 Οκτωβρίου 1891. Ημερομηνία της γέννησης του ανθρώπου που ανακάλυψε το νετρόνιο. Ο James Chadwick γεννήθηκε στο Bollington, μια μικρή πόλη στο ανατολικό Cheshire της Αγγλίας, στην ευρύτερη γειτονιά του Manchester που είναι η μεγάλη πόλη της περιοχής που βρίσκεται Βορειοδυτικά του. Πήγε σχολείο στη γενέτειρα πόλη και στο Manchester και σπούδασε στα Πανεπιστήμια του Manchester και του Cambridge.

Το 1913 έγινε δεκτός στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Βερολίνου και σπούδασε κοντά στους Hans Geiger και Sir Ernest Rutherford, στο πλαίσιο του σχήματος «Ερευνητική Υποτροφία 1851» (αν θέλει κάποιος να μάθει για αυτή μπορεί να αναζητήσει πληροφορίες για το 1851 Research Fellowship).

Έτσι, καθώς ο πρώτος παγκόσμιος πόλεμος τον βρίσκει στην Γερμανία, συλλαμβάνεται και φυλακίζεται σε στρατόπεδο κοντά στο Βερολίνο και ενώ είναι κρατούμενος του επιτρέπεται να δημιουργήσει ένα εργαστήριο στους στάβλους του στρατοπέδου. Εκεί εργάζεται, ερευνώντας τη δομή του ατόμου (άλλωστε με τον Rutherford εργάζονταν), όλα τα χρόνια του πολέμου μέχρι που, με μεσολάβηση του Εργαστηρίου του Geiger, απελευθερώνεται.

Το 1932 ο Chadwick, βομβαρδίζοντας Βηρύλλιο με σωματίδια άλφα, ανακάλυψε ένα νέο, προηγούμενα άγνωστο, σωματίδιο του πυρήνα του ατόμου, το οποίο είχε προβλέψει πρώτος ο Ettore Majorana (έχουμε μιλήσει σε προηγούμενη ανάρτηση για αυτόν) και το οποίο ονομάστηκε νετρόνιο εξαιτίας της έλλειψης ηλεκτρικού φορτίου σε αυτό.

Η ανακάλυψη αυτή ήταν σημαντική στην κατανόηση της πυρηνικής διάσπασης του Ουρανίου 235, επειδή αντίθετα από τα θετικά φορτισμένα σωματίδια άλφα, το νετρόνιο ξεπερνάει το εμπόδιο του φορτίου Coulomb αφού είναι χωρίς φορτίο και έτσι διεισδύει στον πυρήνα βαρύτερων στοιχείων όπως το Ουράνιο-235 και Πλουτώνιο.

Η ανακάλυψη του νετρονίου κατέστησε επίσης δυνατή τη παραγωγή στοιχείων βαρύτερων από το Ουράνιο με την σύλληψη αργών νετρονίων, ακολουθούμενη από μια βήτα διάσπαση. Αυτό ενέπνευσε τον Enrico Fermi να ερευνήσει τις πυρηνικές αντιδράσεις οδηγώντας τους σε συγκρούσεις με αργά νετρόνια.

Οι δημοσιεύσεις του Fermi οδήγησαν τους Γερμανούς ραδιοχημικούς Otto Hahn και Fritz Strassmann στην επαναστατική ανακάλυψη του πρώτου είδους πυρηνικής διάσπασης. Για την ανακάλυψη του νετρονίου, ο Chadwick τιμήθηκε το 1935 με το βραβείο Nobel Φυσικής και το 1951 με το Μετάλλιο Franklin.

Ο Sir James Chadwick πέθανε 24 Ιουλίου του 1974 σε ηλικία 82 ετών.

Σάββατο, 20 Οκτωβρίου 2012

Subrahmanyan Chandrasekhar: Λίγα λόγια για τη ζωή του.


19 Οκτωβρίου 1910 έγραφε το ημερολόγιο όταν ήρθε στη ζωή, ο Ινδο-Αμερικανός αστρονόμος Subrahmanyan Chandrasekhar, στη Λαχώρη της Ινδίας. Τον θυμόμαστε σήμερα επειδή είχαμε στις προηγούμενες ημέρες έχουμε αναφερθεί σε αυτό που ονομάζουμε Μαύρες Τρύπες, ειδικά με την αναφορά μας στον Karl Schwarzschild και στον Ορίζοντα Γεγονότων.

Θείος του ήταν ο Ινδός Φυσικός Sir Chandrasekhara Venkata Rāman, ο οποίος συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της Επιστήμης στην χώρα του και τιμήθηκε με το βραβείο NobelΦυσικής το 1930 για την έρευνά του σε ένα φαινόμενο που φέρει το όνομά του, το φαινόμενο Raman που είχε ως κύριο στοιχείο την διάχυση Raman. Αν χρειαστεί θα μιλήσουμε άλλη ώρα για αυτό. Ας γυρίσουμε, όμως, στον Subrahmanyan Chandrasekhar ο οποίος είναι λογικό να θεωρήσουμε ότι επηρεάζεται από την πορεία του θείου τους.

Ο Chandrasekhar ήταν ο πρωτότοκος από τους τέσσερις γιους και ο τρίτος από τους δέκα παιδιά της οικογένειας και ο πατέρας του, όταν αυτός γεννήθηκε, υπηρετούσε ως στέλεχος των Northwestern Railways. Πήρε τα πρώτα του μαθήματα στο σπίτι του, σπούδασε στο Presidency College του Madras από το 1925 μέχρι το 1930, χρονικό διάστημα στο οποίο παρουσίασε (το 1929) την πρώτη του εργασία με τίτλο «The Compton Scattering and the New Statistics» εμπνεόμενος από μια διάλεξη του Arnold Sommerfeld, ενώ τον Ιούνιο του 1930 πήρε το πτυχίο του στη Φυσική. 

Με μια υποτροφία που κέρδισε από την Κυβέρνηση της Ινδίας θα συνεχίσει τις σπουδές του σε υψηλότερο επίπεδο στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, όπου έγινε δεκτός στο περίφημο Trinity College, υποστηριζόμενος από τον Καθηγητή R. H. Fowler, στον οποίο είχε κοινοποιήσει την πρώτη του εργασία. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του στην Αγγλία, ο Chandrasekhar, πέρασε το χρόνο του εργαζόμενος πάνω στον εκφυλισμό ενός αερίου ηλεκτρονίων σε αστέρια που είναι λευκοί νάνοι και επιφέροντας σχετικιστικές διορθώσεις σε προηγούμενη εργασία του Fowler.

Chandrasekhar, πέρασε τον πρώτο χρόνο των σπουδών του στην Αγγλία βελτιώνοντας το μοντέλο του για την οριακή μάζα ενός εκφυλισμένου άστρου και έγινε δεκτός στην Βασιλική Αστρονομική Εταιρεία. Προσκεκλημένος τουMax Born πέρασε το καλοκαίρι του 1931 στο Gottingen, εργαζόμενος, ενώ ακολουθώντας τη συμβουλή του Dirac πέρασε τον τελευταίο χρόνο των σπουδών του στην Κοπεγχάγη, όπου συνάντησε τον Καθηγητή Nils Bohr.

Παντρεύτηκε το Σεπτέμβριο του 1936 την Lalitha Doraiswamy. Θα συναντηθεί με τον διάσημο Arthur Eddington από τον οποίο όμως θα δεχθεί μια αήθη δημόσια επίθεση με πολύ προσβλητικά λόγια, παρόλο που χρησιμοποίησε την θεωρία του για τις εισηγήσεις του. Αυτό έγινε επειδή ο Eddington διαφωνούσε στις απόψεις του Chandrasekhar και φυσικά είχε και το «κύρος» της αυθεντίας. Οι απόψεις του Chandrasekhar όμως ήταν τελικά οι σωστές και θα μείνει γνωστός για αυτές (το όριο Chandrasekhar), αλλά αυτό θα τον επηρεάσει και θα αποφασίσει να εργαστεί εκτός Ηνωμένου Βασιλείου. Αργότερα θα αποδώσει την απαράδεκτη συμπεριφορά του Eddington σε ρατσιστικούς λόγους.

Για τις μελέτες του στις φυσικές διεργασίες σημαντικές για την κατανόηση της δομής και εξέλιξης των αστεριών τιμήθηκε το 1983 με το βραβείο Nobel Φυσικής, το οποίο μοιράστηκε με τον William Fowler.

Η πλέον σημαντική εργασία του Chandrasekhar ήταν το αστροφυσικό όριο Chandrasekhar. Το όριο αυτό περιγράφει τη μέγιστη μάζα ενός λευκού νάνου (περίπου 1,44 ηλιακές μάζες) ή ισοδύναμα την ελάχιστη μάζα που πρέπει να έχει ένα άστρο για να καταρρεύσει σε άστρο νετρονίων ή μαύρη τρύπα. Το όριο αυτό το υπολόγισε αρχικά κατά τη διάρκεια του αρχικού του ταξιδιού από την Ινδία στην Αγγλία.

Η NASA έδωσε το όνομά του σε ένα από τα τέσσερα μεγάλα παρατηρητήρια. Το Chandra X-ray Observatory εκτοξεύθηκε και τέθηκε σε τροχιά από το Space Shuttle Columbia στις 23 Ιουλίου του 1999. Δόθηκε επίσης σε ένα σημαντικό αριθμό της Μαγνητοϋδροδυναμικής και σε ένα αστεροειδή.

Ο σημαντικός αυτός επιστήμονας, ο οποίος ήταν από τους πρώτους που συνδύασε τις περιοχές της Αστρονομίας και της Φυσικής, συμβάλλοντας στην ανάπτυξή τους, άφησε την τελευταία του πνοή 21 Αυγούστου του 1995, σε ηλικία 84 ετών.

Παρασκευή, 19 Οκτωβρίου 2012

Λίγα λόγια για το Αντιπρωτόνιο

Ένα αντιπρωτόνιο (μπλε) εισέρχεται σε θάλαμο
φυσσαλίδων από κάτω αριστερά και συγκρούεται
με ένα πρωτόνιο. Η ενέργεια που πελευθερώνεται
δημιουργεί 4 θετικά (κόκκινα) και 4 αρνητικά
(πράσινα) πιόνια. (Το κίτρινο είναι ένα μυόνιο).
Θα θυμηθούμε πως τέτοιες μέρες του 1955 στο Πανεπιστήμιο Berkeley της Καλιφόρνιας μια ομάδα Φυσικών, μεταξύ των οποίων και ο Ελληνο-Αμερικανός Thomas Ypsilantis (οι υπόλοιποι ήταν οι O. Chamberlain, E. Segrè και C. Wiegand) ανακάλυψαν το αρνητικό πρωτόνιο. Ήταν ένα νέο (τότε) υποατομικό σωματίδιο που αποτελούσε το αντισωματίδιο (αντιύλη) του πρωτονίου και ονομάστηκε αντιπρωτόνιο.

Το κυνήγι της αντιύλης είχε αρχίσει από αρκετά χρόνια πριν. Ήταν το 1932 που ανακαλύφθηκε το αντιηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο, δηλαδή το αντισωματίδιο που έχει τη μάζα του ηλεκτρονίου αλλά φορτίο θετικό. Για την παρατήρηση όμως του αντι-πρωτονίου χρειάζονταν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, περίπου 2000 φορές περισσότερη, πράγμα που καθιστούσε το εγχείρημα δύσκολο.

Ωστόσο το 1955, στο Berkeley, είχε ήδη κατασκευαστεί και βρισκόταν σε λειτουργία ένα πολύ ισχυρό εργαλείο το Bevatron, που μπορούσε να προμηθεύσει στους ερευνητές το παραπάνω ποσό ενέργειας. Η ανίχνευση πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός συνόλου μαγνητών και ηλεκτρονικών μετρητών από όπου μόνο αντιπρωτόνια μπορούσαν να περάσουν. Μετά από αρκετές ώρες βομβαρδισμού χαλκού με πρωτόνια που είχαν επιταχυνθεί και είχαν αποκτήσει ενέργεια 6,2 δισεκατομμύρια eV (θυμηθείτε πως στο CERN σήμερα η ενέργεια φθάνει σε τρισεκατομμύρια eV), οι ερευνητές μέτρησαν ένα σύνολο 60 αντιπρωτονίων.

Θα πρέπει να μη ξεχνάμε πως το αντιπρωτόνιο (ή negatron όπως είχε ονομαστεί) είναι σταθερά αλλά έχουν τυπικά μικρή διάρκεια ζωής. Γιατί; Επειδή με οποιαδήποτε σύγκρουση με το πρωτόνιο εξαϋλώνονται σε μια έκρηξη ενέργειας.
Η ύπαρξη του αντιπρωτονίου με ηλεκτρικό φορτίο -1, αντίθετο του +1 του πρωτονίου, είχε προβλεφθεί από τον Paul Dirac στη διάλεξη που έδωσε το 1933 όταν τιμήθηκε με το βραβείο Nobel Φυσικής.

Περισσότερα για το αντιπρωτόνιο, σε επόμεη ανάρτηση στο κύριο μέρος του egnonews.

