Κοσμολογία

Νέα εποχή για την κοσμολογία από την ακριβέστερη μέτρηση της «ηχούς» της Μεγάλης Έκρηξης.

Για το ξεκίνημα μιας καινούριας εποχής για την κοσμολογία μιλά η επιστημονική ομάδα του πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, σχολιάζοντας το γεγονός ότι μέτρησε με τη μεγαλύτερη έως σήμερα λεπτομέρεια και ευαισθησία την πόλωση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, δηλαδή της «ηχούς» που έχει «επιζήσει» μέχρι και σήμερα από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Οι επιστήμονες βρίσκονται πίσω από το πρότζεκτ PolarBear και για την έρευνά τους χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο Huan Tran, το οποίο βρίσκεται στην έρημο Ατακάμα στη Χιλή.

Όπως περιγράφουν σε άρθρο τους στην επιστημονική επιθεώρηση Astrophysical Journal στις 20 Οκτωβρίου, με αυτή την έρευνα κατάφεραν να εντοπίσουν στη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου το χαρακτηριστικό μοτίβο πόλωσης που αυτή απέκτησε, αλληλεπιδρώντας με τις κοσμικές δομές στις πρώτες φάσεις δημιουργίας του σύμπαντος. Μια ανακάλυψη που υπόσχεται να συμβάλει στο να κατανοηθεί καλύτερα η συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας στο «νεαρό» σύμπαν.

Η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου είναι το υπόλειμμα της «λάμψης» που δημιουργήθηκε από τη Μεγάλη Έκρηξη και το οποίο μπόρεσε να αποδεσμευτεί από την ύλη 380.000 χρόνια μετά τη γένεση του σύμπαντος, όταν σχηματίστηκαν τα πρώτα ουδέτερα άτομα.

Ωστόσο, η αλληλεπίδραση με την ύλη άφησε «ίχνη» στην ακτινοβολία, προκαλώντας την πόλωσή της με μια χαρακτηριστική μορφή που ονομάζεται «τρόπος-B» (B-mode). Έτσι, αν εντοπισθούν τα «ίχνη» αυτά στην «ηχώ», τότε η επιστήμη θα αποκτήσει πληρέστερη εικόνα για την αιτία που τα προκάλεσε.

Το πρότζεκτ PolarBear βρίσκεται σε αρχικό στάδιο, με συνέπεια οι μετρήσεις να αφορούν τρεις σχετικά μικρές περιοχές του ουράνιου θόλου. Ακόμη όμως κι έτσι, οι μετρήσεις αυτές υποδεικνύουν μορφή πόλωσης σύμφωνη με τον «τρόπο-B». «Πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό ορόσημο», σχολιάζει ο Καμ Άρνολντ, μέλος της ομάδας, στο σάιτ του πανεπιστημίου.

Τον περασμένο Μάρτιο, ανάλογα ευρήματα είχαν ανακοινώσει πως ανακάλυψαν ερευνητές από το Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν στα πλαίσια του προγράμματος BICEP2, υποστηρίζοντας μάλιστα πως με αυτό τον τρόπο επιβεβαίωσαν για πρώτη φορά άμεσα την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων και τη θεωρία του πληθωριστικού μοντέλου. Στην πορεία, ωστόσο, ο ισχυρισμός τους φάνηκε να αντικρούεται από αναλύσεις δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck, οι οποίες έδειξαν πως η πόλωση της ακτινοβολίας που παρατήρησαν θα μπορούσε να προέρχεται εξ ολοκλήρου από γαλαξιακή σκόνη.

Από την πλευρά τους, οι επιστήμονες του πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο δηλώνουν πεπεισμένοι πως οι μετρήσεις τους αφορούν «αρχέγονα ίχνη» της μικροκυματικής ακτινοβολίας, και όχι εκπομπές γαλαξιακής σκόνης.

Όπως αναφέρει ο Καμ Άρνολντ, ο πρώτος λόγος είναι πως στις τρεις περιοχές που μελετήθηκαν σχεδόν απουσιάζει η κοσμική σκόνη.

Επιπλέον, η συμβολή της σκόνης στο σήμα γίνεται σε αρκετά ευρεία κλίμακα, με συνέπεια να μην επηρεάζεται η πολύ μικρότερη κλίμακα ανάλυσης που πραγματοποίησαν οι ερευνητές.

Οι επιστήμονες θα συνεχίσουν τις μετρήσεις τους για να καλύψουν μεγαλύτερες περιοχές του ουράνιου θόλου, ενώ στα δεδομένα του Huan Tran σύντομα θα προστεθούν παρατηρήσεις και από άλλα τηλεσκόπια. Έτσι, ελπίζουν πως θα μπορέσουν να δώσουν απαντήσεις σε ανεξήγητα έως σήμερα ερωτήματα, όπως η φύση της σκοτεινής ύλης.

http://www.naftemporiki.gr/story/871712/nea-epoxi-gia-tin-kosmologia-apo-tin-akribesteri-metrisi-tis-ixous-tis-megalis-ekriksis

Νέα θεωρία για τα παράλληλα σύμπαντα εξηγεί τα παράδοξα κβαντικά φαινόμενα.

Πανεπιστημιακοί από το πανεπιστήμιο Γκρίφιθ και της Καλιφόρνια δίνουν μια ριζοσπαστική νέα ερμηνεία της κβαντικής φυσικής, προτείνοντας μια θεωρία για την ύπαρξη ενός μεγάλου αλλά πεπερασμένου πλήθους από παράλληλα σύμπαντα, τα οποία μάλιστα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Στο άρθρο που δημοσίευσαν στο περιοδικό Physical Review X, οι φυσικοί προτείνουν ότι τα παράλληλα σύμπαντα όχι μόνο υπάρχουν, αλλά και ότι κάθε ένα από αυτά δεν εξελίσσεται εντελώς ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα.

Αντίθετα, οι «πλησιέστεροι» κόσμοι αλληλεπιδρούν με μία ασθενή απωθητική δύναμη, η οποία θα μπορούσε να εξηγήσει όλα τα παράδοξα φαινόμενα που περιγράφει η κβαντική φυσική.

Η κβαντομηχανική είναι η μοναδική φυσική θεωρία που περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του σύμπαντος σε μικροσκοπική κλίμακα. Η ερμηνεία ωστόσο που δίνει σε αυτό τον τρόπο λειτουργίας είναι εξίσου παράδοξη με αυτά τα φαινόμενα, καθώς για παράδειγμα παραβιάζει τη σχέση αιτίου και αιτιατού.

Όπως είχε πει κάποτε χαρακτηριστικά ο διάσημος θεωρητικός φυσικός Ρίτσαρντ Φέινμαν:

«Νομίζω πως μπορώ να πως με βεβαιότητα πως κανείς δεν καταλαβαίνει την κβαντική μηχανική».

Έτσι, η καινούρια θεωρία των «πολλαπλών κόσμων που αλληλεπιδρούν» προσφέρει μια εντελώς νέα και παράτολμη προσέγγιση σε αυτό το πεδίο.

«Η ιδέα των παράλληλων συμπάντων έχει διατυπωθεί ήδη από το 1957», λέει στο σάιτ του πανεπιστημίου του Γκρίφιθ ο καθηγητής του ιδρύματος Χάουαρντ Γουάισμαν, ο οποίος συμμετείχε στη διατύπωσή της. «Στη γνωστή “ερμηνεία των πολλαπλών κόσμων”, κάθε σύμπαν γίνεται η “μήτρα” για νέα σύμπαντα, κάθε φορά που πραγματοποιείται μια καινούρια μέτρηση. Έτσι, σε αυτό το πουλυσύμπαν υλοποιούνται όλα τα πιθανά σενάρια – σε κάποιους από αυτούς τους κόσμους, για παράδειγμα, η Αυστραλία αποικίστηκε από τους Πορτογάλους».

«Αρκετοί όμως επιστήμονες αμφισβητούν την ιδέα, από τη στιγμή που κάθε σύμπαν δεν αλληλεπιδρά με τα υπόλοιπα. Σε αυτό το σημείο είναι που η θεωρία μας διαφέρει εντελώς απ’ ό,τι ανάλογο έχει προταθεί έως σήμερα», προσθέτει.

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το σύμπαν μας είναι ένα απλώς από τους πολυάριθμους κόσμος, κάποια από τους οποίους είναι σχεδόν παρόμοιοι με τον δικό μας, ενώ οι υπόλοιποι είναι πολύ διαφορετικοί. Όλοι αυτοί οι κόσμοι είναι εξίσου υπαρκτοί και διέπονται από αυστηρά καθορισμένους νόμους.

Έτσι, όλα τα κβαντικά φαινόμενα οφείλονται σε μια ασθενή απωθητική δύναμη ανάμεσα σε «γειτονικούς» (δηλαδή παρόμοιους) κόσμους, οι οποία τείνει να τους διαφοροποιήσει ακόμη περισσότερο.

Το καταλυτικό της καινούριας θεωρίας είναι ότι περιλαμβάνει υποθέσεις που δίνουν τη δυνατότητα να ελεγχθεί πειραματικά η ύπαρξη άλλων συμπάντων πέρα από το δικό μας. «Το ελκυστικό της προσέγγισής μας είναι πως, αν υπάρχει ένας μόνο κόσμος, αυτή ανάγεται στη Νευτώνεια μηχανική, ενώ μετασχηματίζεται στην κβαντική μηχανική στην περίπτωση ύπαρξης ενός τεράστιου αριθμού πολλαπλών κόσμων», επισημαίνει. Όταν ο αριθμός αυτός είναι περιορισμένος, τότε η θεωρία προβλέπει κάτι εντελώς καινούρια, που δεν είναι ούτε η νευτώνεια μηχανική ούτε η κβαντική φυσική.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, πέρα από την αξία της για τη θεωρητική φυσική, η νέα θεωρία αν επιβεβαιωθεί θα μπορούσε να εξηγήσει καλύτερα φαινόμενα που έχουν να κάνουν με χημικές αντιδράσεις, όπως και με τη δράση διάφορα φαρμάκων.

http://www.naftemporiki.gr/story/876021/nea-theoria-gia-ta-parallila-sumpanta-eksigei-ta-paradoksa-kbantika-fainomena

«Σκόνη» η μεγαλύτερη ανακάλυψη.

Τον περασμένο Μάρτιο μία ομάδα αστρονόμων από το Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν των ΗΠΑ, που έγινε γνωστή ως ομάδα BICEP, παρατήρησε, από το ισχυρό τηλεσκόπιό της στον Νότιο Πόλο, «ζάρες στο ύφασμα» του Διαστήματος που πιθανώς να αποτελούν το απομεινάρι της ακτινοβολίας της Μεγάλης Εκρηξης. «Μία νέα εποχή στην κοσμολογία», «η μεγαλύτερη ανακάλυψη του 21ου αιώνα» και άλλα διθυραμβικά σχόλια συνόδευσαν τα ευρήματα, παρότι η επιστημονική κοινότητα, συμπεριλαμβανομένης της ομάδας BICEP, τόνισε την ανάγκη επιβεβαίωσης των αποτελεσμάτων.

Οι πρώτες σκιές αμφιβολίας ξεκίνησαν να πέφτουν τον Ιούνιο, όταν η ίδια ερευνητική ομάδα μετά εβδομάδες συζητήσεων, διαπληκτισμών και αντιπαραθέσεων με ανεξάρτητους κριτές επιστημονικών περιοδικών και άλλους αστροφυσικούς, παραδέχτηκε, με δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters, ότι υπάρχει πιθανότητα η διαστρική σκόνη να ευθύνεται για ένα ποσό ή και για ολόκληρο το σήμα που κατέγραψαν.

Οι ελπίδες της επιστημονικής κοινότητας εναποτέθηκαν στα ευρήματα του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ΕSA) που τελικά, πριν από λίγες εβδομάδες, όπως ανακοινώθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics, επιβεβαίωσε ότι η διαστρική σκόνη… έχει βάλει το χέρι της στα αποτελέσματα. «Η ομάδα BICEP είχε πράγματι επιλέξει μία από τις πιο καθαρές περιοχές του ουρανού για να ψάξει για βαρυτικά κύματα. Τώρα όμως που με το Planck έχουμε στα χέρια μας τον χάρτη της κατανομής της σκόνης σε ολόκληρο τον ουρανό, βλέπουμε ότι δεν υπάρχει περιοχή του ουρανού χωρίς καθόλου σκόνη», λέει στην «Κ» ο Τίμοθι Πίρσον, από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας και μέλος της ερευνητικής ομάδας του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck.

Οι ρυτιδώσεις που αναζητούν οι επιστήμονες ονομάζονται βαρυτικά κύματα και, αν αποδειχθεί η ύπαρξή τους, αποτελούν τη σφραγίδα της βίαιης διαστολής του σύμπαντος κατά τη διάρκεια των πρώτων στιγμών της δημιουργίας του. Η «βρεφική» αυτή εικόνα του σύμπαντος εκτός ότι μπορεί να δώσει πληροφορίες για τη δημιουργία των γαλαξιών, μπορεί να επιβεβαιώσει τη θεωρία του κοσμολογικού πληθωρισμού και ότι το ορατό μας σύμπαν αποτελεί ένα απειροελάχιστο κομμάτι ενός πολύ μεγαλύτερου κόσμου. Οι επιστήμονες του BICEP προσπάθησαν να ανιχνεύσουν το σήμα των βαρυτικών κυμάτων σε ένα μικρό τμήμα του ουρανού, μέσω της πόλωσης της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου, γνωστή ως CMB (Cosmic Microwave Background), δηλαδή να παρατηρήσουν την πόλωση της ακτινοβολίας-απομεινάρι της Μεγάλης Εκρηξης στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα μικροκυμάτων.

«Δεν λέμε ότι τα αποτελέσματα της ομάδας BICEP είναι λανθασμένα, έκαναν ό,τι καλύτερο μπορούσαν με τα στοιχεία που είχαν μέχρι εκείνη τη στιγμή. Το μόνο που λέμε είναι ότι υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα η σκόνη να έχει αλλοιώσει τα αποτελέσματά τους», λέει ο δρ Πίρσον.

Για να «ξεσκονίσουν» τα ευρήματά τους οι επιστήμονες προσπαθούν να καταλάβουν τα χαρακτηριστικά της σκόνης και να μελετήσουν την πόλωσή της, ώστε να μπορέσουν να αφαιρέσουν τη συνεισφορά της από τα ευρήματά τους.

«H σκόνη που υπάρχει στο Διάστημα ανάμεσα στα αστέρια, και η οποία μοιάζει με τη σκόνη όπως την ξέρουμε στο σπίτι μας, αποτελείται από υπολείμματα νεκρών αστεριών» εξηγεί στην «Κ» ο καθηγητής αστροφυσικής Κωνσταντίνος Τάσσης από το Πανεπιστήμιο Κρήτης, ειδικός στη φυσική της μεσοαστρικής ύλης. «Καθώς πεθαίνουν τα αστέρια επιστρέφουν το υλικό τους στο μεσοαστρικό χώρο, ένα υλικό που λειτουργεί σαν λίπασμα για να φτιαχτούν καινούργια αστέρια», προσθέτει η Βασιλική Παυλίδου, επίσης καθηγήτρια αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Κρήτης, η οποία μαζί με τον κ. Τάσση μετρούν την πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας μέσα από το τηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου στον Ψηλορείτη.

Οπως εξηγούν οι Ελληνες επιστήμονες, επειδή οι θερμοκρασίες στον μεσοαστρικό χώρο είναι πολύ χαμηλές, τα βαρύτερα από τα στοιχεία που την αποτελούν στερεοποιούνται, προσκολλάται το ένα στο άλλο και δημιουργούν κόκκους σκόνης που μοιάζουν με μικροσκοπικές πευκοβελόνες.

«Ο λόγος που παίρνεις πόλωση από τη σκόνη είναι πολύ διαφορετικός από την πόλωση των βαρυτικών κυμάτων, αλλά το αποτέλεσμα μπορεί να είναι παρόμοιο» διευκρινίζει η κ. Παυλίδου. Οι κόκκοι της σκόνης, όπως και κάθε σώμα που έχει κάποια θερμότητα εκπέμπει ακτινοβολία, η οποία όμως δεν φαίνεται με το μάτι γιατί εκπέμπεται στα μικροκύματα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Πόλωση της σκόνης σημαίνει ευθυγράμμιση της ακτινοβολίας που εκπέμπει, μία ευθυγράμμιση για την οποία ευθύνονται τα μαγνητικά πεδία που διαπερνούν τον χώρο ανάμεσα στα αστέρια. «Ενα πολύ μικρό μαγνητικό πεδίο, 10 δισεκατομμύρια φορές μικρότερο από τα μαγνητικό πεδίο της Γης, είναι αρκετό για να ευθυγραμμίσει αυτές τις μικρές βελόνες και να πολώσει το φως που εκπέμπουν», συμπληρώνει ο κ. Τάσσης.

