Περι Φυσικής-Χημείας-Βιολογίας?

Συνέντευξη του Στέφανου Τραχανά.

Ο Πανεπιστημιακός Δάσκαλος Στέφανος Τραχανάς, διευθυντής του προγράμματος Mathesis, μιλάει για την διαδικτυακή δια βίου μάθηση με πανεπιστημιακά μαθήματα και εξηγεί πως σε περιόδους τεχνολογικής αιχμής αλλά κρίσεων στη κοινωνία, οι ψευδό-επιστήμες και ο σκοταδισμός με τις θεωρίες συνωμοσίας πρωταγωνιστούν:

https://physicsgg.me/2018/05/14/%cf%83%cf%85%ce%bd%ce%ad%ce%bd%cf%84%ce%b5%cf%85%ce%be%ce%b7-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83%cf%84%ce%ad%cf%86%ce%b1%ce%bd%ce%bf%cf%85-%cf%84%cf%81%ce%b1%cf%87%ce%b1%ce%bd%ce%ac/

Θερινά σχολεία για μαθητές από την Ένωση Ελλήνων Φυσικών.

Θερινά Σχολεία για μαθητές Γυμνασίου και Λυκείου διοργανώνει και φέτος σε αρκετές περιοχές της Ελλάδας η Ένωση Ελλήνων Φοιτητών.

Μέσα από ένα ενδιαφέρον πρόγραμμα που καλύπτει πολλούς τομείς των φυσικών επιστημών- μηχανική & εφαρμογές, ηλεκτρομαγνητισμό, σχετικότητα, κβαντική Φυσική, κοσμολογία, τοπολογία & περιβάλλον, αστροφυσική, αστρονομία, νανοτεχνολογία, Cern- οι διοργανωτές στοχεύουν να βοηθήσουν τους μαθητές να εκτιμούν το φυσικό κόσμο και να συμβάλλουν στη λήψη αποφάσεων σε σχέση με τις μεταβολές που επιφέρει η ανθρώπινη δραστηριότητα σε αυτόν.

Φέτος θερινά σχολεία θα πραγματοποιηθούν στο Κατάκολο, στην Κεφαλονιά, στη Θεσσαλονίκη, στην Αίγινα, στην Παλλήνη, στη Νάξο, στα Γιαννιτσά και στο Λαύριο με τη συμμετοχή πανεπιστημιακών δασκάλων ενώ την τελευταία δεκαετία έχουν «λειτουργήσει» συνολικά 65 σχολεία.

Τα μαθήματα θα ξεκινήσουν στις 21 Ιουνίου στην Αίγινα και θα είναι πενθήμερα ενώ το πρόγραμμα του σχολείου, το οποίο θα περιλαμβάνει καθημερινά δύο διαλέξεις, διαμορφώνεται ως εξής: 10.00 - 11.30: Πρωινή Διάλεξη, 12.00 - 13.30: Μεσημεριανή διάλεξη, 19.30 - 21.00: Δραστηριότητα –Πειραματικές Δραστηριότητες Επισκέψεις-δρώμενα –εκδρομές-ψυχαγωγία.

Στο σχολείο μπορούν να συμμετάσχουν απόφοιτοι της Β’ και της Γ’ Γυμνασίου και των Α΄ και Β’ Λυκείου που έχουν βαθμό προαγωγής μεγαλύτερο από 15 ή καλή κατάταξη στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Φυσικής των ετών 2017- 2018. Το κόστος που κυμαίνεται στα 180 € ανά άτομο περιλαμβάνει διαμονή, διατροφή, έντυπο υλικό και βεβαίωση παρακολούθησης ή διαμορφώνεται στα 20 ευρώ χωρίς διαμονή και διατροφή.

http://www.tovima.gr/society/article/?aid=978883

Οι χημικοί δημιούργησαν τον πρώτο δακτύλιο καθαρού άνθρακα.

«Αν από τη χημεία αφαιρέσουμε τον άνθρακα και τις ενώσεις του, τότε εκείνο που απομένει θα ήταν ένα ασήμαντο – και μάλλον πληκτικό – κομμάτι του περιεχομένου της. Και, επιπλέον, δεν θα υπήρχαν χημικοί για να το μελετήσουν!»,

Η χημεία του άνθρακα, ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΉ Ι, Στέφανος Τραχανάς

Μια ομάδα επιστημόνων στην Ευρώπη κατάφερε να συνθέσει το πρώτο μόριο καθαρού άνθρακα με τη μορφή δακτυλίου, που περιλαμβάνει 18 άτομα. Το επίτευγμα έλαβε χώρα έπειτα από επίπονες προσπάθειες, και αφού οι περισσότεροι χημικοί στη Γη είχαν εγκαταλείψει την προσπάθεια.

Το κυκλικό μόριο ονομάζεται «κυκλο-άνθρακας» και μπορεί να αποτελέσει το πρώτο βήμα για τη δημιουργία τρανζίστορ μοριακής κλίμακας και άλλων ηλεκτρονικών νανοσυσκευών, καθώς το νέο μόριο, όπως έδειξε η πρώτη μελέτη των ιδιοτήτων του, δρα ως ημιαγωγός.

Οι ερευνητές ξεκίνησαν με ένα τριγωνικό μόριο άνθρακα και οξυγόνου, το οποίο στη συνέχεια «χειραγώγησαν» με ηλεκτρικό ρεύμα, ώστε να καταλήξουν σε ένα δακτύλιο καθαρού άνθρακα.

Οι επιστήμονες του Τμήματος Χημείας του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και της IBM Research στη Ζυρίχη έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science («An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon«, Katharina Kaiser et al).

https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/14/science.aay1914

Για «απολύτως εντυπωσιακό έργο που ανοίγει ένα νέο πεδίο έρευνας», έκανε λόγο ο ιάπωνας χημικός Γιοσίτο Τόμπε του Πανεπιστημίου της Οσάκα, σύμφωνα με το Nature.

«Πολλοί επιστήμονες, μεταξύ αυτών κι εγώ, είχαμε προσπαθήσει να δημιουργήσουμε κυκλο-άνθρακες και να προσδιορίσουμε τις μοριακές δομές τους, αλλά μάταια» πρόσθεσε.

Ο καθαρός άνθρακας συναντάται σε διάφορες μορφές, όπως στα διαμάντια, στο γραφίτη και στους νανοσωλήνες άνθρακα.

Τα άτομα άνθρακα μπορούν να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς μεταξύ τους με διάφορους τρόπους, όπως τετραπλούς δεσμούς που οδηγούν σε πυραμιδοειδές σχήμα (διαμάντια) ή τριπλούς δεσμούς που δημιουργούν εξάγωνα (γραφένιο).

Η δημιουργία όμως δακτυλίων άνθρακα, όπου το κάθε άτομο συνδέεται μόνο με δύο «γείτονές» του, είχε αποδειχθεί αδύνατη έως τώρα.

Οι επιστήμονες θα μελετήσουν πλέον τις βασικές ιδιότητες του νέου μορίου, από το οποίο μπορούν μέχρι στιγμής να συνθέσουν μόνο ένα κάθε φορά.

Στόχος τους είναι επίσης να βρουν μια νέα μέθοδο για να παράγουν κυκλο-άνθρακες σε μεγαλύτερες ποσότητες.

Προς διερεύνηση είναι ακόμη το κατά πόσον ο κυκλο-άνθρακας είναι σταθερός στην πράξη.

Στο βίντεο που ακολουθεί οι ερευνητές που έκαναν την ανακάλυψη παρουσιάζουν το επίτευγμά τους:

https://physicsgg.me/2019/08/16/%ce%bf%ce%b9-%cf%87%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%ba%ce%bf%ce%af-%ce%b4%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%bf%cf%8d%cf%81%ce%b3%ce%b7%cf%83%ce%b1%ce%bd-%cf%84%ce%bf%ce%bd-%cf%80%cf%81%cf%8e%cf%84%ce%bf-%ce%b4%ce%b1%ce%ba/

Η «παγκοσμιότητα» του ελληνικού γράμματος ταυ.

Χτες ήταν η παγκόσμια ημέρα του ταυ. Γιατί; Διότι η 28η Ιουνίου γράφεται συντομογραφικά ως 6/28 και ο αριθμός 6,28, ο λόγος της περιφέρειας ενός κύκλου ως προς την ακτίνα, συμβολίζεται με τ. Ισούται με το διπλάσιο του αριθμού π, τ=2∙π = 2∙3,14=6,28.

Σύμφωνα με το «The Tau Manifesto» η χρήση του αριθμού π δημιουργεί περιττές πολυπλοκότητες σε πολλούς τύπους στα μαθηματικά και τη φυσική. Η χρήση του τ τους κάνει απλούστερους. Ο συμβολισμός με το γράμμα τ επιλέχθηκε από την ελληνική λέξη «τόρνος» που σχετίζεται με την «στροφή», αλλά και γιατί το τ προκύπτει από το π αν του «αφαιρέσεις το ένα πόδι»!

Όμως το ελληνικό γράμμα τ δεν χρησιμοποιείται μόνο στην αναπαράσταση του 2π. Το συναντάμε στην ονοματολογία στοιχειωδών σωματιδίων, άστρων στην αστρονομία, πρωτεϊνών στην βιολογία, ως σύμβολο μεγεθών στην φυσική κλπ.

H πρωτεΐνη ταυ

To 1975 o Marc Kirschner και οι συνεργάτες του μελετώντας τους μικροσωληνίσκους των κυττάρων ανακάλυψε μια άγνωστη μέχρι τότε πρωτεΐνη. Σ’ αυτή την πρωτεΐνη δόθηκε το όνομα ταυ. Η πρωτεΐνη τ δρα σαν κόλλα που συγκρατεί ενωμένους τους μικροσωληνίσκους, των οποίων δομικά στοιχεία είναι μια άλλη πρωτεΐνη, η τουμπουλίνη. Το 1975 δεν είχαν ιδέα για την σημασία της πρωτεΐνης ταυ στην νευρολογία. Αργότερα ανακαλύφθηκε ότι πολυμερείς ενώσεις, συστατικό των οποίων ήταν η πρωτεΐνη ταυ, σχηματίζουν νευροϊνιδιακά συμπλέγματα, δομές που βρίσκονται στα εγκεφαλικά κύτταρα όσων πάσχουν από Αλτσχάιμερ και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Οι ασθένειες που σχετίζονται με αυτά τα συμπλέγματα ονομάζονται «ταυ-πάθειες».

Ο Kirschner όταν ρωτήθηκε γιατί έδωσε το όνομα ταυ σ’ αυτή την πρωτείνη, είπε ότι: «έψαχνα κάτι που να θυμίζει την πρωτεΐνη τουμπουλίνη – εξ’ ου και το γράμμα τ …»

Το λεπτόνιο ταυ

Την ίδια χρονιά που η ερευνητική ομάδα του Kirschner δημοσίευσε την ανακάλυψη της πρωτεΐνης ταυ, το 1975, ερευνητές από τον γραμμικό επιταχυντή του Στάνφορντ , μια ομάδα φυσικών με επικεφαλής τον Martin Perl, θα ανακάλυπτε ένα νέο σωματίδιο. Συμπτωματικά το νέο σωματίδιο ονομάστηκε λεπτόνιο ταυ.

Σήμερα η πρωτεΐνη ταυ είναι μάλλον πιο διάσημη από το λεπτόνιο ταυ, αν και για πολλά χρόνια ίσχυε το αντίθετο, λέει ο Kirschner.

Για την ανακάλυψη του λεπτονίου ταυ ο Perl βραβεύθηκε το 1995 με το νόμπελ φυσικής.

Τα λεπτόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν διαμέσου της ισχυρής δύναμης, την δύναμη που κρατάει ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια που φέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο είναι τα πιο γνωστά λεπτόνια. Μέχρι την δεκαετία του 1970, οι φυσικοί είχαν ανακαλύψει τα φορτισμένα λεπτόνια που ονομάζονται μιόνια και τα ηλεκτρικά ουδέτερα λεπτόνια, τα νετρίνα του ηλεκτρονίου και μιονίου.

Στον επιταχυντή του Στάνφορντ εμφανίστηκαν οι πρώτες ενδείξεις του λεπτονίου τ. Διέθετε μάζα 3500 φορές μεγαλύτερη από το ηλεκτρόνιο και ο χρόνος ζωής του ήταν 10 με 13 δευτερόλεπτα. Αρχικά το νέο σωματίδιο ονομάστηκε U, από το “Uunknown”, αλλά μόλις συνειδητοποίησαν ότι ήταν ένα βαρύ λεπτόνιο ο Gary J. Feldman είπε στον Perl πως πρέπει να του δώσει ένα πραγματικό όνομα.

Όλοι θέλανε ένα γράμμα του ελληνικού αλφάβητου, κατ’ αναλογία με το λεπτόνιο μ, αλλά τα περισσότερα γράμματα χρησιμοποιούνταν ήδη. Τελικά κατέληξαν στα γράμματα λάμδα και ταυ. Επέλεξαν το ταυ διότι είναι το πρώτο γράμμα της ελληνικής λέξης «τρίτο», και το σωματίδιο τ ήταν το τρίτο φορτισμένο λεπτόνιο που ανακαλύφθηκε.

Όμως η ιστορία του λεπτονίου τ δεν τελειώνει εδώ. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο των Στοιχειωδών Σωματιδίων προβλέπεται σε κάθε φορτισμένο λεπτόνιο να αντιστοιχεί ένα αντίστοιχο ουδέτερο. Το λεπτόνιο τ δεν θα υπήρχε αν δεν υπήρχε επίσης και το νετρίνο τ. Το 2000, μια ερευνητική ομάδα στο Fermilab με επικεφαλής τον Byron Lundberg χρησιμοποίησε τον επιταχυντή Tevatron για να εντοπίσει το σωματίδιο αυτό. Βομβαρδίζοντας με πρωτόνια στόχο βολφραμίου παρήγαγαν 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα, εκ των οποίων μόνο τα εννέα ήταν νετρίνα ταυ (το πείραμα που ανακάλυψε το νετρίνιο ταυ ονομαζόταν DONUT, δηλαδή Direct Observation of Nu Tau)

Άλλες χρήσεις

Το γράμμα ταυ έχει πολλές χρήσεις στη φυσική. Για παράδειγμα στην θεωρία της σχετικότητας με τ συμβολίζεται ο ιδιόχρονος, ενώ στην αστρονομία χρησιμοποιείται στις ονομασίες άστρων όμως, π.χ. άστρο ταυ κήτους.

Το ίδιο γράμμα χρησιμοποιείται μερικές φορές για τον συμβολισμό της χρυσής τομής, του αριθμού \tau = \frac{1+ \sqrt{5}}{2} \cong 1,618 (όμως η χρυσή τομή συνήθως συμβολίζεται με το γράμμα φ, προς τιμήν του γλύπτη Φειδία, ο οποίος χρησιμοποιούσε την χρυσή τομή σε πολλά έργα του).

Η μεγαλύτερη ένσταση για τον συμβολισμό της αριθμητικής σταθεράς 2π=6,28 με το γράμμα τ, ήταν το γεγονός ότι στην μηχανική η ροπή δύναμης (που σχετίζεται με την περιστροφή) συμβολίζεται επίσης με τ. Και τούτο διότι η ροπή σχετίζεται με την κυκλική κίνηση και στις εξισώσεις που εμφανίζεται το 2π, αν αυτό αντικατασταθεί με τ, θα δημιουργούσε πιθανή σύγχυση. Όμως οι θιασώτες της σταθεράς τ=2π=6,28 θεωρούν πως οι φυσικοί και οι μαθηματικοί έχουν συνηθίσει να αντιμετωπίζουν πολλές περιπτώσεις όπου το ίδιο γράμμα σημαίνει δυο διαφορετικά πράγματα σε μια εξίσωση [π.χ. έργο W και η δύναμη βάρους w].

Το τ ως 2π

Το σύμβολο τ, ως ο λόγος της περιφέρειας του κύκλου προς την ακτίνα, δεν έχει υιοθετηθεί μέχρι στιγμής από την Αμερικανική Μαθηματική Εταιρεία και οι περισσότεροι φυσικοί και μαθηματικοί εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το 2π. Όμως το «κίνημα» που προωθεί τον συμβολισμό τ=2π έχει ήδη κάποιες επιτυχίες. Για παράδειγμα, το ΜΙΤ χρησιμοποιεί την ορολογία Tau Time (6:28), και αναφορές στο τ=2π βρίσκουμε σε γνωστά διαδικτυακά κόμικ, όπως το XKCD.