Πάντως αν κάποιος (σιγά μη βρεθεί) θέλει από τώρα να μάθει λεπτομέρειες θα ήταν χρήσιμη μια επίσκεψη στη διεύθυνση: http://hitoshi.berkeley.edu/129A/Cahn-Goldhaber/chapter4.pdf

Πέμπτη, 18 Οκτωβρίου 2012

Κοιτώντας τον ουρανό του Οκτωβρίου 2012

Μπορούμε να "δούμε" τα ουράνια σώματα του ουρανού του Οκτωβρίου, όπως πλανήτες, συγκροτήματα όπως αστερισμοί ή γαλαξίες, όπως επίσης γεγονότα που συμβαίνουν αυτή την περίοδο στον ουρανό. Σε ποια κατεύθυνση και ποιες ώρες του εικοσιτετραώρου.

Τετάρτη, 17 Οκτωβρίου 2012

Karl Schwarzschild


Ήταν 9 Οκτωβρίου 1873 η ημερομηνία που γεννήθηκε ο Γερμανός θεωρητικός Αστροφυσικός, Karl Schwarzschild, ο οποίος πραγματοποίησε θεωρητικές και πρακτικές συνεισφορές στην Αστρονομία του 20ου αιώνα.

Ξεπερνώντας την εξέλιξη της χρήσης της φωτογραφίας για τη μέτρηση των μεταβλητών αστέρων και την διερεύνηση των γεωμετρικών εκτροπών οπτικών συστημάτων, θα αναφερθούμε μόνο στο γεγονός πως όταν βρισκόταν στο ρωσικό μέτωπο, κατά τη διάρκεια της στρατιωτικής του θητείας, υπολόγισε τις πρώτες δύο ακριβείς λύσεις των Εξισώσεων Πεδίου της Γενικής Σχετικότητας, του Einstein.


Η μία σε στατικό ισότροπο κενό χώρο που περιβάλλει ένα σώμα μεγάλης μάζας (καλά το καταλάβατε, όπως μια μαύρη τρύπα) και η άλλη μέσα σε ένα σφαιρικό συμμετρικό σώμα σταθερής πυκνότητας, εργασία η οποία μας οδηγεί κατευθείαν στη σύγχρονη έρευνα για τις μαύρες τρύπες.


Η εργασία του Schwarzschild στην οποία έκανε χρήση των συντεταγμένων Schwarzschild και της μετρικής Schwarzschild, οδήγησε στην πολύ γνωστή Ακτίνα Schwarzschild, η οποία είναι το μέγεθος του Ορίζοντα Γεγονότων μιας μη περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας.


Ο Karl Schwarzschild πέθανε 11 Μαΐου του 1916 σε ηλικία 42 ετών και προς τιμή του ο αστεροειδής που περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο και ανακαλύφθηκε τον Σεπτέμβριο του 1916, ονομάστηκε 837 Schwarzschilda.

Τετάρτη, 10 Οκτωβρίου 2012

Ελέγχοντας σε πραγματικό χρόνο Σωματίδια σε ένα κβαντικό κόσμο

Για το βραβείο Nobel Φυσικής 2012

Ο Serge Haroche και ο David J. Wineland τιμήθηκαν με το βραβείο Nobel Φυσικής του 2012, επειδή ανακάλυψαν και ανάπτυξαν, ανεξάρτητα, πρωτοπόρες μεθόδους για τη μέτρηση και διαχείριση μεμονωμένων σωματιδίων, ενώ αυτά διατηρούν την κβαντομηχανική τους φύση, με τρόπους που προηγουμένως θεωρούσαμε πως ήταν ανέφικτοι (λίγο θολό αυτό αλλά δεν πειράζει).

Οι δυο βραβευμένοι, πλέον, με το Nobel Φυσικής εργάζονται στην περιοχή της κβαντικής οπτικής μελετώντας τις βασικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ύλης και φωτός, ένα πεδίο στο οποίο παρατηρείται σημαντική πρόοδος από τα μέσα της δεκαετίας του 80.

Οι μέθοδοί τους έχουν πολλά κοινά. Στην πραγματικότητα είναι δυο μέθοδοι που ακολουθούν αντίθετες πορείες: Ο Wineland (καταπληκτικό όνομα, παραγωγικό, wine land) παγίδευσε ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή ιόντα, ελέγχοντας και μετρώντας τα με φως (ή αν θέλετε φωτόνια), ενώ ο Haroche έλεγξε και μέτρησε παγιδευμένα φωτόνια (δηλαδή φως), στέλνοντας άτομα (δηλαδή ύλη) να περνούν δια μέσου της παγίδας που κατασκεύασε.

Για να αντιληφθούμε το μέγεθος της σημαντικότητας των μεθόδων (για το οποίο άλλωστε δόθηκε το βραβείο Nobel), θα πρέπει να σκεφτούμε πως τα επιμέρους συστατικά τους είναι από τα κύρια που διαμορφώνουν τον κόσμο μας, τα άτομα (δηλαδή η ύλη) και τα φωτόνια (δηλαδή το φως). Όταν τα  σωματίδια του φωτός και της ύλης θεωρούνται μόνα τους, οι νόμοι της κλασικής Φυσικής παύουν να ισχύουν και αναλαμβάνει η κβαντική Φυσική, η οποία και μπορεί να προβλέψει και να περιγράψει τα διάφορα φαινομενικώς περίεργα φαινόμενα που παρατηρούνται.

Όμως αυτά τα σωματίδια σπάνια βρίσκονται απομονωμένα. Συνήθως αλληλεπιδρούν ισχυρά με το περιβάλλον τους και φυσικά (είναι γνωστό ότι) η συμπεριφορά ενός συνόλου σωματιδίων διαφέρει από αυτή που έχουν όταν είναι απομονωμένα. Έτσι πολλά από τα «περίεργα» φαινόμενα δεν θα μπορούσαν να παρατηρηθούν απευθείας και για αυτό, από το ξεκίνημα της κβαντικής μηχανικής, οι Φυσικοί χρησιμοποίησαν νοητικά πειράματα για να απλοποιήσουν την κατάσταση και να προβλέψουν τη συμπεριφορά ενός απλού κβαντικού σωματιδίου.

Η παρατήρηση των σωματιδίων που αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, αποκαλύπτει πως αυτά χάνουν τις «μυστήριες» κβαντικές τους ιδιότητες και συχνά η συμπεριφορά τους περιγράφεται από την κλασική Φυσική. Επομένως, δεν μπορούμε να απομονώσουμε, να παρατηρήσουμε, να μετρήσουμε και να διαχειριστούμε κβαντικά σωματίδια χωρίς να καταστρέψουμε την κβαντική τους υπόσταση, επειδή για να το κάνουμε αυτό θα πρέπει να τα οδηγήσουμε να αλληλεπιδράσουν με το περιβάλλον τους. Σωστά;

Λάθος! Θα μας πουν οι δυο Εργαστηριακοί Ερευνητές, Wineland και Haroche, θα αναπτύξουν ευφυείς Εργαστηριακές Μεθόδους και θα μοιραστούν το βραβείο Nobel Φυσικής του 2012. Αυτό που φαίνεται «απαγορευμένο» μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη μέθοδο της παγίδας!

Πρόκειται για μια πρακτική. Η πρακτική αυτή άρχισε να εφαρμόζεται στο ερευνητικό πεδίο από το 1970 για να παγιδεύονται φορτισμένα σωματίδια. Μάλιστα το 1989 το Nobel Φυσικής δόθηκε στους Paul και Dehmelt ακριβώς «για την ανάπτυξη της τεχνικής της παγίδευσης ιόντος». Μέχρι τότε είχαν γίνει σημαντικά βήματα (Doppler cooling) προς την κατεύθυνση του ελέγχου απομονωμένων ιόντων (Wineland και Dehmelt, 1975), αλλά και ουδέτερων ατόμων (Hansch και Schawlow, 1975). Τα πρώτα πειράματα με ιόντα πραγματοποιήθηκαν, ανεξάρτητα, από τον Wineland και τους συνεργάτες του και από τον Neuhauser και άλλους το 1978. Οι τεχνικές παγίδευσης συνέχισαν να αναπτύσσονται και ιόντα (όπως Mg+, Ba+), αλλά και ηλεκτρόνια να «συλλαμβάνονται» στις παγίδες, όλο και με μεγαλύτερη επιτυχία.

Τι έκαναν λοιπόν οι δυο Νομπελίστες;

Πρώτα ο Serge Haroche:

Ο Serge Haroche και η ομάδα του στο Παρίσι κατάφεραν να κατασκευάσουν, από υπεραγώγιμο υλικό, τους πιο τέλειους ανακλαστικά σφαιρικούς καθρέφτες στον κόσμο,  να τους κρατήσουν σε μια απόσταση περίπου 3 εκατοστών μεταξύ τους και σε θερμοκρασίες πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν (δηλαδή κοντά στους  -273 βαθμούς Κελσίου).  Τι άλλο εκτός από φωτόνια μπορούν να εγκλωβιστούν σε μια τέτοια διάταξη; Έτσι ένα μονό μικροκυματικό φωτόνιο εγκλωβίζεται σε ένα πάνε έλα μέσα σε αυτή την κοιλότητα για περίπου ένα δέκατο του δευτερολέπτου πριν χαθεί ή απορροφηθεί. Σε αυτή τη χρονική διάρκεια, στην οποία το φωτόνιο θα μπορούσε να κάνει τον γύρω της Γης, πολλοί κβαντικοί χειρισμοί μπορούν να πραγματοποιηθούν στο παγιδευμένο φωτόνιο.

Ο Haroche χρησιμοποίησε ειδικά κατασκευασμένα άτομα, που ονομάζονται άτομα-Rydberg (από τον Σουηδό Φυσικό Johannes Rydberg), για να ελέγξει και να μετρήσει το μικροκυματικό φωτόνιο στην κοιλότητα. Ένα άτομο Rydberg έχει ακτίνα περίπου 125 nm η οποία είναι περίπου 1000 φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός τυπικού ατόμου, σε σχήμα ντόνατς. Αυτά τα άτομα Rydberg στέλνονται στην κοιλότητα ένα-ένα με μια προσεκτικά επιλεγμένη ταχύτητα, έτσι η αλληλεπίδραση με το μικροκυματικό φωτόνιο συμβαίνει με ένα καλά ελεγχόμενο τρόπο.

Τα άτομα Rydberg καθώς εξέρχονται από την κοιλότητα με τους καθρέφτες αφήνουν το παγιδευμένο φωτόνιο πίσω τους. Αλλά η αλληλεπίδραση ατόμου και φωτονίου δημιουργεί μια αλλαγή στην κβαντική κατάσταση του ατόμου. Αυτή η αλλαγή της φάσης μπορεί να μετρηθεί όταν το άτομο βγαίνει από την κοιλότητα αποκαλύπτοντας έτσι την παρουσία ή την απουσία ενός φωτονίου μέσα σε αυτή. Χωρίς φωτόνιο δεν υπάρχει αλλαγή φάσης. Ο Haroche μπορεί έτσι να μετρήσει ένα μονό φωτόνιο χωρίς να το καταστρέψει.

Με αυτή τη μέθοδο ο Haroche και η ομάδα του μπόρεσαν να μετρήσουν τα φωτόνια μέσα στην κοιλότητα-παγίδα, όπως ένα παιδί μετράει τις μπίλιες σε ένα βάζο. Μπορεί να ακούγεται εύκολο, αλλά απαιτείται εξαιρετική δεξιοτεχνία και ικανότητα επειδή το φωτόνιο, αντίθετα από την μπίλια, καταστρέφεται με την επαφή του με τον περιβάλλοντα χώρο.  Κατασκευάζοντας την μέθοδό του για τη μέτρηση των φωτονίων, ο Haroche και οι συνεργάτες του επινόησαν μεθόδους για να ακολουθούν την εξέλιξη μιας  επιμέρους κβαντικής κατάστασης, βήμα-βήμα σε πραγματικό χρόνο.

Στη συνέχεια ο David J. Wineland:

Από την άλλη μεριά (του Ατλαντικού) ο David J. Wineland, στο Boulder του Colorado, με την ομάδα του κατάφεραν να στείλουν ιόντα, δηλαδή φορτισμένα συγκροτήματα (άτομα από τα οποία έχουν φύγει κάποια ηλεκτρόνια), μέσα σε μια παγίδα δημιουργημένη από ηλεκτρικά πεδία. Εκτελώντας το πείραμα σε κενό και εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, τα σωματίδια μένουν απομονωμένα από θερμότητα και ακτινοβολία στο δικό τους περιβάλλον.

Ένα από μυστικά πίσω από το επίτευγμα του Wineland είναι η μαεστρία της χρήσης της δέσμης  LASER και η δημιουργία παλμών. Το LASER χρησιμοποιείται για να καταστείλει την θερμική κίνηση του ιόντος στην παγίδα, θέτοντας το ιόν στην χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση και έτσι να καταστεί δυνατή η μελέτη των κβαντικών φαινομένων με το παγιδευμένο ιόν. Ένας προσεκτικά διαμορφωμένος παλμός LASER χρησιμοποιείται για να θέσει το ιόν σε μια κατάσταση υπέρθεσης, που είναι η ταυτόχρονη ύπαρξη δυο διακριτών διαφορετικών καταστάσεων.

