1.Το διβορίδιο του Μαγνησίου κάνει την εμφάνισή του
2. Το φως επιβραδύνεται μέχρι που σταματά
3. Υπερβραχείς παλμοί laser
4. H προέλευση του Σύμπαντος έρχεται στο προσκήνιο της έρευνας
5. Τα νετρίνα, αποδεικνύουν σωστές κάποιες θεωρίες
6. Αλλάζει η σταθερά λεπτής υφής ;
7. Τα συμπυκνώματα υπερασπίζονται το στέμμα τους
8. Οι υπεραγωγοί και οι μαγνήτες γίνονται οργανικοί
9. Νανοσωλήνες: από την καινοτομία στα νανοηλεκτρονικά
10. Η φυσική βγαίνει από το εργαστήριο και γίνεται εφαρμοσμένη
11. Και τώρα οι άσχημες ειδήσεις

1. Το διβορίδιο του Μαγνησίου κάνει την εμφάνισή του

Ιάπωνες φυσικοί άρχισαν το 2001 με την ανακάλυψη ότι μια εκπληκτικά απλή ένωση - διβορίδιο μαγνησίου - είναι ένας υπεραγωγός μέχρι τη θερμοκρασία των 39ο Kelvin, σχεδόν η διπλή θερμοκρασία οποιουδήποτε άλλου υπεραγωγού με μέταλλο. Αυτός ο ιδιαίτερος συνδυασμός στοιχείων αγνοήθηκε προφανώς από τους επιστήμονες που έψαχναν για υπεραγωγούς μεταξύ των μετάλλων μετάπτωσης στη δεκαετία του '50.
Η σημαντική ανακάλυψη προκάλεσε μια έκρηξη της έρευνας στους μηχανισμούς αυτής της υπεραγωγιμότητας και των πιθανών εφαρμογών για το διβορίδιο του μαγνησίου.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

2. Το φως επιβραδύνεται μέχρι που σταματά

Σκεφτόμαστε συνήθως το φως κινούμενο με 300 εκατομμύρια μέτρα ανά δευτερόλεπτο, αλλά αυτό το έτος, δύο ομάδες φυσικών στις ΗΠΑ κατόρθωσαν να σταματήσουν τους παλμούς λέιζερ κατά την πορεία τους. Ένα είδος "σχηματισμού κβαντικής συμβολής" παγιδεύει τους παλμούς φωτός μέσα σε ένα αέριο ψυχρών ατόμων, μέσα από το οποίο επανεμφανίζονται αρκετά χιλιοστά του δευτερολέπτου αργότερα. Αν και οι παλμοί φωτός που χρησιμοποιούνται στα πειράματα θα είχαν μήκος αρκετά χιλιόμετρα αν ταξίδευαν ελεύθερα στον κενό χώρο, το d κύτταρο με τους ατμούς μέσα στο οποίο ήταν παγιδευμένοι είχε μήκος ακριβώς μισό χιλιοστόμετρο.

Αυτό το επίτευγμα έρχεται μετά από δύο έτη αφότου οι φυσικοί μείωσαν επιτυχώς την ταχύτητα του φωτός σε 17 μέτρα το δευτερόλεπτο. Καθώς τα όρια της οπτικής διευρύνονται, νέα και απροσδόκητα φαινόμενα εμφανίζονται που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε πεδία τόσο διαφορετικά όπως η κβαντική πληροφορία και η κοσμολογία. Σε ένα πιο πρακτικό επίπεδο, οι μελλοντικές εξελίξεις στην επικοινωνία με οπτικές ίνες εξαρτώνται από την κατανόηση της θεμελιώδους συμπεριφοράς του φωτός.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

3. Υπερβραχείς παλμοί laser

Μια φορά κι έναν καιρό, τα υπερταχέα φαινόμενα - όπως η εξέλιξη των χημικών αντιδράσεων - ήταν αόρατα σε μας επειδή ούτε οι καλύτεροι ανιχνευτές δεν μπορούσαν να ανιχνεύσουν τις αλλαγές στα αρκετά σύντομα χρονοδιαστήματα. Αλλά με την εμφάνιση των παλμών φωτός που διαρκούν femtoseconds - αυτά είναι 10 -15 δευτερόλεπτα - οι επιστήμονες έχουν ανοίξει ένα παράθυρο στον κόσμο των βιολογικών και χημικών διαδικασιών. Ακόμη και αυτό είναι πάρα πολύ αργό για μερικά φυσικά φαινόμενα: παραδείγματος χάριν, οι μεταπτώσεις των δέσμιων ηλεκτρονίων μεταξύ των διαφόρων στιβάδων των ατόμων εξελίσσονται σε attoseconds - αυτά είναι 10 -18 δευτερόλεπτα.