Ακόμη και το όνομα μιας μπύρας σχετίζεται με τον αριθμό ταυ, η “Key Lime Tau”, ενώ αν πληκτρολογήσουμε στο Google tau/2 θα πάρουμε την απάντηση 3.14159265359…

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες στο άρθρο της Elizabeth Landau με τίτλο «The Tao of Tau»

https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-tao-of-tau/?sf192786641=1

Τα δεδομένα της νέας βιολογίας.

Στα μέσα του Σεπτεμβρίου έλαβε χώρα στην Αθήνα, και συγκεκριμένα στο Κέντρο Πολιτισμού Ιδρυμα Σταύρος Νιάρχος, το 17ο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Υπολογιστικής Βιολογίας (17th European Conference of Computational Biology, ECCB). Την ευθύνη της διοργάνωσης είχε η καθηγήτρια Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και ερευνήτρια του Ελληνικού Ινστιτούτου Παστέρ κυρία Αρτεμις Χατζηγεωργίου συνεπικουρούμενη από τον συνάδελφό της κ. Παντελή Μπάγκο, αναπληρωτή καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Με περισσότερους από 1.000 συνέδρους, η εν λόγω επιστημονική συνάντηση αποτελεί πάντοτε την κορωνίδα του εν πλήρει ανθήσει πεδίου της υπολογιστικής βιολογίας και της βιοπληροφορικής. Το ίδιο συνέβη και εφέτος, με την ποιότητα των εργασιών, οι οποίες παρουσιάζονταν παράλληλα σε τρία αμφιθέατρα, να καθιστά δύσκολη την επιλογή στον επίδοξο ακροατή. Προφανώς είναι αδύνατον να μεταφερθούν σε δύο σελίδες εφημερίδας τα τεκταινόμενα τεσσάρων ημερών. Ετσι σταχυολογήσαμε παρουσιάσεις που δόθηκαν στο σύνολο του ακροατηρίου (plenary lectures) δείχνοντας μια προτίμηση σε επιφανείς έλληνες επιστήμονες.

Στην εποχή των «όμικς»

Αλλά ας αρχίσουμε από την αρχή. Η υπολογιστική βιολογία είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο, όπου η βιολογία, τα μαθηματικά και η πληροφορική «τέμνονται» προκειμένου να κατανοηθούν σε βάθος βιολογικά φαινόμενα ή/και συστήματα. Αν και τα μαθηματικά, και κυρίως η στατιστική, υπήρξαν πάντα ένα αναπόσπαστο εργαλείο στη βιολογία, η πληροφορική άρχισε να μπαίνει στη βιολογία μετά τη δεκαετία του 1950, όταν έπρεπε να συγκριθούν μεταξύ τους πρωτεϊνικές αλληλουχίες και αργότερα αλληλουχίες γονιδίων. Βεβαίως, από τα τέλη του περασμένου αιώνα και μετά η βιοπληροφορική γνώρισε τεράστια άνθηση και στην πραγματικότητα συνέβαλε καθοριστικά στη διαμόρφωση της σύχρονης βιολογίας. Μιας βιολογίας που, μεταξύ άλλων, χαρακτηρίζεται από μαζική παραγωγή δεδομένων: από την αποκωδικοποίηση του ανθρωπίνου γονιδιώματος (καθώς και γονιδιωμάτων πολλών ακόμα οργανισμών) και τη γένεση του πεδίου της γονιδιωματικής, η βιολογία διαθέτει πια ένα σωρό «όμικς». Η κατάληξη «-omics» στο τέλος των αγγλικών βιολογικών όρων σηματοδοτεί πάντοτε μελέτη του συνόλου: genomics για τη μελέτη του συνόλου των γονιδίων ενός οργανισμού (δηλαδή του γονιδιώματος), proteomics για τη μελέτη του συνόλου των πρωτεϊνών, metabolomics για τη συνολική μελέτη του μεταβολισμού, connectomics για τη μελέτη του συνόλου των εγκεφαλικών συνάψεων, pharmacogenomics για τη μελέτη της επίδρασης των φαρμάκων στο σύνολο του γονιδιώματος και σε διαφορετικά γονιδιώματα, microbiomics για τη μελέτη του συνόλου των μικροοργανισμών που ζουν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, κ.ο.κ.

Κανένα από τα παραπάνω «όμικς» δεν θα ήταν δυνατόν να υφίσταται χωρίς τη βοήθεια των υπολογιστών! Πώς να συγκρίνει κανείς, χωρίς υπολογιστή, τα εκατομμύρια βάσεων («γραμμάτων» του DNA) όταν παραδείγματος χάριν αναζητεί μεταλλάξεις που παρέχουν ανθεκτικότητα σε έναν μολυσματικό παράγοντα; Ή πώς να εντοπίσει γονίδια καλά «κρυμμένα» σε περιοχές του DNΑ που δεν κωδικοποιούν για τη σύνθεση πρωτεϊνών; Στην πραγματικότητα η βιοπληροφορική μεγάλωσε προσπαθώντας να ανταποκριθεί στις προκλήσεις που της έθετε η μεταμόρφωση της βιολογίας, η οποία με τη βοήθεια της τεχνολογίας τα τελευταία 20 χρόνια παράγει δεδομένα μεγάλου όγκου. Δεδομένα από τα οποία θα μπορούσε κανείς να εξαγάγει χρήσιμα συμπεράσματα. Φτάνει να είχε τη δυνατότητα να τα διαχειριστεί, να τα αναλύσει. Για τον λόγο αυτό οι βιοπληροφορικοί αναπτύσσουν και χρησιμοποιούν μεθόδους ανάλυσης δεδομένων, ενώ για την επίλυση δυσκολότερων προβλημάτων καταφεύγουν στη μηχανική μάθηση. Είναι χαρακτηριστικό εξάλλου το γεγονός ότι το ένα τρίτο των ομιλιών του συνεδρίου ήταν αφιερωμένο στην αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης για την κατανόηση της λειτουργίας του κυττάρου.

«Ψύλλοι στ’ άχυρα του DNA»

Σήμερα η υπολογιστική βιολογία παρέχει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να αναζητούν «ψύλλους στ’ άχυρα» και να πετυχαίνουν να τους ανακαλύουν. Πάρτε για παράδειγμα την καθηγήτρια Υπολογιστικής Γενετικής Ελευθερία Ζεγγίνη, η οποία μόλις πριν από λίγες ημέρες αποδέχθηκε τη θέση του επικεφαλής του νέου Ινστιτούτου για τη Μεταφραστική Γενομική (Institute for Translational Genomics) στο Ερευνητικό Κέντρο Helmholtz (Helmholtz Zentrum) του Μονάχου. Τα τελευταία δέκα χρόνια η ελληνίδα καθηγήτρια ήταν επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο Sanger στο Κέιμπριτζ της Βρετανίας και η έρευνά της εστιαζόταν στη διαλεύκανση των γενετικών παραγόντων που συμβάλλουν στην ανάπτυξη ασθενειών. Βλέπετε, οι περισσότερες ασθένειες δεν έχουν μονογονιδιακή βάση, όπως παραδείγματος χάριν συμβαίνει με τη θαλασσαιμία (μεσογειακή αναιμία), όπου μεταλλάξεις σε ένα και μόνο γονίδιο αρκούν για να νοσήσει κάποιος. Αντιθέτως, η πλειονότητα των ασθενειών προκύπτει ως αποτέλεσμα της επίδρασης περιβαλλοντικών παραγόντων σε ένα συγκεκριμένο γενετικό υπόβαθρο, ο εντοπισμός του οποίου είναι όντως αναζήτηση τύπου «ψύλλοι στ’ άχυρα».

Γονίδια οστεοαρθρίτιδας

Τα ευρήματά της σχετικά με την οστεοαρθρίτιδα παρουσίασε στο ECCB η ελληνίδα καθηγήτρια. Η οστεοαρθρίτιδα χαρακτηρίζεται από την αποικοδόμηση του χόνδρου στις αρθρώσεις, γεγονός που έχει σαν συνέπεια απώλεια της λειτουργικότητάς του αλλά και συνεχή πόνο. Η νόσος αφορά το 20% του πληθυσμού άνω των 40 ετών, ενώ στα άτομα ηλικίας 70 ετών και άνω τα ποσοστά της αγγίζουν το 50%. Θεραπευτική αγωγή δεν υπάρχει και οι ασθενείς λαμβάνουν αναλγητικά και εν τέλει υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση ολικής αντικατάστασης της άρθρωσης. Οι παράγοντες κινδύνου για εμφάνιση οστεοαρθρίτιδας είναι πολλοί: η ηλικία και το φύλο (η νόσος προτιμά τις γυναίκες), το οικογενειακό ιστορικό, οι τραυματισμοί, η καθιστική ζωή, η παχυσαρκία. Με άλλα λόγια, η οστεοαρθρίτιδα είναι όντως από εκείνες τις ασθένειες που για την εμφάνισή τους απαιτείται συνεργασία περιβάλλοντος και γενετικού υποβάθρου.

Τη γενετική συνιστώσα της οστεοαρθρίτιδας αναζήτησαν η Ελευθερία Ζεγγίνη και οι συνεργάτες της στην εκτενέστερη μελέτη που έγινε ποτέ για τη νόσο. Ειδικότερα, οι ερευνητές εξέτασαν 16,5 εκατομμύρια πολυμορφισμούς (μικρές αλλαγές στη σειρά των γραμμάτων του DNA σε συγκεκριμένες θέσεις) σε δείγματα από 30.727 ασθενείς και 297.191 υγιή άτομα. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα γενετικά δεδομένα για όλους αυτούς τους ανθρώπους ήταν αποθηκευμένα στη βρετανική βιοτράπεζα (UK Biobank). Η συγκριτική ανάλυση των παραπάνω δεδομένων (η οποία προφανώς και δεν θα μπορούσε ποτέ να γίνει χωρίς προηγμένα υπολογιστικά εργαλεία) κατέδειξε εννέα διαφορετικές θέσεις στο ανθρώπινο γονιδίωμα οι οποίες εμφάνιζαν ισχυρή συσχέτιση με την εμφάνιση της νόσου. Για πέντε από αυτές τις θέσεις οι ερευνητές εντόπισαν τα αντίστοιχα γονίδια, τα οποία μάλιστα εμφάνιζαν διαφορετική έκφραση σε υγιείς και ασθενείς αρθρώσεις. Με άλλα λόγια, τα εν λόγω γονίδια ήταν ενεργά καθώς η νόσος εξελισσόταν και ο χόνδρος των ασθενών καταστρεφόταν. Περιττό να πούμε ότι τα γονίδια αυτά αποτελούν εξαιρετικούς στόχους για την ανάπτυξη φαρμάκων εναντίον της οστεοαρθρίτιδας.

Γενετικά αίτια και περιβαλλοντικές αφορμές

Επειδή όμως η πρόληψη είναι η καλύτερη θεραπεία, η ελληνίδα καθηγήτρια και οι συνεργάτες της πραγματοποίησαν ένα ακόμη είδος στατιστικής ανάλυσης το οποίο τούς επιτρέπει να συσχετίσουν μια νόσο με παράγοντες κινδύνου (causal inference analysis). Ετσι διερεύνησαν αν υπάρχει γενετική συσχέτιση ανάμεσα στην οστεοαρθρίτιδα και την παχυσαρκία, την οστική πυκνότητα, τον διαβήτη τύπου 2 και τα αυξημένα επίπεδα τριγλυκεριδίων στο αίμα. Διαπίστωσαν ότι ούτε ο διαβήτης ούτε τα επίπεδα τριγλυκεριδίων φαίνονται να έχουν επίδραση στην εμφάνιση της νόσου, αλλά επαναβεβαίωσαν την επιδημιολογική παρατήρηση ότι η παχυσαρκία συμβάλλει στην εμφάνιση της οστεοαρθρίτιδας.

Φυσικά η επίτευξη του στόχου, δηλαδή ο εντοπισμός των γονιδίων που σχετίζονται με την εμφάνιση της οστεοαρθρίτιδας, δεν σήμανε και το τέλος των ερευνών της κυρίας Ζεγγίνη στο συγκεκριμένο πεδίο. Αντιθέτως σήμανε την αρχή για περαιτέρω μελέτες, δικές της και άλλων επιστημόνων ανά τον κόσμο, οι οποίες στοχεύουν να πάνε από τα γονίδια στις πρωτεΐνες που αυτά κωδικοποιούν, αλλά να επεκταθούν και στη μελέτη των επιγενετικών παραγόντων και να επανεξετάσουν την ιστοπαθολογία της νόσου υπό τα νέα ευρήματα. Από τη διεξοδική αυτή μελέτη, η οποία πλέον εστιάζεται στη συγκριτική ανάλυση των δεδομένων κάθε κυττάρου χόνδρου που ασθενεί, αναμένονται ευρήματα που θα οδηγήσουν σε θεραπείες για πολλά εκατομμύρια πληγωμένων γονάτων.

Η δύναμη των εικόνων

Μπορεί η βιοπληροφορική να αναδύθηκε αρχικά από την ανάγκη των επιστημόνων να συγκρίνουν μόρια πρωτεϊνών και νουκλεϊνικών οξέων (DNA και RNA), αλλά σήμερα δεν περιορίζεται μόνο σε αυτά. Χαρακτηριστική ήταν η ομιλία του κ. Χρήστου Νταβατζίκου, διευθυντή του Κέντρου Βιοϊατρικής Υπολογιστικής Απεικόνισης (Center for Biomedical Image Computing and Analytics) του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια στις ΗΠΑ και καθηγητή Ακτινολογίας και Μηχανικής Συστημάτων στο ίδιο πανεπιστήμιο, ο οποίος αναφέρθηκε στην αξιοποίηση της μηχανικής μάθησης για την ακριβέστερη διάγνωση όγκων του εγκεφάλου, αλλά και στη δυνατότητα να συνδυαστεί η οπτική πληροφορία (η οποία αποκτάται με τη βοήθεια της τομογραφίας) με την ανάλυση των γονιδιωμάτων.

Ολοι έχουμε δει εικόνες από αξονικές ή μαγνητικές τομογραφίες. Αυτές οι στιγμιαίες και λεπτομερείς απεικονίσεις των εσωτερικών μας οργάνων παρέχουν ήδη σημαντικές διαγνωστικές πληροφορίες και έχουν γίνει μέρος της καθημερινής κλινικής πράξης. Ωστόσο, ένας υπολογιστής μπορεί να «δει» καλύτερα από τα μάτια και του πιο πεπειραμένου γιατρού! Ιδιαίτερα αν αυτός έχει εκπαιδευθεί, αν έχει δει πλήθος τομογραφιών και διαθέτει το λογισμικό που του επιτρέπει να συσχετίσει τα ποσοστικά δεδομένα των εικόνων με ασθένειες και όχι μόνο. Παραδείγματος χάριν, στην περίπτωση του εγκεφάλου, ο συσχετισμός μπορεί να αφορά αόρατες μέχρι τότε τοπικές διαφορές που μπορεί να σημαίνουν μειωμένες διανοητικές λειτουργίες, επίδραση φαρμάκων ή πρόοδο ενός όγκου.

Αξιοποιώντας μια ιδιαίτερα εξελιγμένη τεχνική (Non-Negative Matrix Factorization) ο έλληνας καθηγητής και οι συνεργάτες του ανακαλύπτουν τις οπτικές υπογραφές ασθενειών (όπως παραδείγματος του γλοιοβλαστώματος), ενώ ενσωματώνοντας σε αυτές και γενετικές πληροφορίες αυξάνουν τη διαγνωστική ικανότητα και συμβάλλουν στην πρόγνωση της εξέλιξης της νόσου και στην επιλογή της αποτελεσματικότερης θεραπείας.

