|
|
|
Οι 10 σημαντικότερες ειδήσεις από το χώρο της φυσικής κατά το 2004, σύμφωνα με το PhysicsWebΠηγή: PhysicsWeb, Δεκέμβριος 2004 |
|
Καθώς η κοινότητα των φυσικών ετοιμάζεται να εορτάσει την συμπλήρωση εκατονταετίας από την δημοσίευση των εργασιών του Einstein πάνω στην ειδική σχετικότητα, την κβαντική θεωρία του φωτός και την κίνηση Brown, πολλές από τις σημαντικότερες ειδήσεις της φετινής χρονιάς έχουν τις ρίζες τους σ' αυτά που έκανε ο Einstein το 1905. άλλα σημαντικά νέα περιλαμβάνουν τις ενδείξεις για αρχαίο νερό στον Άρη, την πρόοδο στη φυσική χαμηλών θερμοκρασιών και την κατασκευή του μικρότερου ατομικού ρολογιού στον κόσμο 1. Καθαρή και εφαρμοσμένη
έρευνα στην κβαντική μηχανική 1. Καθαρή και εφαρμοσμένη κβαντική φυσική Το 2004 ήταν το έτος στο οποίο το κβαντικό σύστημα κρυπτογραφίας χρησιμοποιήθηκε σε μια εμπορική συναλλαγή για πρώτη φορά. Στις 21 Απριλίου ο δήμαρχος της Βιέννης μετέφερε λογιστικά χρήματα από το δημαρχείο της πόλης στην τράπεζα Austria Creditanstalt μέσα από ένα καλώδιο οπτικών ινών, χρησιμοποιώντας ένα κβαντικό "κλειδί" φτιαγμένο από ξεχωριστά φωτόνια για να εξασφαλίσει ότι η μεταφορά ήταν απολύτως ασφαλής. Αυτή τη στιγμή τα κλασσικά κλειδιά -- ουσιαστικά τυχαίοι αριθμοί που πρέπει να κρατηθούν μυστικοί από τα δύο ενδιαφερόμενα μέρη -- χρησιμοποιούνται για την ασφάλεια τέτοιων συναλλαγών. Το κβαντικό κλειδί παρήχθη στην τράπεζα με τη χρησιμοποίηση ενός κρυστάλλου για να μετατρέψει τα φωτόνια από ένα λέιζερ στα "διαπλεγμένα" ζευγάρια των φωτονίων: ένα φωτόνιο ανά κάθε ζευγάρι παρέμεινε στην τράπεζα ενώ άλλο εστάλη στο δημαρχείο. Με τη μέτρηση των πολώσεων των φωτονίων, τα δύο συμβαλλόμενα μέρη ήταν σε θέση να παραγάγουν τις ίδιες σειρές από τα ψηφία 1 και 0 που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως κλειδί. Εκτός από την υποστήριξη αλγορίθμων για παραγωγή "κλειδιών", το κβαντικό σύστημα κρυπτογραφίας έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι οι υποκλοπές μπορούν να ανιχνευθούν εύκολα. Το Δεκέμβριο αρκετές από τις ομάδες που συμμετέχουν στο πείραμα της Βιέννης μοιράστηκαν το βραβείο Καρτέσιος της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την εργασία τους πάνω στο κβαντικό σύστημα κρυπτογραφίας. Αλλού οι κβαντικοί φυσικοί έκαναν μια σειρά σημαντικών πειραματικών ανακαλύψεων στη βασική έρευνα με διαπλεγμένες καταστάσεις που περιέχουν μέχρι πέντε φωτόνια, άτομα που είναι τηλεμεταφέρθηκαν για πρώτη φορά, και εξερεύνησαν το όριο μεταξύ του κβαντικού και κλασσικού κόσμου χρησιμοποιώντας μόρια από άνθρακα- 70 .