Για να κατανοηθεί σε βάθος η συνεισφορά της σκόνης σε τέτοιες έρευνες, σύμφωνα με τους Ελληνες ερευνητές, είναι χρήσιμο να διερευνηθεί η δράση της όχι μόνο στα μικροκύματα, αλλά σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, συμπεριλαμβανομένου του ορατού. Παρότι η σκόνη από τη μία είναι πολύ ψυχρή και δεν ακτινοβολεί στο ορατό φάσμα, την ίδια στιγμή απορροφά μέρος του φωτός των αστεριών. Οπως πέφτει η ένταση του φωτός του ήλιου όταν αυτό περνά μέσα από τα σύννεφα, έτσι και η ακτινοβολία κάποιου αστεριού που περνά μέσα από ένα νέφος σκόνης πέφτει, γιατί ένα μέρος του φωτός απορροφάται από τη σκόνη. Η σκόνη, η οποία λειτουργεί σαν φακός polaroid, πολώνει αυτήν την ακτινοβολία.

Την κατεύθυνση αυτής της πόλωσης, όπως και άλλων κοσμικών πηγών, μπορεί να μετρήσει το πολωσίμετρο RoboPol που έχει εγκαταστήσει μία διεθνής ερευνητική ομάδα στο μεγάλο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας στο Ηράκλειο. «Οταν παρατηρείς πόλωση στο ορατό δεν βλέπεις την CMB (Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία) βλέπεις μόνο σκόνη, οπότε μπορείς να δημιουργήσεις ένα χάρτη της σκόνης», λέει η κ. Παυλίδου, η οποία μαζί με τον κ. Τάσση ανήκουν στην ερευνητική ομάδα του RoboPol. «Στο μέλλον μία από κοινού ανάλυση της πόλωσης του αστρικού φωτός με τη μικροκυματική πόλωση που καταγράφει το Planck, θα μπορούσε να μας δώσει μία πληρέστερη εικόνα του γαλαξία, με την κατανομή της σκόνης και των μαγνητικών πεδίων σε αυτόν, ενώ σίγουρα θα βοηθήσει στην κατανόηση μελλοντικών παρατηρήσεων της CMB», λέει ο κ. Πίρσον, που εκτός από επιστήμονας του Planck συμμετέχει και στην ερευνητική ομάδα του RoboPol.

«Αν η ομάδα BICEP έχει δίκιο και μέρος του σήματος που ανίχνευσε οφείλεται πράγματι σε βαρυτικά κύματα, μέσα σε ένα-δύο χρόνια θα μπορέσουν να το επιβεβαιώσουν με τηλεσκόπια από την επιφάνεια της Γης», λέει ο κ. Πίρσον. «Αν όμως αποδειχθεί ότι η ποσότητα της σκόνης στον ουρανό είναι τόσο πολλή που δεν μπορεί να διακριθεί το αρχέγονο φως, θα χρειαστεί να μπει σε εφαρμογή ένα νέο διαστημικό σχέδιο, ένα νέο διαστημικό τηλεσκόπιο», προσθέτει, εξηγώντας ότι σε αυτήν την περίπτωση δεν πρέπει να περιμένουμε σύντομα απαντήσεις, τουλάχιστον μέσα στα επόμενα 10 χρόνια.

http://physicsgg.me/2014/11/09/%cf%83%ce%ba%cf%8c%ce%bd%ce%b7-%ce%b7-%ce%bc%ce%b5%ce%b3%ce%b1%ce%bb%cf%8d%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%b7-%ce%b1%ce%bd%ce%b1%ce%ba%ce%ac%ce%bb%cf%85%cf%88%ce%b7/

Η βαρύτητα έσωσε από την κατάρρευση το «νεαρό» σύμπαν.

Στη βαρύτητα αποδίδει μια ομάδα φυσικών από την Ευρώπη το γεγονός ότι το σύμπαν δεν κατέρρευσε λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η έρευνά τους έχει στο επίκεντρο το μποζόνιο Higgs το οποίο, όπως επαλήθευσε ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων το 2012, είναι υπεύθυνο για το γεγονός ότι έχουν μάζα τα υπόλοιπα στοιχειώδη σωματίδια. Και έρχεται να απαντήσει σε προγενέστερες μελέτες, σύμφωνα με τις οποίες η παραγωγή μποζονίων Higgs στη φάση της απότομης διαστολής του πρώιμου σύμπαντος, όπως προβλέπει το πληθωριστικό μοντέλο, θα έπρεπε να το έχει αποσταθεροποιήσει.

Για να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν δεν κατέρρευσε, μέχρι σήμερα έχουν διατυπωθεί αρκετές ερμηνείες, οι οποίες προτείνουν νέες φυσικές θεωρίες που έως τώρα δεν έχουν επιβεβαιωθεί από πειράματα ή αστρονομικές παρατηρήσεις. Η συγκεκριμένη ομάδα, ωστόσο, πιστεύει πως η αιτία μάλλον είναι πολύ απλούστερη.

Η ομάδα αποτελείται από φυσικούς από το Imperial College στο Λονδίνο και τα πανεπιστήμια του Ελσίνκι και της Κοπεγχάγης, οι οποίοι περιγράφουν αυτή την αιτία σε άρθρο τους στο Physical Review Letters.

Σε αυτό, δείχνουν με ποιον τρόπο η καμπύλωση του χωροχρόνου, δηλαδή η βαρύτητα, σταθεροποίησε το σύμπαν σε εκείνο το στάδιο, με συνέπεια αυτό να «επιβιώσει» από την απότομη διαστολή.

Πιο συγκεκριμένα, οι επιστήμονες μελέτησαν την αλληλεπίδραση της βαρύτητας με το μποζόνιο Higgs, λαμβάνοντας υπόψη πως αυτή μεταβάλλεται με την ενέργεια. Έτσι, συμπεραίνουν πως ακόμη και η ασθενής αλληλεπίδρασή τους θα επαρκούσε για να σταθεροποιήσει το σύμπαν.

«Το Καθιερωμένο Πρότυπο, το οποίο περιγράφει τα στοιχειώδη σωμάτια και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, δεν έχει μέχρι σήμερα παράσχει μια εξήγηση για το ότι το σύμπαν δεν κατέρρευσε», εξηγεί ο καθηγητής του Imperial College Άρτου Ρατζάντι, στο σάιτ του ιδρύματος.

«Ουσιαστικά διερευνήσαμε την τελευταία άγνωστη παράμετρο του Καθιερωμένου Προτύπου, δηλαδή την αλληλεπίδραση της βαρύτητας με το μποζόνιο Higgs. Αν και αυτή η παράμετρος δεν μπορεί να μετρηθεί στους επιταχυντές, επηρέασε σε μεγάλο βαθμό την αστάθεια του μποζονίου Higgs στο στάδιο της απότομης κοσμικής διαστολής. Έτσι, ακόμη κι αν είχε μια σχετικά μικρή τιμή, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί “επιβίωσε” το σύμπαν, χωρίς να χρειάζεται κάποια νέα φυσική», προσθέτει.

Η ομάδα σκοπεύει να συνεχίσει την έρευνά της, χρησιμοποιώντας αστρονομικά δεδομένα για να μελετήσει πιο διεξοδικά αυτή την αλληλεπίδραση και τη μετρήσει. Έτσι, φιλοδοξεί πως θα μπορέσει να προσδιορίσει με ακρίβεια την τελευταία άγνωστη παράμετρο του Προτύπου, κάνοντας παράλληλα ένα βήμα παραπάνω στην προσπάθεια απάντησης κι άλλων θεμελιωδών ερωτημάτων για τη σημερινή κατάσταση του σύμπαντος.

http://www.naftemporiki.gr/story/881993/i-barutita-esose-apo-tin-katarreusi-to-nearo-sumpan

Εκτόξευση και ανάπτυξη της αποστολής MMS της NASA

Η αποστολή Magnetospheric Multiscale (MMS) θα ερευνήσει το φαινόμενο της μαγνητικής επανασύνδεσης με 4 διαστημικά σκάφη.

Η μαγνητική επανασύνδεση είναι ο βασικός μηχανισμός που η μαγνητική ενέργεια διαχέεται στο σύμπαν. Η ενέργεια απελευθερώνεται όχι με συνεχή τρόπο, αλλά με «εκρήξεις», δημιουργώντας φαινόμενα όπως οι ηλιακές εκλάμψεις ή οι μαγνητοσφαιρικές υποκαταιγίδες.

Οι βασικές αρχές της μαγνητικής επανασύνδεσης έγιναν κατανοητές προς το τέλος του 1950. Αν δυο πακέτα μαγνητισμένου πλάσματος βρίσκονται σε αντίθετης κατεύθυνσης μαγνητικά πεδία και υπάρχει μια περιοχή ασθενέστερου ή μηδενικού πεδίου μεταξύ τους, τότε κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες τα πακέτα μπορούν να πλησιάσουν μεταξύ τους. Οι μαγνητικές ροές με αντίθετες κατευθύνσεις εξουδετερώνονται και το πλάσμα εκτοξεύεται προς τα έξω, κατά μήκος των διευθύνσεων όπου το πεδίο είναι ασθενέστερο, με μια χαρακτηριστική ταχύτητα που ονομάζεται ταχύτητα Alfvén.

H μαγνητική επανασύνδεση είναι μια φυσική διαδικασία που πραγματοποιείται παρουσία πλάσματος κατά την οποία οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου (με αντίθετο προσανατολισμό) ενώνονται και αναδιατάσσονται, ενώ ταυτόχρονα απελευθερώνεται μαγνητική ενέργεια εκσφενδονίζοντας φορτισμένα σωματίδια με μεγάλες ταχύτητες.

Η αρχικές μαγνητικές γραμμές «επανασυνδέονται» και εμφανίζονται νέες όπως βλέπουμε στην παραπάνω εικόνα. Καθώς το πλάσμα προσεγγίζει την κεντρική περιοχή, το μαγνητικό πεδίο αλλάζει κατεύθυνση πολύ γρήγορα, παράγοντας κανάλια με ηλεκτρικό ρεύμα μεγάλης πυκνότητας τα οποία θερμαίνουν το πλάσμα.

Το ρεύμα έχει την μορφή νηματίων ή φύλλων και το μαγνητικό πεδίο συχνά δημιουργεί ένα χαρακτηριστικό σχήμα Χ. Αυτή η διαδικασία είναι η μαγνητική επανασύνδεση ή συγχώνευση.Πρόσφατες παρατηρήσεις στην μαγνητόσφαιρα και στο ηλιακό στέμμα μας δίνουν όλο και περισσότερα στοιχεία για τον ρόλο της επανασύνδεσης στο πλάσμα του διαστήματος. Υπάρχουν πολλά εκκρεμή ζητήματα σχετικά με την μικρής κλίμακας δομή της περιοχής επανασύνδεσης, στην οποία κυριαρχούν τα φαινόμενα της κίνησης του πλάσματος. Σ’ αυτές της μικρής κλίμακας περιοχές, τα σωματίδια μπορούν να επιταχυνθούν σε υψηλές ενέργειες, οι μαγνητικές γραμμές «σπάνε» και επανασυνδέονται, πίδακες πλάσματος εκτοξεύονται, απελευθερώνεται θερμότητα και ενέργεια μεταφέρεται από τη μια περιοχή στην άλλη. Τα φαινόμενα αυτά, όπου η δυναμική μεγάλης κλίμακας και η φυσική πλάσματος μικρής κλίμακας έρχονται πρόσωπο με πρόσωπο, θα μελετήσει η αποστολή της NASA, Magnetospheric Multiscale, ή MMS. Η αποστολή ξεκινάει τον Μάρτιο του 2015, όταν θα εκτοξευθούν και θα τεθούν σε τροχιά τέσσερα ειδικά εξοπλισμένα διαστημικά σκάφη.

Στο βίντεο που ακολουθεί περιγράφεται το πως ακριβώς θα γίνει αυτή η έρευνα:

http://physicsgg.me/2014/11/22/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%ce%b5%ce%ba%cf%84%cf%8c%ce%be%ce%b5%cf%85%cf%83%ce%b7-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%b1%ce%bd%ce%ac%cf%80%cf%84%cf%85%ce%be%ce%b7-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%b1%cf%80%ce%bf/

Τι δείχνει η ανάλυση των δεδομένων του Planck για το Big Bang.

Το «Καθιερωμένο Πρότυπο», το κυρίαρχο θεωρητικό μοντέλο της κοσμολογίας για την εξέλιξη του σύμπαντος, αρχής γενομένης από τη «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ), κάθισε καλύτερα στο βάθρο του, καθώς και τα νέα επιστημονικά στοιχεία που συνέλεξε ο δορυφόρος «Πλανκ» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), έρχονται να επιβεβαιώσουν τα έως τώρα «δόγματα» των επιστημόνων.

Όμως, όσο κι αυτό ακούγεται καλό, μερικοί φυσικοί μάλλον στεναχωρήθηκαν, επειδή θα ήθελαν να προκύψει κάτι καινούριο και πιο απρόβλεπτο, που θα ανοίξει νέους δρόμους στην αναζήτησή τους για τα μυστήρια της φύσης. «Ήλπιζα να βρεθεί κάποια ανωμαλία», δήλωσε χαρακτηριστικά ο κοσμολόγος Ναζαρένο Μαντολέζι του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας.

Η προκαταρκτική παρουσίαση των νέων στοιχείων έγινε σε συνέντευξη Τύπου στη Φεράρα της Ιταλίας, στο πλαίσιο διεθνούς συνάντησης αστρονόμων, φυσικών και άλλων επιστημόνων, σύμφωνα με το «Science» και τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης». Τα αποτελέσματα θα δημοσιευθούν επίσημα στο περιοδικό αστρονομίας και αστροφυσικής «Astronomy and Astrophysics» στις 22 Δεκεμβρίου.

H ανάλυση των στοιχείων δείχνει ότι το σύμπαν έχει ηλικία 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, ότι αποτελείται από κοινή ατομική ύλη σε ποσοστό 4,9%, από μυστηριώδη σκοτεινή (μη ατομική) ύλη σε ποσοστό 26,6% και από την ακόμη πιο μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια σε ποσοστό 68,5%.

Ο δορυφόρος «Πλανκ» μελέτησε -με πιο εξελιγμένα όργανα από κάθε προηγούμενη προσπάθεια- την λεγόμενη «κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου» (CMB), δηλαδή το «αποτύπωμα» που άφησε το «Μπινγκ Μπανγκ» στο σύμπαν και γίνεται αντιληπτό μέχρι σήμερα. Από τότε που σχηματίστηκαν τα πρώτα άτομα της ύλης, 380.000 χρόνια μετά την «Μεγάλη Έκρηξη», η ακτινοβολία υποβάθρου διαπερνά το διάστημα. Όσο το σύμπαν επεκτείνεται, τόσο αυτή η ακτινοβολία χάνει θερμότητα και μεταβάλλει το μήκος του κύματος της, με συνέπεια σήμερα πλέον να γίνεται αντιληπτή ως μικροκύματα.

Η θερμοκρασία αυτής της ακτινοβολίας μικροκυμάτων ποικίλει ελαφρά στο διάστημα από περιοχή σε περιοχή, όπως και η πόλωσή της. Οι επιστήμονες αναλύουν αυτές τις μικρές διακυμάνσεις και βγάζουν πολύτιμα συμπεράσματα. Προτού εκτοξευτεί ο «Πλανκ» που έκανε τις μετρήσεις του μεταξύ 2009 – 2013, η προηγούμενη μέτρηση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου είχε γίνει από τον δορυφόρο WMAP της NASA κατά την περίοδο 2001-2010. Η πρώτη ανακοίνωση των ευρημάτων του «Πλανκ» είχε γίνει το 2013 και είχε από τότε επιβεβαιώσει το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας.