Για παράδειγμα το ιόν μπορεί να προπαρασκευαστεί ώστε να καταλάβει δυο διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα ταυτοχρόνως. Ξεκινώντας από ένα χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο, ο παλμός του LASER μόνο ωθεί το ιόν στη μισή απόσταση από το πρώτο μέχρι το επόμενο επίπεδο υψηλότερης ενέργειας. Έτσι μένει μεταξύ των δυο επιπέδων, σε μια υπέρθεση των ενεργειακών καταστάσεων, με ίσες πιθανότητες να καταλήξει σε μια από τις δύο. Με αυτό τον τρόπο μπορεί να μελετηθεί μια κβαντική υπέρθεση των ενεργειακών καταστάσεων του ιόντος.

Γίνεται εμφανές πως υπάρχουν πολλά σημεία που αξίζει τον κόπο να διερευνηθούν από τους δασκάλους και τους μαθητές στα ελληνικά σχολεία, στο μάθημα της Φυσικής. Το έχουμε πει πολλές φορές, η Φυσική αλλάζει και πρέπει να ετοιμάζονται οι μαθητές για αυτό. Θα μπορούσε επίσης, να ρωτήσει κάποιος: Και που μας χρειάζονται όλα αυτά; Αυτό μαζί με μερικά κβαντικά παράδοξα σε επόμενο άρθρο.


Τρίτη, 9 Οκτωβρίου 2012

Βραβείο Nobel Φυσικής 2012: Τελικά "πήγε" στην περιοχή της Κβαντικής Φυσικής

Από την ιστοσελίδα των βραβείων Nobel.

Particle control in a quantum world

Serge Haroche and David J. Wineland have independently invented and developed methods for measuring and manipulating individual particles while preserving their quantum-mechanical nature, in ways that were previously thought unattainable.
The Nobel Laureates have opened the door to a new era of experimentation with quantum physics by demonstrating the direct observation of individual quantum particles without destroying them. For single particles of light or matter the laws of classical physics cease to apply and quantum physics takes over. But single particles are not easily isolated from their surrounding environment and they lose their mysterious quantum properties as soon as they interact with the outside world. Thus many seemingly bizarre phenomena predicted by quantum physics could not be directly observed, and researchers could only carry out thought experiments that might in principle manifest these bizarre phenomena.
Through their ingenious laboratory methods Haroche and Wineland together with their research groups have managed to measure and control very fragile quantum states, which were previously thought inaccessible for direct observation. The new methods allow them to examine, control and count the particles.
Their methods have many things in common. David Wineland traps electrically charged atoms, or ions, controlling and measuring them with light, or photons.
Serge Haroche takes the opposite approach: he controls and measures trapped photons, or particles of light, by sending atoms through a trap.
Both Laureates work in the field of quantum optics studying the fundamental interaction between light and matter, a field which has seen considerable progress since the mid-1980s. Their ground-breaking methods have enabled this field of research to take the very first steps towards building a new type of super fast computer based on quantum physics. Perhaps the quantum computer will change our everyday lives in this century in the same radical way as the classical computer did in the last century. The research has also led to the construction of extremely precise clocks that could become the future basis for a new standard of time, with more than hundred-fold greater precision than present-day caesium clocks.

Όταν οι ημερομηνίες ... εξαφανίστηκαν από την ιστορία.

Ήταν Παρασκευή, 5 Οκτωβρίου 1582, και ήταν μια ημερομηνία που ποτέ δεν θα υπήρχε για τις χώρες Ιταλία, Ισπανία, Πορτογαλία και Πολωνία. Για αυτές τις καθολικές χώρες, που βρίσκονταν κάτω από τη «κυριαρχία» του Πάπα Γρηγορίου XIII, η μέρα που θα ξημέρωνε μετά τις 4 Οκτωβρίου 1582 θα ήταν η Παρασκευή 15 Οκτωβρίου 1582.

Αιτία αυτής της εξαφάνισης των ημερομηνιών από 5 μέχρι 14 Οκτωβρίου 1582 ήταν η εφαρμογή του Γρηγοριανού ημερολογίου, το οποίο αντικατέστησε το Ιουλιανό ημερολόγιο που ίσχυε μέχρι την Πέμπτη 4 Οκτωβρίου 1582. Ένα άλμα 10 ημερών για τις τέσσερις χώρες που προαναφέρθηκαν.

Ο Πάπας εισήγαγε τις αλλαγές στο ημερολόγιο που μέχρι τότε ίσχυε για την ευθυγράμμιση του ημερολογίου με τις ισημερίες και με τους κύκλους της Σελήνης που χρησιμοποιούνταν για να καθοριστεί πότε θα γιορτάζονταν το Πάσχα. (εννοείται πως) Η Βρετανία και οι αποικίες της αντιστάθηκαν στο νέο Παπικό ημερολόγιο και χρησιμοποιούσαν το Ιουλιανό για περισσότερο από ενάμιση αιώνα, μέχρι τις 2 Σεπτεμβρίου του 1752.

Όλο και πιο κοντά στον κόσμο του Star Trek: Πως λειτουργεί η κβαντική τηλεμεταφορά;


Μετά από το video με την παρουσίαση του Καθιερωμένου Προτύπου (Standard Model), http://egnonews.blogspot.gr/2012/10/blog-post_9289.html, ώρα να παρουσιάσουμε ορισμένα στοιχεία για την Κβαντική Τηλεμεταφορά (Quantum Teleportation).

Στο video παρουσιάζεται εν συντομία η έννοια της απλής τηλεμεταφοράς και της κβαντικής τηλεμεταφοράς. Αργότερα θα παρουσιαστούν και άλλα στοιχεία για το ίδιο θέμα είτε με μορφή video είτε σε μορφή κειμένου-εικόνων.

Ένα ερώτημα θα μπορούσε να είναι: Τι προκαλεί μια τέτοια δημοσίευση τώρα;

Υπάρχουν τρεις λόγοι: Ο ένας συνδέεται με τους κβαντικούς υπολογιστές, για τους οποίους θα μιλήσουμε άλλη φορά, όχι μακριά από τώρα. Ο δεύτερος είναι επειδή πρόσφατα, δημοσιεύθηκε στις 5 Σεπτεμβρίου 2012, μια ομάδα επιστημόνων από την Αυστρία, τον Καναδά και την Γερμανία κατάφεραν να τηλεμεταφέρουν μια κβαντική κατάσταση ενός φωτονίου από ένα νησί σε ένα άλλο που απέχει 143 χιλιόμετρα από το πρώτο. Και ο τρίτος, επειδή δεν είναι καθόλου παράξενο να δοθεί το φετινό Nobel Φυσικής σε αυτή την περιοχή.


Παρασκευή, 5 Οκτωβρίου 2012

Όταν ο θάνατος ενός άστρου δημιουργεί έργα τέχνης: Το νεφέλωμα του Έλικα.



Το αντικείμενο ονομάζεται Νεφέλωμα του Έλικα (Helix Nebula) και βρίσκεται 650 έτη φωτός μακριά μας, στον αστερισμό του Υδροχόου. Είναι επίσης γνωστό με τον αριθμό καταλόγου NGC 7293 και είναι ένα τυπικό παράδειγμα των πλανητικών νεφελωμάτων. Ανακαλύφθηκε τον 18ο αιώνα.

(Πηγή: NASA)

Ποιοι είναι οι δομικοί λίθοι της Πραγματικότητας;


Το video αναρτήθηκε από το Fermilab και σε αυτό ο Φυσικός Don Lincoln εξηγεί το μοντέλο με το οποίο έχουν συνθέσει οι Φυσικοί για να εξηγήσουν την Πραγματικότητα ή αν θέλετε περιγράφει την συνταγή του Σύμπαντος.

Το video είναι μια καλή εισαγωγή σε όσα γράφονται στο blog αυτό, στο egnonews και να αναφέρεται κατά κύριο λόγο στο Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model).

Η εικόνα μάλιστα που χρησιμοποιεί ο Don Lincoln είναι αυτή που έχω χρησιμοποιήσει σε προηγούμενη ανάρτηση (http://egnonews.blogspot.gr/2012/10/majorana.html), κατά συνέπεια η παρακολούθηση του video είναι ένα καλό εργαλείο γνώσης.

Το Βόρειο Σέλας ως κοσμικό πυροτέχνημα


Πέμπτη, 4 Οκτωβρίου 2012

Ανακαλύφθηκαν δύο μαύρες τρύπες αστρικής μάζας σε σφαιρωτό σμήνος στον γαλαξία μας

(a) Εικόνα που δείχνει κατά προσέγγιση τη θέση των πηγών
στο πλαίσιο του αστρικού σμήνους. (b και c) Η μεγέθυνση της
τοποθεσίας των ραδιοπηγών (b: M22-VLA1 και c: M22-VLA2)
Αμερικανοί, Βρετανοί κι Αυστραλοί αστρονόμοι με επικεφαλής τον καθηγητή Τζέι Στράντερ του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν και του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν ανακάλυψαν ότι δύο μαύρες τρύπες κατά πάσα πιθανότητα συνυπάρχουν στο εσωτερικό του ίδιου αστρικού σμήνους που βρίσκεται στο γαλαξία μας. Ποτέ έως τώρα οι επιστήμονες δεν είχαν βρει ούτε μια μαύρη τρύπα σε ένα σμήνος άστρων του γαλαξία μας.

Την ίδια ώρα Ιάπωνες αστρονόμοι έκαναν την εξίσου αναπάντεχη ανακάλυψη δύο πλανητών εκτός του ηλιακού μας συστήματος (εξωπλανητών), που οι τροχιές γύρω από το άστρο τους διασταυρώνονται και έτσι οι πλανήτες ευθυγραμμίζονται μ’ αυτό.

Και οι δύο ανακαλύψεις γίνονται για πρώτη φορά και προκάλεσαν έκπληξη, ανατρέποντας τις έως τώρα αντιλήψεις.
Σε σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", αναφέρουν ότι εντόπισαν δύο μαύρες τρύπες, η κάθε μία δέκα έως 20 φορές βαρύτερες από τον Ήλιο μας, που βρίσκονται μέσα στο ηλικίας 12 δισεκατομμυρίων ετών σφαιρωτό αστρικό σμήνος Μ22 του γαλαξία μας.

Σύμφωνα με τις έως τώρα θεωρίες, δεν θα έπρεπε να υπάρχει μια τέτοια συνύπαρξη στο ίδιο σμήνος άστρων, αλλά μόνο μία μεγάλη τρύπα στο κέντρο του. Αντίθετα, ανιχνεύθηκαν δύο μικρότερες μαύρες τρύπες σε κάποια απόσταση από το κέντρο του σμήνους, οι οποίες αποτελούν πηγές ισχυρών ραδιοκυμάτων.

Το σμήνος Μ22, που βρίσκεται στην κατεύθυνση του αστερισμού του Τοξότη, περιέχει εκατοντάδες χιλιάδες άστρα, απέχει περίπου 10.000 έτη φωτός από τη Γη και είναι ορατό καθαρά ακόμα και με ερασιτεχνικά τηλεσκόπια. Ο ερευνητής Τζέημς Μίλερ του Διεθνούς Κέντρου Ερευνών Ραδιοαστρονομίας δεν απέκλεισε ότι το εν λόγω αστρικό σμήνος (όπως και άλλα παρόμοια) μπορεί να περιέχει έως 100 μαύρες τρύπες, αλλά δεν μπορούν να εντοπισθούν μέχρι να «πιαστούν στα πράσα» τη στιγμή που «καταβροχθίζουν» τα γειτονικά άστρα τους.

Όμως, άλλοι επιστήμονες, όπως ο Σρίνιβας Κουλκάρνι του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech), δεν έχουν πειστεί ότι οι πηγές εκπομπής αυτών των ραδιοκυμάτων είναι όντως μαύρες τρύπες, αλλά θεωρεί πιθανό ότι κάποια άλλη είναι η αιτία που τα ραδιοτηλεσκόπια στη Γη συνέλαβαν αυτές τις εκπομπές από το συγκεκριμένο αστρικό σμήνος.

Αν, όμως, επιβεβαιωθεί η ανακάλυψη, τότε όχι μόνο θα είναι οι πρώτες μαύρες τρύπες που ανακαλύπτονται σε ένα αστρικό σμήνος του γαλαξία μας, αλλά και οι πρώτες που ανακαλύπτονται μέσω των ραδιοκυμάτων που εκπέμπουν. Άλλες μαύρες τρύπες έχουν εντοπιστεί από τις ακτίνες-Χ που εκπέμπουν τα καυτά αέρια, καθώς απορροφώνται από τις τρύπες. Οι αστρονόμοι σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν το τηλεσκόπιο «Χαμπλ» για να βεβαιώσουν αν πράγματι το Μ22 φιλοξενεί δύο μαύρες τρύπες.