Cryptography system goes underground 2. Θέτοντας υπό έλεγχο τη Γενική Σχετικότητα Τον Ιανουάριο, οι ραδιο αστρονόμοι στην Αυστραλία και στο Ενωμένο Βασίλειο ανέφεραν ότι είχαν ανακαλύψει το πρώτο διπλό σύστημα pulsar . Τα Pulsars είναι εξαιρετικά πυκνά, γρήγορα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων που έχουν ένα εκατομμύριο φορές τη μάζα της γης, αλλά μόλις μερικές δεκάδες χιλιομέτρων ως διάμετρο. Η ανακάλυψη θα επιτρέψει στους φυσικούς να εκτελέσουν τους πιο αυστηρούς ελέγχους της γενικής θεωρίας της σχετικότητας μέχρι σήμερα. Ο Απρίλιος είδε την τοποθέτηση σε τροχιά του ανιχνευτή βαρύτητας Β, μιας συσκευής, η οποία έχει ως σκοπό να εξετάσει δύο προβλέψεις της γενικής σχετικότητας: Το φαινόμενο Lense- Thirring και το γεωδετικό φαινόμενο. Το πρώτο προκαλείται από σώματα μεγάλης μάζας, όπως άστρα και πλανήτες, τα οποία παρασέρνουν τον γύρω χωροχρόνο καθώς περιστρέφονται τα ίδια, ενώ το δεύτερο οφείλεται στη διαστρέβλωση του χωροχρόνου που προκαλείται από το σώμα. Τα πρώτα αποτελέσματα από την αποστολή αναμένονται το 2006. Τον Οκτώβριο, εντούτοις, οι φυσικοί στην Ιταλία και τις ΗΠΑ ανέφεραν ότι είχαν χρησιμοποιήσει τα υπάρχοντα δορυφορικά στοιχεία για να μετρήσουν την επίδραση Lense- Thirring με μια ακρίβεια 10% και ότι τα αποτελέσματά τους ήταν σύμφωνα με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας.
First
double pulsar comes into view 3. Μια καλή χρονιά για την πλανητική επιστήμη Το 2004 ήταν ένα παραγωγικό έτος με δύο οχήματα, το Opportunity και το Spirit, να προσεδαφίζονται πάνω στον Άρη, και το Mars Express να τίθεται σε τροχιά γύρω από τον γείτονά μας. Και οι τρεις αποστολές βρήκαν στοιχεία για αρχαίο νερό στον Άρη -- ένας άθλος που επιλέχτηκε ως η σημαντική ανακάλυψη του έτους από το περιοδικό Science. Οι εικόνες από το Opportunity αποκάλυψαν πολυάριθμες στρώσεις στρώσεις του εδάφους, παρόμοιες με τους ιζηματογεννείς βράχους στη γη, και μας υποδεικνύουν ότι το υγρό νερό κάποτε έρεε μέσα από τους βράχους, ενώ το Spirit διαπίστωσε ότι το νερό μπορεί να είχε αλλάξει τους ηφαιστειακούς βράχους στον κρατήρα Gusev. Εν τω μεταξύ η συσκευή ΩΜΕΓΑ που βρίσκεται στο Mars Express, έλαβε τις πρώτες άμεσες ενδείξεις για παγωμένο νερό στην επιφάνεια του Άρη, αναλύοντας το φάσμα του ηλιακού φωτός που ανακλάται από τον ερυθρό πλανήτη. Επίσης, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν την Sedna, το πιο απόμακρο αντικείμενο που έχει παρατηρηθεί στο ηλιακό σύστημα -- ένας άθλος που επιλέχτηκε ως κορυφαία ιστορία του έτους από το περιοδικό Astronomy. Και ακόμα πιο μακριά, τρεις χωριστές ομάδες αστρονόμων, ανακάλυψαν τρεις πλανήτες που είναι μεταξύ 10 και 20 φορές μεγαλύτεροι από τη γη. Αυτές οι υπερμεγέθεις Γαίες είναι οι μικρότερες μεταξύ των περίπου 140 εξωηλιακών πλανητών που ανιχνεύτηκαν μέχρι τώρα.
