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.

Ο Wilhelm Conrad Röntgen και οι Ακτίνες-Χ

Μιας και στη προηγούμενη ανάρτηση αναφερθήκαμε στην εικόνα που διαμορφώθηκε με τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Παρατηρητήριο Ακτίνων-Χ Chandra, ας θυμηθούμε πως τη σημερινή ημερομηνία 10 Φεβρουαρίου του 1923, έφυγε από τη ζωή ο εφευρέτης των ακτίνων-Χ Wilhelm Conrad Röntgen σε ηλικία 77 ετών.


O Röntgen γεννήθηκε στις 27 Μαρτίου του 1845, ανακάλυψε τις ακτίνες-Χ 8 Νοεμβρίου του 1895 και μας έδωσε την πρώτη ακτινογραφία στην ιστορία-ήταν η ακτινογραφία του καρπού του χεριού της συζύγου του-και βραβεύθηκε με το πρώτο βραβείο Nobel Φυσικής το 1901

Η εφεύρεσή του συνεισέφερε τα μέγιστα στην ιατρική και στη σύγχρονη Φυσική.

Κένταυρος Α: Νέα εργαλεία παρέχουν Νέες Εικόνες των παλιών Γαλαξιακών φίλων

Λίγες εβδομάδες από την έναρξη λειτουργίας του Παρατηρητηρίου ακτίνων-Χ Chandra, το 1999, το τηλεσκόπιο σημάδεψε τον Κένταυρο Α (Cen A). Ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται σε απόσταση 12 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη και περιέχει ένα γιγάντιο πίδακα που εκτινάσσεται από μια κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Από τότε που το Chandra έστρεψε την προσοχή του σε αυτό τον γαλαξία, συνέχεια συλλέγονται όλο και περισσότερα δεδομένα. Όπως μια παλιά οικογενειακή φωτογραφία επιδιορθώνεται ψηφιακά, έτσι όλες οι νέες βελτιωτικές τεχνικές παρέχουν στους αστρονόμους νέες όψεις αυτού του παλιού γαλαξιακού φίλου.

Αυτή η νέα εικόνα του Cen A περιέχει δεδομένα από παρατηρήσεις ελήφθησαν μεταξύ του 1999 και 2012. Σε αυτή την εικόνα το κόκκινο αντιπροσωπεύει τις ακτίνες-Χ χαμηλότερης ενέργειας που ανιχνεύτηκαν, ενώ το πράσινο τις ακτίνες-Χ μέσης ενέργειας και το μπλε τις ακτίνες υψηλότερης ενέργειας.

Όπως όλες οι εικόνες του Cen A, και αυτή εμφανίζει τον θεαματικό πίδακα με το υλικό που εκτινάσσεται και που δημιουργείται από μια γιγάντια μαύρη τρύπα η οποία βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία. Ακόμη, αυτό το υψηλής ενέργειας στιγμιότυπο του Cen A τονίζει επίσης μια λωρίδα σκόνης που τυλίγεται γύρω από τη μέση του γαλαξία. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι αυτό το χαρακτηριστικό είναι ένα απομεινάρι μιας σύγκρουσης του Cen A με ένα μικρότερο γαλαξία πριν από εκατομμύρια χρόνια.

Σάββατο, 8 Φεβρουαρίου 2014

Η Σελήνη πίσω από την ατμόσφαιρα της Γης

Εντυπωσιακή φωτογραφία στην οποία απεικονίζεται μέρος της ατμόσφαιρας της Γης με φόντο τη Σελήνη που βρίσκεται στη φάση της ημισελήνου. Την τράβηξε ο Ιάπωνας αστροναύτης Κοίτσι Γακάτα που βρίσκεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. 