Από τη γενωμική στη θεραπευτική

Οπως θα θυμούνται όσοι παρακολουθούν τα τεκταινόμενα της βιολογίας, η χαρά της ολοκλήρωσης της αποκωδικοποίησης του ανθρωπίνου γονιδιώματος (η οποία μάλιστα είχε αναγγελθεί από τον ίδιο τον τότε αμερικανό πρόεδρο των ΗΠΑ Μπιλ Κλίντον) σύντομα έδωσε τη θέση της στην αμηχανία: ωραία, το διαβάσαμε το γονιδίωμα, αλλά τώρα τι; Πώς θα πάμε από τα γονίδια στις θεραπείες ασθενειών;

Τις προκλήσεις αυτής της διαδρομής έδωσε ο Μανώλης Κέλλης, επικεφαλής της Ομάδας Υπολογιστικής Βιολογίας του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), επισημαίνοντας ότι η γενετική υπόσχεται να εμβαθύνει στους μηχανισμούς πρόκλησης των ασθενειών, να υποδείξει γονίδια-στόχους για νέες θεραπείες, να μας οδηγήσει στην επονομαζόμενη προσωποποιημένη ιατρική. Αλλά οι προκλήσεις είναι πολλές: για την πλειονότητα των ασθενειών δεν γνωρίζουμε το γενετικό υπόβαθρο, δεν γνωρίζουμε τα γονίδια που εμπλέκονται ούτε τις μεταλλάξεις που ευθύνονται για την εμφάνισή τους, δεν γνωρίζουμε την ταυτότητα των κυττάρων στα οποία επιδρούν οι μεταλλάξεις, ούτε και τα βιοχημικά μονοπάτια που επηρεάζονται. Αν τώρα σε αυτά προσθέσουμε και το γεγονός ότι πολλές ασθένειες διαθέτουν και περιβαλλοντική συνιστώσα, και ότι με τη λέξη «περιβάλλον» εννοούμε ένα πλήθος παραγόντων (από τη διατροφή και την έκθεσή μας σε επικίνδυνα τοξικά μέχρι το κάπνισμα και τα βακτήρια που εποικίζουν τον οργανισμό μας), αντιλαμβάνεται κανείς ότι οι παράμετροι που πρέπει να συνυπολογιστούν είναι ασύλληπτα μεγάλες.

Το γεγονός αυτό δεν αποθαρρύνει τους ερευνητές σαν τον Κέλλη και τους συνεργάτες του, οι οποίοι αναπτύσσοντας εξελιγμένες υπολογιστικές μεθόδους έχουν ήδη υποδείξει μοριακά μονοπάτια που σχετίζονται με ασθένειες (από την παχυσαρκία ως τη νόσο του Αλτσχάιμερ), αλλά και φυσιολογικές διεργασίες. Τι θα γεννηθεί απ’ όλα αυτά; Το αύριο της ιατρικής!

Επαναληψιμότητας εγκώμιον

Ο καθηγητής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ και διευθυντής του κέντρου METRICS (Meta-Research Innovation Center at Stanford) του ίδιου πανεπιστημίου κ. Γιάννης Ιωαννίδης ήταν ο πρώτος προσκεκλημένος ομιλητής του εφετινού συνεδρίου Υπολογιστικής Βιολογίας. Ο έλληνας επιστήμονας, ο οποίος το 2010 άφησε την έδρα Επιδημιολογίας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων για το Στάνφορντ, βρίσκεται στη δεκάδα των επιστημόνων (και πρώτος μεταξύ των γιατρών) οι εργασίες των οποίων αναφέρονται συχνότερα στις εργασίες των συναδέλφων τους.

Διόλου τυχαία η ομιλία του κ. Ιωαννίδη αφορούσε την επαναληψιμότητα, καθώς ο έλληνας γιατρός έχει αφιερώσει μεγάλο μέρος του ερευνητικού χρόνου του στην ανάλυση των δεδομένων των επιστημονικών εργασιών, έχοντας μάλιστα εντοπίσει πολλά «διαμάντια» ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά στατιστικούς υπολογισμούς. Οπως χαρακτηριστικά σημείωσε ο κ. Ιωαννίδης, «κατά τον 17ο αιώνα, τότε που τέθηκαν οι βάσεις για τη σύγχρονη επιστήμη, κάθε επιστημονικός ισχυρισμός έπρεπε να αποδειχθεί. Ετσι συχνά ο επιστήμονας καλούνταν να επαναλάβει τον πειραματισμό του μπροστά στους συναδέλφους του».

Τι γίνεται όμως σήμερα που οι επιστημονικές εργασίες μετρώνται σε εκατομμύρια ανά έτος; Για ποια επαναληψιμότητα μπορεί κανείς να μιλήσει; Την επαναληψιμότητα των μεθόδων; Την επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων μιας μελέτης εφόσον έχουν ακολουθηθεί πιστά οι αρχικές μέθοδοι; Ή, τέλος, την επαναληψιμότητα των συμπερασμάτων, ανεξαρτήτως μεθόδου; Περιττό δε να πούμε ότι κάθε πεδίο έχει ιδιαιτερότητες τέτοιες που καθιστούν την έννοια της επαναληψιμότητας διαφορετική. Παρ’ όλα αυτά κανένας δεν διαφωνεί πως πρόκειται για ένα θέμα ζωτικής σημασίας ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά ευρήματα της λεγόμενης βασικής έρευνας. Και οι λόγοι είναι προφανείς: φανταστείτε ένα εύρημα του τύπου η Α ουσία επιτελεί την Α λειτουργία, η οποία είναι απαραίτητη για την εξέλιξη της νόσου Χ. Καθώς ευρήματα αυτού του τύπου αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη φαρμάκων, διαδικασία που παίρνει αρκετές δεκαετίες για να ολοκληρωθεί, αντιλαμβάνεται κανείς εύκολα τις συνέπειες (σε κόπο, χρόνο και χρήμα) που θα είχε η μη επαναληψιμότητα του εν λόγω ευρήματος.

Αξίζει δε να σημειωθεί ότι η μη επαναληψιμότητα είναι μια «ασθένεια» που πλήττει πολλά επιστημονικά πεδία (με τις ψυχολογικές έρευνες πάντως να εμφανίζουν εξαιρετικά χαμηλά ποσοστά επαναληψιμότητας). Οσο για τη σημερινή βιολογία των μεγάλων δεδομένων, ο έλληνας καθηγητής εκτιμά ότι η καλύτερη λύση για το θέμα της επαναληψιμότητας είναι η διαφάνεια, και μάλιστα από την αρχή του πειραματισμού. Με άλλα λόγια, αυτό που προτείνεται είναι οι ερευνητές να εκφράζουν την πρόθεσή τους να πραγματοποιήσουν την όποια μελέτη, να γνωστοποιούν το δείγμα τους και τις μεθόδους ανάλυσης και καθώς οι έρευνες θα προχωρούν να είναι όλα διαθέσιμα στην κρίση των συναδέλφων τους. Επιπροσθέτως, ενθαρρύνονται το μοίρασμα και οι ανταλλαγές (δειγμάτων, μεθόδων, αποτελεσμάτων). Ολα αυτά, τα οποία προφανώς αποτελούν μια σαφή και εκ βάθρων αλλαγή φιλοσοφίας στον τρόπο με τον οποίο διεξάγεται η επιστημονική έρευνα, θα οδηγούν σε ασφαλή συμπεράσματα (καθώς ο έλεγχος και οι απαιτούμενες διορθώσεις θα γίνονται καθ’ οδόν).

Δεν είναι εύκολο να προβλέψει κανείς πώς θα ανταποκριθούν οι ερευνητές στην πρόκληση της επαναληψιμότητας και στην προτροπή του μοιράσματος ως απάντηση σε αυτή την πρόκληση. Θα άξιζε όμως να δοκιμαστεί, αφού είναι βέβαιο ότι η κρυψίνοια δεν μας βγάζει και πολύ μακριά. Σκεφθείτε το: ας υποθέσουμε ότι ένας εξαιρετικός ογκολόγος σε μεγάλο νοσοκομείο κρατά για τον εαυτό του και τις έρευνές του τα στοιχεία των ασθενών του με καρκίνο του πνεύμονα, στον οποίο έχει εστιάσει το ερευνητικό ενδιαφέρον του. Οσο πολλές περιπτώσεις ασθενών και να δει στη διάρκεια της σταδιοδρομίας του, πάντα θα είναι καλύτερα αυτές να τις ενώσει με εκείνες που είδε ο αντίστοιχος γιατρός στην Ινδία, στην Αυστραλία, στον Καναδά. Γιατί πάντα το μεγάλο δείγμα δίνει ασφαλέστερα συμπεράσματα. Πράγμα καλύτερο για τον γιατρό, τους ασθενείς, την επιστήμη!

https://www.tovima.gr/printed_post/ta-dedomena-tis-neas-viologias/

Νόμπελ στη Φυσική με άρωμα γυναίκας μετά από 55 χρόνια.

Στους Αρθουρ Ασκιν από τις ΗΠΑ, Ζεράρ Μουρού από τη Γαλλία και Ντόνα Στρίκλαντ από τον Καναδά απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής 2018 για τις έρευνές τους στον τομέα των laser που επέτρεψαν την ανάπτυξη εργαλείων που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία και την Ιατρική.

Το ήμισυ του βραβείου δίνεται στον Αμερικανό Αρθουρ Ασκιν και το άλλο ήμισυ από κοινού στον Γάλλο Ζεράρ Μουρού και την Καναδή Ντόνα Στρίκλαντ.

Σύμφωνα με την Ακαδημία, ο Ασκιν ανέπτυξε «λαβίδες φωτός» που μπορούν να αρπάξουν μικροσκοπικά σωματίδια, όπως είναι οι ιοί χωρίς όμως να τα καταστρέψουν, ενώ από την πλευρά τους οι Μουρού και Στρίκλαντ βοήθησαν στην ανάπτυξη βραχέων και έντονων παλμών λέιζερ που έχουν ευρείες βιομηχανικές και ιατρικές εφαρμογές.

Τέτοια λέιζερ μπορούν, μεταξύ άλλων, να χρησιμοποιηθούν για να ανοίξουν οπές ακριβείας σε άψυχα υλικά και σε ζωντανούς ιστούς. Οι διορθωτικές επεμβάσεις για παθήσεις των ματιών βασίζονται σε τέτοιου είδους λέιζερ, τα οποία έχουν πολλές ακόμη πρακτικές εφαρμογές στα ηλεκτρονικά, στη χημεία, στη φαρμακευτική, στην ενέργεια κ.α.

Νόμπελ με άρωμα γυναίκας μετά από 55 χρόνια

Τα φώτα της δημοσιότητας έχουν, ωστόσο, στραφεί στην Καναδή φυσικό καθώς πρόκειται είναι μόλις η τρίτη φορά στην ιστορία που η Σουηδική Ακαδημία βραβεύει γυναίκα με το Νόμπελ Φυσικής, με πρώτη τιμώμενη την Μαρί Κιουρί το 1903 και δεύτερη τη Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ το 1963, για την ανάπτυξη του προτύπου των φλοιών για τους ατομικούς πυρήνες.

«Είναι τιμή μου να είμαι μια από τις λίγες γυναίκες που έχουν βραβευτεί με το Νόμπελ Φυσικής μέχρι σήμερα», δήλωσε η Στρίκλαντ, ενώ είπε ότι η πρώτη σκέψη που της πέρασε από το μυαλό όταν της ανακοίνωσαν τα αποτελέσματα ήταν ότι «αυτό είναι τρελό».

«Πάντα θα αναρωτιέμαι αν είναι αλήθεια», δήλωσε στο Associated Press λίγη ώρα μετά την ανακοίνωση της απονομής από τη Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών.

Γεννημένη το 1959 η Ντόνα Στρίκλαντ, μαζί με τον Ζεράρ Μουρού (ο οποίος ήταν ο επόπτης των ερευνών της όταν εκείνη έκανε το διδακτορικό της), άνοιξαν τον δρόμο - με μία επιστημονική δημοσίευσή τους το 1985 - για τη δημιουργία των βραχύτερων υψηλής ενέργειας παλμών φωτός (λέιζερ) που έχουν υπάρξει.

Υπενθυμίζεται ότι το περσινό Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε σε τρεις Αμερικανούς, οι οποίοι πρωτοστάτησαν στη δημιουργία και ανάπτυξη των ειδικών παρατηρητηρίων LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) τα οποία εντόπισαν και τελικά απέδειξαν την πραγματικότητα της ύπαρξης των βαρυτικών κυμάτων που είχε προβλέψει η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Albert Einstein από το 1916.

Τη Δευτέρα, δύο ανοσολόγοι, ο Αμερικανός Τζέιμς Αλισον και ο Ιάπωνας Τασούκου Χόνζο βραβεύτηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής για τις έρευνές τους στον τομέα της ανοσοθεραπείας που αποδείχθηκαν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην αντιμετώπιση του επιθετικού καρκίνου.

http://www.kathimerini.gr/987735/gallery/epikairothta/episthmh/nompel-sth-fysikh-me-arwma-gynaikas-meta-apo-55-xronia

Τρεις επιστήμονες τιμήθηκαν με το Νομπέλ Χημείας 2018

Οι επιστήμονες Φράνσις Άρνολντ, Τζορτζ Σμιθ και Γκρέγκορι Ουίντερ τιμήθηκαν με το βραβείο Νομπέλ Χημείας 2018 για τις έρευνές τους με τη χρήση της κατευθυνόμενης εξέλιξης για την παραγωγή ενζύμων για νέες χημικές και φαρμακευτικές ουσίες, ανακοίνωσε σήμερα η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών που απονέμει το βραβείο.

«Οι φετινοί Νομπελίστες Χημείας εμπνεύσθηκαν από τη δύναμη της εξέλιξης και χρησιμοποίησαν τις ίδιες αρχές --γενετική αλλαγή και επιλογή-- για να αναπτύξουν πρωτεΐνες που λύνουν χημικά προβλήματα της ανθρωπότητας», αναφέρει η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών σε δήλωσή της για το βραβείο, το οποίο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 9 εκατομμυρίων κορωνών Σουηδίας (1 εκατομμύριο δολάρια).

Οι βραβευθέντες «τιθάσσευσαν τις αρχές εξέλιξης» ανοίγοντας τον δρόμο για την παραγωγή νέων υλικών ή πιο καθαρών βιοκαυσίμων, και για καινοτόμες θεραπείες, τονίζει η Ακαδημία.

Το βραβείο απονέμεται κατά το ήμισυ στην Αμερικανίδα Φράνσις Χ. Άρνολντ και κατά το έτερο ήμισυ στον συμπατριώτη της Τζορτζ Π. Σμιθ και στον Βρετανό Γκρέγκορι Π. Ουίντερ.

BREAKING NEWS:

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the #NobelPrize in Chemistry 2018 with one half to Frances H. Arnold and the other half jointly to George P. Smith and Sir Gregory P. Winter. pic.twitter.com/lLGivVLttB

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 3, 2018

Η Άρνολντ είναι η δεύτερη γυναίκα που κερδίζει φέτος βραβείο Νομπέλ, μετά την Καναδέζα Ντόνα Στρίκλαντ που μοιράσθηκε χθες Τρίτη το Νομπέλ Φυσικής.

Η χρήση ενζύμων, που αναπτύχθηκε από την Άρνολντ, περιλαμβάνει την πιο φιλική προς το περιβάλλον παρασκευή χημικών ουσιών, όπως φαρμάκων, και την παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων για πιο πράσινες μεταφορές.

Ο Σμιθ ανέπτυξε μια μέθοδο που χρησιμοποιεί έναν ιό που προσβάλλει βακτήρια για να παραγάγει νέες πρωτεΐνες, ενώ ο Ουίντερ χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο για την κατευθυνόμενη εξέλιξη αντισωμάτων, με στόχο την παραγωγή νέων φαρμάκων.

Το Νομπέλ Χημείας είναι το τρίτο από τα φετινά βραβεία Νομπέλ έπειτα από εκείνα της Ιατρικής και της Φυσικής.

http://www.kathimerini.gr/987924/gallery/epikairothta/episthmh/treis-episthmones-timh8hkan-me-to-nompel-xhmeias-2018-vinteo

Πέθανε ο «πατέρας του σωματιδίου του Θεού» Λίον Λέντερμαν.

Πέθανε σε ηλικία 96 ετών ο Αμερικανός νομπελίστας φυσικός Λίον Λέντερμαν, ο οποίος είχε εφεύρει το νεολογισμό «σωματίδιο του Θεού» για το μποζόνιο του Χιγκς που ανακαλύφθηκε τελικά στο CERN το 2012.

Ο θάνατός του, στο Αϊντάχο όπου ζούσε μετά τη συνταξιοδότησή του, επιβεβαιώθηκε από τη γυναίκα του και ανακοινώθηκε από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Φέρμι (Fermilab) των ΗΠΑ στο Ιλινόι, όπου ο Λέντερμαν διετέλεσε διευθυντής από το 1978 έως το 1989, σύμφωνα με το "Science" και τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης».

Ο Λέντερμαν είχε μοιρασθεί μαζί με δύο άλλους επιστήμονες, τους Τζακ Σταϊνμπέργκερ και Μέλβον Σβαρτς, το Νόμπελ Φυσικής του 1988 για την ανακάλυψη -πριν 22 χρόνια- ότι τα νετρίνα έχουν δύο μορφές (σήμερα είναι πια γνωστό ότι υπάρχουν τρία είδη νετρίνων: ηλεκτρονίου, μιονίου και ταυ).

