Παρασκευή, 27 Μαΐου 2011

To ηλεκτρόνιο είναι πράγματι (σχεδόν) τελείως σφαιρικό

 
Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο
Ξέρουμε ότι είναι υπερκινητικό, ότι είναι αρνητικά φορτισμένο και ότι «κινεί» την ενέργεια του κόσμου μας. Τώρα μαθαίνουμε ότι το ηλεκτρόνιο είναι όπως όλα δείχνουν απολύτως στρογγυλό -σχεδόν το πρότυπο μιας τέλειας σφαίρας.

Η είδηση, η οποία ήρθε από τις ακριβέστερες μετρήσεις που έχουν γίνει μέχρι σήμερα, απογοήτευσε κάποιους επιστήμονες. Μια «ανωμαλία» στο σφαιρικό σχήμα του ηλεκτρονίου θα επιβεβαίωνε την ύπαρξη ορισμένων υποατομικών σωματιδίων και κάποιες νεότερες θεωρίες της Φυσικής ενώ ίσως μας έδινε απαντήσεις για την τύχη της αντιύλης.

Οι ειδικοί ωστόσο δεν το βάζουν κάτω. Θεωρούν ότι μελλοντικές, ακόμη πιο ακριβείς μετρήσεις, ίσως βάλουν τα πράγματα στη θέση τους.

Πιο τέλειο δεν γίνεται


Το πείραμα, το οποίο διενεργήθηκε από ερευνητές του Imperial College στο Λονδίνο και είναι το τελευταίο και πιο «βελτιωμένο» από μια μεγάλη σειρά ανάλογων εγχειρημάτων, ήταν κατηγορηματικό: το ηλεκτρόνιο είναι μια τέλεια σφαίρα με απόκλιση ένα σε ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια.

«Αν φανταστούμε ότι θα μπορούσαμε να μεγεθύνουμε το ηλεκτρόνιο τόσο ώστε να αποκτήσει το μέγεθος του Ηλιακού Συστήματος τότε θα ήταν σφαιρικό με απόκλιση μικρότερη από μια τρίχα των μαλλιών μας». δήλωσε ο Εντουαρντ Χάιντς, φυσικός στο Imperial College και επικεφαλής της ομάδας των ερευνητών, στην ιστοσελίδα της επιθεώρησης Nature όπου και δημοσιεύεται η σχετική μελέτη.

Ηλεκτρόνιο και Καθιερωμένο Μοντέλο

Η τόση ενασχόληση των φυσικών με την τελειότητα της σφαίρας του ηλεκτρονίου δεν εμπίπτει στο πλαίσιο κάποιας επιστημονικής τελειομανίας. Το αν το υποατομικό σωματίδιο έχει απόλυτα σφαιρικό σχήμα ή όχι έχει καθοριστική σημασία για ορισμένες σύγχρονες θεωρίες οι οποίες προσπαθούν να συμπληρώσουν τα κενά του Καθιερωμένου Μοντέλου, όπως η υπερσυμμετρία.

Με βάση τα όσα ξέρουμε από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής έχουμε μάθει να «βλέπουμε» το ηλεκτρόνιο σαν μια αρνητικά φορτισμένη σφαίρα που κινείται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου. Το Καθιερωμένο Μοντέλο όμως αδυνατεί να εξηγήσει ορισμένα φαινόμενα του Σύμπαντος. Γι’ αυτό ορισμένες θεωρίες, όπως η υπερσυμμετρία, έχουν έλθει να συμπληρώσουν τα κενά προσθέτοντας γύρω του ένα «νέφος» από θεωρητικά σωματίδια.

Η ύπαρξη όμως αυτών των σωματιδίων θα πρέπει να χαλάει την τέλεια στρογγυλάδα του ηλεκτρονίου: το σχήμα του αντί για απόλυτα σφαιρικό θα πρέπει να είναι ελαφρώς πεπλατυσμένο στους πόλους, όπως αυτό της Γης. «Αυτό που κάναμε εμείς ήταν να σχεδιάσουμε ένα πείραμα για να ελέγξουμε αυτό το ενδεχόμενο με ένα πολύ, πολύ υψηλό βαθμό ακριβείας» εξήγησε ο κ. Χάιντς.

