Τρίτη, 26 Αυγούστου 2014

Σκοτεινή Ύλη ή Νετρόνια;

Η Σκοτεινή Ύλη αποτελεί μια επινόηση για να δικαιολογηθεί η δυναμική συμπεριφορά των γαλαξιών. Πλήθος ερευνών σημαντικών επιστημονικών ομάδων σε πολλά εργαστήρια όλου του πλανήτη, επιχειρούν να ανακαλύψουν στοιχεία που θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό αυτής της μυστηριώδους (ακόμη) οντότητας. Ωστόσο μέχρι τώρα δεν υπήρξε κανένας απευθείας εντοπισμός της.

Ένα από τα πειράματα που ασχολούνται με τον εντοπισμό της Σκοτεινής Ύλης είναι και το πείραμα DAMA/LIBRA στην Ιταλία, το οποίο αναζητά σωμάτια της οντότητας αυτής που να αλληλεπιδρούν με τη συνηθισμένη ύλη. Το πείραμα εστιάζει στη μέτρηση ετησίων διαμορφώσεων στη ροή της Σκοτεινής Ύλης που προκαλείται από τη συνδυασμένη κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο και από την κίνηση του Συστήματος μέσα στο Ηλιακού Γαλαξία.  Οι ερευνητές παρατήρησαν μια παροδική μεταβολή στα δεδομένα τους, όπως αναμένονταν εάν τα σήματα υπήρχαν εξαιτίας των σωματίων Σκοτεινής Ύλης, που προέρχονται από την άλω σκοτεινής ύλης του Γαλαξία μας.

Στη δημοσίευση για το εύρημα από την επεξεργασία των δεδομένων του πειράματος DAMA/LIBRA, η ερμηνεία που τα συνέδεε με τη Σκοτεινή Ύλη απαιτούσε την ύπαρξη ενός σωματίου αλληλεπίδρασης του οποίου τα χαρακτηριστικά, όπως  η μάζα, αποκλείονταν από άλλα πειράματα. Αυτό το γεγονός οδήγησε τον Jonathan Davis, από το πανεπιστήμιο Durham του Ενωμένου Βασιλείου, να προτείνει μια εναλλακτική εξήγηση για το σήμα που παρατηρήθηκε στο πείραμα DAMA/LIBRA.

Οι υπολογισμοί του Davis έδειξαν ότι το συνδυασμένο αποτέλεσμα των ηλιακών νετρίνων και των ατμοσφαιρικών μυονίων θα μπορούσε να ευθύνεται για το σήμα: Τα νετρίνα και τα μυόνια καθώς αλληλεπιδρούν με το προστατευτικό περίβλημα και τους γύρω βράχους μπορούν να απελευθερώσουν νετρόνια. Αυτά με τη σειρά τους αλληλεπιδρούν με βαρείς πυρήνες για να παράγουν τα παρατηρούμενα γεγονότα που μοιάζουν με αυτά που προέρχονται από τις αλληλεπιδράσεις της Σκοτεινής Ύλης. Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.

Διεύθυνση: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.081302

Πηγή: APS

Σάββατο, 19 Ιουλίου 2014

Αναπροσαρμόζεται η μάζα του top quark

Ερευνητές στο Fermilab προσδιόρισαν μια νέα τιμή για τη μάζα του top quark, του «βαρύτερου» από τα έξι γνωστά quarks. Όπως περιγράφεται στο Physical Review Letters το top quark έχει μάζα γύρω στα 174,98 γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV) με μια συνολική αβεβαιότητα του 0,43%, η πιο ακριβής τιμή που αναφέρεται βασιζόμενη σε μια απλή μέτρηση. Ο προσδιορισμός της μάζας του top quark θεωρείται ένα από τα καλύτερα tests του Καθιερωμένου Προτύπου (standard model) της σωματιδιακής φυσικής, έτσι ακόμη και μια μικρή βελτιστοποίηση της τιμής που μετριέται μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιοριστούν ή να απορριφθούν θεωρίες της νέας φυσικής.

Το top quark ανακαλύφθηκε το 1995 από φυσικούς που εργάζονταν στον επιταχυντή σωματίων Tevatron του Fermilab και υπολογίστηκε πως έχει μάζα περίπου 200 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του πρωτονίου. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο η μάζα του μποζόνιου W σχετίζεται με τη μάζα του top quark και του μποζόνιου Higgs, έτσι ακριβείς μετρήσεις αυτών των σωματίων παρείχαν ένα συνεπή τρόπο ελέγχου της υπάρχουσας θεωρίας.

Παρόλο που η λειτουργία του Tevatron σταμάτησε το 2011, ερευνητές του πειράματος D0 κατάφεραν να αναλύσουν ένα μεγάλο σύνολο από δεδομένα που συλλέχθηκαν την προηγούμενη περίοδο, για να προσδιορίσουν μια περισσότερο ακριβή τιμή για τη μάζα του top quark. Τα δεδομένα προέρχονται από συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων που παρήγαγαν ζεύγη από top quarks, τα οποία τελικά διασπόνται σε λεπτόνια (όπως ηλεκτρόνια ή μιόνια) και πολλαπλούς «πίδακες» quarks. Όπως και στις προηγούμενες μετρήσεις, οι ερευνητές του πειράματος D0 ανάλυσαν τις ορμές αυτών των λεπτονίων και των πιδάκων για να προσδιορίσουν τη μάζα του top quark. Όμως, αυτή τη φορά, εξέτασαν μεγαλύτερο από διπλάσιο αριθμό των αρχικών συγκρούσεων και εφάρμοσαν νέες προηγμένες μεθόδους ανάλυσης για να μειώσουν τις αβεβαιότητες. Η τιμή που αναφέρουν για τη μάζα του top quark είναι περίπου 1,6 GeV (1%) υψηλότερη από την τρέχουσα τιμή του παγκόσμιου μέσου όρου και-αν και βασίζεται σε μια μέτρηση-έχει παρόμοια αβεβαιότητα.

Παρασκευή, 4 Ιουλίου 2014

Τα γλουόνια συνεισφέρουν στο spin του πρωτονίου

Το spin του πρωτονίου διαμορφώνεται από τα συστατικά που το αποτελούν, τα quarks και τα  γλουόνια (gluons). Απροσδόκητα, σε πειράματα το 1980, αποκαλύφθηκε ότι η συνεισφορά από τα εγγενή spins των quarks ήταν μικρή. Αυτή η «κρίση του spin του πρωτονίου», όπως ονομάστηκε, παρέμενε άλυτη. Όμως μια νέα ενδελεχής ανάλυση δεδομένων από τη διασπορά των πρωτονίων, αποκάλυψε το πρώτο καθαρό στοιχείο ότι η πόλωση του spin του γλουονίου δεν είναι μηδέν. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Physical Review Letters, φανερώνουν ότι τα γλουόνια μπορεί να έχουν σημαντικό ρόλο στο spin του πρωτονίου.

Το πρωτόνιο είναι ένα σωμάτιο με spin ½ που διαμορφώνεται από τα τρία quarks που συγκρατούνται από τα γλουόνια, τα οποία είναι οι φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Τα quarks έχουν spin ½ και έτσι οι φυσικοί αρχικά υπέθεσαν ότι δυο από τα quarks βρισκόταν σε αντίθετη διευθέτηση, με αποτέλεσμα να ακυρώνονται τα δυο spins και έτσι καθώς το άλλο βρίσκεται μόνο του έδινε το spin στο πρωτόνιο. Ωστόσο, σε μετρήσεις σε συγκρούσεις μιονίων-πρωτονίων, βρέθηκε ότι μόνο το ¼ από το spin του πρωτονίου προέρχεται από τα spins των quarks. Το υπόλοιπο πρέπει να προέρχεται από τα spins των γλουονίων και (ή) τις τροχιακές κινήσεις των quarks και των γλουονίων το «εσωτερικό» του πρωτονίου.

Για να προσδιορίσουν τη συνεισφορά από τα γλουόνια, τα οποία έχουν spin 1, οι φυσικοί μέτρησαν την πιθανότητα ένα γλουόνιο με ορισμένη ορμή να ευθυγραμμίζεται ή να πολώνεται σε σχέση με το spin του πρωτονίου. Σε προηγούμενες παρατηρήσεις συγκρούσεων μεταξύ πρωτονίων, στον Σχετικιστικό Συγκρουστήρα Βαρέως Ιόντος (Relativistic Heavy Ion Collider-RHIC), βρέθηκε η πόλωση γλουονίων για μέτριες τιμές ορμών να είναι κοντά στο μηδέν. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας πρόσφατα δεδομένα από τον RHIC, ο Daniel de Florian από το Πανεπιστήμιο του Μπουένος Άιρες στην Αργεντινή και οι συνάδελφοί του βρήκαν μη-μηδενική πόλωση γλουονίων. Χρειάζονται ακόμη περισσότερα δεδομένα στις χαμηλές ορμές αλλά η πρόσφατη καλή εφαρμογή των δεδομένων οδηγεί στην πρόταση ότι το μισό του spin του πρωτονίου προέρχεται από τα spins των γλουονίων.

Περίληψη του άρθρου και σχετικά γραφήματα, στη διεύθυνση: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.012001

Πηγή: APS

Δευτέρα, 30 Ιουνίου 2014

Οι εκρήξεις των ακτίνων γάμμα οδηγούν την έρευνα για τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα (Gravitational waves-GWs)-οι ρυτιδώσεις στο χωρόχρονο που πρόβλεψε ο Einstein-ποτέ δεν παρατηρήθηκαν απευθείας. Η ανίχνευσή τους είναι περίπλοκη εξ αιτίας του γεγονότος ότι τα GWs θα έχουν μια εξαιρετικά μικρή επίδραση στους ανιχνευτές και αυτό επειδή οι πλέον υποσχόμενες πηγές τους (όπως οι μαύρες τρύπες ή τα ζεύγη των άστρων νετρονίων) είναι τόσο μακριά από τη Γη που το πλάτος των κυμάτων θα είναι εξαιρετικά μικρό όταν θα φτάνουν σε μας.

Για να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση, οι ερευνητές ανάπτυξαν υπερευαίσθητα, βασισμένα σε laser, συμβολόμετρα που θα ανιχνεύσουν το πέρασμα ενός GW μετρώντας τις υπερβολικά μικρές διαφορές μήκους μεταξύ δυο γιγαντιαίων (κλίμακας χιλιομέτρου) κάθετων βραχιόνων του συμβολόμετρου. Καθώς οι ταυτόχρονες μετρήσεις από διαφορετικούς ανιχνευτές που βρίσκονται σε μακρινές αποστάσεις μεταξύ τους είναι ο καλύτερος τρόπος να αποκλειστούν τα λάθος σήματα, δυο μεγάλες διεθνείς συνεργασίες-το Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), με παρατηρητήρια σε Louisiana και Washington και το Virgo, ένα συμβολόμετρο laser για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων που λειτουργεί στην Ιταλία-συνεργάστηκαν μεταξύ τους για την έρευνα. Οι ερευνητές συγχρόνισαν τις έρευνές τους με το χρόνο άφιξης των εκρήξεων ακτίνων γάμμα (gamma-ray bursts-GRBs), που συνδέονται με ορισμένα αστρονομικά γεγονότα τα οποία θεωρούνται ότι απελευθερώνουν βαρυτικά κύματα. Τα δεδομένα των GRBs παρέχονται από το διαπλανητικό δίκτυο (InterPlanetary Network) δορυφόρων και άλλων διαστημοσυσκευών.

