Φυσική: Τι έγινε το 2011, τι περιμένουμε το 2012

Φυσική

Δύο ήσαν τα κυριότερα ερωτήματα στο πεδίο της Φυσικής, που απασχόλησαν, την χρονιά που φεύγει, όχι μόνο τη διεθνή επιστημονική κοινότητα, αλλά και το ευρύτερο κοινό, το οποίο παρακολουθεί με όλο και μεγαλύτερο ενδιαφέρον τα τεκταινόμενα στο χώρο της επιστήμης.

Και στις δύο περιπτώσεις πάντως δεν έχει δοθεί ακόμα οριστική απάντηση, κάτι που αναμένεται όμως να συμβεί το 2012. “Υπάρχει πράγματι στο σύμπαν κάτι -το σωματίδιο νετρίνο- το οποίο ταξιδεύει ταχύτερα και από το φως;” και ”Ανακαλύφθηκε πράγματι στο CERN το ‘σωματίδιο του Θεού’ (Χιγκς)”;

Εκτός όμως από τα παραπάνω ”εκλαϊκευμένα” θέματα αιχμής που έχουν ξεφύγει πλέον από το στενό κύκλο των φυσικών, στις φυσικές επιστήμες υπήρξαν πολλές περισσότερο εξειδικευμένες ανακαλύψεις, οι οποίες δεν έγιναν ευρύτερα γνωστές.

Σύμφωνα με το έγκριτο “Physics World”, που εκδίδεται από το διεθνούς φήμης Ινστιτούτο Φυσικής της Βρετανίας και καταρτίζει κάθε χρόνο το “Top 10” των ανακαλύψεων στον τομέα της Φυσικής διεθνώς, το κορυφαίο επίτευγμα στον φετινό χρόνο υπήρξε η πρωτοποριακή μελέτη του Εφρέμ Στάινμπεργκ και των συνεργατών του στο πανεπιστήμιο του Τορόντο του Καναδά στο πεδίο της κβαντομηχανικής.

Κατάφεραν να δείξουν πειραματικά για πρώτη φορά κάτι που εθεωρείτο αδύνατο έως τώρα: την παρακολούθηση της ακριβούς διαδρομής μεμονωμένων φωτονίων, όταν αυτά ταξιδεύουν στο χώρο και δημιουργούν σχήματα συμβολής, καθώς εμπλέκονται μεταξύ τους.

Χάρη στο νέο πείραμα, δεν είναι πλέον απαγορευμένη για τους κβαντικούς φυσικούς η ερώτηση σχετικά με το πού βρίσκεται ένα φωτόνιο, πριν αυτό εντοπισθεί στο χώρο.

  • Τις υπόλοιπες εννέα θέσεις καταλαμβάνουν κατά σειρά οι εξής ανακαλύψεις:

Ο Τζεφ Λούντιν του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνών του Καναδά και οι συνεργάτες του βρίσκονται στη δεύτερη θέση για άλλη μια συναφή κβαντική πρόοδο, καθώς -με τη βοήθεια της τεχνικής της ”ασθενούς μέτρησης”- προσδιόρισαν την κυματοσυνάρτηση ενός συνόλου όμοιων φωτονίων, χωρίς να καταστρέψουν κανένα από αυτά, αντίθετα με την έως τώρα χρησιμοποιούμενη μέθοδο της ”κβαντικής τομογραφίας” που έκανε μεν το ίδιο, αλλά καταστρέφοντας την κατάσταση των φωτονίων.

Στην τρίτη θέση, δύο ερευνητικές ομάδες, μία του πανεπιστημίου Κορνέλ των ΗΠΑ υπό τον Αλεξάντερ Γκαέτα και μία του Imperial College του Λονδίνου υπό τον Μάρτιν ΜακΚολ, που έδειξαν, αρχικά θεωρητικά και έπειτα πιο πρακτικά, σχεδιάζοντας μία σχετική συσκευή, ότι ένα συμβάν στον χώρο και τον χρόνο μπορεί να καταστεί ”ανύπαρκτο” για τον παρατηρητή, αν καλυφθεί από ένα ”χωροχρονικό μανδύα αορατότητας”.

Στην τέταρτη θέση, μία νέα τεχνική ακριβούς μέτρησης των κοσμικών αποστάσεων του σύμπαντος μέσω τεράστιων μαύρων οπών, που αποτελούν ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες, η οποία από προτάθηκε από επιστήμονες του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης στη Δανία και του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία, με επικεφαλής τον Ντάραχ Γουότσον.

Αντίθετα με τις σούπερ-νόβα που σήμερα χρησιμοποιούνται ως σημεία αναφοράς (”κεριά”) για τις αποστάσεις στο σύμπαν, αλλά εντοπίζονται σποραδικά, οι μαύρες τρύπες στους γαλαξιακούς πυρήνες υπάρχουν παντού και το φως τους διαρκεί περισσότερο χρόνο.

Στην πέμπτη θέση, ο Κρίστοφερ Γουίλσον του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Τσάλμερς της Σουηδίας, ο οποίος, μαζί με φυσικούς από την Ιαπωνία, την Αυστραλία και τις ΗΠΑ, έριξαν με τα πειράματά τους περισσότερο φως στο κβαντικό ”φαινόμενο Καζιμίρ”. Κατάφεραν με τη βοήθεια ενός κατόπτρου να μετατρέψουν ζεύγη εικονικών φωτονίων σε πραγματικά φωτόνια μέσα στο κενό, στη ουσία γεννώντας φως από το σκοτάδι.

Μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ, την Ινδία και την Κίνα, στην έκτη θέση, επειδή έκαναν την καλύτερη έως τώρα μέτρηση για την θερμοκρασία (δύο τρισεκατομμύρια βαθμοί Κέλβιν) που επικρατούσε στο νεογέννητο σύμπαν, λίγο μετά το ”Μπιγκ Μπανγκ”, όταν υπήρχε μόνο μια ”σούπα” ελεύθερων κουάρκ και γκλουονίων, η οποία τελικά συμπυκνώθηκε στα πρωτόνια και τα νετρόνια που βλέπουμε σήμερα.

Στην έβδομη θέση, μία διεθνής ομάδα φυσικών που εργάζονται στο ιαπωνικό πείραμα Τ2Κ, που έστειλαν μια υπόγεια ακτίνα νετρίνο μιονίων σε ένα μηχάνημα ανίχνευσης και ανακάλυψαν έξι νετρίνο που είχαν ”ταλαντωθεί” (μεταμορφωθεί) σε νετρίνο ηλεκτρονίων, δείχνοντας έτσι ότι όντως μία μορφή νετρίνο μπορεί να μεταβληθεί σε μία άλλη.

Στην όγδοη θέση οι ερευνητές του πανεπιστημίου Χάρβαρντ, υπό τον Μάλτε Γκάδερ, που για πρώτη φορά έφτιαξαν ένα βιολογικό λέιζερ από ένα ζωντανό κύτταρο (τα μόρια χειραγωγήθηκαν έτσι ώστε να γεννούν ένα έντονο, μονοχρωματικό και κατευθυντικό φως), μία σημαντική πρόοδος στο πεδίο της βιοφυσικής.

Ο Ματέο Μαριαντόνι και οι συνεργάτες του στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στην ένατη θέση, για τη σημαντική πρόοδο στη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή, καθώς πρώτοι πέτυχαν να δημιουργήσουν ένα ολοκληρωμένο κβαντικό τσιπ που εκτελεί δύο κβαντικούς αλγόριθμους.

Τέλος, στη δέκατη θέση, οι ερευνητές των πανεπιστημίων της Καλιφόρνια και του Βερμόντ, υπό την Μισέλ Φουμαγκάλι, επειδή για πρώτη φορά εντόπισαν αρχέγονα νέφη αερίων, κυρίως υδρογόνου, που θεωρούνται αυθεντικά απομεινάρια της αρχικής ”Μεγάλης Έκρηξης” (Μπιγκ Μπανγκ).

Στις σημαντικές εξελίξεις του 2011 θα πρέπει να συμπεριληφθεί και το κλείσιμο του επιταχυντή Tevatron του ερευνητικού κέντρου Fermilab των ΗΠΑ, μετά από σχεδόν τρεις δεκαετίες λειτουργίας, κάτι που αφήνει πλέον μόνο του τον επιταχυντή του CERN στην ”κούρσα” για τα μυστήρια της ύλης.

  • Οι προσδοκίες για το 2012

Όπως ανακοινώθηκε από τους επιστήμονες των δύο ανταγωνιστικών ομάδων CMS και ATLAS του CERN, όλες οι ενδείξεις ”δείχνουν” ότι υπάρχει το σωματίδιο του Χιγκς και έχει μάζα γύρω στα 125 GeV (γιγαληκετρονιοβόλτ). Αλλά θα πρέπει να περιμένουμε το επόμενο έτος για να υπάρξει μια οριστική ανακοίνωση, αν όντως μπορούμε να μιλάμε για ανακάλυψη πέρα από κάθε αμφιβολία.

Αυτό μπορεί να συμβεί τον Μάρτιο στην Ιταλία, όταν θα παρουσιαστούν με περισσότερες λεπτομέρειες τα ευρήματα από τις συγκρούσεις στον επιταχυντή του CERN. Παράλληλα, αν όντως υπάρχει το μποζόνιο του Χιγκς, αυξάνονται οι πιθανότητες και για την ανακάλυψη των σωματιδίων που προβλέπει η θεωρία της υπερσυμμετρίας.

Το δεύτερο σημαντικό θέμα που ίσως να ξεκαθαρίσει το 2012, καθώς βρίσκονται σε εξέλιξη και άλλα πειράματα πέρα από αυτό του CERN και του πειράματος OPERA του ιταλικού ερευνητικού κέντρου του Γκραν Σάσο, είναι αν τελικά το νετρίνο ταξιδεύει πιο γρήγορα από το φως, ένας ισχυρισμός που απειλεί να κλονίσει τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής και των θεωριών του Αϊνστάιν. Το πιο πιθανό πάντως είναι το ζήτημα θα παραμείνει σε εκκρεμότητα και θα παραπεμφθεί για το 2013.

Κάτι ανάλογο αναμένεται να συμβεί και με ένα άλλο μείζον ζήτημα της Φυσικής, τις έρευνες για τη σκοτεινή ύλη, που συνιστά το 23% περίπου του σύμπαντος, καθώς θα υπάρξουν νέα ερευνητικά αποτελέσματα, αλλά δύσκολα εκτιμάται ότι θα δοθεί οριστική απάντηση αναφορικά με το από τι αποτελείται αυτή η μυστηριώδης αόρατη ύλη. Το 2011 δημοσιεύθηκαν διάφορα αντιφατικά ερευνητικά αποτελέσματα για το θέμα αυτό.

Πρόοδοι αναμένονται και σε ένα άλλο συνεχώς εξελισσόμενο πεδίο, τους μανδύες αορατότητας που υπόσχονται να αποκρύβουν όχι μόνο τα αντικείμενα, αλλά και ολόκληρα γεγονότα, από τα μάτια του παρατηρητή με διάφορες τεχνολογίες.

Πηγή: ΑΠΕ- ΜΠΕ, Π. Δρακόπουλος

Κοινοποιήστε στο Facebook