Mars
Express finds water - official 4. Υπέρ-στερεό ήλιο Οι φυσικοί στο πολιτειακό πανεπιστήμιο Pennsylvania στις ΗΠΑ,
δημιούργησαν μια νέα υπέρ-στερεή φάση της ύλης, ψύχοντας ήλιο-4 σε εξαιρετικά
χαμηλές θερμοκρασίες. Το υπέρ-στερεό ήλιο-4 συμπεριφέρεται σαν υπέρ-ρευστό
δηλαδή ρευστό που ρέει χωρίς ιξώδες, αλλά έχει και όλα τα χαρακτηριστικά ενός
κρυσταλλικού στερεού. Το υγρό ήλιο-4 δείχνει υπερρευστότητα όταν ψυχθεί κάτω
από τους 20 Κ. Τα πειράματα στο πανεπιστήμιο Penn State, τα οποία
εκτελέστηκαν σε μια περιοχή πιέσεων μεταξύ 26 και 66 bars, δείχνουν ότι το
στερεό ήλιο-4 γίνεται υπέρ-ρευστό σε θερμοκρασίες κάτω των
Supersolid
is seen in the lab 5. Υπέρ-ψυχρά αέρια Fermi Τον Ιούλιο, φυσικοί στο Innsbruck της Αυστρίας ανέφεραν τις πιο ισχυρές ενδείξεις μέχρι σήμερα για υπέρ-ρευστότητα σε ένα εξαιρετικά ψυχρό αέριο φερμιονικών ατόμων, όταν παρατήρησαν για πρώτη φορά το ενεργειακό χάσμα που συνοδεύει τον σχηματισμό ζευγών, σε ένα εξαιρετικά ψυχρό αέριο Fermi. Η παρατήρηση ενός παρόμοιου χάσματος σε ημιαγωγούς χαμηλής θερμοκρασίας στο τέλος της δεκαετίας του 1950, αποτέλεσε ένα μεγάλο σταθμό στην προσπάθεια να κατανοήσουμε τα υλικά αυτά. Τα νέα αποτελέσματα, τα οποία συμφωνούν με τους θεωρητικούς υπολογισμούς που έγιναν από μια άλλη ομάδα στη Φινλανδία, θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε περισσότερο την υπεραγωγιμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και συστήματα τόσο διαφορετικά όπως τα εξωτικά άστρα νετρονίων, οι ατομικοί πυρήνες, και το πλάσμα γκλουονίων και κουάρκς. Το ενεργειακό χάσμα παρατηρήθηκε σε πειράματα φερμιονικών συμπυκνωμάτων, τα οποία είναι μια καινούργια κατάσταση της ύλης η οποία αναφέρθηκε για πρώτη φορά τον περασμένο Ιανουάριο από μια ερευνητική ομάδα στις ΗΠΑ.
Fermi
gas goes superfluid 6. Οι φυσικοί επιτίθενται στους ιούς Οι περισσότεροι από τους φυσικούς είναι συνηθισμένοι στην ανίχνευση
αντικειμένων όπως τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια, αλλά την χρονιά αυτή αυξήθηκε
το ενδιαφέρον για την ανίχνευση ζωντανών αντικειμένων όπως οι ιοί. Διαφορετικές
ομάδες στις ΗΠΑ τροποποίησαν υπάρχουσες συσκευές - όπως τα ταρανζίστορς πεδίου,
τα μικροσκόπια ατομικής δύναμης, νανοηλεκτρομηχανικά συστήματα και μαγνητικούς
αισθητήρες - έτσι ώστε να μπορέσουν να ανιχνεύσουν μεμονωμένους ιούς.
Nanodevices
target viruses 7. Το σπιν των ηλεκτρονίων Το φαινόμενο Hall με τα σπιν, το οποίο κάνει τα ηλεκτρόνια με
σπιν-πάνω και τα ηλεκτρόνια με σπιν-κάτω να μαζεύονται στις απέναντι πλευρές
ενός δείγματος, κάτω από την παρουσία ενός ηλεκτρικού πεδίου, παρατηρήθηκε
για πρώτη φορά τη χρονιά αυτή. Η ικανότητα να διαχειριζόμαστε τα ηλεκτρονικά
σπιν με τη βοήθεια ηλεκτρικών πεδίων αντί μαγνητικών πεδίων, θα μπορούσε να
αποδειχτεί χρήσιμη για συσκευές με τεχνολογία "spintronic" οι οποίες διαχειρίζονται
τον σπιν των ηλεκτρονίων αντί για το φορτίο τους. Συγχρόνως οι φυσικοί κατάφεραν
να απεικονίσουν το σπιν ενός μεμονωμένου ηλεκτρονίου για πρώτη φορά, συνδυάζοντας
τεχνικές απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού με μικροσκοπία μαγνητικής δύναμης.