Ξεκινώντας το 2005, οι δυο ερευνητικές ομάδες μελέτησαν για πέντε χρόνια 508 GRBs-την πιο εκτενή μέχρι σήμερα αναζήτηση, βασισμένη στα GRBs, με διπλάσια, συγκρινόμενη με τις προηγούμενες έρευνες, βελτίωση της στατιστικής των σημάτων. Αλλά, στο πλαίσιο της ευαισθησίας των ανιχνευτών τους, δεν παρατήρησαν βαρυτικά κύματα. Σύμφωνα με τα δεδομένα τους, οι πηγές των GRBs που παρατηρήθηκαν ήταν πολύ μακριά για να παράγουν ανιχνεύσιμα GWs. Όμως η ανάλυση των ευρημάτων αφήνει περιθώρια ελπίδας. Με πηγές βαρυτικών κυμάτων σε συγκρίσιμες αποστάσεις, σχεδιασμένες βελτιώσεις στους ανιχνευτές των LIGO και Virgo θα δώσουν στους ερευνητές μια ευκαιρία να επισημανθούν τα «άπιαστα» κύματα όταν οι ερευνητικές ομάδες αρχίσουν να συλλέγουν δεδομένα και πάλι το 2015.

Περίληψη της εργασίας στο: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.011102

Πηγή: APS

Τετάρτη, 25 Ιουνίου 2014

Μπορεί το μποζόνιο Higgs να είχε αναγκάσει το Σύμπαν να καταρρεύσει; Ευρήματα ερευνών προβληματίζουν.

Βρετανοί κοσμολόγοι σε κρίση: Προβλέπουν ότι το Σύμπαν δεν πρέπει να έχει διαρκέσει για περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο. Αυτό το τρομερό συμπέρασμα είναι το αποτέλεσμα του συνδυασμού των νεότερων παρατηρήσεων του ουρανού με την πρόσφατη ανακάλυψη του μποζόνιου Higgs.

Μετά την αρχή (;) του Σύμπαντος με τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), θεωρείται ότι υπήρξε μια σύντομη περίοδος απίστευτα γρήγορης διαστολής του, γνωστής ως «κοσμικός πληθωρισμός». Παρόλο που οι λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητές, οι κοσμολόγοι είναι σε θέση να κάνουν προβλέψεις για το πώς αυτός θα μπορούσε να επιδράσει στο Σύμπαν που βλέπουμε σήμερα.

Το Μάρτιο του 2014, ερευνητές από τη συνεργασία BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) ισχυρίστηκαν ότι έχουν ανιχνεύσει μια από αυτές τις επιδράσεις που έχουν προβλεφθεί. Αν είναι αλήθεια, τα αποτελέσματά τους είναι μια σημαντική πρόοδος για την κατανόηση της κοσμολογίας και επιβεβαίωση της υπόθεσης του πληθωρισμού, αλλά έχουν αμφισβητηθεί και δεν είναι πλήρως αποδεκτά από τους κοσμολόγους.

Σε μια νέα μελέτη επιστήμονες από το King's College London (KCL) ερεύνησαν τι σημαίνουν για τη σταθερότητα του Σύμπαντος οι παρατηρήσεις του (πειράματος) BICEP2. Για να το κάνουν αυτό συνδύασαν τα αποτελέσματα με σύγχρονα επιτεύγματα της σωματιδιακής φυσικής. Με την ανίχνευση του μποζόνιου Higgs που ανακοινώθηκε το Ιούλιο του 2012 και από τότε πολλά έχουν γίνει γνωστά για τις ιδιότητές του.

Μετρήσεις του μποζόνιου Higgs επέτρεψαν στους σωματιδιακούς φυσικούς να παρουσιάσουν ότι το Σύμπαν μας βρίσκεται σε μια κοιλάδα του «πεδίου Higgs», το οποίο περιγράφει τον τρόπο που τα άλλα σωμάτια αποκτούν μάζα. Ωστόσο υπάρχει μια διαφορετική, βαθύτερη, κοιλάδα η οποία είναι πολύ βαθύτερη αλλά το Σύμπαν μας εμποδίζεται από την πτώση μέσα της, από ένα ευρύ ενεργειακό εμπόδιο.

Το πρόβλημα είναι ότι τα αποτελέσματα του BICEP2 προβλέπουν ότι το Σύμπαν θα είχε δεχθεί δυνατές «κλωτσιές» κατά τη διάρκεια της φάσης του κοσμικού πληθωρισμού που θα το ωθούσαν, μέσα σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, στην άλλη κοιλάδα του πεδίου Higgs. Εάν αυτό συνέβαινε το Σύμπαν θα είχε καταρρεύσει ταχύτατα σε μια Μεγάλη Σύνθλιψη.

«Είναι μια μη αποδεκτή πρόβλεψη της θεωρίας επειδή εάν αυτό συνέβαινε δεν θα ήμασταν εδώ για να το συζητάμε» δήλωσε ο επικεφαλής της έρευνας, «ίσως τα αποτελέσματα του BICEP2 περιέχουν κάποιο σφάλμα. Αν όχι θα πρέπει να υπάρχει κάποια άλλη-άγνωστη ακόμα-διαδικασία η οποία εμποδίζει το Σύμπαν από την κατάρρευση. Αν τα αποτελέσματα του BICEP2 παρουσιάζονται σωστά, μας λένε ότι υπάρχει μια νέα σωματιδιακή φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο (standard model)».

Πηγή: Royal Astronomical Society (RAS)

Δευτέρα, 23 Ιουνίου 2014

Βρέθηκαν στοιχεία απευθείας διάσπασης του μποζόνιου Higgs σε φερμιόνια

Για πρώτη φορά επιστήμονες από το πείραμα CMS στον LHC του CERN πέτυχαν στα ευρήματα στοιχεία διάσπασης του μποζόνιου Higgs σε δυο φερμιόνια. Προηγουμένως το σωμάτιο Higgs μπορούσε να ανιχνευθεί μόνο δια μέσου της διάσπασης σε δυο μποζόνια. Από τους επιστήμονες θεωρείται πως αυτό είναι ένα κύριο βήμα «εμπρός», επειδή σύμφωνα με τον καθηγητή Vincenzo Chiochia του Ινστιτούτου Φυσικής της Ζυρίχης, «τώρα γνωρίζουμε ότι το σωμάτιο Higgs μπορεί να διασπαστεί και στα δυο, μποζόνια και φερμιόνια, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να αποκλειστούν ορισμένες υποθέσεις που προβλέπουν ότι το σωμάτιο Higgs δεν οδηγεί σε φερμιόνια». Ως ομάδα στοιχειωδών σωματίων τα φερμιόνια συγκροτούν την ύλη, ενώ τα μποζόνια δρουν ως φορείς αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φερμιονίων.

Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard model) της σωματιδιακής φυσικής, η ένταση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φερμιονίων και του πεδίου Higgs πρέπει να είναι ανάλογη με τη μάζα τους. «Αυτή η πρόβλεψη επιβεβαιώθηκε», δήλωσε ο Chiochia, «μια ισχυρή ένδειξη ότι το σωμάτιο που ανακαλύφθηκε το 2012 πραγματικά συμπεριφέρεται όπως προτείνεται από τη θεωρία για το σωμάτιο Higgs».

Οι ερευνητές ανάλυσαν τα δεδομένα που συνέλεξαν στο LHC μεταξύ των ετών 2011 και 2012, συνδυάζοντας τις διασπάσεις του Higgs σε bottom quarks και tau leptons, και τα δυο να ανήκουν στην ομάδα των φερμιονίων. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι μια συσσώρευση από αυτές τις διασπάσεις συμβαίνει σε ένα σωμάτιο Higgs με μάζα κοντά στα 125 GeV (γιγα-ηλεκτρονιοβόλτ) με στατιστική σημαντικότητα των 3,8 σ. Αυτό σημαίνει ότι η πιθανότητα να οφείλεται μόνο στη διακύμανση του υποβάθρου είναι περίπου μια στις 14000. Στη σωματιδιακή φυσική μια ανακάλυψη κρίνεται ότι επιβεβαιώνεται από μια σημαντικότητα 5σ.

Τρεις διαφορετικές διαδικασίες μελετήθηκαν όταν οι ερευνητές ανάλυσαν τις διασπάσεις του Higgs σε ταυ σωμάτια. Επειδή το σωμάτιο Higgs έχει εξαιρετικά σύντομο χρόνο «ζωής», δεν μπορεί να ανιχνευτεί απευθείας, αλλά μάλλον μόνο μέσω των προϊόντων των διασπάσεων. Τα bottom quarks και τα ταυ έχουν ωστόσο αρκετά μακρύ χρόνο «ζωής» για να μετρηθούν απευθείας στον ανιχνευτή του πειράματος CMS.

Πέμπτη, 19 Ιουνίου 2014

Η οικογενειακή βία αφήνει γενετικά αποτυπώματα στα παιδιά

Είναι κοινός τόπος και έχει επανειλημμένα καταγραφεί, κυρίως από όσους ασχολούνται με την ψυχική υγεία των νέων, ότι η οικογενειακή βία έχει σοβαρές επιπτώσεις την ανάπτυξη των παιδιών. Αυτός ο «κοινός τόπος» επιβεβαιώνεται πλέον από το σημαντικό εύρημα ότι η βία έχει επιπτώσεις στο ίδιο το DNA των παιδιών που υφίστανται ή ζουν σε περιβάλλον που υπάρχει βία.

Τα ευρήματα μιας νέας μελέτης που έγινε στην ιατρική σχολή του Πανεπιστημίου Tulane, ένα ιδιωτικό πανεπιστήμιο στη Νέα Ορλεάνη, δείχνουν ότι τα παιδιά από διαλυμένες οικογένειες από οικογενειακή βία ή τραυματισμό, είναι περισσότερο πιθανό ότι θα εμφανίσουν σημάδια φθοράς στο DNA τους.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι παιδιά από οικογένειες που επηρεάζονται από βία, αυτοκτονία ή φυλάκιση ενός μέρους της έχουν σημαντικά πιο κοντά τελομερή (κυτταρικός δείκτης γήρανσης) από εκείνα που ζουν σε ένα σταθερό οικογενειακό περιβάλλον. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν on line στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Pediatrics.