Αλλά το Νοέμβριο του 2001, αναφέρθηκαν, παλμοί φωτός που διαρκούν εκατοντάδες attoseconds. Αυτοί οι παλμοί χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά, για να παρακολουθήσουν μια πολύ γρήγορη ηλεκτρονική διαδικασία - τον ιονισμό του αερίου Κρυπτού. Οι φυσικοί έδειξαν επίσης κατά τη διάρκεια της περασμένης χρονιάς, ότι η ταλάντωση του ορατού φωτός σε έναν παλμό διάρκειας femtosecond μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εκκρεμές σε ένα "οπτικό ρολόι", το οποίο είναι περίπου επτά φορές ακριβέστερο από τα καλύτερα υπάρχοντα ατομικά ρολόγια.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

4. Η προέλευση του Σύμπαντος έρχεται στο προσκήνιο της έρευνας

Τα αποτελέσματα τριών ανεξάρτητων κοσμολογικών πειραμάτων, που αναγγέλθηκαν τον Απρίλιο έδωσαν την ισχυρότερη ένδειξη ότι το αποκαλούμενο πληθωριστικό μοντέλο του κόσμου είναι σωστό. Τα πειράματα Boomerang, DASI, και Maxima, μέτρησαν αποκλίσεις στη θερμοκρασία του "κοσμικού υποβάθρου μικροκυμάτων" με πρωτοφανή ακρίβεια. Ο διαστημικός Ανιχνευτής Ανισοτροπίας Μικροκυμάτων της NASA - που εκτοξεύτηκε τον Ιούνιο - αναμένεται να κάνει ακόμη ακριβέστερες μετρήσεις σε μια μεγαλύτερης περιοχή του ουρανού.

Οι Κοσμολόγοι θεωρούν ότι το Σύμπαν πέρασε μια περίοδο εξαιρετικά γρήγορης επέκτασης, όταν ήταν λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο παλαιό. Καθώς το υπέρθερμο πλάσμα ψύχθηκε και σχηματίστηκαν τα πρώτα ελαφριά στοιχεία, ελευθερώθηκε μια έντονη ροή φωτονίων. Κατά τη διάρκεια του μετέπειτα χρόνου - και με την επόμενη επέκταση του Σύμπαντος - τα μήκη κύματος αυτών των φωτονίων μεγάλωσαν στα μήκη κύματος μικροκυμάτων, τα οποία μπορούν να παρατηρηθούν και σήμερα. Οι διακυμάνσεις στη θερμοκρασία αυτών των μικροκυμάτων σε όλο τον ουρανό θεωρούνται ότι απεικονίζουν την κατανομή της ύλης στο αρχικό Σύμπαν.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

5. Τα νετρίνα, αποδεικνύουν σωστές κάποιες θεωρίες

Οι αστρονόμοι έλυσαν αυτό το έτος, έναν από μακρού υφιστάμενο γρίφο στην ηλιακή φυσική με την οριστική απόδειξη ότι τα νετρίνα μπορούν να αλλάξουν " γεύση" - ή "να ταλαντεύονται μεταξύ δύο διαφορετικών ειδών" - καθώς ταξιδεύουν από τον ήλιο στη γη. Οι παρατηρήσεις από καιρό είχαν δείξει ότι ο ήλιος εμφανίστηκε να παράγει λιγότερα νετρίνα σε σχέση με την πρόβλεψη του αποκαλούμενου ηλιακού μοντέλου. Αλλά η ανακάλυψη ότι ένα μέρος των νετρίνων αλλάζει σε μια "γεύση" (flavour), που δεν μπορεί να ανιχνευθεί από τα υπάρχοντα όργανα ταιριάζει τέλεια με το παρατηρούμενο έλλειμμα.

Οι φυσικοί σωματιδίων, εν τω μεταξύ, εξέθεσαν τα πρώτα στοιχεία για ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως παραβίαση της συμμετρίας φορτίου-ομοτιμίας στα β-μεσόνια. Οι φυσικοί θεωρούν ότι το Big Bang δημιούργησε ίσα ποσά σωματιδίων ύλης και αντιύλης, και ότι η παραβίαση φορτίου-ομοτιμίας (CP) απαιτείται για να εξηγήσει γιατί η ύλη κυριαρχεί σήμερα στο Σύμπαν ενώ αντιύλη δεν παρατηρείται σχεδόν πουθενά.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

6. Αλλάζει η σταθερά λεπτής υφής;

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που δημοσιεύτηκαν τον Αύγουστο, η σταθερά λεπτής υφής - που καθορίζει τη δύναμη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φορτισμένων σωματιδίων και των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων - μπορεί να μην είναι τόσο σταθερή τελικά. Η σταθερά λεπτής υφής μπορεί να κάνει εμφανή την ύπαρξή της σε φαινόμενα που αφορούν στο διαχωρισμό των ενεργειακών σταθμών στα άτομα. Έτσι μια σύγκριση των φασμάτων του φωτός από τα κβάζαρ διαφορετικών ηλικιών πρέπει να αποκαλύψει οποιαδήποτε αλλαγή στη σταθερά λεπτής υφής κατά τη διάρκεια του χρόνου.