Εξάλλου, ερευνητές του πανεπιστημίου του Τόκιο, μ’ επικεφαλής τον Τερουγιούκι Χιράνο, σύμφωνα με το "New Scientist", ανακοίνωσαν ότι για πρώτη φορά βρήκαν δύο εξωπλανήτες, των οποίων οι τροχιές κατά καιρούς διασταυρώνονται, με συνέπεια οι δύο πλανήτες και το άστρο τους να βρίσκονται στην ίδια ευθεία με τη Γη, με συνέπεια ο ένας εξωπλανήτης να κρύβει εν μέρει και πρόσκαιρα τον άλλο. Πρόκειται για ένα νέο φαινόμενο, για το οποίο δεν υπάρχει καν αστρονομικός όρος που να το περιγράφει.
Οι Ιάπωνες επιστήμονες μελέτησαν στοιχεία του διαστημικού τηλεσκοπίου «Κέπλερ» για το αστρικό σύστημα ΚΟΙ-94, όπου τέσσερις πλανήτες φαίνεται να περιφέρονται γύρω από ένα άστρο. Δύο από τους πλανήτες, σύμφωνα με τις πρώτες μη επιβεβαιωμένες εκτιμήσεις, φαίνεται να έχουν επικαλυπτόμενες τροχιές που οδηγούν στην ασυνήθιστη ευθυγράμμιση (για την οποία προτάθηκαν οι όροι «εξωσυζυγία» ή «έκλειψη πλανήτη-πλανήτη»).

(Πηγή: Κείμενο: Πρώτο Θέμα, Εικόνα: Nature)

Τρίτη, 2 Οκτωβρίου 2012

François Jean Dominique Arago


Τον François Jean Dominique Arago τον είχαμε συναντήσει (http://egnonews.blogspot.gr/2012/09/blog-post_6557.html)  μερικές ημέρες πριν, στις 25 Σεπτεμβρίου, με την ευκαιρία της ημερομηνίας που αυτός «ανακοίνωσε ότι ένα χάλκινο σύρμα που συνδέεται μεταξύ των πόλων ενός βολταϊκού στοιχείου, μπορεί πλευρικά να έλκει ρινίσματα σιδήρου». Σήμερα θυμόμαστε μερικά ακόμη στοιχεία από τη ζωή του.

Ο Arago γεννήθηκε 26 Φεβρουαρίου του 1786, στο Estagel, ένα μικρό χωριό κοντά στην Perpignan. Ο Γάλλος Φυσικός, Μαθηματικός και Αστρονόμος, ανάμεσα σε άλλα ανακάλυψε τη χρωμόσφαιρα του Ηλίου και εκτίμησε με ακρίβεια τις διαμέτρους των πλανητών.

Ο Arago σχεδίασε ένα πείραμα που απέδειξε την κυματική θεωρία του φωτός, έδειξε ότι τα φωτεινά κύματα κινούνται πολύ πιο αργά σε ένα πυκνότερο από τον αέρα μέσο (στοιχείο που δημιούργησε κρίση στην άποψη του Newton για το φως) και συνεισέφερε στην ανακάλυψη του νόμου της πόλωσης του φωτός.

Ο François Arago πέθανε 2 Οκτωβρίου του 1853, σε ηλικία 67 ετών.

Δευτέρα, 1 Οκτωβρίου 2012

Μετά από τα Μποζόνια, ας ασχοληθούμε και λίγο με τα Φερμιόνια και ειδικά με τα Φερμιόνια Majorana (πρώτο μέρος)


Εισαγωγή

Enrico Fermi
 Τρεις λόγοι μας οδηγούν να ασχοληθούμε σήμερα με τα φερμιόνια Μαγιοράνα (Majorana fermions).

Πρώτος: Πριν από όλα η ημερομηνία που γράφεται το κείμενο: 29 Σεπτεμβρίου. Αυτή είναι η ημερομηνία του 1901 που γεννήθηκε ένας από τους μεγάλους επιστήμονες της περιοχής της πυρηνικής Φυσικής, ο Enrico Fermi (Ενρίκο Φέρμι), του οποίου το όνομα έμελλε να δοθεί σε ένα τύπο υποατομικών σωματιδίων, τα φερμιόνια.

Δεύτερος: Στο δρόμο αυτού του επιστήμονα, του Fermi, έμελε να βρεθεί ένα άλλος επίσης μεγάλος Φυσικός, ο Ettore Mjorana (Έτορε Μαγιοράνα) με διαμεσολαβητή ένα φίλο του, τον Εμίλιο Σεγκρέ, που από φοιτητής της Σχολής Μηχανικών μεταπήδησε αργότερα στη Φυσική. Ο Έτορε, ένας κάπως (για να το πούμε ευγενικά) ιδιότροπος, αλλά οραματιστής, θεωρητικός Φυσικός, ακριβώς αντίθετος χαρακτήρας από τον εργασιομανή πειραματιστή και θεωρητικό Φέρμι, θα εφαρμόσει την εξίσωση του Dirac και θα λύσει ένα μυστήριο ερώτημα: Γιατί δεν υπάρχουν δεξιόστροφα νετρίνα; Γιατί δεν υπάρχουν αριστερόστροφα αντινετρίνα; Παρόλο που η θεωρία του Dirac διαθέτει χώρο και για αυτά.

Τρίτος: Τα νετρίνα είναι ουδέτερα λεπτόνια και τα λεπτόνια κατηγοροποιούνται ως φερμιόνια. Παρόλο που είναι πολύ δύσκολο να στοιχειοθετηθεί η άποψη του Έτορε Μαγιοράνα, στις 26 Σεπτεμβρίου 2012, περίπου 80 χρόνια μετά την πρόβλεψη, στο Purdue University ανακάλυψε στο πλαίσιο ενός πειράματος μια μοναδική υπογραφή των Φερμιονίων Μαγιοράνα.

Ας πάρουμε όμως τα πράγματα από την αρχή σιγά-σιγά Τι είναι το φερμιόνιο; Ποια σωματίδια εντάσσονται σε αυτή την ομάδα; Τι έκανε ο Majorana; Τι βρήκαν στο Purdue University; Τι κάνει σημαντική αυτή την ανακάλυψη;

Ξεκινάμε από το φερμιόνιο. Ποια σωματίδια εντάσσονται σε αυτή την ομάδα;

Η Κατανομή Fermi-Dirac
Στη σωματιδιακή Φυσική Φερμιόνιο είναι κάθε σωματίδιο που χαρακτηρίζεται από την στατιστική Fermi-Dirac και ακολουθεί την απαγορευτική αρχή του Pauli. Την ονομασία Φερμιόνια, την πρότεινε ο Paul Dirac από το κύριο όνομα του Enrico Fermi. Στα Φερμιόνια περικλείονται όλα τα quarks και τα λεπτόνια, καθώς επίσης και κάθε σύνθετο σωματίδιο που συγκροτείται από περιττό αριθμό από αυτά, όπως όλα τα βαρυόνια και πολλά άτομα και πυρήνες. Τα Φερμιόνια αντιπαρατίθενται με τα Μποζόνια, τα οποία πειθαρχούν στη στατιστική Bose-Einstein.

Στην κβαντική μηχανική συσχετίζεται (υπάρχει σχετικό θεώρημα) το spin των σωματιδίων με τη στατιστική που αυτά τα σωματίδια ακολουθούν. Όλα τα σωματίδια έχουν είτε ακέραιο είτε ημι-ακέραιο spin. Τα μποζόνια έχουν ακέραιο spin, ενώ τα φερμιόνια ημι-ακέραιο spin. Για όλα αυτά είχαμε μιλήσει σε προηγούμενη ανάρτηση (http://egnonews.blogspot.gr/2011/11/higgs.html) στην οποία αναφερθήκαμε στο Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) και επικεντρωθήκαμε στα μποζόνια. Αυτό έγινε επειδή τότε γινόταν πολύ κουβέντα για την εργασία που γίνεται στο CERN για την ανακάλυψη του μποζόνιου του Higgs. Στην ανάρτηση αυτή μιλάμε για τα φερμιόνια.
Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model)

Ας θυμηθούμε για λίγο το Standard Model (υπάρχει σχετική εικόνα): Το μοντέλο προτείνει (και αυτή η πρόταση έχει επιβεβαιωθεί κατά το μεγαλύετρο μέρος) πως τα σωματίδια που συγκροτούν την ύλη οργανώνονται σε δύο περιοχές: Στα Φερμιόνια που συγκροτούν την γνωστή μας ύλη και τα Μποζόνια, που αποτελούν τους φορείς αλληλεπίδρασης των φερμιονίων. Τα φερμιόνια με τη σειρά τους οργανώνονται σε δύο περιοχές: Στα quarks και στα λεπτόνια. Θα μιλήσουμε άλλη φορά για τα κριτήρια της οργάνωσης αυτής. Τέλος τα λεπτόνια αποτελούνται από το ηλεκτρόνιο, το μυόνιο και το ταυ, καθώς επίσης και από τα αντίστοιχα με αυτά νετρίνα.

Αύριο: Ας δούμε τι έκανε ο Majorana.

Παρασκευή, 28 Σεπτεμβρίου 2012

Ο θεμελιωτής μιας από της μη-ευκλείδειες γεωμετρίες János Bolyai


27 Σεπτεμβρίου 1860, πεθαίνει σε ηλικία 57 ετών ο Ούγγρος μαθηματικός János Bolyai. Αυτό που τον κάνει σημαντικό πρόσωπο στην Επιστήμη είναι ότι ο János Bolyai είναι ένας από τους θεμελιωτές μιας από τις μη-Ευκλείδειες Γεωμετρίες, η οποία δεν περιλαμβάνει το αξίωμα του Ευκλείδη πως από ένα σημείο που βρίσκεται έξω από ευθεία, μόνο μια παράλληλος ευθεία μπορεί να υπάρξει, που να περνάει από το σημείο αυτό και να βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με αυτή.

Ο Ευκλείδης βέβαια δεν διατύπωσε ακριβώς έτσι το αξίωμα, αλλά αυτά που είπε ισοδυναμούν με την παραπάνω διατύπωση. Υπάρχουν στοιχεία που μας φανερώνουν ότι ο Ευκλείδης δεν ήταν ικανοποιημένος με αυτό το αίτημα, με την έννοια ότι υποπτευόταν πως δεν ήταν απαραίτητο. Οι Έλληνες αισθανόταν πως κάτι δεν τους ικανοποιούσε αισθητικά στη χρήση του αιτήματος τω παραλλήλων και η αίσθηση αυτή, ότι το αίτημα δεν ήταν ανεξάρτητο-επομένως μπορεί να παραχθεί-από τα άλλα, διατηρήθηκε και στους επόμενους αιώνες.

Τελικά η αίσθηση αυτή πήρε τα χαρακτηριστικά της κληρονομικής έντασης, με τη μορφή καταναγκαστικής σχεδόν πρόκλησης να αποδειχθεί το αίτημα από τα άλλα. Η συσσώρευση της γνώσης σε συνδυασμό με την κληρονομική ένταση σπρώχνουν τους ερευνητές να αναζητήσουν διέξοδο σε λύσεις. Όπως και τον János Bolyai.

Ο πατέρας του Farkas Bolyai, είχε αφιερώσει τη ζωή του προσπαθώντας να αποδείξει το αίτημα των παραλλήλων του Ευκλείδη. Παρά τις προειδοποιήσεις του πατέρα του ότι μπορούσε να καταστραφεί η υγεία του και η ειρήνη του μυαλού του, ο János Bolyai εξακολούθησε να εργάζεται επάνω σε αυτό το αξίωμα μέχρι, περίπου το 1820, να φτάσει στο συμπέρασμα ότι δεν μπορούσε να αποδειχθεί.

Ανέπτυξε, έτσι, μια συνεπή γεωμετρία (η οποία δημοσιεύθηκε το 1882) στην οποία το αίτημα (αξίωμα) των παραλλήλων δεν χρησιμοποιείται, καθορίζοντας έτσι την ανεξαρτησία του αξιώματος από τα άλλα.

Ο János Bolyai, οποίος γεννήθηκε 15 Δεκεμβρίου, έκανε επίσης σημαντική εργασία στη θεωρία των μιγαδικών αριθμών.

Πέμπτη, 27 Σεπτεμβρίου 2012

Σχηματισμοί με πέτρες σε δύο πλανήτες, χωρίς σχόλιο


Ιάπωνες επιστήμονες παρασκεύασαν νέο χημικό στοιχείο


Το περιβόητο στοιχείο 113 του περιοδικού πίνακα παρασκευάστηκε στο εργαστήριο RIKEN Nishina της Ιαπωνίας μετά από πολυετείς προσπάθειες. Μικρός αριθμός ατόμων του ουνούντριου ή ununtrium είχε παρασκευαστεί το 2004 και το 2007 από την ίδια ομάδα υπό τον δρ. Κοσούκε Μορίτα και από τη ρωσική ομάδα Dubna αντίστοιχα, αλλά η αρμόδια επιτροπή των IUPAC/IUPAP απεφάνθη το 2011 ότι δεν πληρούσαν τα απαραίτητα κριτήρια ώστε να θεωρηθεί έγκυρη η ανακάλυψη.

