|
|
Τα κυριότερα γεγονότα της
Φυσικής του 2002
|
|
Άλλο ένα συναρπαστικό έτος είναι το 2002 για τους φυσικούς. Από την παραγωγή μεγάλων αριθμών αντι-ατόμων στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) έως την πρώτη μέτρηση της πόλωσης της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου, δεν υπήρξε έλλειψη σημαντικών εξελίξεων. Το PhysicsWeb επιλέγει τις κορυφαίες δέκα ιστορίες του 2002 -- ένα έτος που θα αναφερθεί επίσης και για δύο περιπτώσεις κακής επιστημονικής μεταχείρισης. 1. Αντι-άτομα στο CERN 1. Αντιάτομα στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) Μεγάλοι αριθμοί από ψυχρά αντιάτομα παράχθηκαν για πρώτη φορά εφέτος. Το Σεπτέμβριο το πείραμα ATHENA του CERN παρήγαγε 50.000 ψυχρά άτομα αντιυδρογόνου, συνδέοντας αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια μέσα σε μια σειρά από μαγνητικές και ηλεκτροστατικές παγίδες. Δύο μήνες αργότερα το πείραμα ATRAP experiment, το οποίο επίσης διεξήχθη στο CERN, υπολογίζεται ότι παρήγαγε 170.000 άτομα αντιυδρογόνου. Η ομάδα του πειράματος αυτού μπόρεσε για πρώτη φορά να μελετήσει τις εσωτερικές καταστάσεις του αντιυδρογόνου. Και οι δύο ομάδες χρησιμοποίησαν παρόμοιες τεχνικές για την παρασκευή των αντιατόμων, αλλά διαφορετικές ανιχνευτικές μεθόδους. Ο τελικός σκοπός και των δύο πειραμάτων είναι να συγκρίνουν λεπτομερώς τα ενεργειακά επίπεδα των ατόμων υδρογόνου και αντιυδρογόνου, και έτσι να ελέγξουν με την μεγαλύτερη μέχρι τώρα ακρίβεια, την ισχύ της συμμετρίας CPT (φορτίου, ομοτιμίας, χρόνου). Κάθε παραβίαση της συμμετρίας CPT - η οποία θα απαιτούσε και κάποια άλλη φυσική, πέρα από τα όρια του καθιερωμένου προτύπου - θα εμφανιζόταν ως μια μικρή διαφορά στη συχνότητα των ηλεκτρονικών μεταβάσεων μεταξύ της θεμελιώδους στάθμης και της πρώτης διεγερμένης στάθμης στο υδρογόνο και στην αντίστοιχη μετάβαση στο αντιυδρογόνο. Δείτε το άρθρο: 2. Τα κοσμικά μικροκύματα αποκαλύπτουν την πόλωση Αστρονόμοι στις Ηνωμένες Πολιτείες ανίχνευσαν την πόλωση της μικροκυματικής κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου - την μικροκυματική ηχώ του Big Bang - για πρώτη φορά. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το Γωνιακό συμβολόμετρο κλίμακας μιας μοίρας (DASI), που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο για να κάνουν τις μετρήσεις, οι οποίες συμφωνούν με τις προβλέψεις και στηρίζουν ακόμη περισσότερο τη θεωρία του Big Bang με ενσωματωμένο σ' αυτήν το μοντέλο του πληθωρισμού. Τα αποτελέσματα επίσης επιβεβαιώνουν ότι η συνήθης ύλη είναι λιγότερη από 5% της συνολικής μάζας και ενέργειας του Σύμπαντος. Νωρίτερα μέσα στο 2002, ο Απεικονιστής