Τα τελομερή είναι καλύμματα στις άκρες των χρωμοσωμάτων που τα συντηρεί από συρρίκνωση όταν τα κύτταρα αναπαράγονται. Κοντύτερα τελομερή συνδέονται με υψηλότερο ρίσκο για καρδιακές ασθένειες, παχυσαρκία, γνωστική απόκλιση, διαβήτη, νοητική ασθένεια και φτωχά αποτελέσματά στην τομέα της υγείας κατά την ενηλικίωση. Οι ερευνητές πήραν γενετικά δείγματα από 80 παιδιά της Νέας Ορλεάνης, ηλικιών από 5 μέχρι 15 χρονών και πήραν συνεντεύξεις από τους γονείς  σχετικά με τα οικογενειακά τους περιβάλλοντα  και την έκθεση σε δυσμενή γεγονότα στη ζωή τους.

Όπως δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Dr. Stacy Drury, διευθύντρια του Behavioral and Neurodevelopmental Genetics Laboratory στο πανεπιστήμιο Tulane: «Τα επίπεδα άγχους της οικογένειας, όπως η παρουσία στον τραυματισμό ενός μέλους της, διαμόρφωσαν ένα περιβάλλον που επιδρά στο DNA μέσα στα κύτταρα των παιδιών. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των εκθέσεων αυτών των παιδιών κατά τη διάρκεια της ζωής τους, τόσο πιο κοντά ήταν τα τελομερή τους και αυτά παρατηρήθηκαν μετά από τον έλεγχο πολλών άλλων παραγόντων, όπως η κοινωνικοοικονομική κατάσταση, η εκπαίδευση της μητέρας, η ηλικία των γονέων και η ηλικία του παιδιού.»

Η μελέτη βρήκε ότι το φύλο μετριάζει την επίδραση της οικογενειακής αστάθειας. Τραυματικά οικογενειακά γεγονότα ήταν περισσότερο επιβλαβή στα νέα κορίτσια που έχουν περισσότερες πιθανότητες να έχουν κοντύτερα τελομερή. Υπήρξε επίσης ένα φαινόμενο, που προκάλεσε έκπληξη, προστασίας για τα αγόρια: Μητέρες οι οποίες είχαν υψηλότερο επίπεδο εκπαίδευσης είχαν μια θετική συσχέτιση με το μήκος του τελομερούς, αλλά μόνο σε αγόρια κάτω των 10.

Εν κατακλείδι, η μελέτη υποστηρίζει ότι το οικογενειακό περιβάλλον είναι ένας σημαντικός στόχος για παρέμβαση, ώστε να μειωθούν οι βιολογικές επιδράσεις των αντιξοοτήτων στις ζωές των μικρών παιδιών.

Στον πυρήνα το «νετρονιακό δέρμα» μοιάζει να είναι πολύ μαλακό

Οι βαρείς πυρήνες τυπικά έχουν ένα εξωτερικό στρώμα πλούσιο σε νετρόνια. Οι φυσικοί έχουν μετρήσει το πάχος του αποκαλούμενου «νετρονιακού δέρματος» με σκέδαση επί των πυρηνικών στόχων σωματίων μεγάλης μάζας. Μια νέα μέτρηση είναι σε θέση να δώσει ακόμη περισσότερες πληροφορίες για το «δέρμα», με τη χρήση φωτονίων-για πρώτη φορά-ως εργαλεία έρευνας. Τα υψηλής ακρίβειας αποτελέσματα, που δημοσιεύονται στο Physical Review Letters, δείχνουν ότι το «δέρμα» γύρω από πυρήνα μολύβδου δεν έχει μια αυστηρά καθορισμένη επιφάνεια, αλλά αντί αυτής είναι κάτι σαν «μαλακή» σφαιρική άλω.

Το «νετρονιακό δέρμα» προκύπτει εξ αιτίας της κατανομής των νετρονίων, που εκτείνεται (σε ακτίνα) πολύ πιο έξω από την κατανομή των πρωτονίων. Οι φυσικοί-είναι φυσικό-θα επιθυμούσαν να κατανοήσουν καλύτερα πώς διαφέρουν αυτές οι κατανομές, επειδή αυτή η γνώση ανοίγει ένα παράθυρο για την κατανόηση των σύνθετων ισχυρών αλληλεπιδράσεων που κρατούν μαζί πυρήνες, όπως στις πιο εξωτικές δομές όπως αυτές των άστρων νετρονίων. Η κατανομή των πρωτονίων μετρήθηκε με ακρίβεια με σκέδαση ηλεκτρονίων, αλλά η κατανομή των νετρονίων αποδείχθηκε πολύ «σκληρή» στην παρατήρηση. Προηγούμενα πειράματα εκτίμησαν το πάχος του «νετρονιακού δέρματος» με βομβαρδισμό των πυρήνων με πρωτόνια, πιόνια και άλλα «βαριά» σωμάτια.

Τώρα χρησιμοποιήθηκαν φωτόνια. Τα φωτόνια έχουν ένα πλεονέκτημα έναντι των άλλων πυρηνικών «ανιχνευτών» στο ότι μπορούν να διεισδύσουν βαθύτερα και να δώσουν περισσότερες πληροφορίες για την εσωτερική δομή. Στις εγκαταστάσεις του Mainz Microtron (MAMI) στη Γερμανία, οι ερευνητικές ομάδες του ερμητικού (ή 4π) σωματιδιακού ανιχνευτή Crystal Ball και A2 Collaborations, πυροδότησαν δέσμη φωτονίων με ενέργεια εκατοντάδες μέγα-ηλεκτρονιοβόλτ (MeV) προς στόχο που περιείχε το ισότοπο μόλυβδος-208. Οι ερευνητές συνέλεξαν «γεγονότα» στα οποία η σύγκρουση φωτονίου-πυρήνα παρήγαγε ένα ουδέτερο πιόνιο. Η ανάλυση των γωνιών με τις οποίες εκπέμπονται τα πιόνια έδειξαν ότι το «νετρονιακό δέρμα» είχε πάχος 0,15 femtometers, που είναι σε μια καλή συμφωνία με τις προηγούμενες εκτιμήσεις. Επιπρόσθετα, η ομάδα των ερευνητών βρήκε ότι η πυκνότητα των νετρονίων μειώνεται πιο αργά με την απόσταση από ότι η πυκνότητα των πρωτονίων. Ορισμένα μοντέλα της δομής του πυρήνα ταιριάζουν με αυτές τις ιδιότητες που παρατηρούνται στο «νετρονιακό δέρμα», ενώ κάποια άλλα όχι και μπορεί επομένως να αποκλειστούν.

Μερικές διευκρινήσεις:
Ο Mainz Microtron (MAMI) είναι ένας επιταχυντής για δέσμες ηλεκτρονίων που λειτουργεί στο Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής του Πανεπιστημίου του Mainz και χρησιμοποιείται για πειράματα της φυσικής αδρονίων.

Η κρυστάλλινη μπάλα (Crystal Ball) είναι ένας ανιχνευτής σωματίων που περικλείει ερμητικά την περιοχή του επιταχυντή όπου συμβαίνουν οι συγκρούσεις.

Ο μόλυβδος-208 (Pb-208), είναι ένα από τα τέσσερα ισότοπα του μολύβδου (τα άλλα τρία είναι: Pb-204, Pb-206, Pb-207). Τα τρία, Pb-206, Pb-207 και Pb-208, είναι το τέλος των σειρών διασπάσεων του Ουρανίου-238, του Ακτινίου (από το Ουράνιο-235) και του Θορίου αντίστοιχα.

Το 1 μέγα-ηλεκτρονιοβόλτ (MeV) ισοδυναμεί με 1 εκατομμύριο ηλεκτρονιοβόλτ (eV).

Το 1 femtometer ισοδυναμεί με 1 εκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του μέτρου.

Τετάρτη, 19 Μαρτίου 2014

Θύμηση με λίγα βιογραφικά στοιχεία για τον Γάλλο Φυσικό Frederic Joliot-Curie

Frédéric Joliot και Irène Curie
Γεννήθηκε στο Παρίσι 19 Μαρτίου του 1900. Αποφοίτησε από την École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris και το 1925 έγινε βοηθός της Marie Curie, στο Ινστιτούτο Ραδίου στο Παρίσι. 

Εκεί ερωτεύθηκε την κόρη της Curie, Irène, η οποία εργαζόταν επίσης ως βοηθός της Marie Curie. Παντρεύτηκαν και μετά το γάμο τους και οι δυο άλλαξαν το επώνυμό τους σε Joliot-Curie, αν και η κόρη τους Hélène Langevin-Joliot, είχε πει πως παρόλο που πολλοί ονόμαζαν τους γονείς της ως Joliot-Curie, αλλά οι ίδιοι υπέγραφαν τα papers που δημοσίευαν ως Irène Curie και Frédéric Joliot. 

Εργάστηκαν στην έρευνα μαζί και μοιράστηκαν το βραβείο Nobel Χημείας το 1935, «σε αναγνώριση για τη σύνθεση νέων ραδιενεργών στοιχείων». Για παράδειγμα, ανακάλυψαν ότι άτομα Αλουμινίου που εκτίθενται σε ακτίνες Άλφα μετασχηματίζονται σε άτομα ραδιενεργού Φωσφόρου. 

Από το 1939 ερεύνησε τη σχάση ατόμων Ουρανίου. Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο εργάστηκε ως επιβλέπων για την πρώτη ατομική στήλη στη Γαλλία. Διαδέχθηκε τη σύζυγό του ως επικεφαλής του Ινστιτούτου Ραδίου μετά το θάνατό της το 1956. 

Άφησε την τελευταία του πνοή στο Παρίσι, στις 14 Αυγούστου του 1958, σε ηλικία 58 ετών.

Τρίτη, 18 Μαρτίου 2014

Εικόνες που δείχνουν την ύπαρξη κοσμικού πληθωρισμού και των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων

Ας δώσουμε μια από τις εικόνες που μπορούν να περιγράψουν την ανακοίνωση που αναφέρεται στην προηγούμενη ανάρτηση. Σίγουρα θα επανέλθουμε με μερικές αναφορές σε θέματα που σχετίζονται με τις δίνες που δημιουργούνται.

Στην εικόνα, που δόθηκε από τη συνεργασία BICEP2, φαίνονται οι μικρές διακυμάνσεις θερμοκρασίας (που υποδεικνύονται με τις μεταβολές στο χρώμα) της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου από ένα μικρό τμήμα του ουρανού και ο προσανατολισμός της πόλωσής τους, που δείχνονται με μικρές μαύρες γραμμές. 

Οι ερευνητές λένε, πως καθώς η κοσμική ακτινοβολία είναι μια μορφή φωτός, εμφανίζει όλες τις ιδιότητες του φωτός, περιλαμβανόμενης και της πόλωσης. Οι αλλαγές σε ένα συγκεκριμένο τύπο πόλωσης, που δείχνονται εδώ, θεωρούνται ότι προκαλούνται από τα βαρυτικά κύματα. 

Αυτά τα κύματα είναι σήματα ενός εξαιρετικά γρήγορου πληθωρισμού του σύμπαντος στις πρώτες στιγμές του.