Το ουνούντριο αποτελείται από 113 πρωτόνια στον πυρήνα του και όπως άλλα είκοσι συνθετικά χημικά στοιχεία δεν μπορεί να απαντηθεί στη φύση αλλά μόνο σε συνθήκες εργαστηρίου. Το βαρύτερο χημικό στοιχείο που έχει παρασκευαστεί είναι το ununoctium με 118 πρωτόνια που όπως και τα υπόλοιπα είχε χρόνο ζωής ελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου, αλλά το ουνούντριο είχε αποδειχθεί αισθητά πιο δύσκολο να δημιουργηθεί. Ο επιστημονικός στόχος πίσω από τέτοια πειράματα δεν είναι μόνο η δημιουργία νέων μορφών ύλης αλλά και η εις βάθος κατανόηση των υποατομικών δυνάμεων και του πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Για να συνθέσουν το στοιχείο 113 οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν επιταχυντή σωματιδίων με τον οποίο έφεραν σε σύγκρουση πυρήνες υδραργύρου (30 πρωτόνια) και βισμουθίου (83 πρωτόνια). Το νεοσχηματισμένο ουνούντριο στη συνέχεια ξεκίνησε να εκπέμπει σωματίδια άλφα, αποτελούμενα από δύο πρωτόνια και δύο ηλεκτρόνια, και έτσι μετατράπηκε κατά σειρά σε σωματίδιο 111, 109, 107, 105, 103 και τελικά στο επίσης τεχνητό μεντελεγέβιο (101). Αυτό το τελευταίο στάδιο ήταν που προσέφερε την οριστική απόδειξη της ανακάλυψης, και έδωσε την ιστορική ευκαιρία στην Ιαπωνία να γίνει η πρώτη ασιατική χώρα που θα ονομάσει ένα νέο στοιχείο.

Στο παρελθόν και από το 1940 όταν και δημιουργήθηκε το πρώτο τεχνητό χημικό στοιχείο, μόνο επιστήμονες από τις ΗΠΑ, Ρωσία και Γερμανία είχαν αυτό το προνόμιο. Τα δύο πιθανά ονόματα είναι τα japonium και rikenium, από το όνομα της Ιαπωνίας και του ερευνητικού κέντρου του δρ. Μορίτα αντίστοιχα. Η ρωσική ομάδα Dubna που δεν κατάφερε να παρασκευάσει το στοιχείο πρώτη, είχε προτείνει την ονομασία becquerelium προς τιμήν του Γάλλου φυσικού Henri Becquerel.

Η επόμενη πρόκληση του εργαστηρίου σύμφωνα με τον δρ. Μορίτα είναι η περιοχή από το στοιχείο 119 και έπειτα, όπου θα αντιμετωπίσει ανταγωνισμό από ερευνητικές ομάδες με βάση τις Γερμανία, ΗΠΑ και Ρωσία.

(Πηγή: Ναυτεμπορική)

Ο Newton λύνει το πρόβλημα του βραχυστόχρονου του Bernoulli και θεμελιώνει νέο κλάδο στα μαθηματικά


26 Σεπτεμβρίου του 1697, ο Isaac Newton έλαβε και έλυσε το πρόβλημα του ελάχιστου (βράχιστου) χρόνου (brachistochrone problem) του Bernoulli. Ο Ελβετός μαθηματικός Bernoulli είχε προκαλέσει τους συναδέλφους του να το λύσουν σε έξι μήνες.

Ο Newton όχι μόνο έλυσε το πρόβλημα την ίδια νύχτα, πολύ πριν ολοκληρωθεί το στοίχημα, αλλά κάνοντάς το ανακάλυψε ένα νέο κλάδο των μαθηματικών. Για το πρόβλημα και τη λύση του μπορεί να διαβάσει κανείς στη διεύθυνση: http://mathworld.wolfram.com/BrachistochroneProblem.html

Ο Newton σε ηλικία 55 ετών έστειλε τη λύση, στον αποστολέα του προβλήματος, για να δημοσιευτεί ανώνυμα. Αλλά η εξαιρετική πρωτοτυπία της εργασία πρόδωσε την ταυτότητά του και οδήγησε τον Bernoulli να δηλώσει: "εξ όνυχος τον λέοντα".

Στην εικόνα η λύση που έδωσε ο Newton.


Τετάρτη, 26 Σεπτεμβρίου 2012

Ερευνητές πλησιάζουν στην επίλυση μαθηματικού προβλήματος 270 ετών χάρη στο grid computing


Το καλοκαίρι του 1742, ο Christian Goldbach, φημισμένος Ρώσος μαθηματικός και πρώην δάσκαλος του τσάρου, αντάλλαξε μια σειρά επιστολών με ένα άλλο επίσης φημισμένο μαθηματικό, τον Ελβετό Leonard Euler. Στο πλαίσιο αυτών των επιστολών προέκυψε η περίφημη Εικασία του Goldbach (ωραίο όνομα Gold - Bach).

Η εικασία, ένα από τα παλιότερα άλυτα προβλήματα της θεωρίας αριθμών, στη πιο απλή μορφή της δηλώνει πως "κάθε άρτιος θετικός ακέραιος μεγαλύτερος του 2 μπορεί να γραφεί ως άθροισμα δύο πρώτων αριθμών, έτσι ώστε για κάθε n ≧ 2, n=p+q, όπου p, q πρώτοι αριθμοί.

Αξίζει να θυμηθούμε ότι με θέμα αυτή την εικασία ο Απόστολος Δοξιάδης έγραψε ένα όμορφο βιβλίο: "Ο θείος Πέτρος και η εικασία του Goldbach". Η αναφορά στο βιβλίο δεν είναι τυχαία, θα το καταλάβετε όταν διαβάσετε το κείμενο. Για τη λύση του προβλήματος, προσφέρονται πολλά χρήματα και όπως είναι φυσικό, οι μαθηματικοί ψάχνονται (όχι για τα χρήματα) για τη δόξα.

Μια από τις μεθόδους αναζήτησης της λύσης, είναι της αριθμητικής επαλήθευσης. Έτσι μια ομάδα ερευνητών, των οποίων τα ονόματα θα βρείτε στο κείμενο, αποφάσισε να ψάξει το θέμα με τη βοήθεια ενός αλγόριθμου για να επιβεβαιώνει την εικασία του Goldbach για μεγάλους αριθμούς. Εννοείται πως χρησιμοποιήθηκαν υπολογιστές-τέρατα και φυσικά όταν ακούμε τέτοια πράγματα το μυαλό μας και σωστά, πάει στο CERN και στο grid που έχει χτιστεί για την επεξεργασία των δεδομένων που συλλέγονται από τις συγκρούσεις που γίνονται στον LHC.

Οι ερευνητές αυτοί, λοιπόν, κατάφεραν να επιβεβαιώσουν την εικασία στο μεγαλύτερο μέχρι τώρα αριθμό 4 x 10^18 ή με απλά λόγια δηλαδή με αριθμό όπως τον γνωρίζουν οι περισσότεροι: 4.000.000.000.000.000.000. Αν διαβάζουν μαθητές αυτή τη ανάρτηση μπορούν να συζητήσουν για τις δυνάμεις του 10.

Σύμφωνα με τον κύριο ερευνητή του project (άντε ας πούμε το όνομά του) τον Tomás Oliveira e Silva, η επίτευξη όλο και υψηλότερου ορίου είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα στο δρόμο για να βρεθεί μια μαθηματική απόδειξη.

Ε! να μη τα λέω όλα εγώ. Διαβάστε περισσότερα στη διεύθυνση: http://www.isgtw.org/feature/researchers-edge-closer-solving-270-year-old-math-problem-thanks-grid-computing

Τελικά η Ζωή "έσκασε" (μύτη) στη Γη από το Διάστημα;


... με μικροοργανισμούς από θραύσματα της επιφάνειας άλλων πλανητών;

Στο blog μεταφέρω την είδηση (με λίγες πληροφορίες) από ΤΟ ΒΗΜΑ, συνοδευόμενο με εικόνα από το κείμενο από το Πανεπιστήμιο του Princeton. Η είδηση βρίσκεται στο Egno (www.facebook.com/egnonews) με τίτλο: "Slow-moving rocks better odds that life crashed to Earth from space", οπότε όποιος θέλει περισσότερα στοιχεία μπορεί να τα αναζητήσει στο αγγλικό κείμενο. Σε αυτό υπάρχει και σχετικό ενδιαφέρον animation.

Μια νέα μελέτη που υπογράφει ομάδα επιστημόνων του Πανεπιστημίου Πρίνστον στις ΗΠΑ στηρίζει τη θεωρία της λιθοσπερμίας σύμφωνα με την οποία η ζωή στη Γη έφτασε από το Διάστημα.

Κάθε φορά που στην επιφάνεια ενός πλανήτη πέφτει ένας μεγάλος αστεροειδής πολλά μικρά και μεγάλα κομμάτια εδάφους και πετρωμάτων εκτοξεύονται στο Διάστημα. Το ίδιο συμβαίνει και σε πολύ μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις.

Η θεωρία της λιθοσπερμίας εδράζεται στην άποψη ότι τόσο σε πλανήτες του δικού μας ηλιακού συστήματος όσο και σε πλανήτες άλλων ηλιακών συστημάτων υπήρχαν μικροβιακές μορφές ζωής που βρίσκονταν πάνω στα κομμάτια του εδάφους που εκτοξεύονταν στο Διάστημα. Οι θιασώτες της θεωρίας υποστηρίζουν ότι αυτά τα μικρόβια ήταν τόσο ανθεκτικά ώστε κατάφεραν να επιζήσουν τόσο κατά τη διάρκεια των τρομερών συγκρούσεων ή εκρήξεων όσο και, στη συνέχεια, στις ακραίες συνθήκες του Διαστήματος.

Ετσι όταν πριν από μερικά δισεκατομμύρια έτη κάποιοι από αυτούς τους διαστημικούς βράχους έπεσαν στη Γη  έφεραν μαζί τους και αυτές τις μορφές ζωής οι οποίες άρχισαν να προσαρμόζονται και να εξελίσσονται πλέον στις γήινες συνθήκες.

Η μελέτη των ερευνητών του Πανεπιστημίου του Πρίνστον δείχνει ότι τα μικρόβια θα μπορούσαν να επιβιώσουν στο δύσκολο και μακρύ ταξίδι μέσα στο Διάστημα παρά την έκθεσή τους σε υψηλά επίπεδα κοσμικής ακτινοβολίας.

«Η εργασία μας είναι ίσως η πρώτη που δείχνει ότι η λιθοσπερμία είναι ένα πολύ πιθανό σενάριο. Αν αυτός ο μηχανισμός πράγματι υφίσταται αυτό σημαίνει ότι μπορεί να συνδέεται με τη ζωή όχι μόνο στη Γη αλλά σε όλο το Σύμπαν» αναφέρει ο Εντουαρντ Μπελμπρούνο, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. Αν η θεωρία της λιθοσπερμίας επιβεβαιωθεί αυτό θα σημαίνει ότι η ζωή στο Σύμπαν θα έχει κοινά χαρακτηριστικά με αυτά της ζωής στη Γη. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astrobiology».

Όταν για πρώτη φορά ανακαλύπτεται ότι το ηλεκτρικό ρεύμα διαμορφώνει μαγνητικό πεδίο


25 Σεπτεμβρίου 1820

Ο Francois Arago ανακοίνωσε ότι ένα χάλκινο σύρμα που συνδέεται μεταξύ των πόλων ενός βολταϊκού στοιχείου, μπορεί πλευρικά να έλκει ρινίσματα σιδήρου. Η ανακάλυψή του ήλθε την ίδια χρονιά που ο Oersted ανακάλυψε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα σύρμα μπορεί να επιδράσει σε μια γειτονική μαγνητική βελόνα.

Ο Arago στην ίδια δημοσίευση περιέγραψε πως είχε επιτυχώς να προκαλέσει μόνιμο μαγνήτιση σε ατσάλινες βελόνες, οδηγώντας με κατάλληλες γωνίες το χάλκινο σύρμα. Ο Arago και ο André-Marie Ampère, συζήτησαν και πειραματίστηκαν με διαμορφωμένο σε έλικα χάλκινο σύρμα, για να αυξήσουν την ένταση της πράξης της μαγνήτισης. Ωστόσο, δεν ήταν παρά το 1825 που ο ηλεκτρομαγνήτης στην οικεία μορφή του θα βρεθεί από τον William Sturgeon.

Τρίτη, 25 Σεπτεμβρίου 2012

Ένα όμορφο πείραμα λίγο ... εκρηκτικό!

Τι θα συμβεί εάν πετάξει κάποιος ένα σφραγισμένο μπουκάλι με υγρό άζωτο σε έναν κουβά με ζεστό νερό που βρίσκεται μέσα σε ένα κουβά που περιέχει 1500 μπαλάκια του πινγκ πονγκ;

Ένα όμορφο πείραμα για όσους δεν έχουν εμπειρία με πειράματα τέτοιου είδους.