Ακολούθησε η πληρέστερη ανάλυση των στοιχείων του «Πλανκ» και η εξονυχιστική σύγκριση με τα αντίστοιχα στοιχεία του WMAP. Σύμφωνα με τα νέα στοιχεία, η μεταξύ τους απόκλιση στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου είναι πια μικρότερη από 0,3% (έναντι 1% έως 1,5% που ήταν το 2013), δηλαδή πλέον μέσα στο όριο του στατιστικού σφάλματος. Η νέα ανακοίνωση των ευρημάτων δεν άγγιξε πάντως το ευαίσθητο ζήτημα της υποτιθέμενης ανίχνευσης πέρυσι, από την αμερικανική ερευνητική ομάδα BICEP2, των αρχαίων βαρυτικών κυμάτων που γεννήθηκαν κατά τη γέννηση του σύμπαντος. Αναμένεται με αγωνία από τη διεθνή επιστημονική κοινότητα η επίσημη ανακοίνωση των επιστημόνων του «Πλανκ», σε συνεργασία με εκείνους του BICEP2, κατά πόσο τελικά επιβεβαιώνουν ή απορρίπτουν την επίμαχη ανακοίνωση, για την οποία πολλοί θεωρούν δεδομένο ότι πρόκειται για παραπλάνηση εξαιτίας της διαστρικής σκόνης. Η κοινή ανακοίνωση Πλανκ/BICEP2 αναμένεται έως το τέλος του έτους ή τον ερχόμενο Ιανουάριο.

http://physicsgg.me/2014/12/02/%cf%84%ce%b9-%ce%b4%ce%b5%ce%af%cf%87%ce%bd%ce%b5%ce%b9-%ce%b7-%ce%b1%ce%bd%ce%ac%ce%bb%cf%85%cf%83%ce%b7-%cf%84%cf%89%ce%bd-%ce%b4%ce%b5%ce%b4%ce%bf%ce%bc%ce%ad%ce%bd%cf%89%ce%bd-%cf%84%ce%bf%cf%85-p/

Το Big Bang ίσως «γέννησε» ένα παράλληλο σύμπαν όπου ο χρόνος κυλά αντίστροφα.

Χάρις στη Μεγάλη Έκρηξη, είναι πιθανόν να δημιουργήθηκαν δύο «κατοπτρικά» σύμπαντα, στα οποία τα «βέλη του χρόνου» έχουν αντίθετη κατεύθυνση, υποστηρίζουν Καναδοί και Βρετανοί επιστήμονες. Σύμφωνα με τη θεωρία που ανέπτυξαν, αν τα νοήμονα όντα σε κάθε «κόσμο» μπορούσαν να παρατηρήσουν το δεύτερο «κατοπτρικό» σύμπαν, τότε θα διαπίστωναν πως ο χρόνος κυλά σε αυτό αντίστροφα.

Η θεωρία διατυπώθηκε από τον Βρετανό δρα Τζούλιαν Μπάρμπουρ και τους Τιμ Κοσλόφσκι και Φλάβιο Μερκάτι, οι οποίοι εργάζονται στον Καναδά και πιο συγκεκριμένα στο πανεπιστήμιο του Νιου Μπράνσγουικ και το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Perimeter, αντίστοιχα. Με αυτήν, οι τρεις φυσικοί επιχειρούν να απαντήσουν σε έναν από τους πιο περίπλοκους «γρίφους» σχετικά με τη λειτουργία του σύμπαντος που ζούμε: για ποιον λόγο όλα τα «αυθόρμητα» φυσικά φαινόμενα εξελίσσονται πάντοτε προς μια κατεύθυνση – π.χ. όταν καίγεται, ένα κομμάτι ξύλο μετατρέπεται σε στάχτη, χωρίς να συμβαίνει ποτέ το αντίστροφο.

Αυτή η αναπόδραστη κίνηση του χρόνου «από το παρόν στο μέλλον» περιγράφεται από τη θερμοδυναμική, όπως έδειξε ήδη από τον 19ο αιώνα ο Αυστριακός φυσικός Λούντβιχ Μπόλτζμαν. Έτσι, αυτό που αντιλαμβανόμαστε σαν κατεύθυνση του «βέλους του χρόνου» δεν είναι τίποτε άλλο από την τάση που έχουν όλα τα συστήματα να μεταβαίνουν από καταστάσεις υψηλότερης οργάνωσης σε μεγαλύτερη αταξία. Αυτό το μέτρο της αταξίας ονομάζεται εντροπία, η οποία με βάση τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής δεν μπορεί να μειώνεται σε ένα κλειστό σύστημα – όπως είναι το σύμπαν.

Την ίδια στιγμή, όμως, όλες οι υπόλοιπες εξισώσεις που περιγράφουν το σύμπαν –είτε πρόκειται για τον νόμο της βαρύτητας, είτε για την κβαντομηχανική, είτε για τη θεωρία της σχετικότητας– δεν προβλέπουν μια συγκεκριμένη κατεύθυνση για τον χρόνο. Κάτι που σημαίνει πως «δουλεύουν» εξίσου καλά, είτε ο χρόνος «κυλά προς τα εμπρός» είτε αντίστροφα.

«Είναι μυστήριο. Παρά τα όσα προβλέπουν οι εξισώσεις, το σύμπαν διαστέλλεται, ο άνθρωπος γερνάει και όλα δείχνουν να οδεύουν σε μεγαλύτερη αταξία», λέει χαρακτηριστικά ο Μπάρμπουρ στη βρετανική Daily Mail. Όπως σημειώνει στην εφημερίδα, το σύμπαν μοιάζει με ένα παγάκι το οποίο θα λιώσει, όταν βρεθεί μέσα σε νερό, μεταβαίνοντας έτσι σε μια πιο κατάσταση μικρότερης οργάνωσης.

Για να μελετήσουν το σύμπαν, οι τρεις φυσικοί ανέλυσαν μια προσομοίωση σε υπολογιστή 1.000 σημειακών σωματιδίων, τα οποία αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας – για μέτρο της αταξίας του συστήματος, χρησιμοποίησαν τις μεταξύ τους αποστάσεις. Στη συνέχεια, από μία κατάσταση μέγιστης ομοιομορφίας, που αναλογεί στη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, επέτρεψαν στο σύστημα να εξελιχθεί με δύο εναλλακτικά σενάρια, αντιστοιχώντας σε αυτά και διαφορετική κατεύθυνση για το «βέλος του χρόνου». Όπως διαπίστωσαν, και τα δύο σενάρια είχαν σαν αποτέλεσμα να σχηματισθούν οργανωμένες δομές, το ισοδύναμο των γαλαξιών και των πλανητών σε ένα «πραγματικό» σύμπαν.

Όπως αναφέρει το Scientific American, το αποτέλεσμα σημαίνει πως τα δύο μονοπάτια είναι ισοδύναμα προς την εξέλιξή τους. «Με άλλα λόγια, όπως έδειξε το μοντέλο, από το ίδιο παρελθόν είναι πιθανόν να προέκυψαν δύο διαφορετικά μέλλοντα», σημειώνει χαρακτηριστικά το περιοδικό. Κάτι που, από κοσμολογικής σκοπιάς, σημαίνει πως δεν αποκλείεται εκτός από το σύμπαν μας, ο ίδιος «πυρήνας» απειροελάχιστων διαστάσεων να δημιούργησε κι έναν δεύτερο «κατοπτρικό» κόσμο, όπου ο χρόνος «κυλά προς τα πίσω».

http://www.naftemporiki.gr/story/890040/to-big-bang-isos-gennise-ena-parallilo-sumpan-opou-o-xronos-kula-antistrofa

Η αυθόρμητη δημιουργία του σύμπαντος από το τίποτε.

Μια από τις σημαντικότερες θεωρίες της σύγχρονης κοσμολογίας είναι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Πρόκειται για μια επιστημονική θεωρία που διαθέτει πολλά «αποδεικτικά στοιχεία»:

Πρώτον, η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, που είναι ένα είδος «ηχούς» της Μεγάλης Έκρηξης,

δεύτερον, η συνεχής διαστολή του σύμπαντος, που αν την φανταστούμε χρονικά προς τα πίσω, οδηγούμαστε σε μια αρχή – τύπου Μεγάλης Έκρηξης,

τρίτον, η αφθονία των αρχέγονων στοιχείων που παρατηρείται στο σύμπαν, όπως το 4He, 3He, 2H και άλλων, υπολογίζεται θεωρητικά χρησιμοποιώντας βασικές αρχές της πυρηνικής φυσικής στα πρώτα λεπτά της Μεγάλης Έκρηξης.

Όμως υπάρχει ακόμα ένα μεγάλο ερωτηματικό. Τι προκάλεσε την Μεγάλη Έκρηξη; Για πολλά χρόνια, οι κοσμολόγοι θεωρούσαν ότι το σύμπαν δημιουργήθηκε αυθόρμητα, ότι η Μεγάλη Έκρηξη ήταν το αποτέλεσμα των κβαντικών διακυμάνσεων απ’ όπου το σύμπαν δημιουργήθηκε από το τίποτα.

Αυτό είναι ευλογοφανές, αν πάρουμε υπόψη μας αυτά που γνωρίζουμε από την κβαντική μηχανική. Αλλά οι φυσικοί στην πραγματικότητα χρειάζονται περισσότερα – μια μαθηματική απόδειξη που θα δίνει σάρκα και οστά σ’ αυτή την ιδέα.

Στην εργασία τους με τίτλο «Spontaneous creation of the universe from nothing», οι φυσικοί Dongshan He et al από την Κίνα, επιχειρούν να δώσουν την πρώτη αυστηρή μαθηματική απόδειξη, για το ότι η Μεγάλη Έκρηξη θα μπορούσε να συμβεί αυθόρμητα εξαιτίας των κβαντικών διακυμάνσεων.

Η νέα απόδειξη βασίζεται σε ένα ειδικό σύνολο λύσεων της εξίσωσης Wheeler-DeWitt. Όμως τι είναι η εξίσωση Wheeler-DeWitt;

Στο πρώτο μισό του 20ου αιώνα οι κοσμολόγοι προσπαθούσαν να συνδυάσουν του δυο πυλώνες της σύγχρονης φυσικής – την κβαντική μηχανική και την γενική σχετικότητα – με έναν τέτοιο τρόπο ώστε το σύμπαν να περιγράφεται ικανοποιητικά. Φαινόταν όμως πως οι δύο αυτές θεωρίας βρίσκονταν σε απόλυτη αντίθεση μεταξύ τους.

Σημαντική πρόοδος επετεύχθη στο 1960, όταν οι φυσικοί John Wheeler και Bryce DeWitt κατάφεραν να συνδυάσουν αυτές τις ασύμβατες ιδέες σε ένα μαθηματικό πλαίσιο που τώρα είναι γνωστό ως εξίσωση Wheeler-DeWitt. Η εργασία των Dongshan He και των συνεργατών του διερευνά κάποιες νέες λύσεις αυτής της εξίσωσης.

Κεντρικό σημείο αυτών των ιδεών είναι η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτή είναι που επιτρέπει την πιθανοκρατική δημιουργία ενός μικρού κενού χώρου εξαιτίας των διακυμάνσεων, σ’ αυτό που οι φυσικοί ονομάζουν μετασταθές ψευδο-κενό. Όταν συμβαίνει αυτό υπάρχουν δύο δυνατότητες. Αν αυτή η φυσαλίδα κενού δεν διαστέλλεται γρήγορα, τότε εξαφανίζεται σχεδόν αμέσως. Αν όμως μπορεί να διασταλεί σε ένα αρκετά μεγάλο μέγεθος, τότε ένα σύμπαν δημιουργείται κατά έναν μη αντιστρεπτό τρόπο.

Έτσι, τίθεται το ερώτημα: μπορεί η εξίσωση Wheeler-DeWitt να επιτρέψει κάτι τέτοιο;

Σύμφωνα με τους Dongshan et al: «έχουμε αποδείξει ότι όταν δημιουργείται μια μικρή φυσαλίδα πραγματικού κενού, έχει την δυνατότητα να επεκταθεί εκθετικά». Στην προσέγγισή τους θεωρούν μια σφαιρική φυσαλίδα που περιγράφεται πλήρως από την ακτίνα της. Μετά καταλήγουν στην εξίσωση που περιγράφει το ρυθμό με τον οποίο αυτή η ακτίνα μπορεί να αυξηθεί. Και στη συνέχεια εξετάζουν τρία σενάρια για τη γεωμετρία της φυσαλίδας – κλειστή, ανοιχτή ή επίπεδη.

Σε κάθε μια από αυτές τις περιπτώσεις, βρίσκουν μια λύση κατά την οποία η φυσαλίδα μπορεί να διαστέλλεται εκθετικά και να φτάσει έτσι σε ένα μέγεθος ενός σύμπαντος που προέκυψε από μια Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό είναι ένα αποτέλεσμα που οι κοσμολόγοι θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν. Έχει επίσης και μια ενδιαφέρουσα συνέπεια.

Ένας σημαντικός παράγοντας στα σημερινά πρότυπα του σύμπαντος είναι η αποκαλούμενη κοσμολογική σταθερά. Πρόκειται για τον παράγοντα που περιγράφει την ενεργειακή πυκνότητα του κενού χώρου. Εισήχθη αρχικά από τον Einstein το 1917 στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και εγκαταλείφθηκε στη συνέχεια από τον ίδιο, μετά την ανακάλυψη του Hubble ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, οι περισσότεροι κοσμολόγοι υπέθεταν ότι η κοσμολογική σταθερά ισούται με μηδέν. Όταν όμως βρέθηκαν οι πρώτες ενδείξεις ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα, για να εξηγήσουν την επιταχυνόμενη διαστολή αρκούσε να θεωρήσουν την κοσμολογική σταθερά διάφορη του μηδενός. Έτσι, κάθε νέα θεωρία για το σύμπαν πρέπει να επιτρέπει μια μη-μηδενική τιμή της κοσμολογικής σταθεράς.

Τι είναι αυτό που παίζει το ρόλο της κοσμολογικής σταθεράς στην θεωρία του Dongshan και των συνεργατών του; Το ρόλο αυτό παίρνει μια ποσότητα γνωστή ως κβαντικό δυναμικό που εμφανίζεται στις νέες λύσεις.

Αυτό το δυναμικό προέρχεται από την θεωρία de Broglie-Bohm που αναπτύχθηκε στα μέσα του 20ου αιώνα. Αυτή η θεωρία αναπαράγει όλες τις γνωστές προβλέψεις της κβαντομηχανικής αλλά το τίμημα της αποδοχής της είναι ένας επιπρόσθετος όρος, γνωστός ως κβαντικό δυναμικό. Η θεωρία έχει ως αποτέλεσμα να κάνει την κβαντική μηχανική εντελώς ντετερμινιστική, δεδομένου ότι το κβαντικό δυναμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί έτσι ώστε να επεξεργαστεί έννοιες όπως η πραγματική θέση ενός σωματιδίου.

Ωστόσο, η κυρίαρχη τάση της φυσικής ποτέ δεν υιοθέτησε την ιδέα του Bohm. Και τούτο διότι ναι μεν οι προβλέψεις της είναι ταυτόσημες με την καθιερωμένη εκδοχή της θεωρίας, όμως εισάγει τον περίπλοκο φορμαλισμό με το κβαντικό δυναμικό, τα στοιχεία του οποίου δεν υπάρχει τρόπος να ελεγχθούν πειραματικά. Από την άλλη, η ιδέα του Bohm οδηγεί τους φυσικούς να δεχθούν μια πιθανοκρατική ερμηνεία για την φύση της πραγματικότητας, κάτι που γενικά αποδέχονται ευχάριστα.

Το γεγονός ότι το κβαντικό δυναμικό είναι απαραίτητο στη νέα αυτή μαθηματική απόδειξη της δημιουργίας του σύμπαντος είναι συναρπαστικό. Αρκεί όμως αυτό για να ξαναφέρει τις ιδέες του Bohm στο προσκήνιο;

http://physicsgg.me/2014/12/31/%ce%b7-%ce%b1%cf%85%ce%b8%cf%8c%cf%81%ce%bc%ce%b7%cf%84%ce%b7-%ce%b4%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%bf%cf%85%cf%81%ce%b3%ce%af%ce%b1-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83%cf%8d%ce%bc%cf%80%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%bf%cf%82/

Ανασηκώνοντας το πέπλο του Σύμπαντος.