Τα Βαρυτικά κύματα από τον πληθωρισμό γεννάνε ένα αδύνατο αλλά διακριτό συστρεφόμενο πρότυπο στην πόλωση  της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB), γνωστό ως ένα στρεφόμενο ή πρότυπο B-mode. 

Για τις διακυμάνσεις πυκνότητας που παράγουν το μεγαλύτερο μέρος από την πόλωση της CMB, αυτό το μέρος από το αρχέγονο πρότυπο είναι ακριβώς μηδέν. 

Αυτό που παρουσιάζεται στην εικόνα είναι το πραγματικό πρότυπο B-mode που παρατηρήθηκε με το τηλεσκόπιο BICEP2, το οποίο είναι σύμφωνο με το πρότυπο που προβλέφθηκε για τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα. 

Τα τμήματα γραμμών δείχνουν την ισχύ της πόλωση και τον προσανατολισμό σε διαφορετικά σημεία στον ουρανό. Η κόκκινη και η μπλε σκίαση δείχνουν το βαθμό της δεξιόστροφης και αριστερόστροφης συστροφής αυτό του προτύπου Β-mode.

Δευτέρα, 17 Μαρτίου 2014

Τηλεσκόπιο «είδε βαρυτικά κύματα της Μεγάλης Έκρηξης»

Το κείμενο είναι αντιγραφή της δημοσίευσης από ΤΟ ΒΗΜΑ, οπότε με το θέμα θα ασχοληθούμε αργότερα.

Κέιμπριτζ, Μασαχουσέτη 

Τηλεσκόπιο που λειτουργεί σε βάση του Νότιου Πόλου ανίχνευσε για πρώτη φορά ρυτιδώσεις στον χωροχρόνο που εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, υποστηρίζουν αμερικανοί ερευνητές. Εφόσον επιβεβαιωθεί, η ανακάλυψη θα είναι «η μεγαλύτερη του αιώνα» και πιθανότατα θα βραβευτεί με Νομπέλ, σχολιάζουν ανεξάρτητοι ειδικοί.

Τα σήματα που κατέγραψε το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο BICEP στην Ανταρκτική φέρεται να είναι ίχνη από τα λεγόμενα βαρυτικά κύματα, η τελευταία ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Αλμπερτ Άινσταϊν.

Η ανίχνευσή τους αφενός θα δικαίωνε τον πατέρα της Σχετικότητας, αφετέρου θα προσέφερε στήριξη στη λεγόμενη θεωρία του πληθωρισμού, σύμφωνα με την οποία το νεογέννητο Σύμπαν πέρασε από μια φάση απότομης διόγκωσης.

Η θεωρία, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Τα αποτελέσματα του BICEP δεν έχουν υποβληθεί ακόμα για έλεγχο και δημοσίευση στον επιστημονικό Τύπο, αναρτήθηκαν όμως στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv. Οι ερευνητές υπολογίζουν μάλιστα την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων σε περισσότερο από πέντε σίγμα, κάτι που σημαίνει ότι η πιθανότητα να οφείλονται τα αποτελέσματα σε καθαρή τύχη είναι μία στα 3,5 εκατομμύρια.

Τα συμπεράσματα των ερευνητών θα πρέπει να επιβεβαιωθούν, ωστόσο «η ομάδα [των ερευνητών] φαίνεται πολύ αξιόπιστη και αυτό που είδαν φαίνεται σαφές» σχολίασε στο New Scientist ο κορυφαίος φυσικός Άλαν Γκουθ του MIT, του οποίου η ομάδα πρότεινε τη θεωρία του πληθωρισμού τη δεκαετία του 1980.

Ρυτιδώσεις στον χωροχρόνο

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στον χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Βαρυτικά κύματα παράγονται θεωρητικά από επιταχυνόμενα αντικείμενα μεγάλης μάζας. Μπορούν για παράδειγμα να παραχθούν από μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο. 

Η κίνησή τους προκαλεί παραμορφώσεις στην καμπυλότητα του χωροχρόνου, η οποία μπορεί θεωρητικά να γίνει αντιληπτή στη Γη ως αμυδρή μεταβολή στις διαστάσεις μεγάλων αντικειμένων.

Όμως αυτό που φέρεται να ανίχνευσαν οι ερευνητές του BICEP αφορά τα πρώτα βαρυτικά κύματα που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν, γνωστά ως «αρχέγονα» βαρυτικά κύματα.

Τα κύματα αυτά εμφανίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και αρχικά πρέπει να είχαν πολύ μικρό μήκος κύματος. Οι κοσμολόγοι όμως έχουν προβλέψει ότι ο πληθωρισμός, δηλαδή η απότομη διόγκωση του χωροχρόνου που ξεκίνησε 10-34 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ουσιαστικά τέντωσε τα βαρυτικά κύματα και αύξησε το μήκος κύματος σε μετρήσιμα μεγέθη.

Ιχνη των «τεντωμένων» βαρυτικών κυμάτων

Το BICEP, το οποίο παρατηρεί τον ουρανό στο φάσμα των μικροκυμάτων, φέρεται να είδε τα ίχνη αυτών των «τεντωμένων» βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CBM): το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Συγκεκριμένα, το τηλεσκόπιο που βρίσκεται δίπλα στον αμερικανικό Σταθμό Άμουδσεν-Σκοτ στον Νότιο Πόλο, φέρεται να ανίχνευσε ίχνη των βαρυτικών κυμάτων από την πόλωση που προκαλούν στην ακτινοβολία CBM, δηλαδή τη μεταβολή στον προσανατολισμό των κυμάτων της ακτινοβολίας. 

Όπως η ηλιακή ακτινοβολία πολώνεται καθώς σκεδάζεται (εκτρέπεται) από τα άτομα της ατμόσφαιρας, έτσι και η CBM πολώνεται καθώς σκεδάζεται από ηλεκτρόνια που συναντά στοn δρόμο της εδώ και 13,8 δισ. χρόνια. Τα βαρυτικά κύματα θα άλλαζαν το μοτίβο της πόλωσης και θα εμφανίζονταν ως «δίνες» που ονομάζονται B-modes.

Πρακτικά, όμως, η ανίχνευση αυτών των δινών είναι εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση, αφού οι ερευνητές θα έπρεπε να αποκλείσουν τις παραμορφώσεις που προκαλεί η σκόνη στοn γαλαξία μας, η βαρύτητα άλλων γαλαξιών, ή τυχόν λαθών που εισάγει το ίδιο το τηλεσκόπιο.

Οι ερευνητές, όμως, λένε ότι πέρασαν τρία χρόνια αποκλείοντας αυτές τις εναλλακτικές εξηγήσεις.

Ισχυρό σήμα

Μάλιστα το σήμα που φέρεται να κατέγραψε το BICEP είναι ισχυρότερο από αυτό που προβλέπουν πολλά θεωρητικά μοντέλα, ένα χαρακτηριστικό που ίσως βοηθήσει τους θεωρητικούς φυσικούς να αποκλείσουν ορισμένα μοντέλα του πληθωρισμού.

Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν να βρίσκονται σε συμφωνία με τις προβλέψεις της θεωρίας της ενοποίησης των δυνάμεων, σύμφωνα με την οποία όλες οι φυσικές δυνάμεις (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική δύναμη) είναι εκφάνσεις μιας ενιαίας δύναμης που κυριαρχούσε τις πρώτες στιγμές ζωής του Σύμπαντος.

Θα περάσει όμως καιρός μέχρι να επιβεβαιωθούν τα ευρήματα του BICEP. Περισσότερα στοιχεία ίσως προκύψουν από νέο χάρτη της ακτινοβολίας CBM από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck και το πείραμα Polarbear στη Χιλή.

Κυριακή, 16 Μαρτίου 2014

Σημαντικές ανακοινώσεις για την δημιουργία του Σύμπαντος αύριο στο Harvard

Σε σημαντικές ανακοινώσεις αναμένεται να προβεί τη Δευτέρα 17 Μαρτίου στις 18.00 ώρα Ελλάδος το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Harvard (Harvard - Smithsonian Center for Astrophysics), που βρίσκεται στη Μασαχουσέτη.

Όπως δήλωσε ο ερευνητής κ. Δημήτρης Νανόπουλος σε ελληνικά μέσα ενημέρωσης,  οι ανακοινώσεις αυτές αφορούν την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, τα οποία παράχθηκαν κατά την φάση του Πληθωρισμού, δηλαδή της τεράστιας και απότομης διαστολής του σύμπαντος. 

Ειδικότερα οι αμερικανοί ερευνητές πρόκειται  ανακοινώσουν τη Δευτέρα σε συνέντευξη Τύπου ότι ανίχνευσαν τα περιβόητα «αρχέγονα βαρυτικά κύματα», κάτι στο οποίο αναφέρθηκε και η βρετανική εφημερίδα The Guardian επικαλούμενη «έντονες φήμες μεταξύ των κοσμολόγων». Τα βαρυτικά κύματα είναι η τελευταία ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Einstein και η ανακάλυψή τους είναι σχεδόν σίγουρο ότι θα οδηγούσε σε Nobel.

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Enstein ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Βαρυτικά κύματα παράγονται θεωρητικά από την περιστροφή σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων, τα οποία κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο. Προκαλούν παραμορφώσεις στην καμπυλότητα του χωροχρόνου, η οποία μπορεί θεωρητικά να γίνει αντιληπτή  στη Γη ως αμυδρή μεταβολή στις διαστάσεις μεγάλων αντικειμένων.

Όμως αυτό που φέρεται να ανίχνευσαν οι ερευνητές του Bicep αφορά τα πρώτα βαρυτικά κύματα που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν, γνωστά ως «αρχέγονα» βαρυτικά κύματα.

Η ανίχνευση τέτοιων κυμάτων αφενός θα επιβεβαίωνε τον Άινσταϊν, αφετέρου θα έδινε στήριξη στη θεωρία του λεγόμενου «πληθωρισμού» -μια φάση απότομης διόγκωσης του Σύμπαντος που ξεκίνησε 10^-34 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η θεωρία, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

«Αν πράγματι ανακοινώσουν αρχέγονα βαρυτικά κύματα τη Δευτέρα, θα πρέπει να προσπαθήσουν πολύ για να μας πείσουν» σχολίασε η Χιράνια Πέιρις, κοσμολόγος στο University College του Λονδίνου.

To τηλεσκόπιο Bicep που φέρεται να ανίχνευσε τα πολυπόθητα κύματα βλέπει στο φάσμα των μικροκυμάτων και χαρτογραφεί στον ουρανό τη λεγόμενη «μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου», ή CBM, το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Για δεκαετίες, οι κοσμολόγοι υποψιάζονταν ότι τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα θα είχαν αφήσει τα ίχνη τους στην ακτινοβολία CBM. «Το αποκαλούν Ιερό Δισκοπότηρο της Κοσμολογίας» σχολίασε η Δρ Πέιρις.