Μεταξύ άλλων, ο Λέντερμαν υπήρξε επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας που ανακάλυψε το 1977 ένα ακόμη υποατομικό σωματίδιο, το «χαμηλό» κουάρκ (bottom), ενώ καθοδήγησε και το Fermilab για την κατασκευή του επιταχυντή Tevatron, του μεγαλύτερου εκείνη την εποχή και στη συνέχεια δεύτερου ισχυρότερου μετά το CERN.

Παρόλα αυτά τα επιτεύγματα, τελικά έγινε ευρύτερα γνωστός για τον όρο «σωματίδιο του Θεού», που πρωτοεμφανίσθηκε στο βιβλίο του το 1993 «Το Σωματίδιο του Θεού: Αν το σύμπαν είναι η απάντηση, ποια είναι η ερώτηση;». Ορισμένοι άλλοι φυσικοί κορόιδεψαν τον όρο, θεωρώντας ότι κακώς ανακατεύει την επιστήμη με τη θρησκεία, αλλά ο όρος «κόλλησε».

Ο ίδιος ο Λέντερμαν είπε ότι ο εκδότης του προτίμησε αυτό τον τίτλο, αντί για εκείνο που ήθελε ο συγγραφέας («το καταραμένο σωματίδιο», επειδή διέφευγε της ανακάλυψης για πολλά χρόνια μετά τη θεωρητική σύλληψη της ύπαρξής του από τον βρετανό φυσικό Πίτερ Χιγκς), αλλά και επειδή, όπως ανέφερε, «υπάρχει μια σύνδεση κάποιου είδους με ένα άλλο βιβλίο, πολύ παλαιότερο…», εννοώντας τη Βίβλο.

Ο Λέντερμαν, από Ρωσοεβραίους γονείς μετανάστες στις ΗΠΑ, είχε πολεμήσει στο Β' Παγκόσμιο Πόλεμο με τον αμερικανικό στρατό στη Γαλλία, είχε πάρει το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης το 1951 και διακρινόταν τόσο για το χιούμορ του, όσο και για την ικανότητά του να εκλαϊκεύει τη φυσική και να την κάνει προσιτή στους νέους.

Στα 90 του είχε διαγνωσθεί με άνοια και το 2015 είχε αναγκασθεί να πουλήσει το μετάλλιο του βραβείου Νόμπελ σε δημοπρασία αντί 765.000 δολαρίων, προκειμένου να καλύψει τα αυξημένα ιατρικά έξοδά του. Δεν θυμόταν πια τίποτε, ούτε για το Νόμπελ, ούτε για το «σωματίδιο του Θεού». Όπως είπε σε ένα δημοσιογράφο, ο οποίος τον επισκέφθηκε σε μια κλινική στο ανατολικό Αϊντάχο, «απλώς κάθομαι στη βεράντα και κοιτάζω τα βουνά…»

http://www.kathimerini.gr/988043/gallery/epikairothta/kosmos/pe8ane-o-pateras-toy-swmatidioy-toy-8eoy-lion-lenterman

Science: Κορυφαίο επίτευγμα του 2018 η μέθοδος παρακολούθησης της ανάπτυξης κυττάρων του εμβρύου.

Το κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό «Science» ανακήρυξε ως το σημαντικότερο επιστημονικό επίτευγμα του 2018 μια «τριπλέτα» νέων μεθόδων, που επιτρέπουν στους επιστήμονες να παρακολουθούν για πρώτη φορά διαχρονικά και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από κάθε άλλη φορά τη γονιδιακή δραστηριότητα και την ανάπτυξη μεμονωμένων κυττάρων ενός εμβρύου.

Αλλά και οι υψηλού επιπέδου αναγνώστες του περιοδικού, σε ηλεκτρονική ψηφοφορία με τη συμμετοχή άνω των 12.000 ατόμων, επέλεξαν την ίδια επιστημονική «τριπλέτα» ως τη σημαντικότερη επιστημονική εξέλιξη για φέτος.

Από την εποχή του Ιπποκράτη οι επιστήμονες έχουν μαγευτεί από το μυστήριο της μεταμόρφωσης ενός μόνο κυττάρου σε ένα ζώο με δισεκατομμύρια κύτταρα και πολλά όργανα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το νέο επίτευγμα θα μεταμορφώσει τη βασική βιοϊατρική έρευνα μέσα στην επόμενη δεκαετία, ανοίγοντας το δρόμο για τη δημιουργία υψηλής ανάλυσης «ταινιών» σε κυτταρικό επίπεδο, τόσο της εμβρυϊκής ανάπτυξης όσο και διαφόρων ασθενειών.

Χάρη στη νέα τριπλή τεχνική «αλληλούχισης RNA μεμονωμένου κυττάρου» (single-cell RNA-seq) οι ερευνητές είναι σε θέση αρχικά να απομονώνουν χιλιάδες κύτταρα έμβιων οργανισμών, στη συνέχεια να τα αναλύουν ώστε να γνωρίζουν σε επίπεδο ενός και μόνο κυττάρου ποιά γονίδια ενεργοποιούνται και ποιά «σωπαίνουν», και τελικά να βλέπουν σαν σε ταινία στην πορεία του χρόνου πώς συνδέονται και εξελίσσονται αυτά τα κύτταρα, καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται.

Η νέα μέθοδος απομονώνει κύτταρα από ένα οργανισμό και μετά προχωρά σε αλληλούχιση («ανάγνωση») του γενετικού περιεχομένου κάθε κυττάρου, παρακολουθώντας στην πορεία του χρόνου και της αναπτυξιακής διαδικασίας πώς το κάθε κύτταρο διαιρείται σε άλλα είδη κυττάρων. «Αυτές οι τεχνολογίες δημιουργούν μερικές από τις πιο εντυπωσιακές ταινίες που έχουν γίνει ποτέ», δήλωσε ο αρχισυντάκτης του «Science» Τιμ Απενζέλερ.

«Η ικανότητα να απομονώνονται χιλιάδες μεμονωμένα κύτταρα και να αλληλουχίζεται το γενετικό υλικό καθενός από αυτά, παρέχει ένα «φωτογραφικό στιγμιότυπο» του RNA που παράγεται μέσα σε κάθε κύτταρο την κάθε στιγμή. Επειδή οι αλληλουχίες του RNA είναι εξειδικευμένες για κάθε γονίδιο που τις παράγει, οι ερευνητές μπορούν αμέσως να δουν ποιά γονίδια είναι ενεργά. Και αυτά τα ενεργά γονίδια καθορίζουν τι κάνει ένα κύτταρο», εξήγησε η επιστημονική συντάκτρια Ελίζαμπεθ Πενίζι.

Ερευνητικές ομάδες διεθνώς ήδη εφαρμόζουν τη νέα τεχνική για να μελετήσουν πώς ωριμάζουν τα ανθρώπινα κύτταρα στην πορεία του χρόνου, πώς αναγεννιούνται οι ιστοί και πώς τα κύτταρα αλλάζουν σε ασθένειες όπως ο καρκίνος.

Άλλες σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις

Στις αξιοσημείωτες εξελίξεις το 2018, σύμφωνα με το «Science», περιλαμβάνονται:

-Η ανακάλυψη το Νοέμβριο με εναέριο ραντάρ κάτω από πάγους πάχους ενός χιλιομέτρου στη Γροιλανδία ενός τεράστιου κρατήρα πρόσκρουσης αστεροειδούς, διαμέτρου 31 χιλιομέτρων, ενός από τους 25 μεγαλύτερους κρατήρες που έχουν βρεθεί στη Γη, ο οποίος είναι αρκετά πρόσφατος, καθώς χρονολογείται προ 13.000 έως 100.000 ετών.

-Η γενετική ανάλυση του οστού μιας γυναίκας (η οποία ζούσε πριν 50.000 χρόνια), που έχει βρεθεί στη Σιβηρία και αποκαλύπτει ότι η μητέρα της ήταν Νεάντερταλ και ο πατέρας της Ντενίσοβαν, άρα αποδεικνύεται ότι υπήρχαν επιμειξίες ανάμεσα στις δύο ομάδες που προϋπήρξαν του Homo sapiens.

-H εγκαινίαση του νέου επιστημονικού πεδίου της «εγκληματολογικής γενεαλογίας», με τον εντοπισμό από την αστυνομία των ΗΠΑ τον Απρίλιο ενός κατά συρροή δολοφόνου και βιαστή, ο οποίος είχε τελέσει τα εγκλήματά του στην Καλιφόρνια στις δεκαετίες του ’70 και του ’80, αλλά πιάστηκε μόλις τώρα χάρη στη συσχέτιση παλιού DNA με μια δημόσια online βάση γενεαλογικών δεδομένων.

-Η χορήγηση της έγκρισης κυκλοφορίας για το πρώτο φάρμακο «παρεμβολής RNA» (RNAi), που χρησιμοποιεί μια νέα μέθοδο «σίγασης» (απενεργοποίησης) γονιδίων.

-Η διεύρυνση της λεγόμενης «αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων» με την προσθήκη των νετρίνων στα φωτόνια, στα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας και στα βαρυτικά κύματα, καθώς για πρώτη φορά φέτος το τηλεσκόπιο Fermi της NASA εντόπισε μια φωτεινή πηγή (μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός άλλου γαλαξία) ως την προέλευση ενός νετρίνου που είχε προηγουμένως ανιχνεύσει ο ανιχνευτής Ice Cube κάτω από τους πάγους του Νοτίου Πόλου.

..και τα άσχημα του 2018

Ως τις πιο αρνητικές εξελίξεις στον κόσμο της επιστήμης διεθνώς το 2018, το «Science» χαρακτηρίζει:

-Τις απανωτές πυρκαγιές, πλημμύρες και άλλες φυσικές καταστροφές που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή, ενώ την ίδια στιγμή οι κυβερνήσεις (ιδίως οι ΗΠΑ του Ντόναλντ Τραμπ) δεν στάθηκαν στο ύψος των περιστάσεων.

-Την πυρκαγιά που στις αρχές Σεπτεμβρίου κατέστρεψε το ιστορικό Εθνικό Μουσείο της Βραζιλίας στο Ρίο ντε Τζανέιρο, κάνοντας στάχτες πλήθος επιστημονικών εκθεμάτων.

-Την ανακοίνωση το Νοέμβριο του Κινέζου γενετιστή Χε Τζιανκούι ότι δημιούργησε τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα μωρά, τα οποία -υποτίθεται ότι- είναι πιο ανθεκτικά στον ιό HIV (κάτι που μένει να αποδειχθεί), ανοίγοντας έτσι το «κουτί της Πανδώρας».

Περισσότερες πληροφορίες στον σύνδεσμο του περιοδικού Science.

https://vis.sciencemag.org/breakthrough2018/

https://www.in.gr/2018/12/20/tech/science-epistimoniko-epiteygma-tou-2018-parakolouthisi-tis-anaptyksis-kyttaron-tou-emvryou/

Χημικά στοιχεία : Αυτή θα είναι η χρονιά τους!

Co1 Mo3 Se4 Cr7 F13 Mn13 I14 Cu76 Zn2.110 Fe2.680 Si38.600 Mg40.000 Cl127.000 K177.000 Na183.000 S206.000 P1.020.000 Ca1.500.000 N6.430.000 C85.700.000 O132.000.000 H375.000.000.

Αυτός ο όχι και τόσο εύκολος στην απομνημόνευσή του με την πρώτη ματιά συρμός από σύμβολα και αριθμούς δημιουργήθηκε το 2015 από τον τεξανό βιολόγο και αρθρογράφο Τζο Χάνσον. Με τη φιλοδοξία να είναι η σε μόλις δύο γραμμές αντιπροσωπευτική κατά κάποιον τρόπο σύνθεση όλων των απαραίτητων χημικών στοιχείων που συγκροτούν έναν ανθρώπινο οργανισμό όταν αυτός έχει μόλις γεννηθεί. Αν και πρόκειται απλώς για ένα καλοφτιαγμένο χημικοφιλολογικό πυροτέχνημα, είναι χρήσιμο να το θυμόμαστε κάποιες φορές, όταν χρειάζεται να υπογραμμιστούν δύο τουλάχιστον ιδέες.

Η μία είναι το ότι, αρκετά πιο πίσω από το χιλιοφορεμένο πλέον «είσαι ό,τι τρως», ακόμα και εμείς οι ίδιοι είμαστε ένα σύνολο από χημικά στοιχεία, αποτελεσματικά «δεμένα» μεταξύ τους. Που βέβαια βρίσκονται και αυτά, μαζί με τα υπόλοιπα, πολύ σοφά τοποθετημένα στον λεγόμενο Περιοδικό Πίνακα. Το δεύτερο είναι ότι ο καθιερωμένος συμβολισμός, με δύο μόλις χαρακτήρες το καθένα, των 118 χημικών στοιχείων που έχουν βρεθεί ή κατασκευαστεί έως τώρα από τους ανθρώπους, μαζί με εκείνον τον (ατομικό) αριθμό στον πίνακα, δίπλα στο κάθε σύμβολο, αυτή η τόσο απλή επινόηση, είναι ένα ακόμα επίτευγμα του ανθρώπινου μυαλού. Και μόνο η τοποθέτησή τους με συγκεκριμένο τρόπο σε αυτόν τον πίνακα έχει διευκολύνει αφάνταστα επιστήμες όπως η Χημεία, η Βιολογία, η Ιατρική, η Φαρμακολογία και η Αστροβιολογία.

Ερχεται λοιπόν τώρα η UNESCO και αναγορεύει το 2019 ως το παγκόσμια εορταζόμενο Ετος για τον Περιοδικό Πίνακα των Χημικών Στοιχείων! Με γιορτές, ομιλίες, παρουσιάσεις από την ίδια, αλλά και προτροπή προς όλα τα κράτη της Γης να διοργανώσουν εκδηλώσεις για να τονίσουν τη σημασία ενός πίνακα-επιτεύγματος που είναι σε θέση να λέει πολλά. Σε όποιον βέβαια θελήσει να τον κοιτάξει προσεκτικά. Αν και του τα «λέει» σε μια γλώσσα που, παρ’ όλες τις αναρίθμητες ώρες στα σχολικά θρανία, μπορεί και να έχει παραμείνει ακατάληπτη.

Κοιτάζοντας στο εσωτερικό

Κάποιος έγραψε ότι κοιτάζοντας τον Περιοδικό Πίνακα έχεις την εντύπωση πως έδωσαν σε κάποιο μαϊμουδάκι τα αυτοκόλλητα με τα ονόματα των στοιχείων να τα τοποθετήσει και εκείνο τα έβαλε έτσι, δηλαδή στην τύχη, όπως νόμιζε και όπως του άρεσε. Εχουν όμως περάσει 150 χρόνια ακριβώς από την πρώτη εμφάνιση ενός τέτοιου πίνακα, από τον Μεντελέγεφ, και αποκλείεται τα πράγματα να έχουν γίνει με αυτόν τον τρόπο. Ο πίνακας των στοιχείων, αντίθετα, είναι το προϊόν κατασταλαγμένης γνώσης και μακροχρόνιων ερευνητικών προσπαθειών. Χρειάζεται όμως να κατέχει κάποιος τα απαραίτητα κλειδιά για να πάρει από τα διάφορα κουτάκια τις πληροφορίες που μπορεί να του δώσει.

Κοιτάζοντας τον πίνακα μπορούμε να φανταστούμε ότι επάνω σε αυτόν έχουμε μια μεγάλη σύναξη διαφορετικών και πολύ ετερόκλητων «ατόμων». Κάτι σαν τη συναυλία στο Γούντστοκ. Οι θέσεις που έχουν πάρει όμως δεν είναι τυχαίες, όπως δεν είναι ούτε οι δεσμοί που μπορεί να δημιουργηθούν.

Αρχίζοντας με την τελευταία στήλη δεξιά, μπορούμε να φανταστούμε πως εκεί είναι οι άνθρωποι για την τήρηση της τάξης στη συναυλία, οι «φουσκωτοί», γνωστοί και ως bouncers.

Οι χημικοί βέβαια τους έχουν δώσει τα ονόματα «αδρανή ή και ευγενή αέρια».