Η διαστημοσυσκευή Cassini φωτογραφίζει τον πλανήτη Κρόνο



Η διαστημοσυσκευή Cassini, αποτυπώνει με μια καταπληκτική γωνία τη θέα προς τον πλανήτη Κρόνο, παρουσιάζοντας την νοτιότερη έκταση του πλανήτη με τους δακτυλίους να φαίνονται διαγώνια.

Η φωτογραφία είναι φωτογραφία της ημέρας 25 Σεπτεμβρίου 2012. Για καλύτερη θέαση της εικόνας και στοιχεία για τη λήψη της στη διεύθυνση: http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/iotd.html

(Πηγή: NASA)


Heike Kamerlingh Onnes

Μόλις σε προηγούμενη ανάρτηση και στο πλαίσιο της σύντομης βιογραφίας του Sir James Dewar, αναφερθήκαμε στον Heike Kamerlingh Onnes του Πανεπιστημίου του Leiden, ο ποίος νίκησε στην κούρσα για την υγροποίηση του Ηλίου και κέρδισε το βραβείο Nobel το οποίο έχασε ο Dewar.

Η ανάρτηση αναφέρεται σε αυτόν τον μεγάλο επιστήμονα, τον Heike Kamerlingh Onnes, ο οποίος γεννήθηκε  21 Σεπτεμβρίου 1853  στο Groningen στις Κάτω Χώρες.

Πέρασε τα σχολικά του χρόνια στη γενέτειρα του, φοιτώντας σε σχολείο δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης χωρίς διδασκαλία των κλασικών γλωσσών, στο οποίο διευθυντής ήταν ο μετέπειτα Καθηγητής της Χημείας στο Leyden, J.M. van Bemmelen. Για να καλύψει το κενό πήρε συμπληρωματικά μαθήματα Ελληνικών και Λατινικών.

Το 1870 εισήχθη στο Πανεπιστήμιο του Groningen, ενώ την επόμενη χρονιά, το 1871, πήγε στη Χαϊδελβέργη ως μαθητής του Bunsen και του Kirchhoff από τον Οκτώβριο 1871 έως τον Απρίλιο του 1873. Μετά από αυτό επέστεψε στο Groningen όπου πήρε το διδακτορικό του το 1879.

Το 1881 δημοσίευσε την εργασία για τη Γενική Θεωρία των Υγρών στην οποία ασχολήθηκε με την Κινητική Θεωρία της υγρής κατάστασης, προσεγγίζοντας τον νόμο του Van der Waals στις αντίστοιχες καταστάσεις από μια μηχανιστική οπτική γωνία. Αυτή η εργασία μπορεί να θεωρηθεί ως η αρχή των ερευνών, κατά τη διάρκεια της ζωής του, στις ιδιότητες της ύλης σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Μετά το διορισμό του στην έδρα Φυσικής στο Leyden, ο Onnes αναδιοργάνωσε το Εργαστήριο Φυσικής, που τώρα είναι γνωστό ως Εργαστήριο Kamerlingh Onnes, με τρόπο τέτοιο ώστε να εξυπηρετήσει το πρόγραμμά του. Οι έρευνές του κύρια στηρίχθηκαν στις θεωρίες των συμπατριωτών του J.D. van der Waals και του H.A. Lorentz. Οι προσπάθειές του να φτάσει σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες κορυφώθηκαν με την υγροποίηση του ηλίου το 1908.

Άλλες έρευνες στο εργαστήριό του οδήγησαν σταδιακά στο να αποκτήσει διεθνή φήμη σε πολλά πεδία, που περιλαμβάνουν τη θερμοδυναμική, το νόμο της ραδιενέργειας και παρατηρήσει σε οπτικά, μαγνητικά και ηλεκτρικά φαινόμενα. Μια σπουδαία ανακάλυψη, το 1911, ήταν αυτή της Υπεραγωγιμότητας των καθαρών μετάλλων, όπως ο Υδράργυρος, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

ΤΟ 1887 παντρεύτηκε την Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld η οποία τον βοήθησε στις δραστηριότητές του και η οποία διαμόρφωσε ένα σπιτικό ευρύτατα γνωστό για τη φιλοξενία του. Απέκτησαν ένα γιο.

Ο Kamerlingh Onnes, του οποίου η υγεία ήταν ανέκαθεν εύθραυστη, μετά από σύντομη ασθένεια άφησε την τελευταία του πνοή στο Leyden, στις 21 Φεβρουαρίου του 1926.

Η πρώτη επαφή ...


Το animation αναπαραστά τις κινήσεις που το rover της NASA Curiosity έκανε στις 22 Σεπτεμβρίου 2012 όταν ήλθε, για πρώτη φορά, σε επαφή με ένα πέτρωμα του πλανήτη Άρη. Το curiosity εξέτασε το βράχο με τα όργανα που είναι προσαρμοσμένα στο βραχίονά του. Το animation έγινε με το software που χρησιμοποιήθηκε για τον σχεδιασμό της διαχείρισης του rover: Rover Sequencing and Visualization Program.

Δείτε το στη διεύθυνση: http://www.nasa.gov/mp4/691162main_msl20120924-320-jpl.mp4

(Πηγή: NASA/JPL-Caltech)

Η άλως του θερμού αερίου που περικλείει τον Γαλαξία μας

Η (καλλιτεχνική) αναπαράσταση απεικονίζει μία τεράστια άλως (περισσότερα για την άλω στο http://el.wikipedia.org/wiki/Άλως_(μετεωρολογία)) από θερμό αέριο γύρω από τον Γαλαξία μας, τον γνωστό και ως Milky Way. Επίσης φαίνονται (λίγο χαμηλότερα και αριστερά) το Μικρό Νέφος και το Μεγάλο Νέφος του Μαγκελάνου, υόρκη μικροί γειτονικού γαλαξίες. Η άλως των αερίων φαίνεται να έχει ακτίνα 300 000 έτη φωτός, ωστόσο μπορεί να εκτείνεται σημαντικά περισσότερο.

Από τα δεδομένα του Chandra X-ray Observatory της NASA, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν, εκτιμήθηκε ότι η μάζα της άλω είναι συγκρίσιμη με τη μάζα όλων των αστεριών του Γαλαξία μας. Αν επιβεβαιωθεί το μέγεθος και η μάζα της άλω, θα μπορούσε να αποτελέσει τη λύση στο πρόβλημα του βαρυονικού ελλείμματος του Γαλαξία.

Σε πρόσφατη μελέτη, μια ομάδα από πέντε αστρονόμους χρησιμοποίησαν δεδομένα  από της διαστημοσισκευές παρατήρησης Chandra, XMM-Newton της ESA (Ευρώπη) και Suzaku της Ιαπωνίας για να προσδιορίσουν τα όρια της θερμοκρασίας, της έκτασης και της μάζας της άλω του θερμού αερίου. Το Chandra παρατήρησε οκτώ ενεργές πηγές ακτίνων X που βρίσκονται πολύ πέρα από τον Γαλαξία μας, σε αποστάσεις εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός. Τα δεδομένα αποκάλυψαν ότι οι ακτίνες X,από αυτές τις απομακρυσμένες πηγές απορροφόνται επιλεκτικά από ιόντα οξυγόνου του περιβάλλοντος χώρου του Γαλαξία. Η φύση της απορρόφησης επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν πως η θερμοκρασία της άλω θα πρέπει να βρίσκεται μεταξύ του ενός εκατομμυρίου και 2,5 εκατομμυρίων Kelvins.

Άλλες μελέτες έχουν δείξει πως ο Γαλαξίας μας, αλλά και άλλοι γαλαξίες, βρίσκονται μέσα σε νέφη με θερμοκρασίες μεταξύ 100 000 και ενός εκατομμυρίου βαθμών και υπάρχουν ενδείξεις για ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες. Αυτή η νέα μελέτη παρέχει στοιχεία ότι η μάζα της άλω που περικλείει τον Γαλαξία μας είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των συγκριμένων νεφών.

(Πηγή: NASA)

Παρασκευή, 21 Σεπτεμβρίου 2012

Sir James Dewar



20 Σεπτεμβρίου 1842 γεννήθηκε στο Kincardine της Σκωτίας ο Sir James Dewar. Θα τον θυμηθούμε επειδή ένα από τα καθημερινά μας αντικείμενα, το θερμός, αποτελεί εξέλιξη δικής του εφεύρεσης, του δοχείου Dewar.

Φοίτησε σε τοπικά σχολεία μέχρι να γίνει δέκα ετών, όταν άρχισε να υποφέρει από ρευματικό πυρετό διάρκειας δυο ετών. Αυτή την περίοδο θα οικοδομηθεί το ενδιαφέρον για το βιολί και τη μουσική που θα παραμείνει για όλη του τη ζωή. Το 1858 εισέρχεται στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, όπου θα σπουδάσει Φυσική και Χημεία.

Μια εργασία του στη σημειογραφία των οργανικών ενώσεων, την οποία στέλνει στον Friedrich Kekule, γίνεται αιτία να δεχθεί πρόσκληση από αυτόν για να περάσει κάποιο χρόνο στο εργαστήριό του. Μετά από διάφορες θέσεις χημείας στη Σκωτία, ο Dewar διορίζεται (Jacksonian) Καθηγητής Φυσικής Φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο του Cambridge το 1873 και τέσσερα χρόνια αργότερα διορίζεται (Fullerian) Καθηγητής της Χημείας στο Βασιλικό Ίδρυμα. Στο Cambridge συνεργάζεται με τον George Downing Liveing σε μια εκτενή μελέτη συνδέοντας τα φάσματα με τις ατομικές και μοριακές καταστάσεις. Αυτή η ενασχόληση τον οδηγεί σε μια δημόσια διαφωνία με τον Norman Lockyer σχετικά με το υλικό στον Ήλιο και τα αστέρια.

Στο Βασιλικό Ίδρυμα, ο Dewar θα εστιάσει στην κρυογονική. Μετά την συνταξιοδότηση του John Tyndall το 1887 θα γίνει διευθυντής στο εργαστήριό του και θα βελτιώσει τις μεθόδους χαμηλών θερμοκρασιών με την εφαρμογή του φαινομένου Joule-Thomson πετυχαίνοντας πολύ περισσότερο χαμηλές θερμοκρασίες. Το ενδιαφέρον τώρα θα στραφεί στο Υδρογόνο, το οποίο δεν έχει ακόμη υγροποιηθεί στις θερμοκρασίες που είχαν επιτευχθεί.

Το 1898 οι προσπάθειές του για την υγροποίηση του Υδρογόνου θα στεφτούν από επιτυχία, ωστόσο στην κούρσα με τον Heike Kamerlingh Onnes του Πανεπιστημίου του Leiden για την υγροποίηση του Ηλίου, ο Dewar έχασε και το βραβείο Nobel το κέρδισε ο Onnes. Προηγουμένως, το 1897, το Scientific American θα αναφερθεί στον Dewar γράφοντας ότι "… μόλις πέτυχε την υγροποίηση του αερίου Φθορίου σε θερμοκρασία -185 βαθμών Κελσίου".

Ένα από τα επακόλουθα της εργασία του Dewar ήταν η ανακάλυψη του δοχείου κενού για να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια θερμότητας. Επειδή ήταν ακριβή και φυσικά εξαρτώμενη από το χρόνο η υγρποίηση των αερίων, ο Dewar σχεδίασε ένα αποθηκευτικό χώρο όπου τα υγροποιημένα αέρια μπορούσαν να διατηρηθούν για όσο το δυνατό περισσότερο χρονικό διάστημα. Αυτή η φιάλη είναι γνωστή ως φιάλη Dewar μεταξύ των χημικών, ωστόσο είναι γνωστή ως thermos, από την εταιρία που απέκτησε το δικαίωμα ευρεσιτεχνίας για τη φιάλη.

Επόμενες εργασίες του Dewar εντοπίζονται στην έρευνα των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων των ουσιών σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ο πρώτος παγκόσμιος πόλεμος θα αποδεκατίσει το προσωπικό του εργαστηρίου και ο Dewar θα στραφεί σε άλλη περιοχή ενασχόλησης. Πέθανε 27 Μαρτίου του 1923.

Πέμπτη, 20 Σεπτεμβρίου 2012

Επαναπροσδιορισμός της απόστασης Γης - Ήλιου


Τα μέλη της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης (IAU) ψήφισαν τον επαναπροσδιορισμό ενός από τα πιο βασικά μεγέθη στην αστρονομία, αυτό της Αστρονομικής Μονάδας (ΑU), της απόστασης δηλαδή μεταξύ Γης και Ήλιου. Καθώς η απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων δεν είναι σταθερή κάθε στιγμή, αφού η Γη δεν κινείται σε κυκλική τροχιά γύρω από τον Ήλιο αλλά σε ελλειπτική, η Αστρονομική Μονάδα είναι ίση πλέον με τη μέση απόσταση κατά τη διάρκεια ενός έτους, μεταξύ Γης και Ήλιου. Με τον τρόπο αυτό πιστεύεται πως θα εκλείψουν οι αβεβαιότητες που σχετίζονταν με τον προηγούμενο ορισμό, και πλέον η απάντηση στην ερώτηση «με τι ισούται μία Αστρονομική Μονάδα», είναι 149.597.870.700 μέτρα.