Η αναζήτηση για μια «θεωρία των πάντων» που θα ενώνει τη Σχετικότητα με την Κβαντομηχανική δεν έχει ακόμη αποδώσει καρπούς.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν επιχείρησε να ενοποιήσει τη βαρύτητα με τις υποατομικές θεμελιώδεις δυνάμεις με σκοπό να υφάνει όλα τα νήματα της φύσης σε έναν ενιαίο ιστό. Ωστόσο, οι προσπάθειές του ήταν ανεπιτυχείς και ο στόχος του έγινε το όνειρο όλων των μετέπειτα γενεών θεωρητικών φυσικών. Παρά τις πολλές προσπάθειες και την πρόοδο που αναμφίβολα έχει επιτευχθεί, το όνειρο του Αϊνστάιν, το δικό μας όνειρo, δεν έχει ακόμη υλοποιηθεί επειδή υπάρχει ασυμβατότητα μεταξύ της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (που περιγράφει τον μακρόκοσμο) και της Κβαντομηχανικής (που περιγράφει τον μικρόκοσμο).

Η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ) του Αϊνστάιν περιγράφει τις καμπυλώσεις του χωροχρόνου λόγω της παρουσίας ύλης ή ενέργειας και εξηγεί με εξαιρετική ακρίβεια τη δυναμική του Σύμπαντος σε μεγάλες κλίμακες.

Προβλέψεις της ΓΘΣ, όπως η στρέβλωση του χωροχρόνου γύρω από τη Γη και το γεγονός ότι η Γη συμπαρασύρει στην περιστροφή της τμήμα του χωροχρόνου που την περιβάλλει, έχουν επιβεβαιωθεί με εντυπωσιακή ακρίβεια. Δυστυχώς όμως η εκπληκτική συμφωνία μεταξύ θεωρητικών προβλέψεων που βασίζονται στη ΓΘΣ και πειραματικών μετρήσεων ή αστρονομικών παρατηρήσεων εξαφανίζεται μόλις εισέλθουμε στον μικρόκοσμο. Εκεί η συμπεριφορά και η θέση των σωματιδίων γίνονται αβέβαιες καθώς διεισδύουμε στο βασίλειο της Κβαντομηχανικής, το οποίο κυριαρχείται από αβεβαιότητες και πιθανότητες.

Προκειμένου να πραγματοποιήσουμε το όνειρο του Αϊνστάιν, το δικό μας όνειρο, πρέπει να συνδέσουμε την καμπυλότητα του χωροχρόνου με τις πιθανότητες πραγματοποίησης συμβάντων ενοποιώντας τη ΓΘΣ με την Κβαντομηχανική σε μία και μόνη θεωρία που ονομάζεται Κβαντική Βαρύτητα.

Πολλές προσπάθειες έχουν ήδη καταβληθεί για τη διατύπωση αυτής της θεωρίας, η ισχύς της οποίας μπορεί να ελεγχθεί με αποτελέσματα από πειράματα της Φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων και από αστροφυσικές παρατηρήσεις, οι οποίες οδήγησαν σε μια εντυπωσιακή αλληλεπίδραση μεταξύ της θεωρίας βαρύτητας, της σωματιδιακής Φυσικής και της Κοσμολογίας. Ασφαλώς στις περισσότερες φυσικές καταστάσεις αντιμετωπίζουμε συστήματα στα οποία παίζουν βασικό ρόλο είτε πολύ μεγάλες είτε πολύ μικρές κλίμακες αποστάσεων και, επομένως, είτε η ΓΘΣ είτε η Κβαντομηχανική, αντίστοιχα, αποτελούν επαρκή θεωρητικά πλαίσια. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις, όπως η μελέτη του εσωτερικού των μελανών οπών ή η βαθύτερη κατανόηση της Μεγάλης Εκρηξης (το περίφημο Big Bang από όπου δημιουργήθηκε το Σύμπαν), όπου απαιτείται να χρησιμοποιηθούν και οι δύο θεωρίες.

Η ΓΘΣ περιγράφει πολύ καλά τη δυναμική του Σύμπαντος μέσω των εξισώσεων του Αϊνστάιν, σύμφωνα με τις οποίες σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα στο παρελθόν το Σύμπαν χαρακτηριζόταν από υπερβολικά μεγάλη καμπυλότητα, ενώ όλη η ύλη και η ενέργεια του σημερινού παρατηρήσιμου Σύμπαντος ήταν συγκεντρωμένες σε έναν απειροελάχιστα μικρό χώρο. Σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο της Μεγάλης Έκρηξης, αποδεκτό από τη συντριπτική πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας, το Σύμπαν που παρατηρούμε σήμερα είναι το αποτέλεσμα μιας μεγαλειώδους έκρηξης που συνέβη πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η συμβατική αντίληψη για τον χωρόχρονο και η καθιερωμένη εικόνα της γεωμετρίας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση και την περιγραφή των πρώτων στιγμών του Σύμπαντος λόγω των ακραίων φυσικών συνθηκών που επικρατούσαν. Προκειμένου να αντιμετωπίσουμε ερωτήματα σχετικά με την προέλευση του Σύμπαντος και τον μηχανισμό που οδήγησε στη δημιουργία του, να αναρωτηθούμε κατά πόσον η γέννηση του Σύμπαντος ήταν απλά ένα τυχαίο συμβάν ή να θέσουμε το ακόμη πιο φιλόδοξο ερώτημα σχετικά με το τι υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Εκρηξη, απαιτείται η κατανόηση της δομής και της δυναμικής του ίδιου του χωροχρόνου. Η Κβαντική Βαρύτητα είναι η πολυπόθητη θεωρία που θα εξηγήσει την ακόμη άγνωστη δομή του χωροχρόνου, την αόρατη αυτή δομή που αντιλαμβανόμαστε ως δύναμη της βαρύτητας. Η δομή αυτή καθορίζει τη δική μας τροχιά με τον ίδιο τρόπο που τα κύματα καθοδηγούν έναν σέρφερ σε μια φουρτουνιασμένη θάλασσα ή μικρές ανισόπεδες ανωμαλίες καθοδηγούν έναν σκιέρ στην κατάβαση μιας χιονισμένης πλαγιάς.

Οι υποψήφιες θεωρίες.

Για τη θεμελίωση της Κβαντικής Βαρύτητας έχουν ήδη γίνει διαφορετικές προσεγγίσεις, οι οποίες ταξινομούνται ανάλογα με το αν προέρχονται από τον χώρο της σωματιδιακής φυσικής (Θεωρία Χορδών/Θεωρία-Μ), της ΓΘΣ (Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων) ή αν βασίζονται σε γεωμετρικές θεωρήσεις (Μη-Μεταθετική Γεωμετρία).

Η Θεωρία Χορδών υποθέτει ότι η ύλη αποτελείται από μονοδιάστατα αντικείμενα που ονομάζονται χορδές. Διαφορετικές δονήσεις χορδών αντιπροσωπεύουν διαφορετικά στοιχειώδη σωματίδια, ενώ η διάσπαση ή συνένωση χορδών αντιστοιχεί σε διαφορετικές αλληλεπιδράσεις στοιχειωδών σωματιδίων. Οι χορδές αυτές εμφανίζονται είτε με τη μορφή κλειστών βρόχων είτε με τη μορφή ανοιχτών χορδών. Σύμφωνα με μια αναπόδεικτη ως σήμερα υπόθεση, όλες οι θεωρίες χορδών είναι διαφορετικές λύσεις μιας πιο θεμελιώδους θεωρίας, που ονομάζεται Θεωρία-Μ (Θεωρία Μεμβρανών), όπου ο χωρόχρονος έχει 11 διαστάσεις, 10 χωρικές και μία χρονική.

Η Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων υποθέτει ότι ο χώρος είναι κβαντωμένος, αποτελούμενος από στοιχειώδη διακριτά κομματάκια, τα κβάντα του χώρου, που απεικονίζονται σαν μικροσκοπικοί μονοδιάστατοι βρόχοι οι οποίοι υφαίνουν ένα εξαιρετικά λεπτό ύφασμα, τον τετραδιάστατο χωρόχρονο του φυσικού μας κόσμου. Ο χώρος αποτελείται από ένα δίκτυο τεμνόμενων βρόχων, έχει μια διακριτή δομή και δεν μπορεί να διαιρείται επ’ άπειρον σε ολοένα και μικρότερα διακριτά κομμάτια. Η Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων έχει μια θεμελιώδη διαφορά σε σχέση με τη Θεωρία Χορδών/Θεωρία-Μ καθώς, αν και περιλαμβάνει την ύλη και τις δυνάμεις, δεν ασχολείται με την ενοποίηση όλων των δυνάμεων και δεν απαιτεί επιπλέον χωρικές διαστάσεις.

Η Μη-Μεταθετική Γεωμετρία εκφράζει τη δυαδικότητα γεωμετρίας και άλγεβρας με έναν εντυπωσιακό παραλληλισμό ανάμεσα στους αλγεβρικούς και στους γλωσσικούς κανόνες. Στον γραπτό λόγο δεν χρησιμοποιούμε ποτέ τη μεταθετικότητα που θα μας επέτρεπε να μεταθέτουμε ελεύθερα τα γράμματα μιας λέξης. Η ιδιότητα αυτή δεν ισχύει και στη Μη-Μεταθετική Γεωμετρία, η οποία οδηγεί σε ένα θεωρητικό μοντέλο στο οποίο η ύλη και η βαρύτητα προκύπτουν καθαρά από τη γεωμετρία. Ένα βασικό στοιχείο αυτής της θεωρίας είναι ο προσδιορισμός της γεωμετρίας όχι βάσει της απόστασης μεταξύ των σημείων μιας επιφάνειας αλλά σύμφωνα με τις συχνότητες που ακούμε όταν η επιφάνεια δονείται. Κατ’ επέκταση, το ίδιο το Σύμπαν μπορεί να θεωρηθεί μια δονούμενη μεμβράνη, ένα ντέφι, το οποίο προκύπτει από έναν ειδικά επιλεγμένο τετραδιάστατο χωρόχρονο που συμπεριλαμβάνει την ύλη. Αθροίζοντας όλες τις συχνότητες των δονήσεων αυτού του τυμπάνου μπορούμε να υπολογίσουμε τις αποστάσεις μεταξύ των σημείων της επιφάνειάς του και, κατά συνέπεια, τελικά να ακούσουμε το σχήμα του Σύμπαντος.

Προκειμένου να εξετάσουμε την ορθότητα των διαφόρων υποψήφιων θεωριών για την Κβαντική Βαρύτητα, μπορούμε να συγκρίνουμε τις κοσμολογικές προβλέψεις τους με τα σημερινά διαθέσιμα αστροφυσικά και κοσμολογικά δεδομένα. Και αυτό επειδή το πρώιμο Σύμπαν προσφέρει ίσως το μοναδικό εργαστήριο για έλεγχο θεωριών οι οποίες περιγράφουν φαινόμενα σε ενέργειες τόσο υψηλές που δεν θα μπορέσουν ποτέ να επιτευχθούν σε έναν επιταχυντή. Αναμφισβήτητα, κάποιος μπορεί να αναρωτηθεί ποια από αυτές τις θεωρίες είναι η σωστή και δυστυχώς προς το παρόν οποιαδήποτε απο αυτές μπορεί να είναι η σωστή ή μπορεί να είναι μόνο εν μέρει σωστή, όπως μπορεί εξίσου να είναι και εντελώς εσφαλμένη. Μόνο η φύση μπορεί να δώσει την οριστική απάντηση σε αυτό το ερώτημα.

http://physicsgg.me/2015/01/07/%ce%b1%ce%bd%ce%b1%cf%83%ce%b7%ce%ba%cf%8e%ce%bd%ce%bf%ce%bd%cf%84%ce%b1%cf%82-%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%ad%cf%80%ce%bb%ce%bf-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83%cf%8d%ce%bc%cf%80%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%bf%cf%82/

Ο Εντγκαρ Άλαν Πόε και η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Οι εικόνες που μας δίνει η σύγχρονη κοσμολογία για το μέλλον του κλειστού Σύμπαντος μοιάζουν εντυπωσιακά με ένα απόσπασμα του περίφημου έργου Εύρηκα του Εντγκαρ Άλαν Πόε. Στις 3 Φεβρουαρίου 1848 ο Πόε, που έδειχνε πάντοτε μεγάλο ενδιαφέρον για τις φυσικές επιστήμες, έδωσε μια διάλεξη στη Νέα Υόρκη σχετικά με την «Κοσμογονία του Σύμπαντος».

Το κείμενο αυτής της διάλεξης, που χαρακτηρίστηκε από τον συγγραφέα της ως «ένα δοκίμιο για το υλικό και πνευματικό Σύμπαν, την ουσία του, την καταγωγή του, την τωρινή του κατάσταση και τον προορισμό του», δημοσιεύτηκε την ίδια χρονιά στο Εύρηκα. Σε αυτό το κείμενο ο Πόε, στηριζόμενος στις φτωχές αστρονομικές γνώσεις της εποχής του, δημιούργησε τη δική του κοσμολογία για την οποία ήλπιζε ότι: «… τελικά θα φέρει στο επανάσταση στον κόσμο των φυσικών και μεταφυσικών επιστημών…». Δεν θα επιτύχει όμως αυτόν τον φιλόδοξο στόχο του διότι, σύμφωνα με τον Αμερικανό αστροφυσικό Edward Harrison, «… η επιστήμη του ήταν πολύ μεταφυσική και η μεταφυσική του πολύ επιστημονική για τα γούστα των συγχρόνων του». Ωστόσο, ο Πόε συλλαμβάνει, για πρώτη φορά, την ιδέα ενός δυναμικού σύμπαντος σε εξέλιξη, κάτι που ο Αϊνστάιν δυσκολεύτηκε να δεχθεί 70 χρόνια αργότερα! Το σύμπαν του Πόε εξελίσσεται υπό την επίδραση δυο ανταγωνιστικών δυνάμεων: της παγκόσμιας άπωσης, που διαρρηγνύει την ενότητα του πρωταρχικού ατόμου, και της έλξης της βαρύτητας, που τείνει να αποκαταστήσει αυτήν την ενότητα.

Οι ιδέες αυτές απαντούν και στους προσωκρατικούς φιλοσόφους, αλλά διατυπώνονται στο Εύρηκα με ιδιαίτερα γλαφυρό τρόπο, όπως φαίνεται και από το παρακάτω απόσπασμα:

«…το αποτέλεσμα αυτής της κατάρρευσης θα είναι η συγκέντρωση των μυριάδων άστρων που σήμερα υπάρχουν σε μικρό αριθμό πολύ μεγάλων σφαιρών. Έτσι, καταμεσής σε αχανείς αβύσσους θα λάμψουν ήλιοι με αφάνταστη λάμψη. Μα όλα αυτά δεν είναι παρά ένα ενδιάμεσο στάδιο, ένα προανάκρουσμα του μεγαλειώδους τέλους που θα έχει προσωρινά αναβληθεί. Διότι, καθώς θα συμπυκνώνονται, τα αστρικά σμήνη θα καταρρέουν ταυτόχρονα προς το κοινό τους κέντρο με ολοένα και μεγαλύτερη ταχύτητα… και τώρα με ταχύτητα ανάλογη προς το υλικό τους μεγαλείο και το πνευματικό τους πάθος γαι την Ενότητα, τα επιβλητικά υπολείμματα της φυλής των άστρων λάμπουν στο σφιχταγκάλιασμά τους. Η αναπόφευκτη καταστροφή μόλις συντελέστηκε…».

Μόνο σε διαίσθηση θα μπορούσαμε να αποδώσουμε αυτό το προφητικό χωρίο, κυρίως αν αναλογιστούμε ότι οι κοσμολογικές εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας λύθηκαν για πρώτη φορά από τον Friedmann, ενώ 12 χρόνια αργότερα οι Άγγλοι φυσικοί απέδειξαν ότι παρόμοια λύση (αν και προσεγγιστική) υπάρχει και στο πλαίσιο της νευτώνειας φυσικής, της μόνης που μπορούσε να γνωρίζει ο Πόε.

«Η περιπέτεια του μέλλοντος«, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

http://www.cup.gr/%CE%97-%CE%A0%CE%95%CE%A1%CE%99%CE%A0%CE%95%CE%A4%CE%95%CE%99%CE%91-%CE%A4%CE%9F%CE%A5-%CE%9C%CE%95%CE%9B%CE%9B%CE%9F%CE%9D%CE%A4%CE%9F%CE%A3_p-264647.aspx?LangId=1

http://physicsgg.me/2011/01/09/%ce%bf-%ce%b5%ce%bd%cf%84%ce%b3%ce%ba%ce%b1%cf%81-%ce%ac%ce%bb%ce%b1%ce%bd-%cf%80%cf%8c%ce%b5-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%b7-%ce%b8%ce%b5%cf%89%cf%81%ce%af%ce%b1-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%bc%ce%b5%ce%b3%ce%ac/

Υπερχορδές.