Ο Ιταλός Πρίμο Λέβι (1919-1987), ο οποίος είναι περισσότερο διάσημος ως λογοτέχνης, είχε σπουδάσει Χημεία στο Τουρίνο ενώ έμεινε και 11 μήνες κρατούμενος στο Αουσβιτς. Το 1975 έγραψε ένα βιβλίο με τον τίτλο «Περιοδικό Σύστημα». Σε αυτό αναφέρεται και στα αδρανή αέρια γράφοντας, με σαφώς αλληγορική διάθεση βέβαια: «Είναι πράγματι τόσο αδρανή, τόσο ικανοποιημένα με την κατάστασή τους που δεν ανακατεύονται σε οποιαδήποτε χημική αντίδραση δεν δεσμεύονται με άλλα στοιχεία, και για τον λόγο αυτόν πέρασαν επί αιώνες απαρατήρητα». Και είναι αλήθεια αυτό.

Βαφτίζοντας στοιχεία

Στον πίνακα ο Σουηδός Γενς Γιάκομπ Μπερτσέλιους (1779-1848) είναι αυτός που καθιέρωσε τη σήμανση των χημικών στοιχείων με μόνο δύο γράμματα, παρμένα από το όνομά τους, ενώ ο αριθμός που συνοδεύει το καθένα από αυτά στον πίνακα δείχνει τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα και αυτός με τη σειρά του είναι ίσος με τον αριθμό όσων ηλεκτρονίων περιφέρονται σε διάφορες αποστάσεις γύρω από τον πυρήνα.

Τι ισχύει όμως αυτή τη στιγμή για το πώς παίρνει το όνομά του ένα νέο στοιχείο; Οι κανόνες, που πρόσφατα αναθεωρήθηκαν από τη Διεθνή Ενωση για τη Χημεία, αναφέρουν ότι το όνομα μπορεί να έχει σχέση με κάτι μυθικό, με το όνομα ενός ορυκτού, ενός ονόματος από τη Γεωγραφία, μια ιδιότητα του στοιχείου ή το όνομα ενός επιστήμονα.

Στοιχεία που ανήκουν στις στήλες 1 έως 16 του πίνακα έχουν κατάληξη -ium, στη στήλη 17 κατάληξη -ine και στη στήλη 18 κατάληξη -on.

Ο όρος «χημικό στοιχείο» είναι κάτι σαν την επιγραφή έξω από μια αποθήκη που μέσα υπάρχει μόνο ένα είδος εμπορεύματος. Π.χ. κουβέρτες από το ίδιο υλικό αλλά σε διαφορετικά ίσως χρώματα. Ξέρουμε αντίστοιχα πως κάθε άτομο μπορεί να εμφανίζεται σε λίγο διαφορετικές εκδόσεις. Δηλαδή να ανήκουν στο ίδιο στοιχείο άτομα απαραιτήτως με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα, αλλά μπορεί να διαθέτουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Αυτές οι λίγο διαφορετικές εκδόσεις ονομάζονται ισότοπα. Το όνομα λοιπόν κάθε χημικού στοιχείου θα θεωρούμε ότι καλύπτει όσα άτομα έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων με τον αριθμό αυτόν δίπλα από το σύμβολο του στοιχείου, ανεξάρτητα όμως από το ποια και πόσα ισότοπα έχει

Η γεωγραφία των στοιχείων

Πραγματικά ο πίνακας των στοιχείων φέρνει στον νου ένα πλήθος διαφορετικών ομάδων ανθρώπων με διαφορετικό τρόπο αντίδρασης, που έχουν συρρεύσει για να συμμετάσχουν σε μια μεγάλη υπαίθρια συναυλία. Η πρώτη ομάδα που κινεί την προσοχή είναι οι δύο στήλες στα αριστερά. Είναι από τις πιο ζωηρές. Τα μέλη της ψάχνονται πολύ ώστε να μπορέσουν να… ζευγαρώσουν στον χώρο του πίνακα με άλλες ομάδες, κυρίως με τα μέλη της στήλης 17 που είναι τα αλογόνα (F, Cl, Br, I). Γενικά ο παρατηρητής του χώρου θα καταλαβαίνει από τον πίνακα ότι διατρέχοντας τις σειρές (που ονομάζονται εδώ «περίοδοι») από επάνω προς τα κάτω αυξάνεται η δραστικότητα των στοιχείων καθώς και ο χώρος στον οποίο εκτείνεται το κάθε άτομο. Αυτό το τελευταίο ονομάζεται πιο… επαγγελματικά «ατομική ακτίνα» και ξέρουμε ότι στον πίνακα μεγαλώνει όσο κινούμεθα από επάνω προς τα κάτω και από δεξιά προς τα αριστερά. Τι καταλαβαίνουμε από αυτό; Καταλαβαίνουμε ότι όσο μεγαλύτερη η ακτίνα τόσο πιο απομακρυσμένα είναι τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα, άρα είναι πιο χαλαρά συνδεδεμένα με το άτομο, και αυτά που κινούνται στα… σύνορα μπορούν να συμπράξουν σε διάφορες ενώσεις με άλλα στοιχεία. Στην ουσία τα άτομα συρρικνώνονται καθώς προχωρούμε στον πίνακα διαγώνια και από αριστερά προς τα δεξιά.

Η επόμενη ομάδα, από τη στήλη 3 έως τη στήλη 12, είναι τα μέταλλα. Το χαρακτηριστικό τους είναι πως τα πιο απομακρυσμένα από τον πυρήνα ηλεκτρόνια έχουν αρκετά χαλαρή σύνδεση με τον πυρήνα και έτσι σε ένα κομμάτι μέταλλο, ακόμα και σε ένα λεπτό χάλκινο συρματάκι, έχουμε μια «θάλασσα» ηλεκτρονίων που είναι πρόθυμα να κινηθούν συντεταγμένα προς τη μία ή προς την άλλη κατεύθυνση μόλις δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες ώθησης, π.χ. με την παρέμβαση μιας μπαταρίας. Διαγώνια από αριστερά και προς τα κάτω γίνεται πιο έντονος αυτός ο «heavy metal» χαρακτήρας όσων βρίσκονται στην περιοχή.

Μετακινούμενοι μέσα στο πλήθος προς τα επάνω και δεξιά συναντούμε επτά στοιχεία στις στήλες 13, 14 και 15 από το αργίλιο έως το βισμούθιο, που αρχίζουν να χάνουν τον μεταλλικό τους χαρακτήρα αλλά κάνουν καλή παρέα και δίνουν πολύ χρήσιμα κράματα με τα μέταλλα.

Στη συνέχεια στις στήλες κατεβαίνεις πραγματικά τα σκαλοπάτια ένα-ένα από το βόριο έως το πολώνιο, όπου επικρατεί μια κατάσταση ενδιάμεση μεταξύ μεταλλικού και αμέταλλου χαρακτήρα, την οποία έχουν εκμεταλλευθεί με μοναδικό τρόπο οι άνθρωποι με τα υλικά που φτιάχτηκαν από τέτοιους «ημιαγωγούς» και είχαμε τα ολοκληρωμένα κυκλώματα των υπολογιστών.

Επάνω από τους ημιαγωγούς, διαγώνια δεξιά είναι τα έξι στοιχεία που χαρακτηρίζονται αμέταλλα – άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο, φωσφόρος, θείο, σελήνιο – διότι έχουν χαρακτήρα αντίθετο από αυτόν των μετάλλων. Θέλουν να προσλάβουν ηλεκτρόνια και όχι να δώσουν. Αν και είναι τόσο λίγα, μαζί με το υδρογόνο και το ήλιο δίνουν το 99% της ορατής ύλης στο Σύμπαν.

Τέλος, λίγο πριν από τους bouncers, δηλαδή τα ευγενή ή αδρανή αέρια, είναι η ομάδα των αλογόνων, πολύ δραστήρια και πρόθυμη να κάνει σχέσεις με όσους κινούνται στην απέναντι πλευρά του πίνακα.

Χημεία ίσον ηλεκτρόνια

Ενα μόνο πρωτόνιο χωρίζει το άζωτο από τον άνθρακα στον πίνακα και όμως συμπεριφέρονται τόσο διαφορετικά. Τα πρωτόνια υπαγορεύουν τον χαρακτήρα ενός στοιχείου, ενώ τα ηλεκτρόνια, και μάλιστα τα πιο απόμακρα σε σχέση με τον πυρήνα, καθορίζουν σε ποιες χημικές αντιδράσεις θα συμμετέχει. Και από τις σχέσεις των ηλεκτρονίων μεταξύ τους το αν θα είναι, για παράδειγμα, καλός αγωγός του ηλεκτρισμού ή της θερμότητας. Επομένως στις επιστήμες που ενδιαφέρονται για τη χημική δράση των στοιχείων σημασία έχει πιο πολύ η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Και τη συμπεριφορά τους την καθορίζει το πώς κατανέμονται κάθε στιγμή γύρω από τον πυρήνα κάθε ατόμου.

Φεύγοντας από το σχολείο παίρνουμε μαζί, μεταξύ άλλων, και μια πολύ πρόχειρη και χοντροκομμένη εικόνα για τη δομή του ατόμου. Με τα ηλεκτρόνια σαν σιδερένιες μπαλίτσες που γυρίζουν γύρω από τον πυρήνα σε σφαιρικούς φλοιούς, έτσι ώστε το άτομο να το έχουμε στο μυαλό μας πιο πολύ σαν κρεμμύδι παρά οτιδήποτε άλλο. Δεν είναι όμως έτσι τα πράγματα.

Οταν έχουμε φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνια – ηλεκτρόνια) σε τόσο μικρές διαστάσεις όπως αυτές ενός ατόμου, συμπεριφέρονται περισσότερο ως κύματα παρά ως υλικά σώματα, οι κινήσεις τους ακολουθούν νόμους μιας άλλης Φυσικής, της λεγόμενης Κβαντικής, και βρίσκονται με τη βοήθεια άλλων εξισώσεων από ό,τι ισχύει σε πιο μεγάλες κλίμακες.

Σε αυτόν λοιπόν τον αραχνοΰφαντο μικρόκοσμο των ατόμων, για τα ηλεκτρόνια ξέρουμε μόνο την πιθανότητα για το πού «περίπου» μπορεί να βρεθούν, και οι εξισώσεις της Κβαντικής Φυσικής μάς δίνουν το σχήμα των περιοχών αυτών. Από εκεί βρίσκουμε ότι δεν κινούνται πάντα σε χώρους με σφαιρική κατανομή αλλά και με δίλοβες δομές (κάτι σαν δύο αντιδιαμετρικοί κώνοι που οι κορυφές τους έχουν στραφεί και σχεδόν ακουμπούν τον πυρήνα) ή και μέσα σε πολλαπλούς λοβούς, σαν τα πολλά μπαλόνια ενός υπαίθριου πωλητή, τα δεμένα μαζί.

Αυτοί οι χώροι πιθανότητας να βρούμε το ηλεκτρόνιο ονομάζονται τροχιακά. Αλλο όμως τροχιά και άλλο τροχιακό. Ενώ για ένα σωματίδιο σε μια τροχιά ξέρουμε κάθε στιγμή τα σημεία στα οποία θα βρεθεί με ακρίβεια, με τον όρο τροχιακό εννοούμε πως είναι σαν να ζητούμε κάποιον σε μια πλατεία γεμάτη τραπεζοκαθίσματα. Για τον άνθρωπο που ψάχνουμε γνωρίζουμε ότι βρίσκεται κάπου σε αυτή την πλατεία και υπάρχουν θέσεις στις οποίες είναι πιο πιθανόν κάποια στιγμή να τον εντοπίσουμε γιατί έχει προτίμηση σε ορισμένα από τα μαγαζιά, αλλά για το ακριβές σημείο στο οποίο θα βρίσκεται επικρατεί πάντα αβεβαιότητα.

Σήμερα υπάρχουν κανόνες για τα τροχιακά. Χωρίζονται σε ομάδες γνωστές ως s, p, d, f(s->sharp, p->pure, d->diffuse, f->fine) και ο Πίνακας των Στοιχείων βοηθάει στο να έχουμε καλή εικόνα του πώς μοιράζονται στον χώρο, γύρω από κάθε άτομο, τα ηλεκτρόνια, ώστε να είναι προβλέψιμη η συμπεριφορά του όταν θα αντιδράσει με άλλα άτομα.

Κάθε κατεργάρης…

Οταν τα πράγματα στον ανόργανο κόσμο αφήνονται να δράσουν αυθόρμητα, προτιμούν τις θέσεις με τη μικρότερη ενέργεια. Οπως ένας βράχος που από την κορυφή έχει την τάση να κυλήσει μέχρι και τους πρόποδες ενός βουνού.

Τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα κάνουν το ίδιο, ξεκινούν να κινούνται σε καθορισμένους χώρους. Αυτοί ονομάζονται γενικά στιβάδες που περιβάλλουν τον πυρήνα. Η κάθε νοητή στιβάδα είναι χωρισμένη στην πραγματικότητα στα τροχιακά και το καθένα χωράει μέχρις έναν μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων. Οσο πιο μακριά από τον πυρήνα τόσο μεγαλύτερη η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου.

Στην πρώτη στοιβάδα ο χώρος είναι σφαιρικός και το τροχιακό έχει σήμανση 1s. Χωρούν εκεί μόνο δύο ηλεκτρόνια, όπως και στη δεύτερη. Αλλη μια σφαίρα που αγκαλιάζει και περιέχει και την πρώτη είναι η 2s. Στη δεύτερη στοιβάδα ανήκει άλλη μια περιοχή κίνησης ηλεκτρονίων, το τροχιακό 2d με τρία ζεύγη κωνικών χώρων όπου είναι πιθανόν να βρεθούν ηλεκτρόνια και μπορούν να χωρέσουν μόνο 2Χ3=6 το πολύ. Στην τρίτη, εκτός από τα δύο, s και p, προστίθεται το d, που χωράει 10 ακόμα ηλεκτρόνια. Προχωρώντας βρίσκουμε στην πέμπτη στιβάδα και το f, με 14 ηλεκτρόνια μέγιστη χωρητικότητα.

Ας φανταστούμε την κάθε στοιβάδα σαν ένα λεωφορείο με συγκεκριμένο αριθμό θέσεων που είναι διπλές, δεν παίρνει επιβάτες όρθιους αλλά μόνον όσο υπάρχουν θέσεις και αυτοί κάθονται ανά δύο βλέποντας σε αντίθετες ακριβώς κατευθύνσεις(=ηλεκτρόνια με αντίθετη φορά «περιστροφής»). Οταν συμπληρωθούν οι θέσεις (όπως συμβαίνει με τα αδρανή αέρια), το λεωφορείο δεν παίρνει άλλους. Οι αντιδράσεις και οι σχηματισμοί μορίων γίνονται ακριβώς για να συμπληρωθεί η εξώτερη στιβάδα. Η συμπλήρωση γίνεται με βάση τον κανόνα του Hund που αναφέρει (σχηματικά θα το πούμε εδώ): όσο υπάρχουν άλλες κενές θέσεις δεν θα κάθονται οι επιβάτες σε θέσεις όπου θα είναι ο ένας αντίκρυ στον άλλον. Για κάποια στοιχεία όπως ο άνθρακας ο οδηγός κάνει ειδικές ρυθμίσεις στις θέσεις των επιβατών

Τα πιο «φρέσκα»από τα στοιχεία

Nh, Mc, Ts, Og. Εδώ τα καλά… νέα χημικά στοιχεία. Που μας έρχονται από χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία, η Ρωσία. Γνωστές και αναμενόμενες, αφού εκεί γίνεται εδώ και χρόνια η πιο εντατική έρευνα για την παραγωγή νέων, τεχνητών μορφωμάτων, που ανήκουν πλέον στα λεγόμενα «υπερβαρέα-στοιχεία».

Από τον Δεκέμβριο του 2016 μάλιστα η Διεθνής Ενωση για τη Βασική και Εφαρμοσμένη Χημεία (IUPAC) έχει εγκρίνει τα ονόματα για τα τέσσερα χημικά στοιχεία που πιο πρόσφατα εντάχθηκαν στον Περιοδικό Πίνακα. Αυτά είναι:

1. Nihonium (Nh, AA 113): Στη Σαϊτάμα, λίγο πιο έξω από την πρωτεύουσα της Ιαπωνίας, βρίσκεται το RIKEN. Ενα πολυδύναμο κέντρο επιστημονικών ερευνών που κάποιες από αυτές διεξάγονται με τη βοήθεια επιταχυντών. Στο τμήμα που φέρει το όνομα του Γιόσιο Νισίνα, πατέρα της Πυρηνικής Φυσικής στη χώρα αυτή, «κατασκευάστηκε» το στοιχείο νιχόνιο, με 113 πρωτόνια στον πυρήνα, βομβαρδίζοντας βισμούθιο με ιόντα ψευδαργύρου. Είναι το πρώτο που δημιουργείται στην ασιατική ήπειρο. Nihon είναι ο ένας από τους δύο τρόπους να πεις την Ιαπωνία στα ιαπωνικά. Και αυτό διότι, ναι, είναι εύκολο για τον καθένα να το μαντέψει, σημαίνει «χώρα του ανατέλλοντος ηλίου».