της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CBI), παρήγαγε τις πιο ευκρινείς μέχρι σήμερα εικόνες του κοσμικού υποβάθρου. Οι εικόνες αυτές επέτρεψαν στους αστροφυσικούς να δουν για πρώτη φορά τις ελαφρές διακυμάνσεις της πυκνότητας, οι οποίες εξελίχτηκαν σε αυτό που σήμερα αναγνωρίζουμε ως σμήνη των γαλαξιών. Τελικά τα πειράματα πόλωσης μπορεί να καταφέρουν να διερευνήσουν το Σύμπαν στα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang - όταν συνέβη μια εξαιρετικά γρήγορη διαστολή του, γνωστή ως πληθωρισμός. Αν το πληθωριστικό μοντέλο είναι σωστό, τότε τα τα κύματα βαρύτητας που εκπέμφθηκαν κατά την περίοδο αυτή θα έχουν αφήσει κάποια σημάδια στην πόλωση της ακτινοβολίας του κοσμικού υποβάθρου. Δείτε το άρθρο: 3. Τα νέα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την ταλάντωση των νετρίνων Τον Απρίλιο, οι φυσικοί του Παρατηρητηρίου Νετρίνων του Sudbury (SNO), στον Καναδά, παρουσίασαν νέες τελειωτικές ενδείξεις ότι τα νετρίνα των ηλεκτρονίων ταλαντώνονται - η αλλιώς αλλάζουν "γεύση" (flavor) - κατά τη διαδρομή τους από τον Ήλιο μέχρι τη Γη. Προηγούμενα αποτελέσματα από το SNO και το πείραμα Superkamiokande στην Ιαπωνία έδιναν ισχυρές ενδείξεις ότι τα νετρίνα μπορεί να ταλαντώνονται. Η ταλάντωση αυτή μπορεί να συμβαίνει μόνο αν τα νετρίνα έχουν μάζα - ένα εύρημα που απαιτεί νέα φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Αργότερα κατά τη διάρκεια της χρονιάς, το πείραμα KamLAND επιβεβαίωσε ότι τα αντινετρίνα των ηλεκτρονίων επίσης ταλαντώνονται. Το βραβείο Νόμπελ της φυσικής του έτους 2002 δόθηκε σε τρεις φυσικούς που ήταν πρωτοπόροι στον τομέα της αστροφυσικής με νετρίνα. Ο Ray Davis του πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας και ο Masatoshi Koshiba του πανεπιστημίου του Τόκυο μοιράστηκαν το βραβείο. Ο Riccardo Giacconi πήρε επίσης το άλλο μισό βραβείο για τη συνεισφορά του στην αστρονομία των ακτίνων-Χ. Δείτε τα άρθρα: 4. Η αμφισβήτηση του δεύτερου Θερμοδυναμικού νόμου Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η εντροπία ή η αταξία ενός μονωμένου συστήματος που υφίσταται μια κυκλική μεταβολή θα αυξηθεί ή το πολύ πολύ θα παραμείνει η ίδια. Τον Ιούλιο όμως, Αυστραλοί ερευνητές έδειξαν ότι η εντροπία μπορεί να ελαττώνεται για μικρές χρονικές περιόδους και για πολύ μικρά συστήματα. Αυτή είναι η πρώτη φορά που αναδυκνύεται πειραματικά μια απόκλιση από τον δεύερο θερμοδυναμικό νόμο. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι η ανακάλυψή τους θα μπορούσε να είναι σημαντική για την κατασκευή μικρομηχανών, και σχολιάζουν ότι η πιθανότητα να μπορούν θερμοδυναμικά συστήματα να λειτουργούν κατά την αντίθετη φορά από αυτή που προβλέπει ο δεύτερος νόμος, αυξάνεται όσο μικρότερες γίνονται οι μηχανές. Κάτι τέτοιο θα είχε σημαντικές συνέπειες για τη νανοτεχνολογία, και θα μπορούσε ακόμα να δώσει στους ερευνητές μια νέα θεώρηση για την ίδια τη λειτουργία της ζωής. Δείτε το άρθρο: 5. Πρόοδοι στην υπεραγωγιμότητα Δυο ακόμα στοιχεία καταγράφηκαν στην τάξη των ημιαγωγών τη χρονιά αυτή. Φυσικοί στην Ιαπωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες βρήκαν ότι το λίθιο γίνεται υπεραγώγιμο όταν υποστεί εξαιρετικά υψηλή πίεση. Υπεραγωγιμότητα παρατηρήθηκε επίσης για πρώτη φορά, σ' ένα υλικό βασισμένο στο πλουτώνιο. Ερευνητές στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Γερμανία ανακάλυψαν ότι ένα κράμα πλουτωνίου, κοβαλτίου και γαλλίου εμφάνιζε υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασίες κάτω από 18,5 οΚ. Το υλικό αυτό είχε επίσης ένα πολύ μεγάλο κρίσιμο ρεύμα, το οποίο θα μπορούσε να έχει τεχνολογική σημασία αν δεν υπήρχαν οι κίνδυνοι από την ραδιενέργεια του πλουτωνίου. Οι ιδιότητες του διβοριδίου του μαγνησίου - το οποίο έκανε το ντεμπούτο του ως υπεραγωγός τον Ιανουάριο του 2001 - ερευνήθηκαν λεπτομερέστερα αυτή τη χρονιά. Οι θεωρητικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες πρότειναν ότι η σχετικά υψηλή θερμοκρασία μετάβασής του στην υπεραγώγιμη κατάσταση, θα μπορούσε να εξηγηθεί με την παρουσία δύο υπεραγώγιμων ενεργειακών χασμάτων αντί του ενός. Δείτε τα άρθρα: 6. Η έρευνα των υπέρψυχρων ατόμων συνεχίζει να σημειώνει πρόοδο Η έρευνα πάνω στα υπέρψυχρα άτομα ήταν έντονη την χρονιά αυτή. Πρόοδος σημειώθηκε στη μελέτη τόσο των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein, όσο και στα συμπυκνώματα των εκφυλισμένων αερίων Fermi. Ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein είναι μια νέα κατάσταση της ύλης, στην οποία όλα τα άτομα καταρρέουν στην ίδια κβαντική κατάσταση. Ένα εκφυλισμένο αέριο Fermi είναι το ισοδύναμο συμπύκνωμα για άτομα που υπακούουν στη στατιστική Fermi-Dirac. Η χρονιά άρχισε με την πρώτη μετάβαση φάσης που παρατηρήθηκε ποτέ σ' ένα συμπύκνωμα. Αυτό συμβαίνει όταν τα άτομα φεύγουν από την κατάσταση όπου όλα έχουν την ίδια κβαντική φάση και μπορούν να κινούνται χωρίς τριβές, και πηγαίνουν σε μια κατάσταση όπου δεν μπορούν πλέον να κινούνται ελεύθερα. Οι φυσικοί επίσης έδειξαν ότι η παρουσία ενός συμπυκνώματος Bose-Einstein μπορούσε να προκαλέσει την κατάρρευση ενός αερίου Fermi - κάτι που αναπτερώνει τις ελπίδες ότι η υπερευστότητα θα μπορούσε να παρατηρηθεί και στα αέρια Fermi. Οι ερευνητές αναφέρθηκαν επίσης τον Δεκέμβριο και στα ασυνήθη χαρακτηριστικά της εκτόνωσης ενός υπέρψυχρου αερίου Fermi. Το καίσιο κατατάχτηκε επίσης στα συμπυκνώματα τον