Η επιτυχία αυτή θεωρήθηκε ως η κορυφαία είδηση της φυσικής από το περιοδικό
Physics News Update του American Institute of Physics.
Hall
effect takes a spin 8. Τα υγρά εναντιώνονται στους νόμους των ρευστών Τα στερεά συνήθως τήκονται όταν θερμαίνονται, αλλά τον Σεπτέμβριο
Γάλλοι φυσικοί ανέφεραν ότι ένα απλό διάλυμα που αποτελείτο από δύο οργανικές
ενώσεις μετατρέπεται σε στερεό όταν θερμαίνεται και σε υγρό ξανά όταν ψύχεται.
Η ομάδα λέει ότι οι δεσμοί υδρογόνου είναι υπεύθυνοι για την νεωτεριστική
αυτή συμπεριφορά.
Law-breaking
liquid defies the rules 9. Το πιο μικρό ατομικό ρολόι Για περισσότερα από 50 χρόνια, τα ατομικά ρολόγια έχουν γίνει το χρυσό πρότυπο για τη μέτρηση του χρόνου και της συχνότητας, αλλά οι εφαρμογές τους είναι περιορισμένες εξαιτίας της πολυπλοκότητάς τους, του μεγέθους τους και της δαπάνης που απαιτούν. Τώρα, φυσικοί στις ΗΠΑ δημιούργησαν ένα φυσικό πακέτο - τα συστατικά που βρίσκονται στην καρδιά ενός ατομικού ρολογιού - το οποίο είναι 100 φορές μικρότερο από αυτά που υπάρχουν στα συνηθισμένα ατομικά ρολόγια και αρκετές τάξεις μεγέθους πιο σταθερό από τις συμβατικές συσκευές όπως οι ταλαντωτές κρυστάλλων quartz. Το νέο ρολόι ανοίγει τον δρόμο για χρονομέτρηση ατομικού επιπέδου σε φορητά συστήματα που θα δουλεύουν με μπαταρία, όπως απαιτείται σε δέκτες GPS και σε ασύρματες επικοινωνίες. NIST unveils smallest atomic clock 10. Σωματίδια και βραβεία Το 2004 οι φυσικοί των σωματιδίων συνέχισαν να εκθέτουν αποτελέσματα
που συμφωνούν με το καθιερωμένο πρότυπο, όπως η πρώτη παρατήρηση της παραβίασης
της ισοτιμίας (parity) στις συγκρούσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων στο Stanford,
καθώς επίσης και τα αποτελέσματα που απαιτούν μια νέα φυσική πέρα από το καθιερωμένο
πρότυπο. Τα τελευταία αυτά αποτελέσματα, περιλαμβάνουν την ακριβέστερη
μέχρι σήμερα μέτρηση της ανώμαλης μαγνητικής ροπής του μιονίου, στο Brookhaven
και τις ενδείξεις για τις ταλαντώσεις των αντινετρίνων από το πείραμα KamLAND
στην Ιαπωνία.
SLAC
sees parity violation in electrons Και τέλος: Η φυσική των πάντων Όπως πάντα, οι φυσικοί δεν περιορίστηκαν μόνο στη φυσική κατά το 2004. Οι αράχνες, η αρχαιολογία, Το Βραζιλιάνικο ποδόσφαιρο και το Ευρωπαϊκό σύνταγμα, ήταν μερικά από τα θέματα που προσέλκυσαν την προσοχή της κοινότητας των φυσικών κατά τη διάρκεια της χρονιάς, ενώ τον Αύγουστο ένα πρακτορείο στοιχημάτων στη Βρετανία άνοιξε στοιχήματα για την πραγματοποίηση αρκετών σημαντικών στόχων της φυσικής που αναμένονται να πραγματοποιηθούν μέχρι το 2010. Reversal
of fortune for Turin Shroud |