2. Moscovium (Mc, AA115): Με 115 πρωτόνια το στοιχείο μοσκόβιο θα θυμίζει με το όνομά του τη ρωσική πρωτεύουσα για τον λόγο ότι σε προάστιο αυτής της πόλης, την Ντούμπνα, βρίσκεται ένα κέντρο πυρηνικών ερευνών μαζί με επιταχυντή και είναι στην πρώτη γραμμή της έρευνας για τα υπερβαρέα στοιχεία.

3. Tennessine (Ts, AA 117): Το τενέσιο οφείλει το όνομά του στο ότι η Πολιτεία του Τενεσί στεγάζει στο έδαφός της τα ονομαστά για την έρευνά τους γύρω από τα υπερβαρέα στοιχεία εργαστήρια των Oak Ridge National Laboratory, University of Tennessee και Vanderbilt University. Επόμενο ήταν κάποια στιγμή να δοθεί και σε ένα στοιχείο όνομα που να απαθανατίζει όλη αυτή τη δραστηριότητα.

4. Oganessine (Og, AA 118): Για το ογκανέσιο είναι αξιοπρόσεκτο πως η πρόταση ήταν και των δύο. Και του Joint Institute for Nuclear Research στην Dubna και του Lawrence Livermore National Laboratory στις Ηνωμένες Πολιτείες. Για έναν άνθρωπο, τον πυρηνικό επιστήμονα Γιούρι Ογκανεσιάν, διευθυντή στο ρωσικό εργαστήριο για τα υπερβαρέα στοιχεία, γεννημένο το 1933, καθηγητή και αυθεντία στο θέμα «νησίδες ευσταθείας». Αφού απέδειξε τη θεωρητική υπόθεση ότι θα μπορούσαν να υπάρξουν υπερβαρέα στοιχεία τα οποία, σε αντίθεση με τα υπάρχοντα αυτή τη στιγμή, με ελάχιστο χρόνο ζωής, να είναι πολύ πιο σταθερά!

Πώς «δένονται»τα καινούργια στοιχεία

Στοιχεία που βρίσκονται στον πίνακα μετά το πλουτώνιο, δηλαδή με ατομικό αριθμό πέρα από το 94, δεν συναντώνται έτσι ελεύθερα επάνω στη Γη και συντίθενται με τεχνητό τρόπο. Είναι ακριβή ενασχόληση και μόνο χώρες όπως η Γερμανία, η Κίνα, η Ιαπωνία, η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες μπορούν να την έχουν, διότι τα πειράματα είναι πολύπλοκα, οι προετοιμασίες πολύχρονες και αν παραχθεί καινούργιο στοιχείο μπορεί να έχει ζωή από δευτερόλεπτα έως και χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Ας μην ξεχνάμε ότι φθάνοντας στον στόχο οι με το ίδιο φορτίο πυρήνες θα έχουν την τάση να απωθούνται, ενώ για να πετύχεις τον στόχο μέσα στο κενό που υπάρχει σε ένα άτομο είναι σαν να σημαδεύεις όντας έξω από ένα ολόκληρο γήπεδο το πορτοκάλι που έχει τοποθετηθεί στο κέντρο του! Μια ακτίνα ιόντων ενός ελαφρότερου στοιχείου, π.χ. τιτανίου (με ατομικό αριθμό 22), δημιουργείται και αποκτά μεγάλη ταχύτητα μέσα σε ειδικούς επιταχυντές για να χτυπήσει τελικά τον στόχο, φτιαγμένο από στοιχείο με αρκετά μεγαλύτερο ατομικό αριθμό, π.χ. μπερκέλιο (με ατομικό αριθμό 97), άρα μεγαλύτερο πυρήνα, με την ελπίδα ότι οι δύο πυρήνες θα γίνουν ένα. Κάτι όχι και τόσο απλό να συμβεί. Διότι αν δεν έχει η ακτίνα τη σωστή ενέργεια, ή θα αναπηδήσει χτυπώντας στον στόχο ή θα τον συντρίψει.

Απώτερος στόχος είναι να φθάσουν στα «νησιά της ηρεμίας», δηλαδή σε στοιχεία με τέτοιους πυρήνες που να είναι πιο σταθεροί, άρα να «ζουν» περισσότερο.

Λίγο πριν από τη γιορτή

Εννοείται πως περιμένουμε να δούμε και στην Ελλάδα αν θα γίνει κάποιος εορτασμός. Πάντως η τελετή που θα λάβει χώρα στο Παρίσι σε λίγες ημέρες έχει και έναν ακόμα ιδιαίτερο συμβολισμό. Διότι ένας από τους μεγαλύτερους χημικούς στην παγκόσμια ιστορία ήταν και ο Γάλλος Αντουάν Λαβουαζιέ. Που δυστυχώς δικάστηκε και καταδικάστηκε σε θάνατο από τους ανθρώπους της Γαλλικής Επανάστασης επειδή το κύριο επάγγελμά του ήταν φοροεισπράκτορας. Λέγεται ότι ο πρόεδρος του Δικαστηρίου είπε το περιβόητο «Η Δημοκρατία δεν έχει ανάγκη από χημικούς και σοφούς» (!). Και έτσι ο Λαβουαζιέ έχασε το κεφάλι του το 1794.

Σήμερα ευτυχώς δεν επικρατούν τέτοιες απόψεις. Ενας άλλος συνάδελφος του Λαβουαζιέ από την πλευρά της Χημείας, ο Πρίμο Λέβι, στα τελευταία χρόνια της ζωής του έτυχε ευρύτερης αναγνώρισης και το βιβλίο του «Περιοδικό Σύστημα» επαινέθηκε για το ύφος και το περιεχόμενό του. Τα 21 κεφάλαια του έργου του έχουν ως τίτλο το όνομα ενός διαφορετικού χημικού στοιχείου και διάλεξε τον (τόσο σημαντικό) άνθρακα για το τέλος, κλείνοντας με αυτή τη φράση: «Το εν λόγω άτομο (αυτό του άνθρακα) είναι επιφορτισμένο με το γράψιμό μου, σε ένα γιγάντιο μικροπαιχνίδι που δεν έχει κανείς περιγράψει έως τώρα. Αυτό που ετούτη τη στιγμή βγαίνοντας μέσα από ένα λαβυρινθώδες μπλέξιμο με «ναι» και «όχι» κάνει το χέρι μου να τρέχει επάνω στο μονοπάτι του χαρτιού, σημαδεύοντάς σήματα όπως αυτό «:», ένα διπλό χτύπημα, επάνω και κάτω, ανάμεσα σε δυο επίπεδα ενέργειας, οδηγώντας το χέρι μου να στίξει στο χαρτί αυτή την τελεία εδώ, να την «.»».

Εκλεκτικές συγγένειες

Υπάρχουν ορισμένα πράγματα που πρέπει να προσέξει κανείς κάπως περισσότερο στον Πίνακα των Στοιχείων για να αντιληφθεί όλο του το μεγαλείο. Παραδείγματος χάριν, στις κάθετες στήλες, οι οποίες στη Χημεία ονομάζονται Ομάδες, μπορεί να συναντήσει κανείς στερεά, υγρά, αέρια και, ενώ είναι τόσο διαφορετικά, η χημική συμπεριφορά τους να παρουσιάζει μεγάλες ομοιότητες. Οπως για παράδειγμα συμβαίνει με το φθόριο και το χλώριο (τα οποία είναι αέρια), το βρόμιο (υγρό) και το ιώδιο και το άστατο (στερεά). Επίσης υπάρχει η λεγόμενη «Διαγώνιος Συμπεριφορά», όπου ένα στοιχείο στον πίνακα μπορεί να παρουσιάζει περισσότερες ομοιότητες στην αντίδρασή του με ένα άλλο στοιχείο τοποθετημένο διαγώνια στον πίνακα από ό,τι με στοιχεία της ίδιας ομάδας. Για παράδειγμα, το λίθιο με το μαγνήσιο ή το βόριο με το πυρίτιο. Επίσης έχουμε τις ομοιότητες που παρουσιάζουν μερικά στοιχεία με το δέκατο σε απόσταση από αυτά, όπως είναι το μαγνήσιο με τον ψευδάργυρο. Ή οι ομοιότητες μεταξύ στοιχείων που ενώνονται στον πίνακα με μια κίνηση όπως αυτή του αλόγου στο σκάκι (!), π.χ. ο ψευδάργυρος (Zn, 30) με τον κασσίτερο (Sn, 50).

Και αν ακόμα θεωρήσουμε πως όλα αυτά είναι εσωτερικές υποθέσεις των ειδικών, μελετώντας τα στοιχεία, υπάρχουν και πολύ ενδιαφέροντα πράγματα για τον καθένα, τα οποία όμως δεν μπορεί να φανταστεί αν δεν του τα πουν. Οπως, σύμφωνα με τον κ. Μεθενίτη, το ότι «τοξικές ενώσεις σε μικρές δόσεις επιδεικνύουν θεραπευτικές ιδιότητες, ενώ βασικά στοιχεία για τη ζωή μετατρέπονται σε τοξικά σε μεγάλες δόσεις. Οπως είναι γνωστό, ο καρκίνος κατατάσσεται στις πρώτες τρεις αιτίες θανάτου παγκοσμίως και δεν θεραπεύεται εύκολα. Επιπλέον είναι δύσκολο, αν όχι αδύνατο, να βρεθούν φάρμακα τα οποία συγχρόνως να είναι δραστικά έναντι της ασθένειας και να εμφανίζουν χαμηλή τοξικότητα. Σύμπλοκες ενώσεις διαφόρων μετάλλων χρησιμοποιούνται ή δοκιμάζονται ως θεραπευτικοί αντικαρκινικοί παράγοντες».

Τα θεμέλια των ζωντανών οργανισμών

Εχει μεγάλο ενδιαφέρον, με την ευκαιρία αυτή, να μάθουμε ποια είναι τα βασικότερα στοιχεία από όλα όσα περιλαμβάνονται στον Περιοδικό Πίνακα και τη σχέση τους με τη ζωή μας. Οπως είπε μιλώντας στο ΒΗΜΑ-Science ο κ. Κώστας Μεθενίτης, καθηγητής Ανόργανης Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Αθήνας: «Εντεκα στοιχεία απαιτούνται για όλες τις μορφές ζωής: H, Na, Mg, K, Ca, C, N, O, P, S, Cl. Εξι από τα παραπάνω στοιχεία, τα C, H, N, O, P, S ή CHNOPS, είναι τα κύρια συστατικά των κυττάρων (πρωτεΐνες, νουκλεϊνικά οξέα, λιπίδια, μεμβράνες, πολυσακχαρίτες, μεταβολίτες κ.ά.) και γι’ αυτό ονομάζονται και “big six”. Δεκατέσσερα επιπλέον στοιχεία θεωρούνται βασικά για τα περισσότερα βακτήρια, φυτά και ζώα: Β, F, Si, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Mo, I. Ο κατάλογος αυτός δεν είναι οριστικός. Π.χ. τα Cr και B τείνουν να θεωρηθούν μη βασικά και το Si θεωρείται βασικό μόνο και μόνο διότι εμποδίζει την τοξικότητα του Al. Επτά επιπλέον στοιχεία χρησιμοποιούνται μόνο από ορισμένους οργανισμούς: Sr, Ba, W, Cd, Sn, As, B. Τουλάχιστον 24 στοιχεία είναι απαραίτητα για τη ζωή των θηλαστικών: H, C, N, O, P, F, Na, Mg, K, Ca, S, Cl, F, Si, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Mo και I. Η λίστα αυτή συνεχώς αναθεωρείται με την προσθήκη ή την αφαίρεση στοιχείων. Η βιοχημεία ορισμένων από αυτά δεν έχει πλήρως κατανοηθεί (π.χ. V, Ni και Sn). To Co έχει βρεθεί στους οργανισμούς μόνο σε μια ειδική ένωση στο συνένζυμο Β12. Το Se είναι βασικό ακόμα και αν οι ενώσεις του είναι πολύ τοξικές. Σύμπλοκα τόσο των βασικών όσο και των μη βασικών μετάλλων είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν ως θεραπευτικές ή διαγνωστικές ουσίες».

UNESCO και Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων!

Ο νέος χρόνος μέσα στον πρώτο μήνα του φέρνει, ανάμεσα στα άλλα, και μια λαμπρή γιορτή, σχετική με τα χημικά στοιχεία που αποτελούν τους δομικούς λίθους αν όχι ολόκληρου, τουλάχιστον ενός αρκετά μεγάλου κομματιού του Σύμπαντος.

Στις 29 Ιανουαρίου στο Παρίσι, εκεί όπου βρίσκεται και το UNESCO House, για μία ολόκληρη ημέρα σχεδόν, από τις 10 το πρωί έως τις 7 το βράδυ, διάσημοι ομιλητές, εκθέσεις και παρουσιάσεις νέων επιστημόνων θα υπογραμμίσουν ότι το 2019 μεταξύ άλλων έχει κηρυχθεί και ως International Year for the Periodic Table, IYPT2019. Δηλαδή θα έχουμε ένα ολόκληρο έτος εκδηλώσεων με σκοπό να τονιστεί η σημασία που είχε για την εξέλιξη όλων των θετικών επιστημών η ένταξη των κατά καιρούς ανακαλυπτόμενων χημικών στοιχείων σε έναν πίνακα με πολύ αυστηρούς κανόνες… συμπεριφοράς.

Ηταν το 1869, δηλαδή ακριβώς 150 χρόνια πριν, που ο Ρώσος Ντμίτρι Μεντελέγεφ παρουσίαζε, από την Αγία Πετρούπολη, έπειτα από προσπάθειες πολλών ετών, σε μια πρώτη μορφή του τον γνωστό και σήμερα Πίνακα Χημικών Στοιχείων. Ο πίνακας αυτός τότε περιείχε μόλις 63 καταχωρίσεις, ενώ σήμερα επιβεβαιωμένα και επίσημα βρισκόμαστε στον αριθμό 118. Ηταν όμως τόσο σωστός στη σύλληψή του που άφηνε θέσεις και για στοιχεία ακόμη άγνωστα στους επιστήμονες εκείνης της εποχής. Δίκαια λοιπόν γιορτάζεται σήμερα αυτό το συλλογικό πλέον επίτευγμα στην πορεία του χρόνου.

Στον κατάλογο των ομιλητών εκείνης της ημέρας στο Παρίσι διακρίνει κανείς ονόματα με μεγάλο ειδικό βάρος. Οπως ο Ολλανδός Μπερνάρ (Μπεν) Φέρινγα, κάτοχος του Νομπέλ στη Χημεία για το 2016, ειδικός στη μοριακή νανοτεχνολογία, ο ρωσοαρμένιος πυρηνικός φυσικός, με παγκόσμια αναγνώριση στον τομέα των υπερβαρέων χημικών στοιχείων, Γιούρι Ογκανεσιάν (με ένα χημικό στοιχείο, το τελευταίο προς το παρόν, στον πίνακα να έχει πάρει και το όνομά του!). Μαζί τους και ο καθηγητής Χημείας σερ Μάρτιν Πολιακόφ, γνωστός στους πιο πολλούς ως ο χημικός-σταρ με το ασημένιο σε αφρο-στυλ μαλλί, ο οποίος έχει παρουσιάσει με σύντομα βίντεο πολλά από τα χημικά στοιχεία. Και ακόμη βρισκόμαστε στην αρχή αυτού του έτους που θέλει να τονίσει τις επιστημονικές προσπάθειες 150 χρόνων.

https://www.tovima.gr/printed_post/ximika-stoixeia-ayti-tha-einai-lfi-xronia-tous/

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2019

Το φετινό βραβείο Νόμπελ στη Φυσική κέρδισαν η Κοσμολογία και η Αστρονομία.

Το βραβείο Νόμπελ 2019 στην Φυσική απονέμεται στον James Peebles (1/2) «για τις θεωρητικές του έρευνες στην φυσική κοσμολογία» και στους Michel Mayor (1/4) και Didier Queloz (1/4) (μοιράζονται το άλλο μισό) γιατί «ανακάλυψαν τον πρώτο εξωπλανήτη που περιφέρεται γύρω από ένα άστρο σαν τον Ήλιο».