Οκτώβριο, όταν οι ερευνητές παρήγαγαν ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein με το στοιχείο αυτό, για πρώτη φορά. Δείτε τα άρθρα: 7. Μαγνήτες σε λογικές διατάξεις σε νανοκλίμακα Φυσικοί στη Βρετανία κατασκεύασαν μια λογική πύλη από μέταλλο σε νανοκλίμακα, που δουλεύει σε θερμοκρασία δωματίου. Στα υπάρχοντα ηλεκτρονικά κυκλώματα, οι λογικές πράξεις εκτελούνται με διατάξεις ημιαγωγών. Η πυκνότητα όμως των ηλεκτρονίων που ρέουν σ' ένα ημιαγωγό είναι περιορισμένη και αυτό βάζει περιορισμούς στο πόσο μικρό μπορεί να είναι το μέγεθος των συσκευών αυτών. Τα μέταλλα έχουν υψηλότερες ηλεκτρονικές πυκνότητες από τους ημιαγωγούς, κι έτσι μια λογική πύλη από μέταλλο μπορεί να γίνει μικρότερη από μια άλλη φτιαγμένη από ημιαγωγό. Αν μπορέσουν να κατασκευαστούν τέτοια εξαρτήματα, θα ήταν ιδανικά για φορητές εφαρμογές όπως τα τηλέφωνα και οι έξυπνες κάρτες διότι τα δεδομένα θα μπορούσαν να αποθηκευτούν χωρίς την χρήση ηλεκτρικών πηγών. Δείτε τα άρθρα: 8. Νετρόνια χρησιμοποιούνται για να μετρήσουν κβαντικά φαινόμενα βαρύτητας Οι κβαντικές ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων εμφανίζονται σε πολλά φαινόμενα, όπως οι ηλεκτρονικές τροχιές των ατόμων και η δομή των πυρήνων. Όμως, είναι εξαιρετικά δύσκολο να κάνουμε ανάλογες παρατηρήσεις σε βαρυτικά πεδία, διότι το φαινόμενο της βαρύτητας είναι αμελητέο στην ατομική κλίμακα. Παρόλα αυτά οι φυσικοί στο ινστιτούτο Laue-Langevin (ILL) παρατήρησαν κβαντικές καταστάσεις της κίνησης υπό την επίδραση της βαρύτητας για πρώτη φορά το 2002. Οι επιστήμονες του ILL χρησιμοποίησαν υπέρψυχρα νετρόνια για να γίνουν οι μετρήσεις, και τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μελετηθεί η "αρχή της ισοδυναμίας" και άλλες θεμελιώδεις όψεις της φυσικής. Δείτε το άρθρο: 9. Πρώτα στοιχεία για τα "τετρα-νετρόνια" Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ νουκλεονίων για να καταλάβουμε τον πυρήνα. Οι φυσικοί ήδη γνωρίζουν ότι ζεύγη νετρονίων μπορούν να υπάρξουν σε μια "σχεδόν δέσμια" κατάσταση, και έχουν ξοδέψει αρκετά χρόνια έρευνας προσπαθώντας να βρουν ενδείξεις γι αυτές τις καταστάσεις καθώς και για συσσωματώματα με μεγαλύτερο αριθμό νετρονίων. όμως αυτού του τύπου τα πειράματα είναι δύσκολα διότι τα νετρόνια και τα συσσωματώματά τους δεν έχουν φορτίο. Τον Μάιο οι ερευνητές στον επιταχυντή GANIL της Γαλλίας, ανέφεραν την πρώτη ένδειξη τετρα-νετρονίων - πυρηνικά συσσωματώματα που αποτελούνται από 4 νετρόνια και καθόλου πρωτόνια. Βρήκαν έξι πιθανούς υποψήφιους για τα τετρα- νετρονικά συσσωματώματα μεταξύ των θραυσμάτων των πυρήνων βηρυλίου που είναι πλούσιοι σε νετρόνια. Αν επιβεβαιωθούν τα ευρήματα θα μας βοηθήσουν