Η απόσταση αυτή θεωρήθηκε σημαντική ήδη από την αρχαιότητα, και με την πάροδο των αιώνων έγιναν μετρήσεις από διάσημους αστρονόμους, όπως ο Αρίσταρχος ο Σάμιος, ο Αρχιμήδης, ο Πτολεμαίος ή και από τους μεταγενέστερους Κοπέρνικο, Christian Huygens και Tycho Brahe. Η πλέον εφαρμοσμένη μέθοδος για τον υπολογισμό μιας αστρονομικής απόστασης, είναι η μέθοδος της παράλλαξης, κατά την οποία μετριέται η γωνία που σχηματίζεται όταν παρατηρείται το ίδιο αντικείμενο, από δύο διαφορετικά σημεία στη Γη, σε σχέση με το υπόβαθρο που αποτελείται από άλλα, μακρινότερα άστρα. Με αυτό τον τρόπο, ο αστρονόμος Giovanni Cassini, είχε υπολογίσει το 17ο αιώνα πως η απόσταση Γης - Ήλιου ήταν 140 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτή η μέτρηση, η οποία με τον καιρό έγινε πολύ πιο ακριβής, έγινε ένα μέτρο σύγκρισης των αποστάσεων των ουράνιων σωμάτων στην ευρύτερη περιοχή μας.

Η σύγχυση προέκυψε το 1976, όταν η IAU όρισε την Αστρονομική Μονάδα με έναν πολύ πιο τεχνικό ορισμό, ως την ακτίνα μιας κυκλικής τροχιάς γύρω από τον Ήλιο, ενός σώματος πολύ μικρής μάζας, το οποίο διανύει 0.01720209895 ακτίνια την ημέρα. Αυτός ο ορισμός όμως είναι εξαρτώμενος από τη θεωρία της σχετικότητας και από τη μάζα του Ήλιου, η οποία δεν είναι σταθερή, καθώς διαχρονικά μειώνεται. Χρησιμοποιώντας το συγκεκριμένο ορισμό, δύο παρατηρητές σε διαφορετικά σημεία του Ηλιακού συστήματος, θα κατέληγαν σε ελαφρώς διαφορετικές τιμές για την Αστρονομική Μονάδα. Για παράδειγμα, ένας παρατηρητής από το Δία, θα έβρισκε μια διαφορά 1000 μέτρων στην απόσταση Γης - Ήλιου σε σχέση με έναν παρατηρητή στη Γη.

Για να αποφύγουν λοιπόν αυτή την ανούσια περιπλοκή, αλλά και να την κάνουν συμβατή με τη θεωρία της Σχετικότητας, οι αστρονόμοι ψήφισαν υπέρ ενός πολύ απλούστερου ορισμού για την Αστρονομική Μονάδα, προς ανακούφιση όλων των ενδιαφερόμενων.

(Πηγή: ΝΑΥΤΕΜΠΟΡΙΚΗ)

Gustave-Gaspard Coriolis


19 Σεπτεμβρίου 1843, άφησε σε ηλικία 51 ετών, την τελευταία του πνοή ο Γάλλος μηχανικός και μαθηματικός Gustave-Gaspard Coriolis.

Το όνομά του είναι γνωστό στους περισσότερους από τις «δυνάμεις» Coriolis, αυτές δηλαδή που γίνονται αντιληπτές από παρατηρητές οι οποίοι βρίσκονται πάνω σε ένα στρεφόμενο σύστημα και μετέχουν και αυτοί στην περιστροφική κίνηση του συστήματος.

Αυτές τις (ψευτο)δυνάμεις ο Coriolis τις μελέτησε και έδωσε πρώτος το 1835 μια μαθηματική περιγραφή του αποτελέσματός τους, γεγονός που οδήγησε να προσδιορίζονται με το όνομά του.

Πως όμως γίνονται αντιληπτές αυτές οι «δυνάμεις»;

Ένα σώμα που κινείται σχετικά με το στρεφόμενο σύστημα, ο κινούμενος παρατηρητής το βλέπει να κάνει καμπύλη τροχιά και εξηγεί την απόκλιση από την ευθύγραμμη πορεία σαν αποτέλεσμα της επιδράσεως μιας δύναμης κάθετης πάνω στην ταχύτητα του σώματος. Ο ακίνητος παρατηρητής (αυτός δηλαδή που βρίσκεται έξω από το σύστημα που στρέφεται), από την άλλη, το βλέπει να κινείται ευθύγραμμα.

Πιο συγκεκριμένα κάθε κίνηση στο βόρειο ημισφαίριο της Γης εκτρέπεται προς τα δεξιά, ενώ στο νότιο ημισφαίριο είναι αντίθετα, δηλαδή προς τα αριστερά. Είναι φανερό πως η «δύναμη» Coriolis δεν είναι μια πραγματική δύναμη αλλά μια ψευτοδύναμη, όπως για παράδειγμα η φυγόκεντρος «δύναμη» και βέβαια στον ισημερινό η τιμή της είναι μηδέν. Είναι φανερό πως οι «δυνάμεις» Coriolis είναι σημαντικές στην μετεωρολογία, τη βαλλιστική και την ωκεανογραφία.

Ο Gustave-Gaspard Coriolis γεννήθηκε στις 21 Μαΐου του 1792, στο Παρίσι.

Τετάρτη, 19 Σεπτεμβρίου 2012

Εντοπίστηκε ένας από τους πρώτους γαλαξίες


Ομάδα ερευνητών εντόπισε έναν πανάρχαιο γαλαξία που δημιουργήθηκε στην αυγή της διαμόρφωσης του Σύμπαντος. Η ανακάλυψή του θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση των διεργασιών που έλαβαν χώρα όταν το Σύμπαν βρισκόταν σε βρεφική ηλικία.

Τα σώματα πολύ μεγάλης μάζας όπως ένα γαλαξιακό σμήνος ή μια μαύρη τρύπα μπορούν να εκτρέπουν και να ενισχύουν το φως όπως οι οπτικοί φακοί. Το φαινόμενο που οι επιστήμονες έχουν ονομάσει «βαρυτικό φακό» δημιουργείται όταν ένα τέτοιο κοσμικό σώμα βρίσκεται ανάμεσα σε έναν παρατηρητή και ένα άλλο πολύ μακρινό αντικείμενο. Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο έχουν εντοπίσει μακρινά διαστημικά σώματα.

Ερευνητές ( με επικεφαλής Wei Zheng του The Johns Hopkins University) από μεγάλα πανεπιστήμια των ΗΠΑ (Τζονς Χοπκινς, Αριζόνα) χρησιμοποίησαν τα ισχυρότερα τηλεσκόπια στον κόσμο (Spitzer της NASA και Hubble) και με τη μέθοδο του «βαρυτικού φακού» κατάφεραν να εντοπίσουν έναν γαλαξία που, σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, δημιουργήθηκε μόλις 200 εκατομμύρια έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Γνωρίζουμε ελάχιστα πράγματα για τους γαλαξίες που δημιουργήθηκαν μέσα στα πρώτα 500 εκατομμύρια έτη από τη γέννηση του Σύμπαντος επειδή με τα σημερινά τεχνικά μέσα που διαθέτουμε δεν μπορούμε να τους «δούμε» και να συλλέξουμε στοιχεία για αυτούς.

Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι η μελέτη των πρώτων γαλαξιών θα οδηγήσει στην πηγή της ιονισμένης ακτινοβολίας που είναι υπεύθυνη για την «εποχή επανιονισμού» του Σύμπαντος. Ο επανιονισμός συνέβη 500 εκατομμύρια έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος και ήταν μια σύντομη περίοδος που επέτρεψε στο νεαρό τότε Σύμπαν να βγει από τον λεγόμενο «Κοσμικό Μεσαίωνα» όπου τίποτε δεν μπορούσε να λάμψει και να γίνει διαφανές στην κοσμική ακτινοβολία.Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

(Πηγή: ΤΟ ΒΗΜΑ)

Για τον "επανιονισμό" ή επαναϊονισμό" μπορείς να δεις προηγούμενη ανάρτηση: "Εκρηκτική διαμόρφωση γαλαξιών φωτίζει το πρώιμο Σύμπαν" (http://egnonews.blogspot.gr/2012/09/blog-post_5.html)

Για το θέμα με περισσότερα στοιχεία: "Ultra-Distant Galaxy Discovered Amidst Cosmic 'Dark Ages': May Be Oldest Galaxy Ever" (http://www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120919135419.htm)

Υπολογιστικό μοντέλο προσομοιώνει τη δημιουργία εγκεφαλικών συνάψεων)


Ερευνητές του Προγράμματος Blue Brain, το οποίο έχει απώτερο στόχο τη δημιουργία ενός εικονικού ανθρώπινου εγκεφάλου, ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν για πρώτη φορά να προβλέψουν τη δημιουργία συνδέσεων ανάμεσα σε χιλιάδες νευρώνες -ένα επίτευγμα που αναμένεται να βοηθήσει στη διαλεύκανση ενός μεγάλου μυστηρίου των νευροεπιστημών.

Ανατομικές μελέτες έχουν δείξει εδώ και δεκαετίες ότι τα νευρικά κύτταρα του εγκεφάλου σχηματίζουν απολήξεις με τις οποίες συνδέονται με εκατοντάδες ή και χιλιάδες άλλους νευρώνες ταυτόχρονα. Οι συνδέσεις αυτές, γνωστές ως συνάψεις, είναι δομές μέσω των οποίων ένα χημικό ή ηλεκτρικό σήμα περνά από το ένα κύτταρο στο άλλο.

Μέχρι σήμερα, όμως, οι νευροεπιστήμονες δεν γνωρίζουν με βεβαιότητα πώς σχηματίζεται αυτό το περίπλοκο δίκτυο συνδέσεων. Μια θεωρία είναι ότι οι νευρώνες  αναπτύσσουν προεκβολές (άξονες και δενδρίτες) προς τυχαίες κατευθύνσεις, και οι συνάψεις σχηματίζονται στα σημεία όπου οι προεκβολές αυτές διασταυρώνονται. Μια άλλη πιθανότητα, όμως, είναι ότι οι απολήξεις δεν αναπτύσσονται σε τυχαίες κατευθύνσεις αλλά αντίθετα ακολουθούν χημικά σήματα που τα καθοδηγούν να δημιουργήσουν συνάψεις με συγκεκριμένους νευρώνες.

Τα αποτελέσματα του προγράμματος Blue Brain, τα οποία δημοσιεύονται στην αμερικανική επιθεώρηση PNAS, δείχνουν να συνηγορούν στην πρώτη από τις δύο θεωρίες.

Αξιοποιώντας λεπτομέρειες που έχουν συγκεντρωθεί τα τελευταία 20 χρόνια για την τρισδιάστατη μορφολογία και τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες των νευρώνων, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα σύνολο από 10.000 εικονικούς νευρώνες τοποθετημένους στην ίδια τυχαία διάταξη που απαντάται και στον αντίστοιχο ζωντανό ιστό του εγκεφάλου.

Οι ερευνητές προσομοίωσαν τη συμπεριφορά αυτού του εικονικού νευρικού δικτύου σε έναν υπερυπολογιστή Blue Gene της IBM. Όπως διαπίστωσαν, τα σημεία όπου διασταυρώνονταν οι απολήξεις των νευρώνων ταίριαζαν με τις τοποθεσίες των συνάψεων στον αντίστοιχο ζωντανό ιστό.

Το υπολογιστικό μοντέλο βρέθηκε τελικά ότι μπορεί να προβλέπει και να χαρτογραφεί το δίκτυο των συνάψεων με ακρίβεια από 75 έως 95 τοις εκατό.

«Πρόκειται για ιδιαίτερα σημαντικό επίτευγμα, αφού θα χρειάζονταν δεκαετίες, αν όχι αιώνες, προκειμένου να χαρτογραφηθεί η θέση καθεμίας σύναψης στον εγκέφαλο. Καθιστά επίσης ευκολότερη την ανάπτυξη ακριβών μοντέλων» σχολιάζει ο Χένρι Μάρκαμ, επικεφαλής του προγράμματος Blue Brain στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης.

Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, επισημαίνει η ερευνητική ομάδα, υποδεικνύουν ότι οι θέσεις των συνάψεων είναι παρόμοιες σε όλα τα άτομα του ίδιου είδους -είτε πρόκειται για αρουραίους, είτε για ανθρώπους.


Μάλιστα η πυκνότητα, η θέση και ο προσανατολισμός των νευρώνων βρέθηκαν να μην επηρεάζουν την κατανομή των θέσεων των συνάψεων.