Ο Καναδο-Αμερικανός James Peebles (Πανεπιστήμιο Princeton, ΗΠΑ) είναι ένας από τους φυσικούς που με την έρευνά τους μετέτρεψαν την Κοσμολογία από συνονθύλευμα εικασιών σε ένα από τα πιο σημαντικά επιστημονικά πεδία της φυσικής. Το θεωρητικό του πλαίσιο αναπτύχθηκε από τα μέσα της δεκαετίας του 1960 και αποτελεί την βάση των σημερινών ιδεών μας σχετικά με το σύμπαν. To 1965 δημοσιεύθηκαν δυο ιστορικά άρθρα στο περιοδικό Astrophysical Journal: το άρθρο των Penzias – Wilson «Α measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s», στο οποίο περιγράφουν πως μέτρησαν μια μικροκυματική ακτινοβολία που αντιστοιχεί σε θερμοκρασία περίπου 3 Κ. Επρόκειτο για την θερμοκρασία του σύμπαντος. Ακριβώς πάνω απ’ αυτό το άρθρο, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα οι Dicke, Peebles, Roll και Wilkinson δημοσίευαν το δικό τους άρθρο με τίτλο “Cosmic black body radiation”, στο οποίο «προέβλεπαν» την θερμοκρασία μικροκυματικής ακτινοβολίας ως κατάλοιπο της Μεγάλης Έκρηξης.

Στη συνέχεια ο Peebles είχε σημαντικές συνεισφορές στον τομέα της αρχέγονης νουκλεοσύνθεσης (σύνθεση πυρήνων στα πρώτα λεπτά της Μεγάλης Έκρηξης), στην έρευνα για την σκοτεινή ύλη και ενέργεια, και για τον σχηματισμό των γαλαξιών, ομάδων γαλαξιών και μεγαλύτερων δομών εξαιτίας μικρών διακυμάνσεων πυκνότητας του αρχέγονου σύμπαντος.

Τον Οκτώβριο του 1995, οι Ελβετοί Michel Mayor (Πανεπιστήμιο Γενεύης) και Didier Queloz (Πανεπιστήμιο Γενεύης και Κέμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο) ανακοίνωσαν την πρώτη ανακάλυψη ενός πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα, έναν εξωπλανήτη που περιφέρεται γύρω από ένα άστρο σαν τον Ήλιο μας, σε απόσταση μόλις 50 έτη φωτός από τη Γη [A Jupiter-mass companion to a solar-type star].

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1995Natur.378..355M/abstract

Στο αστεροσκοπείο Haute-Provence της νότιας Γαλλίας, με τη χρήση ειδικής τεχνικής, μπόρεσαν να δουν τον πλανήτη 51 Πηγάσου b (γνωστός και ως Βελλεροφόντης και σπάνια ως Dimidium), που είναι συγκρίσιμος σε μέγεθος με τον δικό μας πλανήτη Δία.

Η ανακάλυψη ήταν πρωτοποριακή, καθώς χρησιμοποιήθηκε μια νέα μέθοδος εντοπισμού εξωπλανητών, η οποία έδωσε το έναυσμα για μια επανάσταση στην αστρονομία. Έκτοτε βρέθηκαν πάνω από 4.000 εξωπλανήτες στον Γαλαξία μας και συνεχίζουν να ανακαλύπτονται σε διάφορα μεγέθη, μορφές και τροχιές. Με τα νέα προγράμματα αναζήτησης εξωπλανητών θα μπορέσουμε μάλλον να βρούμε μια απάντηση στο αιώνιο ερώτημα: «υπάρχει εξωγήινη ζωή;».

(Με την βράβευση των Ελβετών Michel Mayor και Didier Queloz διασώθηκαν κατά 50% οι φετινές προβλέψεις για το βραβείο Νόμπελ Φυσικής)

Τρίτη 8 Οκτωβρίου 2019, 12:30 μ.μ.

Παρακολουθείστε live την ανακοίνωση EΔΩ:

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/

https://physicsgg.me/2019/10/07/%ce%b2%cf%81%ce%b1%ce%b2%ce%b5%ce%af%ce%bf-%ce%bd%cf%8c%ce%bc%cf%80%ce%b5%ce%bb-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%ce%ae%cf%82-2019/

Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2019… στους δημιουργούς των μπαταριών ιόντων λιθίου.

Το Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2019 μοιράζονται ο φυσικός John B. Goodenough (97 ετών, είναι πλέον ο μεγαλύτερος σε ηλικία στην ιστορία που κερδίζει το βραβείο), και οι χημικοί M. Stanley Whittingham , Akira Yoshino «για τη ανάπτυξη των μπαταριών ιόντων λιθίου».

Αυτή η ελαφριά, επαναφορτιζόμενη και ισχυρή μπαταρία χρησιμοποιείται σήμερα παντού, από τα κινητά τηλέφωνα μέχρι τους φορητούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές και τα ηλεκτροκίνητα οχήματα. Επίσης, μπορεί να αποθηκεύσει σημαντικές ποσότητες ηλιακής και αιολικής ενέργειας ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για μια κοινωνία χωρίς ορυκτά καύσιμα.

Ο Stanley Whittingham

https://en.wikipedia.org/wiki/M._Stanley_Whittingham

στην δεκαετία του 1970 ενώ άρχισε να ερευνά τους υπεραγωγούς, ανακάλυψε ένα εξαιρετικά πλούσιο-ενεργειακά υλικό, που το χρησιμοποίησε για την δημιουργία μιας νέας καθόδου σε μια μπαταρία λιθίου. Χρησιμοποίησε διθειούχο τιτάνιο και μέταλλο λιθίου ως ηλεκτρόδια. Όμως, αυτή η επαναφορτιζόμενη μπαταρία λιθίου δεν μπόρεσε ποτέ να γίνει πρακτική. Το διθειούχο τιτάνιο ήταν φτωχή επιλογή, επειδή θα πρέπει να συντεθεί κάτω από πλήρως στεγανοποιημένες συνθήκες και αυτό ήταν πολύ δαπανηρό. Όταν εκτίθεται στον αέρα, το διθειούχο τιτάνιο αντιδρά για να σχηματίσει ενώσεις του υδροθείου, που έχουν δυσάρεστη οσμή. Γι΄αυτό, καθώς και για άλλους λόγους σταμάτησε η ανάπτυξη της μπαταρίας διθειούχου τιτανίου-λιθίου του Whittingham.

Οι μπαταρίες με ηλεκτρόδια μεταλλικού λιθίου παρουσίασαν προβλήματα ασφαλείας, επειδή το λίθιο είναι πολύ δραστικό χημικό στοιχείο, καίγεται σε κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες λόγω της παρουσίας νερού και οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, η έρευνα μετακινήθηκε στην ανάπτυξη μπαταριών όπου, αντί για μεταλλικό λίθιο, υπάρχουν μόνο ενώσεις του λιθίου, που μπορούν να δέχονται και να ελευθερώνουν ιόντα λιθίου.

Ο John Bannister Goodenough

https://en.wikipedia.org/wiki/John_B._Goodenough

προέβλεψε ότι η κάθοδος θα είχε ακόμη μεγαλύτερες δυνατότητες αν χρησιμοποιούνταν ένα οξείδιο μετάλλου, αντί για θειούχο μέταλλο. Μετά από συστηματική έρευνα του 1980 κατέδειξε ότι το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου με παρεμβαλλόμενα ιόντα μπορεί να παράγει μέχρι και τέσσερα Volt. Αυτό ήταν ένα σημαντικό επίτευγμα και οδήγησε σε πολύ πιο ισχυρές μπαταρίες.

Με βάση την κάθοδο του Goodenough, o Akira Yoshino

https://en.wikipedia.org/wiki/Akira_Yoshino

δημιούργησε το 1986 την πρώτη βιώσιμη εμπορικά μπαταρία ιόντων λιθίου. Αντί να χρησιμοποιούν το δραστικό λίθιο στην άνοδο, χρησιμοποίησαν πετρελαϊκό κοκ, ένα υλικό άνθρακα, που, όπως οξείδιο του κοβαλτίου στην κάθοδο, μπορεί να παρεμβάλλει ιόντα λιθίου. Το αποτέλεσμα ήταν μια ελαφριά και ανθεκτική μπαταρία που θα μπορούσε να φορτιστεί εκατοντάδες φορές. Το πλεονέκτημα των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι πως δεν βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια, αλλά στην ροή των ιόντων λιθίου μεταξύ ανόδου και καθόδου.

Οι μπαταρίες λιθίου άλλαξαν την ζωή μας μπαίνοντας στην αγορά το 1991.

https://physicsgg.me/2019/10/09/%ce%b2%cf%81%ce%b1%ce%b2%ce%b5%ce%af%ce%bf-%ce%bd%cf%8c%ce%bc%cf%80%ce%b5%ce%bb-%cf%87%ce%b7%ce%bc%ce%b5%ce%af%ce%b1%cf%82-2019/

Ο φυσικός Joseph Plateau

Ο Joseph Antoine Ferdinand Plateau (1801–1883) γεννήθηκε στις Βρυξέλλες πριν από 218 χρόνια, σαν σήμερα. Ο πατέρας του ήταν ζωγράφος εξειδικευμένος στην ζωγραφική λουλουδιών. Σπούδασε στο πανεπιστήμιο της Λιέγης φυσική και μαθηματικά και το 1827 δίδαξε μαθηματικά στο σχολείο «Atheneum» στις Βρυξέλλες.

Το 1829 ο Plateau ολοκλήρωσε την διδακτορική του διατριβή με επιβλέποντα τον Adolphe Quetelet. Η διατριβή του ήταν μόνο 27 σελίδες, αλλά περιείχαν ένα μεγάλο αριθμό θεμελιωδών συμπερασμάτων, όπως τα πρώτα αποτελέσματα της έρευνάς του σχετικά με την επίδραση των χρωμάτων στον αμφιβληστροειδή, την παρατήρηση της παραμόρφωσης κινούμενων εικόνων και την ανακατασκευή παραμορφωμένων εικόνων μέσα από αντίθετα περιστρεφόμενους δίσκους.

Βασισμένος στα συμπεράσματα της διατριβής του, το 1832 ο Plateau κατασκεύασε μια πρώτη στροβοσκοπική συσκευή, το «φαινακιστοσκόπιο», που δημιουργούσε την ψευδαίσθηση της κινούμενης εικόνας. Αποτελούνταν από δυο περιστρεφόμενους δίσκους γύρω από έναν άξονα – ο ένας με σχισμές και ο άλλος με εικόνες – έτσι ώστε με την αντίθετη περιστροφή και τον κατάλληλο συγχρονισμό να εναλλάσσονται οι εικόνες που φαίνονταν μέσα από τις σχισμές. Έτσι, δημιουργείται η ψευδαίσθηση της κίνησης που τελικά μας οδήγησε στην εφεύρεση του κινηματογράφου.

Το 1835 ο Plateau έγινε καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο της Γάνδης. Πειραματιζόμενος με τις φωτεινές αναλαμπές στον αμφιβληστροειδή, παρατήρησε τον ήλιο για 25 δευτερόλεπτα και όταν αργότερα έχασε την όρασή του το απέδωσε σ’ αυτό το πείραμα. Ο Plateau συνέχισε να είναι παραγωγικός επιστημονικά ακόμα και μετά την τύφλωσή του.

Υπήρξε ένας από τους πιο γνωστούς Βέλγους επιστήμονες του 19ου αιώνα με αντικείμενο την όραση και κυρίως την επίδραση του φωτός και του χρώματος στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή.

Το σημερινό λογότυπο της Google είναι αφιερωμένο στον Joseph Plateau και το φαινακιστοσκόπιό του, με αφορμή την συμπλήρωση 218 ετών από την γέννησή του, στις 14 Οκτωβρίου 1801:

https://physicsgg.me/2019/10/14/%ce%bf-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%cf%8c%cf%82-joseph-plateau/

Νέα, σταθερή μορφή πλουτωνίου ανακάλυψαν κατά λάθος επιστήμονες.

Μία νέα, στέρεη και σταθερή μορφή πλουτωνίου ανακάλυψε κατά λάθος διεθνής επιστημονική ομάδα υπό την ηγεσία του HZDR (Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf) στο ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)- δυνάμει ανοίγoντας νέους ορίζοντες στη διαχείριση των ραδιενεργών αποβλήτων.

Χώρες ανά τον πλανήτη καταβάλλουν προσπάθειες για τη βελτίωση της αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων, για την αποφυγή της απελευθέρωσης ραδιενέργειας στο περιβάλλον. Το πλουτώνιο έχει διαπιστωθεί πως μπορεί να μεταφέρεται σε απόσταση χιλιομέτρων από μολυσμένες περιοχές, μέσω εδαφικών υδάτων υπό τη μορφή κολλοειδών, που σχηματίζονται μέσω αλληλεπίδρασης με πηλό, οξείδια του σιδήρου ή φυσική οργανική ύλη. Σημειώνεται πως το πλουτώνιο είναι γνωστό για την αστάθειά του, κάτι που το καθιστά ταυτόχρονα ισχυρή πηγή ενέργειας και μεγάλο περιβαλλοντικό κίνδυνο- δεδομένου πως κάποια ισότοπα πλουτωνίου μπορούν να αντέξουν για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια.

Η ομάδα των ερευνητών μελετά τη χημεία που παρατηρείται σε ακτινίδες υπό διάφορες συνθήκες περιβάλλοντος συνθέτοντας τέτοιες ενώσεις και μετά μελετώντας την ηλεκτρονική και δομική συμπεριφορά τους μέσω προηγμένων μεθόδων.

Σε νέο επιστημονικό άρθρο παρουσιάζεται πώς ένα πείραμα το οποίο πήγε στραβά οδήγησε στο συγκεκριμένο επίτευγμα: Μια νέα, σταθερή μορφή πλουτωνίου.

Όλα άρχισαν όταν η Κριστίνα Κβασνίνα, φυσικός του HZDR, και η ομάδα της προσπάθησαν να δημιουργήσουν νανοσωματίδια διοξειδίου του πλουτωνίου μέσω εναλλακτικών μεθόδων. Όταν χρησιμοποίησαν ως πρόδρομο Pu (VI) αντιλήφθηκαν πως λάμβανε χώρα μια περίεργη αντίδραση κατά τη σύνθεση των νανοσωματιδίων.

«Κάθε φορά που δημιουργούμε νανοσωματίδια από τους άλλους προδρόμους...η αντίδραση είναι πολύ γρήγορη, μα εδώ παρατηρήσομε ένα περίεργο φαινόμενο στη μέση της διαδικασίας» είπε η Κβασνίνα. Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ήταν πως έπρεπε να πρόκειται για Pu (V), πενταδύναμο πλουτώνιο, μια μορφή του στοιχείου που δεν είχε παρατηρηθεί ξανά.

Οι αρχικές αντιδράσεις στα νέα περί σταθερής φάσης Pu(V) από πλευράς άλλων επιστημόνων ήταν μάλλον δύσπιστες, ωστόσο, όπως σημειώνει η Κβασνίνα, τα αποτελέσματα ήταν ξεκάθαρα- και δεν είχε γίνει λάθος. Περαιτέρω πειράματα το επιβεβαίωσαν.