Πηγή: Το Βήμα

Σάββατο, 15 Μαρτίου 2014

Σύντομο βιογραφικό του Nicolas Louis de Lacaille

Σε προηγούμενη ανάρτηση σχετικά με τον γαλαξία Διαβήτη, αναφέρθηκε το όνομα του επιστήμονα που σχημάτισε τον αστερισμό Διαβήτη, όπου ανήκει ο γαλαξίας. 

Ψάχνοντας για τον Lacaille, μαθαίνουμε ότι ο Nicolas Louis de Lacaille γεννήθηκε στις 15 Μαρτίου του 1713 στο Rumigny της Γαλλίας. Ωστόσο θα πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχει μια διάσταση σχετικά με την ημερομηνία γεννήσεως επειδή τότε ως ημερομηνία γέννησης θεωρούσαν την ημερομηνία βάπτισης. 

Ο Γάλλος αστρονόμος, ονόμασε 15 από τους 88 αστερισμούς στον ουρανό. Από το 1750 μέχρι το 1754 σχημάτιζε τους αστερισμούς που είναι ορατοί από το νότιο ημισφαίριο, όπως τους παρατηρούσε από το Ακρωτήριο της Καλής Ελπίδας, το νοτιότερο άκρο της Αφρικής. 

Διαμόρφωσε τον πρώτο κατάλογο των άστρων του νότιου ουρανού, που περιέχει 9776 άστρα και δημοσιεύθηκε κατά ένα μέρος το 1763 (συμπληρώθηκε το 1847) και ένα κατάλογο 42 νεφελωμάτων το 1755 που περιείχε 33 απομακρυσμένα αντικείμενα, από τα οποία τα 26 ήταν δικές του ανακαλύψεις. 

Ο Nicolas Louis de Lacaille, πέθανε, σε ηλικία 49 ετών, στις 29 Μαρτίου του 1762.

Παρασκευή, 14 Μαρτίου 2014

Παρατηρώντας τη σκονισμένη καρδιά ενός ενεργού γαλαξία

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Konrad Tristram, από το Ινστιτούτο Ραδιο-Αστρονομίας Max-Planck, στη Βόννη (Γερμανία), απέκτησε τη μέχρι στιγμής πιο λεπτομερή εικόνα από τη θερμή σκόνη που βρίσκεται στο περιβάλλον μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, σε ένα ενεργό γαλαξία.

Χρησιμοποιώντας όργανα του Very Large Telescope Interferometer του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στην έρημο Atacama της Χιλής, η ερευνητική ομάδα απέκτησε μια άνευ προηγουμένου καθαρή θέαση της θερμής σκόνης στον πυρήνα του γαλαξία Διαβήτη. Σε απόσταση 13 εκατομμυρίων ετών φωτός, ο γαλαξίας αυτός περιέχει έναν από τους φωτεινότερους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες.

Οι πυρήνες των ενεργών γαλαξιών, όπου τεράστια ποσά ενέργειας απελευθερώνονται λόγω της τροφοδοσίας της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που βρίσκεται στο κέντρο τους, θεωρείται ότι παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση και εξέλιξη των γαλαξιών και έτσι στη διαμόρφωση του Σύμπαντος όπως φαίνεται σήμερα.

Οι παρατηρήσεις του γαλαξία Διαβήτη έδειξαν, για πρώτη φορά, ότι η σκόνη που έχει μέγεθος περίπου 3 έτη φωτός και φωτίζεται απευθείας από την κεντρική «μηχανή» του γαλαξία συγκροτείται από δυο ξεχωριστά μέρη: ένα εσωτερικό με μορφή στραβωμένου δίσκου και ένα μέρος με ευρύτερη κατανομή της σκόνης που περιβάλλει το πρώτο.

Πολύ πιθανά, το μέρος με την ευρύτερη κατανομή είναι υπεύθυνο για το μεγαλύτερο τμήμα της σκίασης των εσωτερικών περιοχών, κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Αυτή η διαμόρφωση είναι σημαντικά περισσότερο περίπλοκη από ότι το απλό «ντόνατ» σκόνης, προσέγγιση που είχε προτιμηθεί τις τελευταίες δεκαετίες.

Η μελέτη θεωρείται πως θα συμβάλει προς  την κατεύθυνση της οικοδόμησης ενός πληρέστερου μοντέλου περιγραφής της τρισδιάστατης κατανομής της σκόνης στους ενεργούς γαλαξίες.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται στο τρέχον τεύχος της Αστρονομίας και Αστροφυσικής, ενώ προδημοσίευση της μελέτης δημοσιεύεται στο arxiv.org του Πανεπιστημίου του Cornell.

Ο γαλαξίας Διαβήτης (ESO 97-G13) βρίσκεται σε ένα μικρό-από τους μικρότερους που δύσκολα ξεχωρίζει- αστερισμό του νότιου ημισφαιρίου, τον αστερισμό του Διαβήτη. Σύμφωνα με το βιβλίο του Χάρη Τομπουλίδη «Ουρανογραφία», ο αστερισμός αυτός κατέχει 93 τετραγωνικές μοίρες   και βρίσκεται νότια του Λύκου και του Γνώμονα, κοντά στα μπροστινά πόδια του Κένταυρου. Σχηματίστηκε από τον Lacaille το 1752 και βρίσκεται κοντά στο γαλαξιακό επίπεδο.

Υπερευαίσθητο μικροσκόπιο πόλωσης με τη χρήση ελάχιστου αριθμού φωτονίων

Η εργασία δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters και σε αυτή οι ερευνητές αναφέρονται σε ένα κβαντικό μικροσκόπιο που παράγει σχετικά, σε σύγκριση με ένα συμβατικό, πιο ολοκληρωμένες εικόνες σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο φωτός. 

Στα χαμηλά επίπεδα φωτός τα συστήματα μικροσκοπικής απεικόνισης «υποφέρουν» από θόρυβο, καθώς τα λίγα ενεργά φωτόνια ανταγωνίζονται με το τυχαίο υπόβαθρο. Θα μπορούσαν βέβαια να εμφανίζονται οι εικόνες κανονικά αν αυξηθεί ο φωτισμός, αλλά αυτό μπορεί να αλλάξει ή ακόμη και να βλάψει ορισμένα ευαίσθητα δείγματα. 

Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Yaron Silberberg στο Ινστιτούτο της Επιστήμης Weizmann, στο Ισραήλ, βρήκε ένα πιθανό τρόπο για την υπέρβαση των δυσκολιών με ειδικά κατασκευασμένες καταστάσεις κβαντική εμπλοκής.

Περισσότερα: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.103604 ή http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.112.103604

Σάββατο, 1 Μαρτίου 2014

Ο I. Bernard Cohen τα Principia του Νεύτωνα και η τελευταία συνέντευξη του Einstein

Σήμερα 1 του Μάρτη θα θυμηθούμε μια προσωπικότητα της Επιστήμης, τον I. Bernard Cohen, τον πρώτο Αμερικανό που πήρε Ph.D. στην ιστορία της Επιστήμης

Γεννήθηκε την ίδια ημερομηνία (1 Μαρτίου) τη χρονιά του 1914 στη Νέα Υόρκη.  Αποφοίτησε το 1937 από το Harvard, όπου και δίδαξε από το 1942 μέχρι το θάνατό του. 

Έγραψε πολλά βιβλία, ανάμεσα στα οποία τα: Franklin and Newton (1956), The Birth of a New Physics(1959), The Newtonian Revolution (1980), Revolution in Science (1985), Science and the Founding Fathers (1995), Howard Aiken: Portrait of a Computer Pioneer (1999), και το τελευταίο του βιβλίο The Triumph of Numbers (2005). 

Είναι αξιοσημείωτη προσπάθεια το Principia: Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας (το 1999), την πρώτη αγγλική μετάφραση από το 1729 των Principia του Newton, που πήρε 15 χρόνια να ολοκληρωθεί και αποτελείται από 974 σελίδες. 

Η συνέντευξη που πήρε από τον Einstein τον Απρίλιο του 1955 είναι η τελευταία που έδωσε ο μεγάλος επιστήμονας πριν από το θάνατό του, δύο εβδομάδες μετά. 

Αν κάποιος θέλει να διαβάσει αυτή τη συνέντευξη μπορεί να επισκεφθεί τη διεύθυνση: http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/view/texts/normalized/OTHE00009

Αξίζει τον κόπο!

Δευτέρα, 24 Φεβρουαρίου 2014

Ένας αστεροειδής συγκρούεται στην επιφάνεια της Σελήνης

Η μεγαλύτερη έκρηξη που παρατηρήθηκε από επίδραση στην επιφάνεια της Σελήνης. 

Το video έχει δημιουργηθεί με την ευκαιρία της δημοσίευσης, αυτό το μήνα (Φεβρουάριος 2014) στο Monthly Notices της Royal Astronomical Society (MNRAS) της εργασίας με τίτλο: «A large lunar impact blast on 2013 September 11» με συγγραφείς τους J.M. Madiedo, J.L. Ortiz, N. Morales και J. Cabrera-Caño.


Ερευνητές ανακαλύπτουν στην Ανδρομέδα ΙΙ τα απομεινάρια συγχώνευσης δυο γαλαξιών-νάνων

Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας ή Μ31 ή NGC 224
 Οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν ξεκίνησαν μικροί. Σύμφωνα με τη θεωρία, οι γαλαξίες-βρέφη βαθμιαία μεγάλωναν αποκτώντας περισσότερη μάζα και αυτό γινόταν με συνεχείς συγκρούσεις με τους γείτονες γαλαξίες για να δημιουργηθούν τελικά νέοι, μεγαλύτεροι γαλαξίες. 

Οι μεγαλύτεροι και με μεγαλύτερη μάζα γαλαξίες συνεχώς έλκουν, εξαιτίας της βαρύτητας, μικρότερους γαλαξίες και τελικά συγχωνεύονται και γίνονται ακόμη μεγαλύτεροι. Αλλά δεν είναι όλοι οι μικροί γαλαξίες που «τρώγονται» από τους μεγαλύτερους. Κάποιοι από αυτούς παραμένουν σε τροχιά γύρω από ένα μεγαλύτερο γαλαξία. 

Ο μεγαλύτερος γαλαξίας στην κοσμική μας γειτονιά είναι ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, ο οποίος βρίσκεται 2,3 ή 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Όπως και ο δικός μας Γαλαξίας, ο Milky Way, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας είναι ένας γαλαξίας σπιράλ. Οι επιστήμονες μέτρησαν ένα σμήνος με περισσότερους από 20 μικρότερους γαλαξίες να περικυκλώνει τον γαλαξία της Ανδρομέδας. Τα ονόματα που τους έχουν δοθεί είναι Ανδρομέδα Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, IV ... κλπ.