Καθοριστικός παράγοντας για τη δημιουργία του δικτύου που απαντάται στον ζωντανό ιστό ήταν οι μικρές μορφολογικές διαφορές ανάμεσα στους νευρώνες: «Η ποικιλία στη μορφολογία των νευρώνων είναι αυτό που καθιστά ίδια τα νευρικά δίκτυα στα άτομα ενός συγκεκριμένου είδους» επισημαίνει ο Δρ Μάρκαμ.

Το πρόγραμμα Blue Gene συνεχίζεται τώρα με στόχο να προσδιοριστούν όλες οι βασικές αρχές της δομικής οργάνωσης του εγκεφάλου, και επομένως της λειτουργίας του.

Το πρόγραμμα αποσκοπεί στη δημιουργία του πρώτου εικονικού εγκεφάλου θηλαστικού έως το 2018.

(Πηγή : ΤΟ ΒΗΜΑ)

Ουσία υπόσχεται τον θάνατο των καρκινικών κυττάρων


Ενθαρρυντικά είναι τα πρώτα αποτελέσματα κλινικής δοκιμής μιας νέας ουσίας ενάντια στον καρκίνο η οποία διεξάγεται από ερευνητές του Ινστιτούτου Καρολίνσκα και του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Καρολίνσκα στη Στοκχόλμη. Η ουσία με την κωδική ονομασία ΑΡR-246 στοχεύει τις μεταλλάξεις ενός γονιδίου, του p53, που διαδραματίζει ρόλο - «κλειδί» σε ό,τι αφορά την καρκινογένεση.

Συγκεκριμένα, το p53 έχει υπό φυσιολογικές συνθήκες προστατευτικό ρόλο ενάντια στον καρκίνο καθώς δρα ογκοκατασταλτικά και πυροδοτεί τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο (απόπτωση). Εάν ωστόσο το γονίδιο αυτό εμφανίζει μεταλλάξεις, τα καρκινικά κύτταρα βρίσκουν την ευκαιρία να «ξεγελάσουν» τον θάνατο και να αποκτήσουν ανθεκτικότητα στις θεραπείες.

Η νέα δοκιμή που διεξάγεται σε 22 ασθενείς με προχωρημένο καρκίνο του αίματος ή του προστάτη από διαφορετικές κλινικές της Σουηδίας δίνει ελπίδα ότι το πειραματικό φάρμακο ΑPR-246 μπορεί να αποκαταστήσει τη λειτουργία του γονιδίου p53 όταν αυτή είναι ελαττωματική και να ενεργοποιήσει έτσι την απόπτωση στα καρκινικά κύτταρα.

Οι εθελοντές της δοκιμής υπεβλήθησαν σε καθημερινές εγχύσεις του πειραματικού φαρμάκου επί τέσσερις ημέρες. Όταν οι ερευνητές ανέλυσαν καρκινικά κύτταρα τα οποία είχαν ληφθεί πριν και μετά τη θεραπεία εντόπισαν ενδείξεις σχετικά με ενεργοποίηση σε διαφορετικά επίπεδα του p53 και είδαν ότι η διαδικασία αυτή είχε «πυροδοτήσει» την απόπτωση στα καρκινικά κύτταρα. Είναι χαρακτηριστικό ότι σε δέκα ασθενείς υπήρχαν σημάδια αναστροφής στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων ενώ σε δύο παρατηρήθηκε ακόμη και συρρίκνωση των όγκων.

Την ίδια στιγμή δεν εμφανίστηκαν σοβαρές παρενέργειες από τη λήψη της ουσίας, όπως αναφέρεται σε σχετική δημοσίευση στην επιστημονική επιθεώρηση «Journal of Clinical Oncology». Οι κυριότερες ήταν παροδική κόπωση, ναυτία, πονοκέφαλος και σύγχυση, γεγονός που μαρτυρεί ότι υπήρχε καλή ανεκτικότητα στο φάρμακο.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης από το Αιματολογικό Κέντρο του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Καρολίνσκα δρα Σόρεν Λέμαν «οι παρενέργειες που παρουσιάστηκαν μετά τη λήψη του APR-246 ήταν διαφορετικές από εκείνες που συνδέονται με τη συμβατική χημειοθεραπεία, γεγονός που μαρτυρεί ότι θα μπορούσαμε να σχεδιάσουμε συνδυαστικές θεραπείες. Μάλιστα σε προηγούμενα πειράματά μας στο εργαστήριο είδαμε ότι το APR-246 προσέφερε οφέλη όταν συνδυάστηκε με χημειοθεραπεία».

Οι μεταλλάξεις του γονιδίου p53 αποτελούν έναν από τους πιο κοινούς παράγοντες που κρύβονται πίσω από την ανάπτυξη του καρκίνου. Είναι αξιοσημείωτο ότι σε ορισμένες μορφές καρκίνου όπως των ωοθηκών η πλειονότητα των όγκων εμφανίζει ελαττώματα του p53. Συνολικά εκτιμάται ότι το ογκοκατασταλτικό γονίδιο p53 εμφανίζει μεταλλάξεις τουλάχιστον στους μισούς καρκίνους.

«Θεωρητικώς ένα φάρμακο που αποκαθιστά τη λειτουργία του p53 θα είναι αποτελεσματικό ενάντια σε διαφορετικές μορφές καρκίνου» ανέφερε ο καθηγητής Κλας Βίμαν που ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας. Έσπευσε ωστόσο να συμπληρώσει ότι «δεν πρέπει σε κάθε περίπτωση να ξεχνούμε ότι οι όγκοι είναι πολύπλοκοι».

(Πηγή: ΤΟ ΒΗΜΑ)

Jean Bernard Léon Foucault


18 Σεπτεμβρίου 1819 γεννήθηκε στο Παρίσι ο Γάλλος Φυσικός Jean Bernard Léon Foucault.

Επιλέγεται να τον θυμηθούμε επειδή με το εκκρεμές που φέρει το όνομά του, εκκρεμές Foucault, πειραματικά απέδειξε ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της. Αυτό έγινε 6 Ιανουαρίου 1851. Το εκκρεμές που αποτελείται από μακρύ νήμα στο άκρο του οποίου είναι κρεμασμένο ένα σώμα με μεγάλη μάζα, βοήθησε τον Foucault να αντιληφθεί πως το επίπεδο των ταλαντώσεων περιστρέφεται με ρυθμό που σχετίζεται με τη γωνιακή ταχύτητα της Γης και το γεωγραφικό πλάτος του τόπου.

Ο Foucault σπούδασε ιατρική και Φυσική και έγινε βοηθός στο Observatory του Παρισιού, το 1855. Ανακάλυψε ένα ακριβές test για τους φακούς (τη χρωματική και τη σφαιρική εκτροπή). Εργαζόμενος με τον Armand Fizeau, καθώς και ανεξάρτητα, έκανε ακριβείς μετρήσεις για την απόλυτη ταχύτητα του φωτός. Το 1850, έδειξε ότι το φως μεταδίδεται στο νερό πιο αργά από ότι στον αέρα. Κατασκεύασε επίσης ένα γυροσκόπιο το 1852, το πρίσμα του Foucault το 1857 και επέφερε βελτιώσεις στα κάτοπτρα των ανακλαστικών τηλεσκοπίων.

Ο Foucault άφησε την τελευταία του πνοή στο Παρίσι, πιθανά από καλπάζουσα πολλαπλή σκλήρυνση, στις 11 Φεβρουαρίου του 1868 σε ηλικία 48 ετών και ετάφη στο κοιμητήριο της Μονμάρτης.

Από τις πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων με ιόντα μολύβδου στο LHCb (Εικόνα της ημέρας 18/9/2012)


Τρίτη, 18 Σεπτεμβρίου 2012

Χημικοί διακόπτες των γονιδίων στρέφουν τις μέλισσες προς συγκεκριμένα «επαγγέλματα» μέσα στην κυψέλη


Όλες οι μέλισσες σε μια κυψέλη γεννιούνται ίδιες, σύντομα όμως η καθεμία αναλαμβάνει ένα συγκεκριμένο επάγγελμα για τη συντήρηση της αποικίας: βρεφοκόμος, τροφοσυλλέκτρια ή βασίλισσα.

Η εξειδίκευση αυτή οφείλεται σε «επιγενετικές αλλαγές», δηλαδή σε χημική τροποποίηση του DNA σε συγκεκριμένες θέσεις, αποκαλύπτει το τελευταίο πείραμα στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς. Δεδομένου ότι επιγενετικές τροποποιήσεις απαντώνται και στο ανθρώπινο DNA, η μελέτη των μελισσών ίσως προσφέρει τελικά νέα στοιχεία για την αντιμετώπιση ασθενειών.

Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι η βασίλισσα της κυψέλης διαφέρει από τις εργάτριες λόγω επιγενετικών αλλαγών, οι οποίες έχουν τη μορφή μεθυλομάδων (-CH3) που συνδέονται σε συγκεκριμένες θέσεις πάνω στο μόριο του DNA.

Στην περίπτωση της βασίλισσας, η μεθυλίωση του DNA είναι μόνιμη και το έντομο δεν μπορεί να αλλάξει ρόλο στην κυψέλη.

Τώρα, όμως, οι ερευνητές του Τζονς Χόπκινς αναφέρουν ότι οι επιγενετικές αλλαγές που διαχωρίζουν τις τροφούς από τις τροφοσυλλέκτριες μιας κυψέλης αναστρέφονται όταν το απαιτούν οι συνθήκες.

Όλες οι εργάτριες μέλισσες μιας κυψέλης είναι γενετικά πανομοιότυπες και συνήθως ξεκινούν την καριέρα τους ως τροφοί, ταΐζοντας τη βασίλισσα και τις προνύμφες της αποικίας. Όταν όμως αρχίζουν να γερνούν, οι περισσότερες τροφοί αλλάζουν ρόλο και βγαίνουν από την κυψέλη για να γίνουν τροφοσυλλέκτριες.

Αυτή η αλλαγή καριέρας προκαλείται από αναστροφή των επιγενετικών αλλαγών, διαπιστώνει η ομάδα του Δρ Άντριου Φάινμπεργκ. Οι ερευνητές ξεκίνησαν το πείραμα αφήνοντας θηλυκές μέλισσες της ίδιας ηλικίας να εγκατασταθούν σε μια άδεια κυψέλη. «Όταν οι νεαρές μέλισσες μπαίνουν για πρώτη φορά στην κυψέλη, μοιράζουν αυτόματα τις δουλειές έτσι ώστε να υπάρχει μια σωστή αναλογία τροφών και τροφοσυλλεκτριών» εξηγεί ο Δρ Φάινμπεργκ.

Εξετάζοντας το μοτίβο μεθυλίωσης στους εγκεφάλους 21 τροφών και 21 τροφοσυλλεκτριών, οι ερευνητές εντόπισαν 155 σημεία του γονιδιώματος που παρουσίαζαν διαφορές ανάμεσα στις δύο ομάδες.

Στην επόμενη φάση, οι ερευνητές εξέτασαν το κατά πόσο αυτές οι επιγενετικές αλλαγές ήταν μόνιμες. Για το λόγο αυτό απομάκρυναν τις περισσότερες τροφούς από την αποικία, και παρατήρησαν τότε ότι αρκετές από τις τροφοσυλλέκτριες μετατράπησαν μυστηριωδώς σε τροφούς, προκειμένου να αποκαταστήσουν την ισορροπία της αποικίας.

Η αλλαγή επαγγέλματος διαπιστώθηκε ότι συνδέονται με αλλαγή των μοτίβων μεθυλίωσης σε 107 από τις 155 θέσεις του γονιδιώματος που είχαν εντοπιστεί στην πρώτη φάση της μελέτης.

Περαιτέρω αναλύσεις αποκάλυψαν ότι οι περισσότερες θέσεις μεθυλίωσης επηρεάζουν την έκφραση (λειτουργία) των λεγόμενων ρυθμιστικών γονιδίων, τα οποία ρυθμίζουν τη δραστηριότητα άλλων γονιδίων.

Όπως τονίζει ο Δρ Φάινμπεργκ, η μεθυλίωση του DNA παίζει καθοριστικό ρόλο για τη λειτουργία της αποικίας: «Οι γενετικές αλληλουχίες χωρίς αυτές τις χημικές ετικέτες είναι σαν δρόμοι χωρίς φανάρια» σχολιάζει ο ερευνητής.

Επισημαίνει μάλιστα ότι η έρευνά του είναι η πρώτη που αναγνωρίζει το ρόλο της αναστρέψιμης μεθυλίωσης στη συμπεριφορά και τον τρόπο ζωής ενός ζώου.

Δεδομένου ότι τα τελευταία χρόνια ανακαλύπτεται ότι οι επιγενετικές αλλαγές παίζουν ρόλο στη λειτουργία και του ανθρώπινου γονιδιώματος, οι μέλισσες ίσως προσφέρουν στοιχεία για την αντιμετώπιση ασθενειών μέσω της παρέμβασης στα μοτίβα μεθυλίωσης.

Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Neuroscience.

(Πηγή: ΤΟ ΒΗΜΑ)