Οι αστρονόμοι στην Αυστραλία και τις ΗΠΑ έκαναν ακριβώς αυτό, και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι υπάρχει ακριβώς μια πιθανότητα 0,001% πως η σταθερά λεπτής-υφής έχει παραμείνει αμετάβλητη από την εποχή του Big Bang - ένα αποτέλεσμα που έχει τεράστιες επιπτώσεις στα μοντέλα της φυσικής σωματιδίων και της κοσμολογίας.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

7. Τα συμπυκνώματα υπερασπίζονται το στέμμα τους

Οι Eric Cornel, Wolfgang Ketterle, και Carl Wieman έλαβαν το βραβείο Νόμπελ για τη φυσική αυτό το έτος για τη δημιουργία - ακριβώς πριν έξι χρόνια - των πρώτων συμπυκνωμάτων Bose-Einstein. Από τότε, αυτή η νέα κατάσταση της ύλης γίνεται αφετηρία νέων εξελίξεων γύρω από τις ιδιότητες του φωτός και της ύλης σχεδόν κάθε μήνα. Αυτό το έτος, παραδείγματος χάριν, οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει τα συμπυκνώματα ηλίου και καλίου για πρώτη φορά.

Το συμπύκνωμα Βose-Einstein προβλέφθηκε για πρώτη φορά το 1924. Είναι ένα εξαιρετικά κρύο αέριο στο οποίο όλα τα άτομα περιγράφονται από την ίδια κυματοσυνάρτηση. Αυτό σημαίνει ότι ένα συμπύκνωμα - που είναι ένα μακροσκοπικό αντικείμενο - έχει μερικά από τα χαρακτηριστικά ενός ενιαίου ατόμου. Οι φυσικοί θεωρούν ότι τα συμπυκνώματα Βose-Einstein θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση ολόκληρου πλήθους νέων τεχνολογιών, που μπορούν να κυμαίνονται από τα κυκλώματα ατόμων ως τους κβαντικούς υπολογιστές.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

8. Οι υπεραγωγοί και οι μαγνήτες γίνονται οργανικοί

Το 2001 ήταν το έτος κατά το οποίο τα πολυμερή σώματα πρόσθεσαν την υπεραγωγιμότητα και το μαγνητισμό στο ρεπερτόριο ιδιοτήτων τους. Για τους επιστήμονες στα εργαστήρια Bell στις ΗΠΑ, το υπεραγώγιμο πολυμερές υλικό ήταν το τελευταίο σε μια μακροχρόνια γραμμή ανάπτυξης νέων οργανικών υλικών. Φιαγμένος από λεπτές ταινίες πολυ (3-hexylthiophene), δεν προβάλλει καμία αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα κάτω από την θερμοκρασία των 2,35ο Kelvin. Η θερμοκρασία στην οποία ο άνθρακας- 60 μπορεί να γίνει υπεραγωγός διπλασιάστηκε επίσης - σε 117 Kelvin - με την επέκταση του κρυσταλλικού πλέγματός του.

Οι φυσικοί στο πανεπιστήμιο της Νεμπράσκας δημιούργησαν ένα πολυμερές υλικό που έχει και σιδηρομαγνητικές και αντισιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Αυτό το πέτυχαν με τη σύνδεση χημικών τμημάτων έτσι ώστε οι πολυμερείς μονάδες παρουσίαζαν εναλλάξ ισχυρές και ασθενείς μαγνητικές ροπές. Το υλικό αυτό είναι περίπου είκοσι φορές λιγότερο "μαγνητικό" από το σίδηρο, αλλά και εκατό φορές περισσότερο "μαγνητικό" απ' ότι ο πρώτος μαγνήτης άνθρακα, που ανακαλύφθηκε επίσης εφέτος. Ρώσσοι επιστήμονες έπεσαν επάνω στις μαγνητικές ιδιότητες ενός πολυμερούς σώματος από άνθρακα- 60 καθώς έψαχναν για σημάδια υπεραγωγιμότητας.