Το διάγραμμα δείχνει το γαλαξία-νάνο Ανδρομέδα ΙΙ με
τα άστρα που ανήκουν στο ρεύμα σημειωμένα με μπλε
Ερευνητές του Ινστιτούτου Niels Bohr, μεταξύ άλλων, ανάλυσαν τις μετρήσεις των άστρων στον γαλαξία-νάνο Ανδρομέδα ΙΙ και έκαναν μια ανακάλυψη που προκάλεσε έκπληξη. Όπως εξηγεί ο αστροφυσικός Nicola C. Amorisco του Dark Cosmology Centre (κέντρο που επικεντρώνει την έρευνα στο σκοτεινό Σύμπαν-σκοτεινή ενέργεια, σκοτεινή ύλη κλπ), στο Ινστιτούτο Niels Bohr, του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης: «Τα άστρα σε ένα νάνο γαλαξία συχνά κινούνται τυχαία, αλλά δεν είναι ακριβώς η περίπτωση που παρατηρείται στην Ανδρομέδα ΙΙ. Ειδικότερα μπορούμε να δούμε πως ένα ρεύμα άστρων κινείται διαφορετικά από τα υπόλοιπα με ένα πολύ συνεκτικό τρόπο. Αυτά τα άστρα είναι τοποθετημένα σε ένα περίπου πλήρη δακτύλιο και κινούνται γύρω από το κέντρο του γαλαξία».

Ο νάνος γαλαξίας Ανδρομέδα ΙΙ είναι πολύ μικρός-λιγότερο από το 1% του δικού μας Γαλαξία. Το περιστρεφόμενο ρεύμα των άστρων στο γαλαξία αποτελείται εξ ολοκλήρου από παλιά άστρα και από τις ιδιότητές τους οι ερευνητές μπορούν να οδηγηθούν σε συμπεράσματα σχετικά με ένα δραματικό κοσμικό συμβάν: Η κίνηση των άστρων μαρτυράει ότι αυτό που παρατηρείται είναι τα απομεινάρια μιας συγχώνευσης δυο νάνων γαλαξιών.

«Αυτό που βλέπουμε είναι τα απομεινάρια μιας σύγκρουσης μεταξύ δυο γαλαξιών-νάνων, που είχε μια δραματική επίδραση στη δυναμική του συστήματος» δηλώνει ο Nicola C. Amorisco, για να συμπληρώσει πως συγχωνεύσεις μεταξύ τόσο μικρών γαλαξιών αναμένονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχηματισμού των γαλαξιών, αλλά είναι σπάνιες τη σημερινή εποχή και δεν έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. 

Η παρατήρηση, λοιπόν, θεωρείται πως είναι σημαντική επειδή ποτέ πριν δεν είχαν παρατηρηθεί συγχωνεύσεις μεταξύ γαλαξιών με τόσο μικρή μάζα.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στην επιστημονική εφημερίδα Nature. Το άρθρο έχει τίτλο: «The remnant of a merger between two dwarf galaxies in Andromeda II» και μπορεί κάποιος να το βρει στη διεύθυνση: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12995.html

Σάββατο, 22 Φεβρουαρίου 2014

Πλανητικού μεγέθους εκρήξεις διαστημικού καιρού στην Αφροδίτη

Ερευνητές ανακάλυψαν πρόσφατα ότι ένα διαστημικό καιρικό φαινόμενο, κοινό στα περίχωρα της μαγνητόσφαιρας της Γης, έχει πολύ εντονότερες επιπτώσεις για τον πλανήτη Αφροδίτη

Γιγάντιες εκρήξεις, που καλούνται Ανωμαλίες Θερμής Ροής, μπορούν να είναι τόσο έντονες στην Αφροδίτη ώστε να είναι μεγαλύτερες από ολόκληρο τον πλανήτη και μπορούν να συμβαίνουν πολλές φορές τη μέρα.

«Όχι μόνο είναι γιγάντιες, αλλά καθώς η Αφροδίτη δεν έχει μαγνητικό πεδίο που να την προστατεύει, οι Ανωμαλίες Θερμής Ροής συμβαίνουν ακριβώς επάνω στον πλανήτη. Θα μπορούσαν να τον καταπιούν ολόκληρο», δήλωσε ο Glyn Collinson ο πρώτος από τους συγγραφείς της εργασίας, με την οποία παρουσιάστηκαν τα στοιχεία της έρευνας στην Journal of Geophysical ResearchΗ εργασία βασίζεται σε παρατηρήσεις από το Venus Express της ESA. Τα αποτελέσματα δείχνουν ακριβώς πόσο ευρύ και πόσο συχνό είναι αυτό το είδος του διαστημικού καιρού στην Αφροδίτη.

Η Γη προστατεύεται από τη σταθερή ροή του ηλιακού «ανέμου» ραδιενέργειας από τη μαγνητόσφαιρά της. Η Αφροδίτη, ωστόσο, δεν έχει τέτοια τύχη. Αυτός ο άγονος, αφιλόξενος πλανήτης, με μια ατμόσφαιρα τόσο πυκνή που ένα διαστημικό σκάφος που προσεδαφίζεται εκεί συνθλίβεται μέσα σε λίγες ώρες, δεν έχει μαγνητική προστασία.

Η σύγκριση των δυο πλανητών Γης και Αφροδίτης μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση του τι συμβαίνει στη Γη που την κάνει να είναι ο πλανήτης που υποστηρίζει τη ζωή, τέτοια που είναι σήμερα και πως θα μπορούσε να είναι η Γη χωρίς το μαγνητικό της πεδίο. Στη Γη οι Ανωμαλίες Θερμής Ροής απελευθερώνουν τόσο πολύ ενέργεια προς τα έξω που ο ηλιακός άνεμος εκτρέπεται και μπορεί να υποχρεωθεί να κινηθεί προς τα πίσω στην κατεύθυνση του Ήλιου. 

Χωρίς τη μαγνητόσφαιρα, αυτό που συμβαίνει στην Αφροδίτη είναι πολύ διαφορετικό. Η μόνη προστασία της Αφροδίτης από τον ηλιακό άνεμο είναι το φορτισμένο εξωτερικό στρώμα της ατμόσφαιράς της, η ιονόσφαιρα. Μεταξύ της ιονόσφαιρας και του ηλιακού ανέμου υπάρχει μια ευαίσθητη ισορροπία πιέσεων, μια ισορροπία που εύκολα διαταράσσεται από τη γιγάντια ενέργεια μιας Ανωμαλίας Θερμής Ροής. 

Οι Ανωμαλίες Θερμής Ροής μπορούν να δημιουργήσουν δραματικές διαταραχές σε πλανητική κλίμακα πιθανά κινώντας την ιονόσφαιρα πάνω-κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη (Εικόνα).

Παρασκευή, 21 Φεβρουαρίου 2014

Μηνύματα αγάπης από τον κόκκινο πλανήτη


Γνωρίζουμε περισσότερα μετρώντας τους ρυθμούς περιστροφής γειτονικού στο δικό μας Γαλαξία

Χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA, αστρονόμοι για πρώτη φορά μέτρησαν με ακρίβεια το ρυθμό περιστροφής ενός γαλαξία, βασιζόμενοι στη δεξιόστροφη κίνηση των άστρων του.

Σύμφωνα με την ανάλυσή τους, το κεντρικό τμήμα του γειτονικού γαλαξία, που ονομάζεται Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου (LMC), συμπληρώνει μια περιστροφή κάθε 250 εκατομμύρια χρόνια. Ίση χρονική διάρκεια κάνει και ο Ήλιος μας για να συμπληρώσει μια περιφορά γύρω από το κέντρο του Γαλαξίας μας.

Η μελέτη του γειτονικού γαλαξία αποδίδει πολύ χρήσιμα δεδομένα για τον δικό μας Γαλαξία, η μελέτη του οποίου είναι δύσκολη αφού η Γη περιέχεται σε αυτόν, ενώ η παρατήρηση του γαλαξία LMC γίνεται από έξω.

Τον περασμένο αιώνα οι αστρονόμοι είχαν υπολογίσει τους ρυθμούς περιστροφής γαλαξία παρατηρώντας τις μετατοπίσεις στο φάσμα των φώτων των άστρων του, αξιοποιώντας το φαινόμενο που είναι γνωστό ως φαινόμενο Doppler. Οι νέες μετρήσεις από το Hubble συνδυασμένοι με τις προηγούμενες μετρήσεις παρέχουν συμπληρωματικές πληροφορίες σχετικά με το ρυθμό περιστροφής του LMC.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιώντας την Wide Field Camera 3 και την Advanced Camera for Surveys του Hubble, μελέτησαν άστρα σε 22 πεδία απλωμένα στον ευρύ δίσκο του LMC, ο οποίος εμφανίζεται στον ουρανό του νότιου ημισφαιρίου ως ένα ουράνιο αντικείμενο διαμέτρου περίπου 20 φορές μεγαλύτερης από αυτή της Σελήνης. Τα βέλη στην εικόνα (που συνοδεύει την είδηση) δείχνουν την προβλεπόμενη κίνηση για τα επόμενα 7 εκατομμύρια χρόνια, με βάση στις παρατηρήσεις του Hubble.

Η μέθοδος θα εφαρμοστεί και στο μικρό «εξάδελφο» γαλαξία, το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου (SMC), επειδή οι γαλαξίες αλληλεπιδρούν και κατά συνέπεια μια τέτοια μελέτη θα αποδώσει μια πολύ βελτιωμένη γνώση για το πως οι γαλαξίες κινούνται ο ένας γύρω από τον άλλο και γύρω από τον δικό μας Γαλαξία.

Συμπιεσμένα φωτόνια μετατρέπονται σε υψηλής συχνότητας φως με πολλές χρησιμότητες

Στη μη-γραμμική οπτική μπορεί να ενισχυθεί η συχνότητα του εισερχόμενου φωτός, συνήθως, μόνο όταν το φως είναι έντονο. 

Τώρα για πρώτη φορά, μια ομάδα απέδειξε τη μετατροπή μιας αδύναμης πηγής φωτονίων σε μια κβαντική «συμπιεσμένη» κατάσταση. Οι συγγραφείς αναφέρουν στο άρθρο τους, στο Physical Review Letters, ότι η υψηλής συχνότητας εξερχόμενη δέσμη διατηρεί σε μεγάλο βαθμό την αρχική κβαντική συσχέτιση μεταξύ των ζευγών φωτονίων, καθιστώντας την τεχνική ενδιαφέρουσα για την κβαντική μετρολογία και την κβαντική επικοινωνία.

Η μετατροπή της συχνότητας έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την ικανότητα της χωρικής ανάλυσης στην απεικόνιση και στη φωτολιθογραφία, που και οι δυο περιορίζονται από το μήκος κύματος του φωτός. Η πιο κοινή τεχνική είναι ο διπλασιασμός της συχνότητας,  κατά την οποία δύο φωτόνια από την ίδια πηγή συνδυάζονται σε ένα μη γραμμικό κρύσταλλο για να παράγουν ένα φωτόνιο με διπλάσια συχνότητα. Οι κβαντικές καταστάσεις μπορεί να μετατρέπονται με αυτόν τον τρόπο, όσο η πηγή φωτίζει. Πολλές κβαντικές εφαρμογές, ωστόσο, απαιτούν λιγότερο φως για να αποφευχθούν φαινόμενα σκέδασης.