Η ύλη συνίσταται από μικροσκοπικές «χορδές»;

Τα μέχρι σήμερα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια είναι απλώς διαφορετικοί τρόποι ταλάντωσης αυτών των χορδών;

O Dr. Don Lincoln από το Fermilab μας εξηγεί αυτές τις ιδέες, χρησιμοποιώντας απλά παραδείγματα ταλαντώσεων από τον μακρόκοσμο.

Βίντεο:

http://physicsgg.me/2015/01/13/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%cf%85%cf%80%ce%b5%cf%81%cf%87%ce%bf%cf%81%ce%b4%ce%ad%cf%82/

Μυστηριώδης έκρηξη ραδιοκυμάτων καταγράφεται σε πραγματικό χρόνο.

Επιστήμονες από το πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Σουίνμπερν στη Μελβούρνη ήρθαν ένα βήμα πιο κοντά στο να ταυτοποιήσουν το αστροφυσικό φαινόμενο που βρίσκεται πίσω από τις μυστηριώδεις απότομες εκπομπές ακτινοβολίας ραδιοκυμάτων στο σύμπαν.

Οι ερευνητές πέτυχαν για πρώτη φορά να καταγράψουν σε πραγματικό χρόνο μια τέτοια εκπομπή, η οποία είναι γνωστή ως ταχεία έκρηξη ραδιοκυμάτων (Fast Radio Burst – FRB) και έως σήμερα έχει άγνωστη αιτία. Έτσι, αν και δεν μπόρεσαν να εξακριβώσουν τον μηχανισμό που την προκαλεί, κατάφεραν να αποκλείσουν μερικές από τις υποθέσεις που είχαν διατυπωθεί μέχρι τώρα για την εξήγησή της.

Οι εκρήξεις ραδιοκυμάτων διαρκούν λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, ενώ πρωτοανακαλύφθηκαν μόλις το 2007 και μάλιστα κατά τύχη, μέσω της ανάλυσης δεδομένων από το ραδιοτηλεσκόπιο Parkes στην Αυστραλία. Από τότε, έχουν εντοπισθεί έξι ακόμη παρόμοιες εκπομπές από το ίδιο ραδιοτηλεσκόπιο, ενώ μία έβδομη ανακαλύφθηκε από το τηλεσκόπιο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο. Σε όλες τις περιπτώσεις, ωστόσο, ο εντοπισμός τους έγινε αφότου είχαν πια ολοκληρωθεί.

Τώρα, η ομάδα κατάφερε για πρώτη φορά να παρακολουθήσει μια τέτοια έκρηξη την ώρα που βρισκόταν σε εξέλιξη, χάρις σε μία τεχνική που ανέπτυξαν ειδικά γι’ αυτό τον σκοπό και την οποία εφάρμοσαν επιστρατεύοντας το τηλεσκόπιο Parkes. Σχεδόν αμέσως μόλις εντοπίσθηκε η εκπομπή, η τεχνική τους έδωσε τη δυνατότητα να προσδιορίσουν την πηγής της, η οποία βρισκόταν σε απόσταση περίπου 5,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τον πλανήτη μας. Έτσι, γνωρίζοντας τη θέση, ειδοποίησαν αρκετά ακόμη τηλεσκόπια στη Γη και το διάστημα, ώστε να καταγράψουν το φαινόμενο και σε άλλα μήκη κύματος.

Με αυτό τον τρόπο, όπως περιγράφουν οι αστροφυσικοί σε άρθρο τους στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, «ακτινογράφησαν» την έκρηξη επίσης στο υπεριώδες φάσμα, στο υπέρυθρο, το ορατό φως και τα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις ακτίνες Χ, χωρίς να εντοπίσουν κανένα «ίχνος» ακτινοβολίας σε όλες αυτές τις περιπτώσεις. Έτσι, μπόρεσαν να απορρίψουν ορισμένες πιθανές εξηγήσεις.

«Η έκρηξη ήταν πιθανό να υποδεικνύει την έκλυση τόσης ενέργειας όσης εκπέμπει ο Ήλιος μέσα σε μία ολόκληρη ημέρα. Το γεγονός ωστόσο πως δεν βρέθηκε ακτινοβολία σε άλλα μήκη κύματος αποκλείει αρκετά αστρονομικά φαινόμενα που σχετίζονται με βίαια γεγονότα στο σύμπαν, όπως οι εκρήξεις ακτίνων γ ή οι εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων, τα οποία συγκαταλέγονταν στις προτεινόμενες αιτίες», σημειώνει στο σάιτ του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης ο Ντάνιελ Μαλεζάνι, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο πανεπιστήμιο και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

Επίσης, βρήκαν μία ένδειξη, που έστω και εν μέρει αρχίζει να ξεδιαλύνει το μυστήριο των FRB. Κι αυτό γιατί ανακάλυψαν πως η ακτινοβολία από την έκρηξη εμφανίζει κυκλική πόλωση, κάτι που σημαίνει πως στη «γειτονιά» της πηγής της υπάρχει ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

«Οι υποψήφιες θεωρίες είναι πλέον ότι οι FRB συνδέονται με μια κατηγορία αντικειμένων μεγάλης πυκνότητας, όπως αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες, και ότι προκαλούνται από κάποιο είδος σύγκρουσης ή “αστρικού σεισμού”. Σε κάθε περίπτωση, τώρα έχουμε στα χέρια μας περισσότερα στοιχεία σχετικά με το τι θα πρέπει να ψάξουμε», καταλήγει ο Μαλεζάνι.

http://www.naftemporiki.gr/story/904258/mustiriodis-ekriksi-radiokumaton-katagrafetai-se-pragmatiko-xrono

Αποσύρεται ο ισχυρισμός για ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων-Τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα παραμένουν «ασύλληπτα»

«Συγγνώμη λάθος», λένε τώρα οι ερευνητές που έγιναν πρωτοσέλιδο τον περασμένο Μάρτιο όταν ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Το σήμα προερχόταν τελικά από την σκόνη που υπάρχει μέσα στον Γαλαξία μας, και όχι από τις πρώτες στιγμές μετά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Ο ισχυρισμός αποσύρθηκε έπειτα από την ολοκλήρωση ανάλυσης που διήρκεσε έναν ολόκληρο χρόνο και συνέκρινε τα δεδομένα της επίμαχης μελέτης με παρατηρήσεις του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Planck.

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός -ουσιαστικά συμπιέζουν το χώρο σε μία κατεύθυνση και τον τεντώνουν προς μια άλλη. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Η επίμαχη μελέτη αφορούσε ένα ιδιαίτερο είδος βαρυτικών κυμάτων, τα οποία υπολογίζεται ότι εμφανίστηκαν κατά τη φάση του λεγόμενου πληθωρισμού: μια φάση που διήρκεσε μόλις 10-32 δευτερόλεπτα και ανάγκασε το Σύμπαν να διογκωθεί απότομα, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός.

Η θεωρία του πληθωρισμού, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο Bicep 2 στην Ανταρκτική αναζήτησε ίχνη των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) -το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Οι ερευνητές γνώριζαν ότι η σκόνη μέσα στον Γαλαξία εκπέμπει κι αυτή μικροκύματα που μπορούν να επηρεάσουν της μετρήσεις της ακτινοβολίας CBM. Έπρεπε λοιπόν να υπολογίσουν τη συμβολή της σκόνης στο σήμα και να την αφαιρέσουν από τις μετρήσεις.

Για να το κάνουν αυτό χρησιμοποίησαν συνολικά έξι διαφορετικά μοντέλα, ένα από τα οποία βασίστηκε σε χάρτη της ακτινοβολίας CBM τον οποίο ολοκλήρωσε σχετικά πρόσφατα το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

Τα δεδομένα του Planck δεν είχαν δημοσιευτεί ακόμα όταν συντασσόταν η μελέτη, οπότε οι ερευνητές προχώρησαν στην ανορθόδοξη κίνηση να αντιγράψουν τα δεδομένα από μια διαφάνεια που παρουσιάστηκε σε συνέδριο.

H επίσημη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του Planck επέτρεψε τελικά τη διασταύρωση των δεδομένων του BICEP.

Έπειτα από έναν χρόνο ανάλυσης, οι υπεύθυνοι του Planck στην ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA αναφέρουν ότι το επίμαχο σήμα προέρχεται αποκλειστικά από την ακτινοβολία που εκπέμπει η σκόνη του δικού μας γαλαξία.

Και αυτό σημαίνει ότι τα βαρυτικά κύματα και ο κοσμικός πληθωρισμός παραμένουν αναπόδεικτα φαινόμενα.

http://physicsgg.me/2015/02/02/%cf%84%ce%b1-%ce%b1%cf%81%cf%87%ce%ad%ce%b3%ce%bf%ce%bd%ce%b1-%ce%b2%ce%b1%cf%81%cf%85%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ac-%ce%ba%cf%8d%ce%bc%ce%b1%cf%84%ce%b1-%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%b1%ce%bc%ce%ad%ce%bd%ce%bf/

Η Μεγάλη Έκρηξη δεν συνέβη ποτέ, σύμφωνα με νέα θεωρία.

Το σύμπαν ίσως υπάρχει αιώνια, και επομένως δεν έγινε ποτέ μια Μεγάλη Έκρηξη που το δημιούργησε, συμπεραίνει ένα νέο μοντέλο που ανέπτυξαν δύο φυσικοί από το πανεπιστήμιο της Μπένχα στη Αίγυπτο και του Λέθμπριτζ στον Καναδά.

Το θεωρητικό μοντέλο προσπαθεί να εναρμονίσει την κβαντική θεωρία με τη γενική θεωρία της σχετικότητας και, όπως περιγράφουν οι δύο επιστήμονες σε άρθρο τους στο περιοδικό Physics Letters B, μπορεί να εξηγήσει επίσης τη σκοτεινή ενέργεια, λύνοντας έτσι κι άλλα προβλήματα.

Η γενική πεποίθηση για την ηλικία του σύμπαντος είναι πως ανέρχεται στα 13,8 δισ. χρόνια, όπως υπολογίζεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας.

Τότε, ένα σημείο με άπειρη πυκνότητα, γνωστό ως μοναδικότητα (singularity), άρχισε να διαστέλλεται με τη Μεγάλη Έκρηξη, δημιουργώντας έτσι εξελισσόμενο τον κόσμο που μας περιβάλλει.

Παρόλο που ένα τέτοιο φαινόμενο προκύπτει απευθείας από τους νόμους της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, μερικοί επιστήμονες το θεωρούν προβληματικό, επειδή τα μαθηματικά μπορούν να εξηγήσουν τι συνέβη αμέσως μετά στη μοναδικότητα – και όχι τη χρονική στιγμή «μηδέν» ή νωρίτερα από τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Πρόκειται για το πιο σοβαρό πρόβλημα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, αφού κάνει τους νόμους της φυσικής να παρουσιάζουν ασυνέχεια», λέει χαρακτηριστικά στην ιστοσελίδα Phys.org ο Αχμέτ Φαράζ Αλί, φυσικός από το Πανεπιστήμιο Μπένχα και ένας από τους συγγραφείς του άρθρου.

Αντίθετα, το μοντέλο των δύο επιστημόνων επιλύει αυτό το πρόβλημα, αφού σύμφωνα με αυτό το σύμπαν δεν έχει χρονική αρχή και τέλος. Επομένως, καταργεί ουσιαστικά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Οι δύο φυσικοί τονίζουν με έμφαση πως το μοντέλο τους δεν δημιουργήθηκε ad hoc, σε μία προσπάθεια να παρακαμφθεί η ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης της μοναδικότητας.

Για την κατασκευή του, βασίσθηκαν στην ιδέα των κβαντικών τροχιών, που διατύπωσε τη δεκαετία του ’50 ο θεωρητικός φυσικός και φιλόσοφος Ντέιβιντ Μπομ, καταλήγοντας έτσι σε κβαντικές διορθώσεις των εξισώσεων Φρίντμαν, οι οποίες περιγράφουν τη διαστολή του σύμπαντος στα πλαίσια της γενικής θεωρίας της σχετικότητας.

Παρόλο που το μοντέλο τους δεν είναι μια πλήρης θεωρία κβαντικής βαρύτητας, περιέχει στοιχεία από την κβαντική μηχανή και τη γενική θεωρία της σχετικότητας, ενώ οι δύο ερευνητές εκτιμούν πως, ακόμη κι όταν διατυπωθεί μία πλήρης θεωρία που να ενοποιεί πλήρως τις δύο περιγραφές της φύσης, τα συμπεράσματά τους θα εξακολουθούν να ισχύουν.

Πάντως, πέρα από το ότι δεν περιλαμβάνει τη Μεγάλη Έκρηξη μιας μοναδικότητας ως αρχής του σύμπαντος, το νέο μοντέλο αποκλείει επίσης ότι το σύμπαν θα αρχίσει να συρρικνώνεται, καταλήγοντας σε ένα σημείο άπειρης πυκνότητας.

Με κοσμολογικούς όρους, οι κβαντικές διορθώσεις «μεταφράζονται» σε μία κοσμολογική σταθερά, η οποία που δεν χρειάζεται την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας για να δικαιολογηθεί. Επίσης, οι προβλέψεις του μοντέλου συμφωνούν με την κοσμολογική σταθερά και την πυκνότητα του σύμπαντος, όπως προκύπτουν από τις παρατηρήσεις.

Με φυσικούς όρους, το μοντέλο περιγράφει το σύμπαν σαν να κατακλύζεται από ένα κβαντικό ρευστό. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το ρευστό αυτό πιθανόν αποτελείται από βαρυτόνια – υποθετικά σωματίδια χωρίς μάζα που αναλαμβάνουν να «μεταφέρουν» τις δυνάμεις ανάμεσα σε δύο σώματα που αλληλεπιδρούν. Αν υπάρχουν, τα βαρυτόνια θεωρείται πως θα παίξουν κεντρικό ρόλο σε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας.

Οι δύο φυσικοί σκοπεύουν να αναλύσουν ακόμη περισσότερο το μοντέλο τους, μεταξύ άλλων για να το προσαρμόσουν σε μικρές διαταραχές που καθιστούν το σύμπαν τοπικά ανομοιογενές. Πάντως, δεν αναμένουν ότι τα συμπεράσματά τους θα αλλάξουν σημαντικά.

http://www.naftemporiki.gr/story/914683/i-megali-ekriksi-den-sunebi-pote-sumfona-me-nea-theoria

Νέα στοιχεία για την εξέλιξη και τις ιδιότητες του σύμπαντος.

Ένας καινούργιος χάρτης του γαλαξία μας και νέα στοιχεία για την εξέλιξη και τις ιδιότητες του σύμπαντος προέκυψαν από την πρόσφατη επεξεργασία από Ευρωπαίους, Αμερικανούς και Καναδούς επιστήμονες δεδομένων που προέκυψαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Το τηλεσκόπιο εκτοξεύθηκε το 2009 και, στα 4,5 χρόνια που διήρκεσε η αποστολή του, κατέγραψε με ακρίβεια την ακτινοβολία που απέμεινε από τα πρώτα στάδια της κοσμικής δημιουργίας. Έτσι, από τις μετρήσεις του Planck, η διεθνής επιστημονική ομάδα που είναι υπεύθυνη για την ανάλυσή τους ανακαλύπτει ακόμη και σήμερα άγνωστες πτυχές για την ιστορία του σύμπαντος, όπως και για συστήματα σαν τον γαλαξία μας που αυτό «φιλοξενεί».

Αυτό το αρχέγονο φως ονομάζεται Μικροκυματική Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (CMB) και δημιουργήθηκε στο «νεαρό» σύμπαν, μόλις 370.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Τότε, η ύλη έπαψε να είναι ιονισμένη, με συνέπεια η ακτινοβολία να αποδεσμευθεί και να αρχίσει να διαδίδεται. Αυτό σημαίνει πως, από τα δεδομένα του δορυφόρου, οι επιστήμονες μπορούν να βγάλουν συμπεράσματα για την κατανομή της ύλης σε εκείνη την πρώιμη φάση. Παράλληλα όμως, λόγω της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με τη σκόνη, τα αέρια και τις κοσμικές δομές που δημιουργούνταν στην πορεία, δίνει πληροφορίες και για τις ιδιότητες του σύμπαντος καθώς αυτό εξελισσόταν.