Για το project "Έρευνα για την Σκοτεινή Ενέργεια"

Η εικόνα του γαλαξία NGC 1398
που λήφθηκε με την Dark Energy Camera.
Το 1998 δυο ομάδες αστρονόμων που μελετούσαν απομακρυσμένους supernovae έκαναν τη σημαντική παρατήρηση πως η επέκταση του Σύμπαντος είναι επιταχυνόμενη. Για να εξηγήσουν την κοσμική επιτάχυνση, οι επιστήμονες θεώρησαν ότι υπήρχαν δυο πιθανότητες: Είτε το 75% του Σύμπαντος υπάρχει σε μια εξωτική κατάσταση, η οποία σήμερα αποκαλείται Σκοτεινή Ενέργεια, που εξασκεί μια βαρυτική δύναμη αντίθετα στην βαρυτική δύναμη της συνηθισμένης ύλης, ή η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας θα πρέπει να αντικατασταθεί από μια νέα θεωρία βαρύτητας σε κοσμική κλίμακα.

Το project «The Dark Energy Survey» (DES) σχεδιάστηκε για να ερευνήσει την προέλευση του επιταχυνόμενου Σύμπαντος και να βοηθήσει στην αποκάλυψη της φύσης της Σκοτεινής Ενέργειας μετρώντας την 14 δισεκατομμυρίων ετών ιστορία της κοσμικής επέκτασης με υψηλή ακρίβεια. Το «μυστικό όπλο» για την επιτυχία του DES είναι μια κάμερα 570-megapixel και οι πέντε τέλεια κατασκευασμένοι φακοί της που βρίσκονται τοποθετημένα στο τεσσάρων μέτρων τηλεσκόπιο που είναι εγκατεστημένο στη Χιλή. Το DES αξιοποιώντας την πιο ισχυρή ψηφιακή κάμερα στον κόσμο, επιχειρεί να δημιουργήσει ένα χάρτη εξαιρετικής ακρίβειας του νότιου ημισφαιρίου του ουρανού. Είναι μια πενταετής αποστολή χαρτογράφησης του ενός όγδοου του ουρανού, για την αναζήτηση της Σκοτεινής Ύλης και της φύσης της.

Στο τέλος της έρευνας οι επιστήμονες ελπίζουν να κατανοήσουν ορισμένες από τις πτυχές της σκοτεινής ενέργειας, επιτρέποντάς τους να απαντήσουν σε ερωτήσεις όπως «γιατί η επέκταση του Σύμπαντος επιταχύνεται αντί να επιβραδύνεται». Σύμφωνα με τους επιστήμονες του project το DES θα εξερευνήσει μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα ερωτήματα που σχετίζονται με την ίδια μας την ύπαρξη. Θεωρούν ότι σε διάρκεια πέντε ετών θα είμαστε περισσότερο κοντά στις απαντήσεις  και η γνώση μας για το Σύμπαν πολύ πλουσιότεροι. Είναι συναρπαστικό για τους επιστήμονες στην κοσμολογία όταν μπορέσουν να μεταφράσουν τα δεδομένα των παρατηρήσεων του μακρινού διαστήματος για να πάρουν απαντήσεις στη θεμελιώδη φύση της ύλης, της ενέργειας, του διαστήματος και του χρόνου.


Αν όλα κυλήσουν σύμφωνα με το πρόγραμμα το DES θα αποκαλύψει σημαντικές λεπτομέρειες για τη φύση της σκοτεινής ύλης της κινητήριας δύναμης που βρίσκεται πίσω από την επέκταση του Σύμπαντος. Η έρευνα αναμένεται να καταγράψει εικόνες από 300 εκατομμύρια γαλαξίες, 100 000 σμήνη γαλαξιών και πάνω από 4 000 supernova που συνέβησαν πριν από 8 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το Σύμπαν ήταν πολύ μικρότερο. Μετρώντας τις διαφορές μεταξύ των γαλαξιακών σμηνών που φαίνονται στο πρώιμο Σύμπαν και συγκρίνοντάς τα με πιο σύγχρονα σμήνη που βλέπουμε σήμερα, μελετώντας το αρχαίο φως από τους supernovae, αναλύοντας τα αποτελέσματα των βαρυτικών φακών και γενικά χαρτογραφώντας την κατανομή των γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν, η μελέτη θα βοηθήσει τους επιστήμονες να διεισδύσουν στη φύση της Σκοτεινής Ύλης σε μια προσπάθεια καλύτερης κατανόησης αυτής της μυστηριώδους δύναμης.