Στο Ινστιτούτο Albert Einstein στη Γερμανία, έχουν καταφέρει την κβαντική μετατροπή μιας αδύναμης πηγής, η οποία σε αυτή την περίπτωση συνίσταται από συμπιεσμένες καταστάσεις κενού. Η συμπίεση, στη προκειμένη περίπτωση, αναφέρεται στη μείωση του θορύβου (ή του αριθμού των διακυμάνσεων) σε μια δέσμη από συσχετιζόμενα ζεύγη φωτονίων της περιοχής του υπέρυθρου (των 1550 nm). Αυτή η συμπιεσμένη δέσμη συνδυάζεται με μια δέσμη-αντλία (των 810 nm) σε μια κοιλότητα κάτοπτρο που περιέχει ένα μη γραμμικό κρύσταλλο. Εξαιτίας της υψηλής έντασης της αντλίας τα συμπιεσμένα φωτόνια και αυτά της αντλίας αλληλεπιδρούν και παράγουν φωτόνια των οποίων η συχνότητα είναι το άθροισμα του συνδυασμού (δίνοντας ένα ορατό μήκος κύματος 532 nm). 

Οι ερευνητές επαλήθευσαν ότι το εξερχόμενο φως συμπιέζεται, αν και λιγότερο από το εισερχόμενο. Αυτή η μέθοδος μετατροπής θα μπορούσε να ωφελήσουν τα δίκτυα κβαντικής πληροφορίας που χρειάζεται να μετατρέψουν το υπέρυθρο φως στις οπτικές ίνες σε ορατά μήκη κύματος για αποθήκευση.

Σάββατο, 15 Φεβρουαρίου 2014

Ο Alfred North Whitehead η λογική και τα μαθηματικά

Το όνομά του το συνάντησα πρόσφατα, στο πλαίσιο μιας εργασίας για την κβαντική φυσική που γράφω για κάποιους φίλους μου. Το είχα συναντήσει και παλαιότερα σε αναζητήσεις που έκανα για θέματα ιστορίας των μαθηματικών. Το έργο του Principia Mathematica, που έγραψε μαζί με τον φημισμένο Bertrand Russell, θεωρείται ένα από τα πιο σημαντικά έργα του 20ου αιώνα. 

Ο Alfred North Whitehead, γεννήθηκε τις 15 Φεβρουαρίου του 1861 σε μια παραθαλάσσια πόλη Ramsgate, του ανατολικού Kent της Αγγλίας και έτσι θεωρώ πως καλό θα ήταν να τον θυμηθούμε σήμερα. Ήταν μαθηματικός και φιλόσοφος και εργάστηκε στις περιοχές της φυσικής, της λογικής, της φιλοσοφίας της επιστήμης και της μεταφυσικής. Με το περίφημο έργο του, που αναφέρθηκε προηγουμένως, προσπαθεί να αποδείξει ότι η βάση για όλα τα μαθηματικά είναι η λογική. 

Στη φυσική το πιο γνωστό του έργο ήταν σχετικό με μια θεωρία της βαρύτητας η οποία αντιπαρατίθετο με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein για πολλές δεκαετίες. Σε κάποια επόμενη ανάρτηση θα αναφερθούμε σε αυτή τη θεωρία της βαρύτητας. 

Από το 1924 και μετά στο Harvard, εργάστηκε επάνω σε πιο γενικά θέματα της φιλοσοφίας παρά στα μαθηματικά, συμπεριλαμβανόμενης της ανάπτυξης ενός ολοκληρωμένου συστήματος μεταφυσικής η οποία θεωρούσε πως έπρεπε να είναι γνωστή ως φιλοσοφική διαδικασία.

Ο Alfred North Whitehead συνταξιοδοτήθηκε από το Harvard και παρέμεινε στο Cambridge της Μασαχουσέτης, όπου άφησε την τελευταία του πνοή στις 30 Δεκεμβρίου του 1947 σε ηλικία 86 ετών.

Θυμόμαστε τα γενέθλια του πατέρα της σύγχρονης επιστήμης, του Γαλιλαίου.

Επίδειξη από τον Γαλιλαίο της χρήσης του
τηλεσκοπίου στο Δόγη της Βενετίας
 
Θεωρείται ότι από αυτόν ξεκίνησε η περίοδος της σύγχρονης επιστήμης και έτσι είναι σημαντικό να θυμηθούμε, μαζί με όσους παρακολουθούν αυτό το blog, το πρόσωπο που μας οδήγησε στην εφαρμογή της επιστημονικής μεθόδου: Τον Γαλιλαίο

Ο Galileo Galilei, γεννήθηκε την (σημερινή) ημερομηνία 15 Φεβρουαρίου του σωτήριου έτους 1564, στην Πίζα της Ιταλίας. Όλοι γνωρίζουν την Πίζα από τον κεκλιμένο πύργο της, σε αυτόν που αρκετά χρόνια αργότερα η φήμη θέλει να έχει κάνει ο Γαλιλαίος ένα από τα σημαντικότερα πειράματα της ιστορίας της επιστήμης.

Πολλοί μαθητές σε όλο τον κόσμο επαναλαμβάνουν, βέβαια σε πιο σύγχρονη εκδοχή, τα πειράματά του και βαδίζοντας στα βήματά του γίνονται κοινωνοί των μυστικών που κρύβει η πραγματικότητα στα σπλάχνα της. Την περίοδο του Γαλιλαίου οι επιστήμες δεν ήταν όπως είναι σήμερα και φυσικά ούτε και οι ονομασίες των επιστημόνων ίδιες με τις σημερινές. Ο Γαλιλαίος θεωρείτο φυσικός φιλόσοφος και ασχολήθηκε με θέματα φυσικής, μαθηματικών, αστρονομίας και φιλοσοφίας. Η χρήση του τηλεσκοπίου για την παρατήρηση της περιοχής του ουρανού, στο πλαίσιο της οποίας έκανε επαναστατικές ανακαλύψεις για τις κινήσεις ουράνιων σωμάτων, τον καθιέρωσε ως τον πατέρα της σύγχρονης παρατηρησιακής αστρονομίας.

Μελέτησε τις κινήσεις και οδηγήθηκε για πρώτη φορά στην ανακάλυψη του νόμου της μετατόπισης στην ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, καθώς επίσης την έννοια της αδράνειας, το νόμο της ελεύθερης πτώσης των σωμάτων και τις παραβολικές τροχιές των βαλλόμενων σωμάτων.

Σημαντικότατη είναι η συνεισφορά του στο φορμαλισμό που άλλαξε την πορεία της περιγραφής των φυσικών νόμων και βέβαια είναι γνωστή η αντιπαράθεσή του με το θρησκευτικό κατεστημένο, μια αντιπαράθεση της επιστήμης με τη θρησκεία. Έγραψε αρκετά σημαντικά συγγράμματα, με πολύ ενδιαφέροντα τρόπο, όπου ο διάλογος μεταξύ των φορέων διαφορετικών απόψεων αντιπαρατίθενται.

Η ανάρτηση είναι μια συμβολή στη διατήρηση της μνήμης του σημαντικού αυτού προσώπου της επιστήμης. Είναι σίγουρο ότι πολύ περισσότερα στοιχεία μπορεί να βρει όποιος θέλει σε πολλές πηγές πληροφόρησης. Ο Γαλιλαίος, τιμωρημένος από τους κυρίαρχους εκκλησιαστικούς μηχανισμούς, έζησε τα τελευταία χρόνια της ζωής του περιορισμένος στο σπίτι του και άφησε την τελευταία του πνοή στις 8 Ιανουαρίου του 1642 σε ηλικία 77 ετών. 

Τετάρτη, 12 Φεβρουαρίου 2014

Πιο κοντά στην κατανόηση της διαφοράς που μετριέται στο Σύμπαν μεταξύ των ποσοτήτων ύλης και αντιύλης

Το πείραμα Τ2Κ (Tokai to Kamioka) μέτρησε το μεγαλύτερο (μέχρι τώρα) αριθμό συμβάντων που σχετίζονται με την ταλάντωση των νετρίνων μυονίου σε νετρίνα ηλεκτρονίου και αυτό αποτελεί σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της αντίληψης της CP παραβίασης (φορτίου-ομοτιμίας) στις αλληλεπιδράσεις των νετρίνων.

Η CP μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που εκτελείται από ένα ασυνήθιστο κάτοπτρο στο οποίο κάθε σωμάτιο ανακλάται στο αντίστοιχο αντισωμάτιό του και είναι συνδυασμός δυο επιμέρους διαδικασιών: Τη διαδικασία μέσω της οποίας τα κάθε σωμάτιο αντικαθίσταται από το αντισωμάτιό του και είναι γνωστή ως συζυγία φορτίου και συμβολίζεται με C (από τον όρο Charge) και τη διαδικασία του χωρικού κατοπτρισμού (ανάκλαση σε κάτοπτρο) που είναι γνωστή ως ομοτιμία και συμβολίζεται με P (από τον όρο Parity).

Εύκολα γίνεται κατανοητό ότι η CP-παραβίαση, μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι στοιχείο που δείχνει ότι οι νόμοι της φυσικής είναι διαφορετικοί για σωμάτια και αντισωμάτια, οπότε συχνά θεωρείται ότι μπορεί να εξηγήσει το γεγονός ότι υπάρχει περισσότερη ύλη από αντιύλη, στο Σύμπαν. Η παραβίαση CP που παρατηρείται σε αλληλεπιδράσεις όπου εμπλέκονται quarks είναι ανεπαρκής για να δικαιολογήσει αυτή την ασυμμετρία, με αποτέλεσμα πολλοί θεωρητικοί φυσικοί να ψάχνουν προς την κατεύθυνση των λεπτονίων (βλέπε προηγούμενη ανάρτηση στο blog) και ειδικότερα προς τα νετρίνα, ως επιπλέον πηγές της παραβίασης CP.

Έτσι η έρευνα οργανώνεται προς την περιοχή της αναζήτησης στοιχείων που να επιβεβαιώνουν την παραβίαση αυτή στην κατεύθυνση της παρατήρησης της συμπεριφοράς των νετρίνων (τα οποία έχουν 3 «γεύσεις»). Οι ερευνητές που «τρέχουν» το πείραμα Tokai to Kamioka  (T2K), δυο πόλεων της Ιαπωνίας που απέχουν 295 χιλιόμετρα, λίγο βορειότερα από το Tokyo, στον Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), έχουν κάνει τώρα μια σημαντική συνεισφορά στην έρευνα για την παραβίαση CP στα νετρίνα.

Στο άρθρο των ερευνητών στο Physical Review Letters (όπου μπορεί κάποιος να αναζητήσει περισσότερες λεπτομέρειες για την έρευνα) αναφέρονται ισχυρά αποδεικτικά στοιχεία για την εμφάνιση νετρίνων ηλεκτρονίου από μια δέσμη καθαρών νετρίνων μυονίου (βλέπε προηγούμενη ανάρτηση στο blog).