Μία από αυτές τις ιδιότητες που αναθεωρεί η τελευταία ανάλυση των επιστημόνων είναι η διάρκεια της Σκοτεινής Εποχής, δηλαδή της περιόδου από την αρχή της δημιουργίας του σύμπαντος μέχρι να εμφανιστούν οι πρώτοι αστέρες.

Παλαιότερες αναλύσεις με δεδομένα από άλλα τηλεσκόπια, όπως το WMAP της ΝΑSΑ, υποδείκνυαν πως η Σκοτεινή Εποχή ολοκληρώθηκε 300-400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη.

Τώρα, όμως, οι μετρήσεις του Planck ανεβάζουν αυτό το νούμερο στα 550 εκατομμύρια χρόνια.

Η αποτύπωση της CMB από το δορυφορικό τηλεσκόπιο είναι επίσης σημαντική στη μέτρηση της μάζας που περιλαμβάνουν απομακρυσμένα σμήνη γαλαξιών. Με την καινούργια μελέτη, οι επιστήμονες καταλογογράφησαν 1.000 τέτοια σμήνη, προσδιορίζοντας για τα 400 από αυτά πως έχουν μάζες από 100 έως 1.000 φορές μεγαλύτερη από τον γαλαξία μας. Νούμερα, που η ομάδα μπόρεσε να υπολογίσει μελετώντας τις μεταβολές που υπέστη η μικροκυματική ακτινοβολία, περνώντας μέσα από αυτά τα συστήματα.

Τα δεδομένα ενισχύουν επίσης την υπόθεση μιας μυστηριώδους δύναμης, γνωστής ως σκοτεινής ενέργειας, η οποία έχει αντίθετη δράση από τη βαρύτητα και ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Ορισμένοι κοσμολόγοι υποστηρίζουν πως η σκοτεινή ενέργεια δεν υπάρχει και ότι η επιταχυνόμενη διαστολή οφείλεται στη διαφορετική συμπεριφορά που έχει η βαρύτητα σε συμπαντικές διαστάσεις, την οποία δεν μπορεί να περιγράψει η γενική θεωρία της σχετικότητας στη σημερινή μορφή της.

Ωστόσο, η ανάλυση των μετρήσεων του Planck δείχνει πως, τουλάχιστον προς το παρόν, η θεωρία του Αϊνστάιν εξακολουθεί να συμφωνεί με τις παρατηρήσεις. Κάτι που σημαίνει πως δεν δικαιολογείται μια τροποποίησή της, η οποία να κάνει περιττή την υπόθεση της σκοτεινής ενέργειας.

http://physicsgg.me/2015/02/21/%ce%bd%ce%ad%ce%b1-%cf%83%cf%84%ce%bf%ce%b9%cf%87%ce%b5%ce%af%ce%b1-%ce%b3%ce%b9%ce%b1-%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%b5%ce%be%ce%ad%ce%bb%ce%b9%ce%be%ce%b7-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%b9%cf%82-%ce%b9%ce%b4/

Οι μυστηριώδεις «μαγνητικές εκρήξεις» στο στόχαστρο της NASA.

Ο Ήλιος, ο διαστημικός καιρός, ακόμη και η συμπεριφορά της ύλης γύρω από τις μαύρες τρύπες θα βρεθούν σύντομα στο «μικροσκόπιο» της ΝΑΣΑ, με την αποστολή Magnetospheric Multiscale (MMS), η οποία αναμένεται να εκτοξευθεί μέσα στον επόμενο μήνα.

Στα πλαίσια της MMS, τέσσερις μη επανδρωμένοι δορυφόροι θα τεθούν για τουλάχιστον δύο χρόνια σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας, πετώντας σε σχηματισμό πυραμίδας.

Από εκεί, θα προσφέρουν πολύτιμα στοιχεία για να μελετηθεί ένα φαινόμενο που κρύβει ακόμη πολλά μυστήρια για τους επιστήμονες, αν και επιδρά σημαντικά στην ηλιακή δραστηριότητα, ενώ παράλληλα μπορεί να επηρεάσει ανθρώπινες δραστηριότητες όπως τις αεροπορικές πτήσεις ή τις τηλεπικοινωνίες.

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται μαγνητική επανασύνδεση και βρίσκεται πίσω από τις ηλιακές εκλάμψεις, τις εκτοξεύσεις ηλιακής στεμματικής μάζας και τις γεωμαγνητικές καταιγίδες – οι οποίες είναι πιθανόν να είναι τόσο ισχυρές που να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους, να θέσουν εκτός λειτουργίας τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, αλλά και να έχουν σαν αποτέλεσμα πολύωρα μπλακάουτ.

Η μαγνητική επανασύνδεση οφείλεται στην τοπική συσσώρευση ενέργειας σε μαγνητικά πεδία, η οποία απελευθερώνονται απότομα με «μαγνητικές εκρήξεις», δηλαδή με την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Μία από τις πιο ακραίες περιπτώσεις που το φαινόμενο έκανε αισθητή την «παρουσία» του στη Γη συνέβη τον Οκτώβριο του 2003, με παρεμβολές στο δίκτυο GPS και αύξηση της ραδιενέργειας πάνω από τους πόλους, η οποία ανάγκασε για πρώτη φορά την αμερικανική Πολιτική Αεροπορία να εκδώσει προειδοποίηση στις αεροπορικές εταιρείες, ζητώντας να αποφεύγουν τα μεγάλα υψόμετρα.

Λίγες ημέρες νωρίτερα, είχαν καταγραφεί βίαιες ηλιακές εκλάμψεις, οι οποίες «βομβάρδισαν» όλο το ηλιακό σύστημα με ακτίνες Χ.

Παράλληλα, από τον ήλιο ξεπήδησαν σε πίδακες τεράστια νέφη ύλης, τα οποία ονομάζονται εκτοξεύσεις ηλιακής στεμματικής μάζας και μετέφεραν φορτισμένα σωματίδια και ενέργεια στη γήινη μαγνητόσφαιρα, με συνέπεια να δημιουργηθεί μια έντονη γεωμαγνητική καταιγίδα.

Σε όλη αυτή την «αλυσίδα» γεγονότων, κοινός παρανομαστής είναι η μαγνητική επανασύνδεση, για την οποία είναι περισσότερο γνωστές οι συνέπειές της, παρά πώς ακριβώς προκαλείται, αφού μέχρι σήμερα έχει μελετηθεί μόνο με πειράματα κάτω στη Γη.

Έτσι, η αποστολή MMS θα είναι η πρώτη που θα παρατηρήσει το φαινόμενο «σε δράση», περνώντας από περιοχές όπου εξελίσσεται.

Οι επιστήμονες θέλουν να εξακριβώσουν με λεπτομέρεια τις συνθήκες που δημιουργούν τη μαγνητική επανασύνδεση, αποκτώντας έτσι καλύτερη εικόνα για το φαινόμενο από όσα έχουν γίνει γνωστά από θεωρητικές μελέτες, υπολογιστικά μοντέλα και πειράματα.

Επειδή το φαινόμενο είναι τοπικό, τα τέσσερα σκάφη θα περνούν μέσα από μία τέτοια περιοχή σε μόλις ένα δευτερόλεπτο. Ωστόσο, οι αισθητήρες έχουν κατασκευασθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να λαμβάνουν μετρήσεις με εντυπωσιακή ταχύτητα.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες θα έχουν για πρώτη φορά την ευκαιρία να μελετήσουν το φαινόμενο στην εξέλιξή του και ίσως να βρουν έτσι τρόπους προστασίας της Γης.

Ένα φαινόμενο που πάντως δεν αφορά μόνο το ηλιακό μας σύστημα, αφού στο 99% του σύμπαντος καταλαμβάνεται από πλάσμα, δηλαδή το ιονισμένο αέριο που αποτελεί την προϋπόθεση για να εκδηλωθεί η μαγνητική επανασύνδεση.

Έτσι, για παράδειγμα, αναμένεται να έρθουν στο «φως» νέα στοιχεία για τη συμπεριφορά των δίσκων ύλης που στροβιλίζονται γύρω από τις μαύρες τρύπες.

http://www.naftemporiki.gr/story/920288/oi-mustiriodeis-magnitikes-ekrikseis-sto-stoxastro-tis-nasa

Νέα θεωρία εξηγεί την προέλευση της ύλης στο σύμπαν.

Την αιτία που ενδεχομένως κρύβεται πίσω από το γεγονός ότι η ύλη υπερίσχυσε της αντιύλης στα πρώτα στάδια της κοσμικής δημιουργίας, με συνέπεια το σύμπαν σήμερα να κατακλύζεται από σωματίδια, διατυπώνουν Αμερικανοί φυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες (UCLA). Όπως υποστηρίζουν οι επιστήμονες σε άρθρο τους στο περιοδικό Physical Review Letters, η ασυμμετρία της ύλης με την αντιύλη στο «νεαρό» σύμπαν σχετίζεται με το μποζόνιο Χιγκς, η ύπαρξη του οποίου επιβεβαιώθηκε το 2012 από μετρήσεις στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN.

Με βάση τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, όταν το σύμπαν είχε «ηλικία» μόλις 10-32 δευτερόλεπτα, ένα μέρος των φωτονίων που είχαν δημιουργηθεί άρχισε να μετατρέπεται σε ύλη, με τη μορφή ζευγών από σωματίδια και αντισωματίδια. Μόλις δημιουργούνταν, τα ζεύγη αυτά συγκρούονταν και αλληλοεξουδετερώνονταν, παράγοντας πάλι ακτινοβολία.

Ωστόσο, δεν εξαϋλώθηκαν όλα τα σωματίδια αφού, έστω και σε απειρολάχιστο βαθμό, τα σωματίδια υπερείχαν αριθμητικά των αντισωματιδίων – για κάθε 1 δισεκατομμύριο αντισωματίδια υπήρχαν 1 δισεκατομμύρια και 1 αντισωματίδια. Μια ασυμμετρία στην οποία «χρωστάμε» το γεγονός ότι προέκυψαν τα πρώτα σταθερά υποατομικά σωματίδια, και εν τέλει το σύμπαν όπως το γνωρίζουμε σήμερα.

Αν και αυτή η απειροελάχιστη υπεροχή είναι η αιτία που οι αστέρες και οι πλανήτες αποτελούνται από ύλη, με την αντιύλη να σπανίζει στο σύμπαν, συνιστά γρίφο για τους κοσμολόγους επειδή δεν μπορεί να εξηγηθεί με τους νόμους της φυσικής, οι νόμοι δεν κάνουν «διακρίσεις» ανάμεσα στα σωματίδια και τα αντισωματίδια. Σύμφωνα όμως με την ομάδα από το UCLA, πιθανόν οφείλεται στη συμπεριφορά του μποζονίου Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη και την αντιύλη.

Πιο συγκεκριμένα, όπως υποστηρίζει η ερευνητική ομάδα, η ανισοκατανομή προήλθε από την κίνηση του πεδίου Χιγκς, το οποίο σχετίζεται με το μποζόνιο, η οποία είχε σαν συνέπεια σε εκείνο το στάδιο της κοσμικής δημιουργίας οι μάζες των σωματιδίων και των αντισωματιδίων να είναι παροδικά άνισες. Η εξήγηση αυτή βασίζεται στην υπόθεση πως, στις πρώτες φάσεις της Μεγάλης Έκρηξης, η ένταση του πεδίου ήταν πολύ μεγαλύτερη από την «τιμή ισορροπίας» που έχει σήμερα. Γεγονός που με τη σειρά του επέτρεψε στα σωματίδια να «κυριαρχήσουν» στα αντισωματίδια.

Το σωματίδιο Χιγκς προτάθηκε το 1964 από τον Βρετανό Πίτερ Χιγκς και τον Γάλλο Φρανσουά Ανγκλέρ, ως ο μηχανισμός απόκτησης μάζας που συμπλήρωνε και την τελευταία «ψηφίδα» στο Καθιερωμένο Πρότυπο. Το σωματίδιο κέρδισε τα φώτα της δημοσιότητας το 2012, όταν δύο ανεξάρτητα πειράματα στον επιταχυντή του CERN ανακοίνωσαν την πειραματική επαλήθευσή του. Την επόμενη χρονιά, οι δύο επιστήμονες απέσπασαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής, για την πρόβλεψή τους.

http://www.naftemporiki.gr/story/920545/nea-theoria-eksigei-tin-proeleusi-tis-ulis-sto-sumpan

Αντίστροφη μέτρηση για την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων;

Έπειτα από δεκαετίες προσπαθειών, η φυσική απέχει μία «ανάσα» από το να ανιχνεύσει άμεσα για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, τα οποία αποτελούν την πιο εντυπωσιακή ίσως πρόβλεψη της Γενικής Θεωρίας του Αϊνστάιν.

Αυτό υποστηρίζουν οι 900 περίπου ερευνητές που παίρνουν μέρος στο πείραμα LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), αφού προβλέπουν πως, μέχρι τις αρχές του 2017, θα έχουν καταφέρει να γράψουν ιστορία.

Η ιδέα των βαρυτικών κυμάτων προτάθηκε από τον Άμπερτ Αϊνστάιν πριν από ακριβώς 100 χρόνια, στα πλαίσια της διατύπωσης της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Όπως προέκυπτε από τη μαθηματική θεμελίωση της θεωρίας, κάθε φορά που επιταχύνεται μία μάζα εκπέμπει ενέργεια, με τη μορφή κυμάτων που διαδίδονται στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.

Όπως αναφέρει χαρακτηριστικά στον Guardian ο Στιούαρτ Κλαρκ, Βρετανός δημοσιογράφος αστρονομικών θεμάτων και συγγραφές αρκετών βιβλίων εκλαϊκευμένης επιστήμης, μπορούμε να φανταστούμε τα βαρυτικά κύματα σαν διαταραχές οι οποίες «ρυτιδώνουν» το χωροχρονικό συνεχές, προκαλώντας έτσι την κίνηση των ατόμων που θα βρουν στην πορεία τους, περίπου όπως τα πλοία κλυδωνίζονται από τα κύματα της θάλασσας. Ωστόσο, είναι δύσκολο να εντοπισθούν, αφού το εύρος της μετατόπισης είναι εξαιρετικά μικρό.

Στην περίπτωση όμως που τελικά ανιχνευθούν, τότε θα ανοίξουν νέους και επαναστατικούς δρόμους στην κατανόηση του σύμπαντος. «Θα είναι σαν οι επιστήμονες να απέκτησαν μία καινούρια αίσθηση», γράφει χαρακτηριστικά ο Κλαρκ. «Αν ήδη με τα τηλεσκόπια μπορούν να δουν το σύμπαν, με τα βαρυτικά κύματα θα μπορούν επίσης και να το “ακούσουν”.

Έτσι, για παράδειγμα, θα έχουν τη δυνατότητα να “αφουγκραστούν” αστέρες καθώς συγκρούονται, την ύλη που εξαφανίζεται μέσα σε μία μαύρη τρύπα ή τις βίαιες εκρήξεις τεράστιων άστρων, που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση», προσθέτει.

Τα βαρυτικά κύματα ήρθαν στην επικαιρότητα πριν από περίπου ένα χρόνο, με την ανακοίνωση των ερευνητών από το πείραμα BICEP2, πως είχαν ανακαλύψει τις «αρχέγονες» ρυτιδώσεις που είχε προκαλέσει στον χωρόχρονο η απότομη διαστολή του σύμπαντος, λίγα μόλις κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Παρ’ όλα αυτά η ανακάλυψη αποδείχθηκε λανθασμένη στην πορεία.

Από την πλευρά τους, πάντως, οι ερευνητές του LIGO δηλώνουν σίγουροι πως μέσα στους επόμενους μήνες το πείραμά τους θα ανιχνεύσει για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα – τα οποία θα προέρχονται από κάποιο βίαιο φαινόμενο στο σύμπαν, όπως τη σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων.

Γι’ αυτό τον σκοπό, χρησιμοποιούν δύο τεράστιες διατάξεις που ονομάζονται συμβολόμετρα και είναι ουσιαστικά δύο «βραχίονες» μήκους αρκετών χιλιομέτρων που είναι κάθετοι μεταξύ τους.

Με τη βοήθεια κατόπτρων, δέσμες λέιζερ ανακλούνται στους δύο «βραχίονες», διανύοντας έτσι απόσταση περίπου 100 χιλιομέτρων. Παρόλο που τα λέιζερ είναι συγχρονισμένα ώστε οι δέσμες να εκκινούν ταυτόχρονα, τυχόν παρεμβολή από διερχόμενα βαρυτικά κύματα θα επηρεάσει την τροχιά τους, ακυρώνοντας τον συγχρονισμό.