πολύ στην κατανόηση των πυρηνικών δυνάμεων. Δείτε το άρθρο: 10. Λαμπροί καιροί στην οπτική Οπτικοί φυσικοί σημείωσαν πρόοδο σε πολλές κατευθύνσεις το 2002. Ερευνητές στο Göttingen χρησιμοποίησαν συμβατική οπτική για να απεικονίσουν ένα σωρό βακτηρίων με διάμετρο 33 νανομέτρων - ισοδύναμη με το 1/23 του μήκους κύματος του φωτός που χρησιμοποιήθηκε για να τα φωτίζει. Το επίτευγμα δείχνει ότι τα οπτικά μικροσκόπια "βαθιού πεδίου" μπορούν να λειτουργήσουν αρκετά μακριά από το λεγόμενο όριο που θέτει η περίθλαση του φωτός. Συγχρόνως φυσικοί στο Bielefeld και την Βιέννη συνέχισαν την επανάσταση της προηγούμενης χρονιάς στη δημιουργία παλμών λέιζερ διάρκειας attosecond, χρησιμοποιώντας τέτοιους παλμούς για να διερευνήσουν την δυναμική των ηλεκτρονίων σε άτομα κρυπτού. l Υπήρξε επίσης επίσης μια σειρά από πρωτιές στο πεδίο της κβαντικής φυσικής: Οι πρώτες κβαντικές πύλες NOT, η αποθήκευση δύο bits πληροφορίας σε ένα απλό φωτόνιο, και η σχεδόν τέλεια κλωνοποίηση ενός φωτονίου (η τέλεια κλωνοποίηση απαγορεύεται από τους νόμους της κβαντομηχανικής). Φυσικοί στη Βρετανία και τη Γερμανία κατέρριψαν επίσης ένα νέο ρεκόρ απόστασης στη μετάδοση ενός "κβαντικού κλειδιού" σε ελεύθερο χώρο. Τέτοια κλειδιά είναι απαραίτητα στοιχεία των συστημάτων επικοινωνίας με ασφαλή μετάδοση Δείτε τα άρθρα: 11. Τα μελανά σημεία του έτους Δύο φυσικοί απολύθηκαν από δύο έγκυρα εργαστήρια το 2002 για κακή επιστημονική επαφή. Ο Victor Ninov απολύθηκε από το Εθνικό Αμερικανικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley τον Ιούνιο όταν μια επιτροπή ανακάλυψε ότι είχε παραποιήσει δεδομένα που αφορούσαν την ανακάλυψη του στοιχείου 118 - το οποίο θα ήταν το πιο βαρύ γνωστό στοιχείο. Ο Jan Hendrik Schön διώχθηκε από τα εργαστήρια Bell τον Σεπτέμβριο όταν μια άλλη επιτροπή τον βρήκε ένοχο για 16 από 24 κατηγορίες κακής επιστημονικής συμπεριφοράς για τις οποίες είχε κατηγορηθεί. Ο Schön είχε δημοσιεύσει πάνω από 100 εργασίες σε διάστημα 5 ετών, τις πιο πολλές πάνω στις ιδιότητες των οργανικών ημιαγωγών. Δείτε τα άρθρα: Πάνω από 300 φυσικοί από όλο τον κόσμο - οι πιο πολλοί γυναίκες - συναντήθηκαν τον Μάρτιο στο Παρίσι για το πρώτο διεθνές συνέδριο των γυναικών στη φυσική. Η συνάντηση που οργανώθηκε από τη διεθνή ένωση καθαρής και εφαρμοσμένης φυσικής, ομόφωνα αποδέχτηκε 8 συστάσεις που θα βοηθήσουν τις γυναίκες να συνεισφέρουν πιο αποτελεσματικά στη φυσική. ΟΙ συστάσεις αυτές αναφέρονται σε σχολεία, πανεπιστήμια, βιομηχανία, κυβέρνηση και συμβούλια χρηματοδότησης. Οι αντιπροσωπείες επέστρεψαν στη συνέχεια στις χώρες τους όπου ελπίζουν να μετατρέψουν τα λόγια σε πράξη. IUPAP
Working Group on Women in Physics
|