Δευτέρα, 10 Φεβρουαρίου 2014

Νετρίνα με μάζα επιλύουν ένα κοσμολογικό αίνιγμα

Επιστήμονες έλυσαν ένα μείζον πρόβλημα του ισχύοντος κοσμολογικού Καθιερωμένου Προτύπου (Standard Model). Συνδύασαν δεδομένα από τη διαστημοσυσκευή Planck με μετρήσεις από την παρατήρηση του φαινομένου του βαρυτικού φακού, για να συμπεράνουν τη μάζα των υποατομικών σωματίων-φαντάσματα που ακούν στο όνομα νετρίνα.

Η ομάδα των επιστημόνων από τα Πανεπιστήμια του Nottingham και του Manchester, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις του Big Bang και της καμπυλότητας του χωροχρόνου, μέτρησαν για πρώτη φορά με ακρίβεια τη μάζα των στοιχειωδών σωματίων που έχουν το όνομα νετρίνα. Οι πρόσφατες μετρήσεις της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB) που πραγματοποιεί η διαστημοσυσκευή Planck, ανέδειξαν μια διαφοροποίηση μεταξύ των κοσμολογικών αυτών αποτελεσμάτων και των προβλέψεων από άλλους τύπους παρατηρήσεων.

Με μάζα ή χωρίς μάζα;
Η CMB θεωρείται το πιο παλιό φως στο Σύμπαν και η μελέτη της επιτρέπει τους επιστήμονες να μετρήσουν με ακρίβεια κοσμολογικές παραμέτρους, όπως η ποσότητα ύλης στο Σύμπαν και η ηλικία του. Προκύπτει, όμως, μια ανακολουθία όταν παρατηρούνται δομές μεγάλης κλίμακας, όπως η κατανομή των γαλαξιών. 

«Παρατηρήσαμε (δήλωσε ο Dr Adam Moss από τη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Nottingham) λιγότερα σμήνη γαλαξιών από αυτά που αναμέναμε από τα αποτελέσματα των μετρήσεων του Planck και υπάρχει ένα πιο αδύναμο σημάδι από τη συμπεριφορά των γαλαξιών ως βαρυτικών φακών, από αυτό που προτείνει η CMB. Μια πιθανή διαδρομή λύσης αυτής της ασυμφωνίας είναι να έχουν μάζα τα νετρίνα. Η επίδραση των μαζικών νετρίνων θα μπορούσε να εμποδίσει την ανάπτυξη των πυκνών δομών που οδηγεί στο σχηματισμό γαλαξιακών σμηνών».

Τα νετρίνα αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη και για αυτό είναι εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν. Αρχικά θεωρήθηκαν άμαζα, αλλά πειράματα στη φυσική των σωματιδίων, έχουν δείξει ότι τα νετρίνα, πράγματι, έχουν μάζα, καθώς και ότι υπάρχουν διάφοροι τύποι, γνωστοί στους φυσικούς ως «γεύσεις». Το άθροισμα των μαζών αυτών των διαφορετικών τύπων έχει προταθεί από προηγούμενες μελέτες ότι βρίσκεται στην περιοχή επάνω από 0,06 eV (πολύ λιγότερο από το ένα δισεκατομμυριοστό της μάζας ενός πρωτονίου).

 «Γεύσεις» των νετρίνων
Ο Dr Moss μαζί με τον καθηγητή Richard Battye του Πανεπιστημίου του Manchester, συνδύασαν τα δεδομένα από τη διαστημοσυσκευή Planck με τις παρατηρήσεις από τα φαινόμενα των βαρυτικών φακών, στις οποίες οι εικόνες των γαλαξιών είναι στρεβλωμένες  από την καμπυλότητα του χωροχρόνου. Συμπέραναν ότι η τρέχουσα ασυμφωνία μπορεί να επιλυθεί εάν στο κοσμολογικό Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model), περιλαμβάνονται νετρίνα με μάζα. Εκτίμησαν ότι το άθροισμα των μαζών των νετρίνων είναι 0,320 ± 0,081 eV (υποθέτοντας ενεργά νετρίνα με τρεις «γεύσεις»). 

«Εάν αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν από περαιτέρω ανάλυση (προσθέτει ο καθηγητής Battye) δεν προσθέτουν μόνο σημαντική γνώση για την κατανόηση του υποατομικού κόσμου που μελετάται από τους φυσικούς, αλλά θα μπορούσαν επίσης να αποτελέσουν μια σημαντική επέκταση στο Καθιερωμένο Πρότυπο της κοσμολογίας το οποίο αναπτύχθηκε τη τελευταία δεκαετία».

Το αρχαιότερο γνωστό άστρο του Σύμπαντος είναι στη "γειτονιά" μας

Η ανάρτηση που ακολουθεί έχει αντληθεί από τον ιστότοπο http://www.econews.gr και έχει δεχθεί σχετικά μικρή επεξεργασία. Η αναπαραγωγή του στο blog μου γίνεται επειδή υπάρχουν αρκετά στοιχεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή γνωσιακού φορτίου. 

Το αρχαιότερο άστρο του σύμπαντος, υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν Αυστραλοί αστρονόμοι της Σχολής Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου στην Καμπέρα. Το άστρο, που υπολογίζεται ότι είναι περίπου ομήλικο με το ίδιο το Σύμπαν, βρίσκεται πολύ κοντά με τη Γη, σε απόσταση 6 000 ετών φωτός. Η ηλικία του εκτιμάται στα 13,6 δισεκατομμύρια έτη (ας θυμηθούμε ότι η ηλικία του Σύμπαντος εκτιμάται στα 13,7-13,8 δισεκατομμύρια έτη), ενώ το δεύτερο αρχαιότερο έχει ηλικία 13,2 δισεκατομμύρια έτη. 

Η ανακάλυψη έγινε με το τηλεσκόπιο SkyMapper του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου, στο πλαίσιο πενταετούς μελέτης με σκοπό τη δημιουργία του πρώτου ψηφιακού χάρτη του ουράνιου θόλου στο Νότιο Ημισφαίριο της Γης. Το αρχαίο άστρο εντοπίστηκε ανάμεσα σε 60 εκατομμύρια ακόμα που φωτογραφήθηκαν κατά τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του SkyMapper και έλαβε την κωδική ονομασία SMSS J031300.36-670839.3. Την ανακάλυψη επιβεβαίωσε το Μαγγελανικό Τηλεσκόπιο στη Χιλή. 

Η ηλικία προσδιορίζεται από το χημικό αποτύπωμα του φωτός που εκπέμπει το άστρο και συγκεκριμένα από τα επίπεδα σιδήρου: Όσο λιγότερος σίδηρος εντοπιστεί τόσο αρχαιότερο είναι στο άστρο και στη συγκεκριμένη περίπτωση η παρουσία του μετάλλου ήταν ελάχιστη. Είναι λιγότερη από το ένα εκατομμυριοστό εκείνης του Ήλιου μας και τουλάχιστον 60 φορές μικρότερη σε σύγκριση με οποιοδήποτε άλλο γνωστό άστρο. 

"Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να δηλώσουμε μετά βεβαιότητος ότι διαθέτουμε τη χημική υπογραφή ενός άστρου της πρώτης γενιάς. Η ανακάλυψη ρίχνει φως στα θεμέλια του Σύμπαντος. Αυτό που βλέπουμε μπροστά μας είναι ο τόπος καταγωγής της ύλης που βρίσκεται γύρω μας και από την οποία εξαρτάται η ύπαρξή μας", αναφέρει ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Στέφαν Κέπλερ. 

Ωστόσο, το εν λόγω άστρο εκτιμάται ότι είχε "πατέρα" ένα ακόμα αρχαιότερο: έναν υπερκαινοφανή (supernova) αστέρα χαμηλής ενέργειας με μάζα 60 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου του ηλιακού μας συστήματος.

Επιβραδύνοντας τη διάδοση της Θερμότητας χωρίς χρήση εμποδίων

Νανοστήλη σε στρώμα πυριτίου (Προσομοίωση)
Τι κάνει κάποιος αν θέλει να μειώσει τη ροή του νερού; Λογικό είναι να σκεφτεί κάποιος να στενέψει το σωλήνα ή ίσως να βάλει εμπόδια στη ροή. Αυτή η προσέγγιση λειτουργούσε επίσης και στη διάδοση θερμότητας.

Τώρα, θεωρητικοί αναφέρουν σε άρθρο τους στο Physical Review Letters ότι έδειξαν πώς να μειώνεται η «ροή» της θερμότητας σε ένα υλικό προσθέτοντας πάνω σε αυτό παρά μπλοκάροντας απευθείας τη «ροή». Η προσομοιώσεις στους υπολογιστές τους έδειξαν ότι η θερμότητα που διαδίδεται μέσα από ένα λεπτό στρώμα πυριτίου μπορεί να μειωθεί δραματικά οικοδομώντας νανο-στήλες επάνω της. 

Οι ατομικές δονήσεις στις στήλες καταλήγουν να επιβραδύνουν την κύρια «ροή» διαμέσου του λεπτού στρώματος. Η ομάδα των θεωρητικών θεωρούν ότι οι νανο-στήλες θα μπορούσαν να μειώσουν τη μεταφορά της θερμότητας χωρίς να παρακωλύεται η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος-ένας συνδυασμός κρίσιμος σε θερμοηλεκτρικές συσκευές, οι οποίες χρησιμοποιούνται για ψύξη ή παραγωγή ηλεκτρισμού.

Γιατί η μελέτη παρουσιάζει ενδιαφέρον;

Τα θερμοηλεκτρικά υλικά χρησιμοποιούνται σε δύο σημαντικούς τύπους συσκευών: Σε αυτές που ελέγχουν τη θερμότητα, όπως οι ψύκτες για τα ηλεκτρονικά, και σε αυτές που μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό, όπως οι γεννήτριες στους δορυφόρους. Καλή θερμοηλεκτρική απόδοση απαιτεί χαμηλή θερμική αγωγιμότητα για να διατηρείται κάποια μόνωση μεταξύ των ζεστών και κρύων μερών μιας συσκευής. Ερευνητές προσπάθησαν μέχρι τώρα να μειώσουν τη μεταφορά θερμότητας με διάφορα σχήματα, όπως δημιουργώντας τρύπες ή εγκλείοντας άλλα υλικά στο θερμοηλεκτρικό υλικό, αλλά αυτά τείνουν να μειώνουν επίσης τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, στοιχείο που στην ουσία καταργεί τη βελτίωση. 

Ίσως η πρόταση να αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα, αλλά και ως γενική αρχή, η ιδέα ότι η θερμική αγωγιμότητα μπορεί να μειωθεί προσθέτοντας υλικό, μάλλον, παρά απάγοντάς την, είναι πάρα πολύ καλή.