Έτσι, αυτή την περίοδο ο εξοπλισμός της διάταξης αναβαθμίζεται, για να αποκτήσει την απαιτούμενη ευαισθησία και να εντοπίσει αυτή την απόκλιση.

Εκτός από το LIGO και τις δύο διατάξεις του στη Λουιζιάνα και την Ουάσιγκτον, ανάλογα πειράματα πραγματοποιούνται και στην Ευρώπη (VIRGO), αλλά και στην Ιαπωνία (KAGRA).

Για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία έχει επίσης στα σκαριά την αποστολή LISA-Pathfinder, η οποία θα εκτοξευτεί μέσα στη φετινή χρονιά.

http://www.naftemporiki.gr/story/924978/antistrofi-metrisi-gia-tin-proti-anixneusi-barutikon-kumaton

Στα «πρόθυρα» κατάρρευσης το σύμπαν, σύμφωνα με νέα θεωρία.

Φυσικοί προτείνουν ένα νέο μηχανισμό «κοσμολογικής κατάρρευσης», σύμφωνα με τον οποίο το σύμπαν σύντομα θα σταματήσει να διαστέλλεται και θα αρχίσει να συρρικνώνεται, καταστρέφοντας τελικά όλη την ύλη που περιέχει.

Μάλιστα, οι υπολογισμοί τους δείχνουν πως, για τα κοσμολογικά δεδομένα, η κατάρρευση θα συμβεί «άμεσα» – δηλαδή σε μερικές δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια.

Όπως αναφέρουν στο άρθρο τους στο περιοδικό Physical Review Letters οι Νεμάνια Κάλοπερ από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και Αντόνιο Παντίλα από το πανεπιστήμιο του Νότιγχαμ, ο μηχανισμός αυτός οφείλεται στη δράση της σκοτεινής ενέργειας και απαντά σε μερικά από τα συμπαντικά «μυστήρια».

Έτσι, δίνει μία ερμηνεία για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και εξηγεί γιατί αυτή τη στιγμή το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.

Οι δύο φυσικοί υποστηρίζουν πως το σύμπαν δημιουργήθηκε με τέτοιες αρχικές συνθήκες που, αν και σε πρώτη φάση είχαν σαν αποτέλεσμα τη διαστολή του, στη συνέχεια θα προκαλέσουν τη συρρίκνωσή του. Επομένως, η «μοίρα» του είναι να καταρρεύσει στο τέλος.

Η «χρονοκαθυστέρηση» στην ενεργοποίηση του μηχανισμού κοσμολογικής συστολής, την οποία περιλαμβάνει το μοντέλο των δύο επιστημόνων, σημαίνει πως το σύμπαν εξελίσσεται με αργό ρυθμό, όπως δείχνουν και τα μέχρι σήμερα παρατηρησιακά δεδομένα για την «ιστορία» του.

Ωστόσο, οι επιστήμονες τονίζουν πως αυτή η «χρονοκαθυστέρηση» δεν ορίσθηκε αυθαίρετα στο μοντέλο τους, ακριβώς για να συμφωνεί με την έως τώρα παρατηρούμενη εξέλιξή του, αλλά είναι «φυσιολογική» από τεχνικής πλευράς, αφού προκύπτει από τη συμμετρία της θεωρίας.

Οι φυσικοί σπεύδουν να συμπληρώσουν πως στόχος τους είναι να εξελίξουν περαιτέρω τη θεωρία τους. «Έχουμε πολλά να κάνουμε ακόμη», αναφέρει χαρακτηριστικά ο Παντίλα στο σάιτ Phys.org.

«Αυτή την εποχή ψάχνουμε έναν τρόπο διατύπωσης της θεωρίας που θα την εναρμονίζει ακόμη περισσότερο με τις βασικές αρχές της κβαντομηχανικής. Θέλουμε επίσης να βρούμε και άλλους τρόπους για τον έλεγχό της, από την πλευρά τόσο της κοσμολογίας όσο και της αστροφυσικής».

«Σε δεύτερη φάση, στοχεύουμε να ψάξουμε με ποιον τρόπο το μοντέλο θα μπορούσε να προκύψει από μία πιο θεμελιώδη θεωρία, όπως η θεωρία των χορδών», συμπληρώνει ο επιστήμονας.

http://www.naftemporiki.gr/story/931365/sta-prothura-katarreusis-to-sumpan-sumfona-me-nea-theoria

Μια νέα προσπάθεια για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων.

Ένα αιώνα μετά τη διατύπωση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, Αμερικανοί επιστήμονες ελπίζουν πως η τεχνική που έχουν στα σκαριά θα τους δώσει τη δυνατότητα να ανιχνεύσουν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, κι έτσι να επιβεβαιώσουν τη μοναδική πρόβλεψη του Άλμπερτ Αϊνστάιν που δεν έχει επαληθευτεί πειραματικά μέχρι σήμερα. Γι’ αυτό τον σκοπό οι επιστήμονες, οι οποίοι ανήκουν στην κοινοπραξία North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), εξασφάλισαν χρηματοδότηση 14,5 εκατ. δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης (NSF) στις ΗΠΑ, ώστε να δημιουργήσουν και να λειτουργήσουν για μία πενταετία ένα εξειδικευμένο ερευνητικό κέντρο.

Το κέντρο ονομάζεται NANOGrav Physics Frontiers Center (PFC) και στόχος του είναι να εντοπίσει βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας, δηλαδή διαταραχές στο χωροχρονικό συνεχές που, όπως προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, προκαλούνται από βίαια συμπαντικά φαινόμενα στα οποία παίρνουν μέρος ουράνια σώματα με εξαιρετικά μεγάλη μάζα. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν πως θα ανιχνεύσουν τέτοιες διαταραχές από τα «αποτυπώματα» που αυτές αφήνουν σε ραδιοπαλμούς οι οποίοι φθάνουν στη Γη προερχόμενοι από πάλσαρ.

«Πλέον έχουμε όλοι συνηθίσει να βλέπουμε εντυπωσιακές εικόνες του σύμπαντος από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble», λέει ο καθηγητής αστρονομίας του πανεπιστημίου Κορνέλ Τζέιμς Κορντ στο σάιτ του ιδρύματος, το οποίο συμμετέχει στην κοινοπραξία. «Τέτοιες εικόνες είναι η αποκορύφωση τεσσάρων αιώνων αστρονομικών παρατηρήσεων, που ξεκίνησαν από τον Γαλιλαίο και το τηλεσκόπιό του, με το οποίο είδε για πρώτη φορά ουράνια αντικείμενα αόρατα στο γυμνό μάτι».

Έκτοτε, για τη μελέτη του σύμπαντος έχει χρησιμοποιηθεί όλο το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, οδηγώντας σε εντυπωσιακές ανακαλύψεις. «Το ίδιο θα συμβεί και με τα βαρυτικά κύματα, τα οποία είναι θεμελιωδώς διαφορετικά από το ορατό φως, τα ραδιοκύματα ή τις ακτίνες Χ», προσθέτει ο Κορντ. «Από τη στιγμή που θα έχουμε στα χέρια μας μια τεχνική ανίχνευσής τους, θα ξεκινήσει μία νέα εποχή για την αστρονομία. Έτσι, για παράδειγμα, θα μάθουμε περισσότερες λεπτομέρειες για το πώς τα ζεύγη από μαύρες τρύπες στροβιλίζονται μεταξύ τους, ή θα λύσουμε ερωτηματικά που αφορούν το πρώιμο σύμπαν».

Τα βαρυτικά κύματα που έχουν στο «στόχαστρο» οι επιστήμονες χαρακτηρίζονται από τόσο μεγάλα μήκη κύματος –μεγαλύτερα από τις διαστάσεις του ηλιακού μας συστήματος- που δεν θα μπορούσαν να καταγραφούν από κανέναν επίγειο ανιχνευτή. Ευτυχώς για τους επιστήμονες, η φύση έχει προνοήσει, παρέχοντάς τους ως ανιχνευτικό εργαλείο τους πάλσαρ – αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα και έχουν βαφτισθεί «φάροι του διαστήματος», καθώς εκπέμπουν ραδιοσήματα με τη μορφή παλμών εντυπωσιακά σταθερής συχνότητας.

Καθώς τα βαρυτικά κύματα διαδίδονται στον χωρόχρονο, επηρεάζουν τη χρονική στιγμή άφιξης των ραδιοπαλμών στη Γη. Έτσι, οι ερευνητές φιλοδοξούν να μετρήσουν αυτές τις απειροελάχιστες χρονικές μεταβολές, επιβεβαιώνοντας επομένως για πρώτη φορά την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων. Αν και οι διακυμάνσεις δεν αναμένεται να ξεπερνούν τα λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, η αμερικανική ομάδα ελπίζει πως θα τα καταφέρει, αφού θα «επιστρατεύσει» γι’ αυτό τον σκοπό τα δύο πιο ευαίσθητα τηλεσκόπια στον κόσμο – το Παρατηρητήριο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο και το Τηλεσκόπιο Green Bank από το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας, στη Δυτική Βιρτζίνια.

Βίντεο.

http://physicsgg.me/2015/04/01/%ce%bc%ce%b9%ce%b1-%ce%bd%ce%ad%ce%b1-%cf%80%cf%81%ce%bf%cf%83%cf%80%ce%ac%ce%b8%ce%b5%ce%b9%ce%b1-%ce%b3%ce%b9%ce%b1-%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%b1%ce%bd%ce%af%cf%87%ce%bd%ce%b5%cf%85%cf%83%ce%b7-%ce%b2/

Ζούμε σε ένα ολόγραμμα;

Διεθνής ομάδα ερευνητών υποστηρίζει ότι είναι πιθανό το Σύμπαν να είναι ένα ολόγραμμα.

Οτι είναι μια τρισδιάστατη «προβολή» ενός κόσμου δύο διαστάσεων.

Στη δεκαετία του 1980 ορισμένοι επιστήμονες άρχισαν να ασχολούνται με μια νέα επαναστατική ιδέα που έκανε εκείνη την περίοδο την εμφάνισή της. Διατυπώθηκε η θεωρία ότι είναι πιθανό ο τρισδιάστατος κόσμος στον οποίο ζούμε να είναι στην πραγματικότητα ένα ολόγραμμα, ένα είδωλο της πραγματικότητας κωδικοποιημένο πάνω σε μια μακρινή δισδιάστατη επιφάνεια.

Ο φυσικός Χουάν Μαλντασένα το 1997 παρουσίασε κάποιες εξισώσεις σύμφωνα με τις οποίες η πιθανότητα το Σύμπαν να είναι ένα ολόγραμμα ήταν μεγάλες. Ωστόσο οι εξισώσεις του ίσχυαν μόνο σε «εξωτικά» μοντέλα χώρου, τα οποία συγκρούονταν με τις κυρίαρχες θεωρίες για το Σύμπαν. Πάντως, η επιστημονική κοινότητα βρήκε αρκετά ενδιαφέρουσα τη θεωρία του ολογραφικού σύμπαντος και οι έρευνες συνεχίστηκαν με πιο σημαντικά τα πειράματα που έγιναν στο διάσημο εργαστήριο Fermilab στις ΗΠΑ.

Επιστήμονες από την Αυστρία, την Ινδία και την Ιαπωνία, με επικεφαλής τον Ντάνιελ Γκρούμιλερ του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας της Βιέννης πιστεύουν ότι, από μαθηματική άποψη, το Σύμπαν μπορεί να εξηγηθεί με μόνο δύο διαστάσεις, συνεπώς δεν είναι κατ' ανάγκη τρισδιάστατο, όπως μαρτυρούν οι αισθήσεις μας. Ετσι είναι πιθανό να αποτελεί τελικά ένα ολόγραμμα. Οι ερευνητές φρόντισαν πάντως να διευκρινίσουν ότι «δεν υπάρχουν ακόμη αποδείξεις πως ζούμε μέσα σε ένα ολόγραμμα».

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η ύπαρξη λιγότερων διαστάσεων στο Σύμπαν δεν είναι μόνο ένα μαθηματικό «τρυκ», αλλά πιθανώς ένα θεμελιώδες γνώρισμα του ίδιου του χώρου. Μία δισδιάστατη επιφάνεια μπορεί να περιέχει όλες τις αναγκαίες πληροφορίες για ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Αυτό συμβαίνει στο τσιπάκι ασφαλείας μιας πιστωτικής κάρτας. Έτσι, ένα σύμπαν δύο διαστάσεων μπορεί να «προβάλλεται» σε τρεις διαστάσεις. Με άλλα λόγια, το σύμπαν (μας) μπορεί να είναι επίπεδο, αλλά στα μάτια μας να αποκτά μια ακόμη διάσταση. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Physical Review Letters».

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=698851

O πιο ευαίσθητος ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων.

Έπειτα από επτά χρόνια αναβαθμίσεων, εγκαινιάσθηκε χθες στο Ρίτσλαντ της Ουάσιγκτον το Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), το οποίο είναι ο πιο ευαίσθητος επίγειος ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων.

Με χρηματοδότηση από το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Advanced LIGO αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία από αυτό φθινόπωρο, συγκεντρώνοντας πολλές πιθανότητες να καταγράψει για πρώτη φορά διαταραχές στο χωροχρονικό συνεχές που προκαλούν βίαια κοσμικά γεγονότα.

Τα βαρυτικά κύματα που προβλέπονται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, δεν έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα, παρότι έχουν περάσει 100 χρόνια από τη θεωρητική θεμελίωση της ύπαρξής τους. Κάτι που οι επιστήμονες φιλοδοξούν να αλλάξουν με το Advanced LIGO, ανιχνεύοντας για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα που οφείλονται σε πηγές όπως ζεύγη αστέρων νετρονίων, γαλαξίες που συγκρούονται μεταξύ τους ή υπερκαινοφανείς αστέρες.

Αν πραγματοποιηθούν τέτοιες μετρήσεις, τότε όχι μόνο θα επαληθευτεί πειραματικά η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων, αλλά και από τα δεδομένα οι επιστήμονες θα μπορέσουν να φέρουν στο «φως» περισσότερα στοιχεία σχετικά με την πηγή τους. «Το Advanced LIGO αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο βήμα στις συνεχείς μας προσπάθειες να κατανοήσουμε τα εντυπωσιακά μυστήρια του σύμπαντος», σημειώνει χαρακτηριστικά ο Φρανς Κόρντοβα, διευθυντής του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, στην ανακοίνωση που εκδόθηκε με αφορμή τα εγκαίνια του ανιχνευτή.

Υπεύθυνοι για τα πειράματα θα είναι επιστήμονες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), τα οποία θα πραγματοποιούνται με τη διάδοση δεσμών λέιζερ κατά μήκος δύο σηράγγων, εφοδιασμένων με κάτοπτρα. Στην περίπτωση που διέλθει ένα βαρυτικό κύμα, τότε θα αλλοιώσει την τροχιά των ακτίνων, αφήνοντας έτσι ένα χαρακτηριστικό «ίχνος» στη συμβολή τους, όταν αυτές συναντηθούν.

Το Advanced LIGO αντικαθιστά την αρχική πειραματική διάταξη που, από το 2002, προσπάθησε να εντοπίσει βαρυτικά κύματα. Αν και το αρχικό LIGO μπορούσε να ανιχνεύει αλλοιώσεις με τάξη μεγέθους το 1/1000 της διαμέτρου ενός πρωτονίου, ολοκλήρωσε τη λειτουργία του το 2008 χωρίς αποτέλεσμα.

Για την αναβάθμιση του πειράματος, το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών δαπάνησε 200 εκατομμύρια δολάρια, αντικαθιστώντας τον πιο κρίσιμο εξοπλισμό, όπως τα οπτικά συστήματα ή τις γεννήτριες λέιζερ. Έτσι, ουσιαστικά προέκυψε ένας εντελώς καινούριος ανιχνευτής, ο οποίος έχει 10πλάσια ευαισθησία.

«Σε αντίθεση με την προηγούμενη διάταξη, η επιτυχία του Advanced LIGO είναι σχεδόν δεδομένη», ανάφερε σε ραδιοφωνική εκπομπή ο φυσικός Ματ Στράσλερ, επισκέπτης καθηγητής στο Χάρβαρντ. «Όταν συγκρούονται δύο γαλαξίες, τότε συγχωνεύονται οι μαύρες τρύπες που φιλοξενούν στο κέντρο τους. Με βάση τη θεωρία του Αϊνστάιν, μπορούμε να υπολογίσουμε τι είδους βαρυτικά κύματα παράγονται σε μια τέτοια περίπτωση, τα οποία το μηχάνημα έχει αρκετή ευαισθησία για να εντοπίσει».