Η αναζήτηση συνεχίζεται

Τα αποτελέσματα του πειράματος δεν εμφάνισαν ωστόσο καμία τέτοια ένδειξη, αφού δεν εντόπισαν σχεδόν ούτε ένα ψεγάδι στη σφαίρα του ηλεκτρονίου. Ο κ. Χάιντς τονίζει ότι αυτό δεν σημαίνει ότι θεωρίες όπως η υπερσυμμετρία καταρρίπτονται, το βέβαιο όμως είναι ότι δεν αποκτούν την πολυπόθητη επιβεβαίωσή τους. Τουλάχιστον όχι ακόμη.

Ο καθηγητής και η ομάδα του επεξεργάζονται την τελειοποίηση των μεθόδων τους και την επιστροφή τους με ένα νέο πείραμα δεκαπλάσιας ακρίβειας εντός της επόμενης πενταετίας. Ο απώτερος στόχος πάντως είναι μια ακρίβεια 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή που προσφέρουν τα σύγχρονα μέσα.

«Αν εκατονταπλασιάζαμε την ακρίβεια και πάλι δεν βλέπαμε τίποτε θα αποκλείαμε κατά κάποιον τρόπο όλες τις σύγχρονες θεωρίες» δήλωσε ο φυσικός. «Οι θεωρητικοί όμως είναι πολύ δημιουργικοί και το πιθανότερο είναι ότι θα επινοούσαν μοντέλα όπου η απόκλιση από το σφαιρικό σχήμα θα ήταν ακόμη μικρότερη».