Για να ολοκληρωθεί η εικόνα, Γάλλοι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το ίδιο το DNA εμφανίζεται να γίνεται ένας υπεραγωγός σε θερμοκρασίες κάτω από 1ο Kelvin, αν και ο μηχανισμός του φαινομένου είναι ασαφής.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

9. Νανοσωλήνες: από την καινοτομία στα νανοηλεκτρονικά

Η πρόσφατη έρευνα στις ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα αποδεικνύει ότι αυτοί γίνονται γρήγορα χρήσιμα και ευπροσάρμοστα ευέλικτα υλικά, παρά ακριβώς τα περίεργα χαρακτηριστικά τους. Τα μικροσκοπικά τυλιγμένα φύλλα του γραφίτη έχουν αποδειχθεί ότι κατέχουν εκπληκτικά ηλεκτρονικά χαρακτηριστικά, από την εμφάνισή τους στις αρχές της δεκαετίας του '90, και οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι οι νανοσωλήνες θα διαδραματίσουν έναν σημαντικό ρόλο στη μετάβαση από τη μικροηλεκτρονική στη νανοηλεκτρονική.

Μαζί με τις υπεραγώγιμες ιδιότητές τους, οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι αρκετά ευαίσθητοι και συμπεριφέρονται ως διακόπτες που μπορούν να ανοίγουν και να κλείνουν με ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Τέτοιες ηλεκτρικές ιδιότητες οδήγησαν στην επίδειξη τον Οκτώβριο των πρώτων κυκλωμάτων λογικής που έγιναν από νανοσωλήνες.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

10. Η φυσική βγαίνει από το εργαστήριο και γίνεται εφαρμοσμένη

Μακρυά από το μέτωπο της φυσικής, ήταν καλό να φανεί ότι τα γνωστά φαινόμενα και οι θεωρίες διατηρούν ακόμα μια εξέχουσα θέση στον κόσμο μας. Από την ιατρική και τα οικονομικά έως την εφαρμοσμένη μηχανική και τη βιολογία, η φυσική συνεχίζει να αποδεικνύει την αξία και τη μεταβλητότητά της σε ένα ευρύ φάσμα από διαφορετικά περιβάλλοντα.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

Πίσω στον κατάλογο

11. Και τώρα οι κακές ειδήσεις

Η επιστήμη υφίσταται κάποιες οπισθοδρομήσεις κάθε έτος και το 2001 δεν αποτέλεσε εξαίρεση. Μετά από την ανακάλυψη το 1999 του στοιχείου 118 - που ανακοινώνεται ως ΄΄ενδειξη της αναμενόμενης "νησίδας σταθερότητας" μεταξύ των βαριών στοιχείων - οι επιστήμονες στο εθνικό εργαστήριο Lawrence Berkeley στις ΗΠΑ διαπίστωσαν ότι δεν μπορούσαν να αναπαράγουν τα αποτελέσματά τους. Η ανάλυση των αρχικών στοιχείων εκ νέου, έδειξε ότι το προηγούμενο αποτέλεσμα ήταν διφορούμενο, και η ομάδα αναγκάστηκε να αποσύρει τον ισχυρισμό της, τον Αύγουστο.

Ο φτωχός οικονομικός σχεδιασμός έφερε το Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) σε πρόβλημα αυτό το φθινόπωρο όταν οι μαγνήτες για το Μεγάλο Συγκρουστή του εργαστηρίου αποδείχθηκαν πολύ ακριβότεροι απ' ότι αναμενόταν αρχικά. Μια υπέρβαση 20% στον τελικό λογαριασμό - που κάνει συνολικά 3,7δις Ελβετικά φράγκα - άφησε τους οικονομικούς διευθυντές του Κέντρου Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) ακάλυπτους για το πώς θα πλήρωναν το λογαριασμό για την ανάπτυξη του νέου Συγκρουστή σωματιδίων.

Το Νοέμβριο, ο ανιχνευτής νετρίνων, SuperKamiokande στην Ιαπωνία, δέχτηκε ένα σοβαρό χτύπημα όταν η συντήρησή του οδήγησε στην έκρηξη των περισσότερων από τους 11.000 σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστών του ανιχνευτή. Με τιμή 3000$ ο καθένας, η επισκευή της εγκατάστασης θα μπορούσε να κοστίσει μέχρι 30 εκατομμύρια δολάρια. Μετά από την ανακάλυψη το 1998 στον SuperKamiokande ότι τα νετρίνα έχουν μάζα, οι διευθυντές του εργαστηρίου είναι αποφασισμένοι να επανοικοδομήσουν τον ανιχνευτή προκειμένου να συγκεντρωθούν αρκετά στοιχεία για να επιβεβαιώσουν το αρχικό αποτέλεσμα.

ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