Σύμφωνα με τον Στράσλερ, αν δεν συμβεί αυτό, θα είναι «τεράστιο σοκ», αλλά και από την άλλη μεριά «μια συναρπαστική εξέλιξη» για τη φυσική.

http://physicsgg.me/2015/05/21/o-%cf%80%ce%b9%ce%bf-%ce%b5%cf%85%ce%b1%ce%af%cf%83%ce%b8%ce%b7%cf%84%ce%bf%cf%82-%ce%b1%ce%bd%ce%b9%cf%87%ce%bd%ce%b5%cf%85%cf%84%ce%ae%cf%82-%ce%b2%ce%b1%cf%81%cf%85%cf%84%ce%b9%ce%ba%cf%8e%ce%bd/

Το Σύμπαν είναι μια φέτα κοσμικής φρατζόλας!

Ο βρετανός δημοσιογράφος και γραφίστας θεμάτων επιστήμης Μπεν Γκίλιαρντ συγκέντρωσε μια σειρά από ιδιαίτερα ενδιαφέροντα όσο και εντυπωσιακά κοσμολογικά δεδομένα και τα παρουσιάζει σε ένα βιβλίο που μόλις εξέδωσε. Το βιβλίο τιτλοφορείται «Επιστήμη αλλά όχι όπως τη γνωρίζουμε» και περιέχει μελέτες, θεωρίες και στοιχεία που πραγματικά κεντρίζουν το ενδιαφέρον αλλά και τη φαντασία.

Ενα από τα πιο ενδιαφέροντα κεφάλαια του βιβλίου έχει να κάνει με την παρουσίαση της λεγόμενης θεωρίας Μ η οποία δεν συνιστά θεωρία με την καθιερωμένη έννοια του όρου αλλά αποτελεί μια ολόκληρη οικογένεια διαφορετικών θεωριών. Σύμφωνα με αυτήν υπάρχουν αμέτρητα παράλληλα σύμπαντα που συνωστίζονται σε μια δομή που χαρακτηρίζεται ως ένα «κοσμικό καρβέλι».

Κάθε φέτα αυτού του καρβελιού αποτελεί και ένα σύμπαν. Μια ενδιαφέρουσα μελέτη που παρουσιάζει το βιβλίο αναφέρει ότι «σώνεται» το υδρογόνο στο Σύμπαν και ότι το 95% των άστρων που θα μπορούσαν με βάση τις διαθέσιμες ποσότητες υδρογόνου να δημιουργηθούν έχουν ήδη γεννηθεί.

Ο Ηλιος μετατρέπει 655 εκ. τόνους υδρογόνου σε 650 εκ. τόνους ηλίου κάθε δευτερόλεπτο. Στη Γη πέφτει ένας αστεροειδής με μέγεθος όσο ένα γήπεδο ποδοσφαίρου κάθε περίπου δύο χιλιάδες έτη. Αν ένας άνθρωπος βρισκόταν σε ένα άστρο νετρονίου (πάλσαρ) θα ζύγιζε επτά δισ. τόνους!

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=709449

Νέα εξήγηση των κβαντικών φαινομένων «δείχνει» την ύπαρξη παράλληλων συμπάντων.

Ένα πρακτικό πρόβλημα ήταν η αιτία για τη νέα περιγραφή της πραγματικότητας σε επίπεδο μικρόκοσμου, την οποία διατύπωσε ο καθηγητής χημείας και βιοχημείας Μπιλ Πουαριέ από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Τέξας.

Η θεωρία του επιστήμονα καταφέρνει να εξηγήσει τις παράδοξες ιδιότητες των σωματιδίων σε ατομική και υποατομική κλίμακα, χωρίς να χρειάζεται γι’ αυτό τις «εξωτικές» έννοιες της κβαντικής φυσικής. Ωστόσο, προϋποθέτει πως αυτές οι ιδιότητες οφείλονται στην ύπαρξη παράλληλων συμπάντων, τα οποία αλληλεπιδρούν με το δικό μας.

Σύμφωνα με την κβαντική φυσική, ο κόσμος σε ατομικό και υποατομικό επίπεδο διαφέρει ριζικά από την εμπειρία που έχουμε όλοι μας αλληλεπιδρώντας με καθημερινά αντικείμενα, αφού τα σωματίδια παρουσιάζουν και χαρακτηριστικά κυμάτων.

Έτσι, για παράδειγμα, αντί να βρίσκονται ανά πάσα στιγμή σε ένα αυστηρά καθορισμένο σημείο στον χώρο, το οποίο μπορεί να βρεθεί πειραματικά, μετρώντας τη θέση τους θα προκύψει κάποιο από τα αρκετά διαφορετικά σημεία που «καταλαμβάνουν» ταυτόχρονα.

Το μαθηματικό εργαλείο που περιγράφει τη συμπεριφορά των σωματιδίων, υπολογίζοντας μεταξύ άλλων την πιθανότητα να προκύψει κάποιο από αυτά τα σημεία κατά τη μέτρηση, ονομάζεται κυματοσυνάρτηση. Διατυπωμένη από τον Αυστριακό φυσικό Έρβιν Σρέντινγκερ τη δεκαετία του 1920, αυτή η μαθηματική εξίσωση προσδιορίζει την πιθανότητα να βρούμε το σωματίδιο σε κάθε σημείο του χώρου κάποια δεδομένη χρονική στιγμή.

Επιστήμονες σαν τον Πουαριέ χρησιμοποιούν εδώ και δεκαετίες τις κυματοσυναρτήσεις για να κατανοήσουν τις χημικές αντιδράσεις και να κάνουν προβλέψεις. Μάλιστα, οι προβλέψεις αυτές συμφωνούν με το πείραμα, κάτι που αποδεικνύει πως η κβαντομηχανική αποτελεί μια θεμελιωμένη θεωρία.

Ωστόσο, ο Πουαριέ ανέπτυξε μια εναλλακτική θεωρία, η οποία μπορεί να εξηγήσει εξίσου καλά τις «παράδοξες» ιδιότητες του μικρόκοσμου. Σύμφωνα με αυτήν, τα σωματίδια δεν έχουν και κυματικά χαρακτηριστικά, αλλά αυτές οι ιδιότητες προκύπτουν από την αλληλεπίδραση των σωματιδίων του δικού μας σύμπαντος, με σωμάτια από άλλα παράλληλα σύμπαντα.

Η θεωρία ονομάζεται «Πολλαπλοί Αλληλεπιδρώντες Κόσμοι» και, παρόλο που μοιάζει με σενάριο επιστημονικής φαντασίας, είναι συνεπής από μαθηματική άποψη, ενώ εξηγεί ακόμη και τα πιο «αλλόκοτα» φαινόμενα, όπως τον κβαντικό συσχετισμό ή διεμπλοκή.

Στα πλαίσιά της, τα σωματίδια έχουν αυστηρά καθορισμένες, αν και διαφορετικές, θέσεις σε κάθε έναν από αυτούς τους «κόσμους». Το αποτέλεσμα είναι, στο δικό μας σύμπαν, να φαίνεται σαν να καταλαμβάνουν πάνω από ένα σημείο του χώρου, ανά πάσα στιγμή.

Καθώς πρόκειται για θεωρητικό μοντέλο, δεν αποδεικνύει ούτε πως τα σωματίδια δεν έχουν κυματικά χαρακτηριστικά, ούτε ότι υπάρχουν αυτοί οι παράλληλοι κόσμοι. Παρ’ όλα αυτά, το γεγονός ότι καταλήγει στις ίδιες προβλέψεις με την κβαντική φυσική σημαίνει πως είναι «ανοικτό» το ενδεχόμενο να ισχύουν οι υποθέσεις της, και μάλιστα με τον ίδιο βαθμό βεβαιότητας με την κβαντική εξήγηση του μικρόκοσμου.

Όπως λέει ο ίδιος στο σάιτ του Τεχνολογικού Πανεπιστήμιου του Τέξας, «Προς το παρόν, δεν μπορούμε να πούμε ότι καταρρίπτεται η περιγραφή των σωματιδίων με όρους κυμάτων. Αυτό όμως που ισχύει είναι πως δεν είναι απαραίτητη, αφού έχουμε βρει ένα εναλλακτικό μαθηματικό μοντέλο που παρέχει τις ίδιες πληροφορίες. Από αυτό το μοντέλο προκύπτει η ύπαρξη των πολλαπλών κόσμων, που αντικαθιστά τις κυματοσυναρτήσεις».

Αν και η ύπαρξη των πολλαπλών κόσμων έχει υποστηριχθεί από τη δεκαετία του 1950, η διαφορά στην προσέγγιση του Πουαριέ είναι πως τα πολλαπλά σύμπαντα δεν αποτελούν μεταγενέστερη προσθήκη, με σκοπό την εναλλακτική ερμηνεία της πιθανοκρατικής φύσης της κβαντικής θεωρίας, αλλά προκύπτουν εξαρχής από τις μαθηματικές εξισώσεις.

Δύο ακόμη διαφορές είναι πως αυτές οι εξισώσεις καθιστούν περιττή την περιγραφή των σωματιδίων με όρους κυμάτων, ενώ οι πολλαπλοί κόσμοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Όσο για το πώς μοιάζουν αυτοί οι παράλληλοι κόσμοι, ο χημικός λέει πως η θεωρία δεν παρέχει καμία πληροφορία. «Δεν μπορεί να αποδειχθεί, για παράδειγμα, πως σε ένα τέτοιο σύμπαν ίσως είμαι πρόεδρος των ΗΠΑ», σημειώνει.

«Με βάση τη θεωρία, οι μόνοι κόσμοι με τους οποίους αλληλεπιδρά το σύμπαν μας βρίσκονται σε τόσο μικρή απόσταση που δεν μπορούμε να τους διακρίνουμε, με εξαίρεση την ατομική και υποατομική κλίμακα. Από την άλλη μεριά, δεν αποκλείεται να υπάρχουν πιο απομακρυσμένα σύμπαντα, τα οποία έχουν διαφορετικές μακροσκοπικές ιδιότητες. Ωστόσο, δεν υπάρχει καμία άμεση απόδειξη για κάτι τέτοιο, και ούτε θα μπορούσε να υπάρξει σύμφωνα με τη θεωρία, ακόμη κι αν πρόκειται για ένα σενάριο που όντως ισχύει».

http://www.naftemporiki.gr/story/961928/nea-eksigisi-ton-kbantikon-fainomenon-deixnei-tin-uparksi-parallilon-sumpanton

Παράλληλα σύμπαντα και κβαντική φυσική.

Το περίφημο νοητικό πείραμα με τον γάτο του Schrödinger περιγράφεται αναλυτικά ΕΔΩ: «Το παράδοξο του γάτου του Schrödinger«.

http://physicsgg.me/2013/08/18/%CF%84%CE%BF-%CF%80%CE%B1%CF%81%CE%AC%CE%B4%CE%BF%CE%BE%CE%BF-%CF%84%CE%B7%CF%82-%CE%B3%CE%AC%CF%84%CE%B1%CF%82-%CF%84%CE%BF%CF%85-schrodinger-%CE%B9/

Εν συντομία έχει ως εξής … ένας γάτος βρίσκεται εντελώς απομονωμένος από τον εξωτερικό κόσμο κλεισμένος μέσα σε ένα κουτί.

Το κουτί περιέχει επίσης ένα μπουκάλι με θανατηφόρο δηλητήριο το οποίο απελευθερώνεται μόνο μετά τη διάσπαση κάποιου ραδιενεργού ατόμου, που βρίσκεται επίσης μέσα στο κουτί.

Η ραδιενεργός διάσπαση διέπεται από τους νόμους της κβαντομηχανικής σύμφωνα με την οποία το ραδιενεργό υλικό βρίσκεται σε μια κατάσταση υπέρθεσης των δύο διαφορετικών καταστάσεων:

να έχει ή να μην έχει διασπαστεί.

Συνεπώς και ο γάτος θα βρίσκεται επίσης σε μια κατάστασης υπέρθεσης των καταστάσεων:

να είναι ζωντανός ή να είναι νεκρός.

Τώρα, αν κοιτάξουμε μέσα στο κουτί, υπάρχει κίνδυνος να σκοτώσουμε τον γάτο διότι η κβαντική υπέρθεση είναι τόσο ευαίσθητη στην αλληλεπίδραση με το περιβάλλον, που με την παραμικρή προσπάθεια παρατήρησης του γάτου, θα καταρρεύσει η «γατική κατάσταση» σε ένα από τα δυο πιθανά ενδεχόμενα – γάτος νεκρός ή γάτος ζωντανός.

Πρόκειται για την αναγωγή ή κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης (wavefunction reduction ή wavefunction collapse).

Μια εξωφρενική ερμηνεία του πειράματος με τον γάτο επιχείρησε ο Hugh Everett III το 1957, ένας 27χρονος φυσικός υπό την καθοδήγηση του John Archibald Wheeler.

Σύμφωνα με τον Everett υπάρχουν πολλοί πραγματικοί κόσμοι – σε έναν από αυτούς ζούμε – και στον καθέναν από αυτούς πραγματώνεται και ένα από τα πιθανά αποτελέσματα της κυματοσυνάρτησης. Η γάτα είναι και ζωντανή και νεκρή διότι το σύμπαν έχει χωριστεί στα δυο. Στο ένα σύμπαν η γάτα είναι ζωντανή και στο άλλο νεκρή. Έτσι όταν ανοίγουμε το κουτί και βλέπουμε τον γάτο ζωντανό, αυτό δεν σημαίνει κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης, αλλά ότι απλούστατα σε ένα άλλο σύμπαν ο γάτος είναι νεκρός.

Οι κάτοικοι του κάθε σύμπαντος ισχυρίζονται ότι μόνο το δικό τους είναι το πραγματικό, και τα υπόλοιπα φανταστικά. Όμως σύμφωνα με τον Everett όλοι αυτοί οι πολλαπλοί κόσμοι είναι εξίσου πραγματικοί, αλλά εντελώς ανεξάρτητοι μεταξύ τους, αφού δεν αλληλεπιδρούν. Δεν πρόκειται ποτέ να ανιχνεύσουμε ή να επικοινωνήσουμε με το σύμπαν στο οποίο ο γάτος είναι νεκρός.

Θυμηθήκαμε τα πολλαπλά σύμπαντα εξαιτίας του προχθεσινού άρθρου στο phys.org: «Strange behavior of quantum particles may indicate the existence of other parallel universes», σχετικό με τον δρόμο που χάραξε ο Everett. Αναφέρεται στην εργασία που δημοσίευσαν πριν τρία χρόνια, ο χημικός Bill Poirier και ο μαθηματικός Jeremy Schiff.

http://phys.org/news/2015-06-strange-behavior-quantum-particles-parallel.html

Σύμφωνα με την εργασία αυτή η κβαντομηχανική απαλλάσσεται από τις κυματοσυναρτήσεις και ο κυματοσωματιδιακός δυισμός γίνεται περιττός, θεωρώντας την ύπαρξη πολλαπλών συμπάντων!

Ο Everett εισήγαγε τα πολλαπλά (και ανεξάρτητα μεταξύ τους) σύμπαντα εκ των υστέρων για να ερμηνεύσει την συμπεριφορά της κυματοσυνάρτησης και την πιθανοκρατική φύση του κβαντικού κόσμου. Αντίθετα, στη θεωρία του Poirier τα πολλαπλά σύμπαντα προκύπτουν εξαρχής από τις μαθηματικές εξισώσεις και επιπλέον αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Μια «κακή» γλώσσα έλεγε ότι η θεωρία του Poirier είναι αμφιλεγόμενη, και αφού εδώ και τρία χρόνια δεν προέκυψε κάτι που να την ενισχύει, απλά ο ίδιος την ξαναφέρνει στην επικαιρότητα μέσω διαδικτύου … Αντί όμως να ακούμε τι λένε οι κακές γλώσσες καλό θα ήταν να διαβάσουμε και να κρίνουμε μόνοι μας την εργασία του ΕΔΩ:

http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jcp/136/3/10.1063/1.3680558

http://physicsgg.me/2015/06/05/%cf%80%ce%b1%cf%81%ce%ac%ce%bb%ce%bb%ce%b7%ce%bb%ce%b1-%cf%83%cf%8d%ce%bc%cf%80%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b1-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9/