Βήμα Science

Δευτέρα, 23 Μαΐου 2011

Σκοτεινή ενέργεια


από το Βήμα 20/05/11
Λονδίνο 
Οσο και αν ορισμένοι δυσκολεύονται να το πιστέψουν, η σκοτεινή ενέργεια τελικά φαίνεται πως υπάρχει. Αυτό πιστοποιούν τα πρώτα αποτελέσματα της μεγαλύτερης αστρονομικής «χαρτογράφησης» που έχει γίνει μέχρι σήμερα, τα οποία επιπλέον δείχνουν ότι το Σύμπαν όχι απλώς επεκτείνεται διαρκώς, αλλά και ότι η επέκταση αυτή γίνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Ετσι αποδεικνύεται ότι τελικά ο Αϊνστάιν δεν έκανε λάθος. Αυτή η ασύλληπτη μορφή ενέργειας δρα ως κοσμολογική σταθερά η οποία υπερνικά τη βαρυτική επιρροή και «σπρώχνει» το Σύμπαν προς τα έξω, σε μια επέκταση που φαινομενικά αντιβαίνει στους νόμους της βαρύτητας.
Η ανακάλυψη χαιρετίζεται από τους αστροφυσικούς ως τεράστιας σημασίας, όχι μόνο επειδή επιβεβαιώνει τις ως τώρα θεωρίες τους αλλά και γιατί, όπως τονίζουν, αποτελεί ένα ουσιαστικό βήμα για τις μελλοντικές έρευνές τους.
Μελέτη στους γαλαξίες
Η διεθνής ομάδα ερευνητών μελέτησε επί πέντε χρόνια περισσότερους από 200.000 γαλαξίες φθάνοντας πίσω στον χρόνο ως και 8 δισ. έτη φωτός _ περισσότερο από το μισό της ηλικίας του Σύμπαντος. Στόχος τους ήταν να μετρήσουν την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας μέσω της ανάπτυξης ενός τρισδιάστατου χάρτη της κατανομής των σμηνών των μακρινών γαλαξιών στο Σύμπαν.
Για να εξασφαλίσουν αντικειμενικό έλεγχο σε σχέση με μελέτες που έχουν γίνει στο παρελθόν υιοθέτησαν μια πρωτοποριακή προσέγγιση χρησιμοποιώντας δυο τεχνικές. Η πρώτη αφορούσε τη μέτρηση των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων, ενός προτύπου που παρατηρείται στην κατανομή των γαλαξιών στο Σύμπαν.
Η δεύτερη επικεντρωνόταν στη μέτρηση της ταχύτητας με την οποία σχηματίστηκαν τα σμήνη των γαλαξιών στο πέρασμα του χρόνου. Και οι δυο τεχνικές επιβεβαίωσαν την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας και την επιτάχυνση της επέκτασης του Σύμπαντος.
Απρόσμενες ανακαλύψεις
«Η επιτάχυνση της επέκτασης του Σύμπαντος ήταν μια ανακάλυψη που μας εξέπληξε»τόνισε ο Κρις Μπλέικ του Πολυτεχνείου του Σουίνμπερν της Αυστραλίας, ένας εκ των συγγραφέων της μελέτης, μιλώντας στον αυστραλιανό Τύπο. «Εδειξε ότι έχουμε ακόμη να μάθουμε πολλά γύρω από τη Φυσική».
Το γεγονός ότι το Σύμπαν επεκτείνεται προβληματίζει εδώ και καιρό τους επιστήμονες, Κάτι τέτοιο αντίκειται στις θεωρίες του Αϊνστάιν που υπαγορεύουν ότι η βαρύτητα είναι μια δύναμη έλξης που συγκρατεί το Σύμπαν. Η σκοτεινή ενέργεια, η οποία «συνελήφθη» ως έννοια στα τέλη της δεκαετίας του 1990 από τη μελέτη των μακρινών σουπερνόβα, αποτέλεσε τον από μηχανής Θεό που ήρθε να δώσει απάντηση σε αυτό το αδιέξοδο.
Οι θεωρητικοί την προτείνουν ως μια δύναμη που επενεργεί σε ολόκληρο το Σύμπαν _ μια κοσμολογική σταθερά _ και υπολογίζουν ότι αποτελεί το 74% του Σύμπαντος με την εξίσου «ασύλληπτη» σκοτεινή ύλη _ η οποία δεν εκπέμπει ούτε ανακλά καμία ανιχνεύσιμη ακτινοβολία _  να συνιστά το 22% και τη γνωστή μας ύλη _ άστρα, πλανήτες, γαλαξίες κ.ο.κ. _ μόλις το 4%.
Αντίθετα η αντίπαλη θεωρία απορρίπτει την ύπαρξή της σκοτεινής ενέργειας και αποδίδει την επέκταση του Σύμπαντος σε μια «μεταστροφή» της βαρύτητας. Προσάπτει το λάθος στον Αϊνστάιν υποστηρίζοντας ότι ο μεγάλος θεωρητικός δεν υπολόγισε ότι η βαρύτητα στις πολύ μεγάλες αποστάσεις μετατρέπεται από δύναμη έλξης σε δύναμη απώθησης.
Δικαίωση των θεωριών
«Η δράση της σκοτεινής ενέργειας είναι σαν να ρίχνεις μια μπάλα ψηλά στον αέρα και αυτή να τρέχει όλο και πιο γρήγορα προς τον ουρανό» εξήγησε ο κ. Μπλέικ. «Τα αποτελέσματα μας λένε ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί πράγματι μια κοσμολογική σταθερά, όπως είχε προτείνει ο Αϊνστάιν».
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος WiggleZ, το οποίο ξεκίνησε το 2006 και ολοκληρώθηκε εφέτος. Για τη διενέργειά της χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Galaxy Evolution Explorer (Galex) της NASA και το Αγγλο-Αυστραλιανό Τηλεσκόπιο (Anglo-Australian Telescope) στο όρος Σάιντινγκ Σπρινγκ της Αυστραλίας.
Τα πρώτα συμπεράσματα των ερευνητών περιγράφονται σε δυο μελέτες οι οποίες έχουν γίνει δεκτές προς δημοσίευση στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

next 5 in 5 Οι προβλέψεις της ΙΒΜ για τις τεχνολογικες εξελιξεις