Όσον αφορά στο τι αλλάζει η συγκεκριμένη ανακάλυψη: Ως προς τις προβλέψεις για τα πυρηνικά απόβλητα, πολλοί επιστήμονες λειτουργούν με βάση το τι συμβαίνει σε ένα εκατ. χρόνια. «Είναι μια δύσκολη δουλειά και μόνο θεωρητικές προβλέψεις είναι δυνατές, αλλά η ύπαρξη αυτής της νέας στερεής φάσης Pu(V) , που είναι σταθερή, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν από εδώ και στο εξής. Θα αλλάξει, σίγουρα, τις θεωρητικές προβλέψεις της συμπεριφοράς του πλουτωνίου στο περιβάλλον σε βάθος περιόδου ενός εκατομμυρίου ετών» σημείωσε η Κβασνίνα.

https://www.naftemporiki.gr/story/1525796/nea-statheri-morfi-ploutoniou-anakalupsan-kata-lathos-epistimones

23 Οκτωβρίου: ημέρα του mole

Η ημερομηνία 23/10 ή σύμφωνα με τον αμερικάνικο τρόπο γραφής 10/23 από 6:02 π.μ. έως 6:02 μ.μ. θεωρείται ως ημέρα του mole (6,02 10/23)

mole_dayΤο γραμμομόριο ή mole (σύμβολο: mol) είναι η μονάδα μέτρησης με την οποία προσδιορίζουμε την ποσότητα ύλης ενός σώματος στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) και αποτελεί μία από τις επτά θεμελιώδεις μονάδες του. Το mole είναι η ποσότητα ύλης ενός σώματος που περιέχει τόσες στοιχειώδεις οντότητες όσα είναι τα άτομα σε 0,012 χιλιόγραμμα καθαρού ισοτόπου άνθρακα-12 (12C). Στην ποσότητα αυτή του 12C περιέχονται 6,02214199×1023 άτομα άνθρακα. Ο αριθμός αυτός ονομάζεται αριθμός Avogadro, αποτελεί φυσική σταθερά και συμβολίζεται με ΝΑ. Το mole είναι η ποσότητα ΝΑ διακεκριμένων, ομοίων μεταξύ τους, στοιχειωδών οντοτήτων (ατόμων, μορίων, ιόντων, ηλεκτρονίων, στοιχειωδών φορτίων, φωτονίων κ.τ.λ).

https://physicsgg.me/2014/10/23/23-%ce%bf%ce%ba%cf%84%cf%89%ce%b2%cf%81%ce%af%ce%bf%cf%85-%ce%b7%ce%bc%ce%ad%cf%81%ce%b1-%cf%84%ce%bf%cf%85-mole/

Μέταλλα που δεν βυθίζονται.

Ερευνητές του University of Rochester, εμπνευσμένοι από κάποια είδη αραχνών και μυρμηγκιών, δημιούργησαν μια δομή μετάλλου που είναι τόσο υδροφοβική που «αρνείται» να βυθιστεί, ανεξαρτήτως του πόσες φορές τη βάζει κανείς μέσα στο νερό ή τι ζημιά και ρωγμές έχει υποστεί.

Οι δυνατότητες που «ξεκλειδώνονται» είναι προφανώς τεράστιες- από πλοία που δεν βυθίζονται μέχρι πλωτές συσκευές που συνεχίζουν να πλέουν ακόμα και όταν έχουν τρυπήσει ή ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να επιβιώνουν μόνες τους για πολύ καιρό στον ωκεανό, σύμφωνα με τον Τσουνλέι Γκούο, καθηγητή Οπτικής και Φυσικής, το εργαστήριο του οποίου περιγράφει τη δομή στο ACS Applied Materials and Interfaces.

H δομή αυτή χρησιμοποιεί μια επαναστατική τεχνική που ανέπτυξε το εργαστήριο, στο πλαίσιο της οποίας πολύ σύντομοι παλμοί λέιζερ (διάρκειας femtosecond) χαράζουν στην επιφάνεια των μετάλλων μοτίβα/ σχήματα που παγιδεύουν τον αέρα και την κάνουν υπερ-υδροφοβική.

Κάποια είδη αραχνών και μυρμηγκιών μπορούν να επιβιώνουν για μακρά χρονικά διαστήματα πάνω ή κάτω από την επιφάνεια του νερού παγιδεύοντας αέρα σε μια κλειστή περιοχή. Για παράδειγμα, οι αράχνες Argyroneta aquatic δημιουργούν ένα υποβρύχιο ιστό σχήματος θόλου – ένα «κώδωνα κατάδυσης» που τον γεμίζουν με αέρα από την επιφάνεια τον οποίο φέρνουν μέσω των εξαιρετικά υδροφοβικών ποδιών και κοιλιών τους. Αντίστοιχα, τα μυρμήγκια της φωτιάς φτιάχνουν «σχεδίες» παγιδεύοντας αέρα ανάμεσα στα υπερ-υδροφοβικά σώματά τους.

«Ήταν μια πολύ ενδιαφέρουσα έμπνευση» λέει ο Γκούο. Όπως αναφέρουν στο σχετικό επιστημονικό άρθρο οι ερευνητές, «κλειδί» είναι πως οι πολύπλευρες υδροφοβικές επιφάνειες μπορούν να παγιδεύσουν μεγάλες ποσότητες αέρα, κάτι που ανοίγει τον δρόμο προς τη χρήση τους για τη δημιουργία πλωτών αντικειμένων και συσκευών.

Το εργαστήριο του Γκούο δημιούργησε μια δομή όπου οι επιφάνειες που είχαν υποστεί τη σχετική επεξεργασία σε δύο παράλληλες πλάκες αλουμινίου «κοιτούν» προς τα μέσα, όχι προς τα έξω, ώστε να προστατεύονται από εξωτερικές φθορές. Οι επιφάνειες χωρίζονται από την κατάλληλη απόσταση ώστε να παγιδεύουν και να συγκρατούν αρκετό αέρα ώστε να κρατούν τη δομή εν πλω- στην ουσία δημιουργώντας ένα αεροστεγές δωμάτιο. Ακόμα και μετά από κατάδυση δύο μηνών, οι δομές αυτές αναδύονταν αμέσως μετά την απελευθέρωσή τους, σύμφωνα με τον Γκούο. Επίσης, διατηρούσαν αυτή την ιδιότητα ακόμα και αφού είχαν υποστεί ρωγμές, επειδή ο αέρας παραμένει παγιδευμένος σε διαφορετικά τμήμα του «δωματίου» ή κοντινών δομών.

Αν και η ομάδα χρησιμοποίησε αλουμίνιο για το project της, η διαδικασία χάραξης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε άλλο μέταλλο ή υλικό, σημειώνει ο Γκούο.

https://physicsgg.me/2019/11/07/%ce%b2%ce%af%ce%bd%cf%84%ce%b5%ce%bf-%ce%bc%ce%ad%cf%84%ce%b1%ce%bb%ce%bb%ce%b1-%cf%80%ce%bf%cf%85-%ce%b4%ce%b5%ce%bd-%ce%b2%cf%85%ce%b8%ce%af%ce%b6%ce%bf%ce%bd%cf%84%ce%b1%ce%b9/

X-Men στο διάστημα: Οι βιολογικες μορφες που αποστέλλονται στο διάστημα για να προκαλέσουν μεταλλάξεις που είναι αδύνατες στη Γη.

Στις αρχές του 2020, η Κίνα σκοπεύει να στείλει έναν ανακτήσιμο δορυφόρο σε μια γεωργική αποστολή με 240 κιλά σπόρων, φυτών, βακτηρίων και άλλων βιολογικών μορφών. Αφού εκτεθούν σε ακτινοβολία και ακραίες συνθήκες, θα επανέλθουν στη Γη για περαιτέρω έρευνα, η πιο ενδιαφέρουσα είναι οι καλλιέργειες που θα φέρουν οι σπόροι που έχουν προσβληθεί. Ο πρώτος δορυφόρος στον κόσμο που κατασκευάστηκε για αναπαραγωγή μετάλλαξης, ο Shijian 8, πήρε 200 κιλά διαφόρων οι καλλιέργειες στο διάστημα το 2006. Από τότε, μια τέτοια εργασία έχει φέρει στην Κίνα αύξηση 1,3 εκατομμυρίων τόνων καλλιεργειών ετησίως. Μια δοκιμή ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας, έλλειψη οξυγόνου, εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες περιμένει τους σπόρους, ενώ άλλες βιολογικές μορφές θα έχουν λίγο αέρα, αλλά θα πρέπει επίσης να βιώσουν θέρμανση κατά τη διάρκεια της πτήσης δεκατεσσάρων ημερών για να προκαλέσουν μεταλλάξεις που θα ήταν δύσκολο, αν όχι εντελώς αδύνατο, σε ευνοϊκές συνθήκες στη Γη. Σήμερα, η Κίνα είναι μεταξύ πολλών χωρών που έχουν πάρει σπόρους στο διάστημα, αλλά το σχέδιό του βρίσκεται στην υψηλότερη κλίμακα σε σύγκριση με όλα τα άλλα. Ο Δρ Li Jingzhao της Συμμαχίας Καινοτομίας Βιομηχανίας Διασποράς εξήγησε ότι η μετάλλαξη είναι η «κινητήρια δύναμη» της εξέλιξης που αυξάνει τη βιολογική ποικιλομορφία. Ο Οργανισμός Τροφίμων και Γεωργίας των Ηνωμένων Εθνών (FAO) επισημαίνει την απώλεια βιοποικιλότητας 75% σε ολόκληρη την υφήλιο, γεγονός που αποτελεί σοβαρή ανησυχία για τη γεωργία , καθώς δημιουργεί πολλαπλά ζητήματα, όπως η χαμηλή αντίσταση των πολιτισμών στην κλιματική αλλαγή. Με την αποστολή σπόρων προς σπορά στο διάστημα, ωστόσο, υπάρχουν προφανείς οικονομικές ανησυχίες. Για να πετάξει ένα μισό κιλό ωφέλιμο φορτίο κοστίζει περίπου 10.000 δολάρια, και η Κίνα στέλνει εκατοντάδες κιλά φυτών και σπόρων. Επί του παρόντος, υπάρχει εργασία για τη δημιουργία λύσεων που θα επιτρέψουν να καταστούν οι αποστολές αυτές πιο αποδοτικές από πλευράς κόστους. Μέρος της λύσης είναι η κάψουλα που έχει κατασκευαστεί για 15 χρήσεις.

Το 2018, το πρόγραμμα «διαστημικής καλλιέργειας» της Κίνας είχε 2,4 δισεκατομμύρια εκτάρια καλλιεργειών που καλλιεργήθηκαν από σπόρους που εκτέθηκαν στο διάστημα και κέρδισε πάνω από 200 δισεκατομμύρια γιουάν.

Ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας (IAEA) δήλωσε τον Απρίλιο ότι ο πιο δημοφιλής μεταλλαγμένος σίτος της Κίνας, Luyuan 502, αποδίδει 11% περισσότερες καλλιέργειες από το συμβατικό αντίστοιχο. Εκτός αυτού, είναι καλύτερα ανθεκτικό στις ξηρασίες και τις ασθένειες των φυτών. Ο οργανισμός συνεργάζεται με την Κίνα για την προώθηση αυτής της τεχνολογίας παγκοσμίως.

https://asgardia.space/en/news/Bio-Cultures-to-be-Sent-to-Space-to-Trigger-Mutations

Καλώς ήρθατε στην Εποχή της Κβαντικής Βιολογίας.

Για πρώτη φορά στην ιστορία, οι επιστήμονες επιδεικνύουν κβαντική παρέμβαση σε βιομόρια. Μια ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου της Βιέννης με επικεφαλής τον Armin Shayeghi έδειξε μια ευμεγέθη φύση της γραμιμιδίνης, ενός φυσικού αντιβιοτικού αποτελούμενου από 15 αμινοξέα.

Υπάρχει μια θεμελιώδης έννοια στην κβαντική φυσική που ονομάζεται «δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων», υποδηλώνει ότι ένα σωματίδιο παρουσιάζει ιδιότητες και των σωματιδίων και των κυμάτων. Μέσα από το έργο του Albert Einstein, Louis de Broglie και πολλών άλλων, έχει πλέον καθιερωθεί ότι όλα τα αντικείμενα έχουν τόσο κυματικη όσο και σωματιδιακή φύση. Αλλά δεν είναι τόσο εύκολο να το αποδείξουμε όταν πρόκειται για την κλιμάκωση των αντικειμένων. Το πιο ενδεικτικό παράδειγμα των φαινομένων είναι ένα πείραμα διπλής σχισμής. Πρώτα εκτελέστηκε στο φως, στη συνέχεια διεξήχθη σε ηλεκτρόνια, νετρόνια, ολόκληρα άτομα και ακόμη και μόρια. Το αρχικό πείραμα, που πραγματοποίησε ο Thomas Young τον 19ο αιώνα, έδειξε ότι το φως, που πυροβολήθηκε μέσα από ένα φύλλο με δύο κάθετες σχισμές σε αυτό, πρότυπο παρεμβολής, διαχέεται σε μια σειρά από ελαφριές και σκοτεινές κρόσσες στην οθόνη πίσω από το φύλλο. Εάν το φως δεν ήταν ένα κύμα, η οθόνη θα είχε μόνο 2 γραμμές, αντί για το πρότυπο παρεμβολής, το οποίο αποτελεί ένδειξη της ευμετάβλητης φύσης του φωτός. Όταν το ίδιο πείραμα εκτελέστηκε σε ηλεκτρόνιο σε περίπου 12 δεκαετίες μετά το πείραμα του Young, αποδείχθηκε ότι το σωματίδιο μπορεί επίσης παρεμβαίνει στον εαυτό της, σαν ένα κύμα. Βλέπετε, στέλνοντας σωματίδια μέσω μιας συσκευής διπλής σχισμής μία φορά την φορά, προέκυψαν μεμονωμένα σωματίδια που εμφανίζονται στην οθόνη, όπως αναμενόταν από αυτά. Εντούτοις, δημιουργήθηκε ένα πρότυπο παρεμβολής όταν τα σωματίδια αυτά αφέθηκαν να συγκεντρωθούν ένα προς ένα. Η ανακάλυψη δημιούργησε μια συνεχιζόμενη τάση μεταξύ των φυσικών, οι επιστήμονες κλιμάκουν τα αντικείμενα και παρατηρούν την αρχή της «δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων» στα άτομα και ακόμη και στα μόρια.

Αυτό το έτος οι ερευνητές πραγματοποίησαν ένα τέτοιο πείραμα σε σύνθετα μόρια που συνδυάζουν σχεδόν 2000 άτομα το καθένα και βλέπουν το πρότυπο παρεμβολής.

Αλλά δεν είναι μόνο το μέγεθος. Αυτό το Οκτώβριο οι επιστήμονες κατόρθωσαν να αποδείξουν για πρώτη φορά στην ιστορία την ευμετάβλητη φύση των εύθραυστων και εξαιρετικά λεπτών βιομορίων. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βιέννης έχουν επιδείξει κβαντική παρέμβαση σε βιομόρια. Ένα πρωταγωνιστικό μόριο ήταν η γραμιμιδίνη, ένα φυσικό αντιβιοτικό αποτελούμενο από 15 αμινοξέα. Το πρόσφατο πείραμα είναι το ίδιο στην αρχή του με αυτό που εκτελείται πριν από 2 αιώνες από τον Young. Οι επιστήμονες δημιούργησαν μια δέσμη υπερηχημένων μορίων γραμισιδίνης και στη συνέχεια μετρήθηκαν το πρότυπο παρεμβολής που δημιουργήθηκε όταν η δέσμη παρεμπόδισε τον εαυτό της.

Ακούγεται εύκολο, έτσι; Λοιπόν, δεν είναι.

Πρώτον, οι ερευνητές χρειάστηκαν να αποκτήσουν μεμονωμένα μόρια. Δεν μπορείτε να ρίξετε ένα ολόκληρο πιάτο Petri γεμάτο με αντιβιοτικό και περιμένετε να δείξει το wavelike nature.Οι ερευνητές επικάλυψαν έναν υαλώδη άνθρακα τροχό με gramicin και στη συνέχεια πυροβόλησε με ultra-σύντομο παλλόμενο φως λέιζερ για να χτυπήσει τα μόνα μόρια από την επιφάνεια του τροχού. Στη συνέχεια τα μόρια μεταφέρθηκαν σε κρύο πίδακα ευγενών αερίων. Τέλος, οι ερευνητές έπρεπε να μετρήσουν το πρότυπο παρεμβολής για να δουν τη φύση του κβαντικού κύματος του πεπτιδίου, επειδή οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια εξαιρετικά ευαίσθητη τεχνική που ονομάζεται ιντερφερόμετρο Talbot-Lau. Μετά από όλη αυτή την προσπάθεια, τα αποτελέσματα δεν απογοητεύτηκαν: «Η μοριακή συνοχή μετατοπίζεται σε περισσότερο από 20 φορές το μοριακό μέγεθος», αναφέρει το έγγραφο. Αυτού του είδους η «λείανση» των μορίων δεν θα ήταν δυνατή εάν τα βιομόρια ήταν καθαρά σωματίδια. Είναι πιθανό μόνο με παρεμβολές wavelike.So είναι ένα σημείο εκκίνησης για μια εντελώς νέα επιστήμη;

Το επίτευγμα της ομάδας θα πρέπει να περιγραφεί σε ένα πρώτο κεφάλαιο του βιβλίου «Quantum Biology».

https://asgardia.space/en/news/Welcome-to-the-Era-of-Quantum-Biology

H ΦΥΣΙΚΗ ΜΑΓΕΥΕΙ... 2019 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ

13-14-15 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2019

ΤΕΛΕΤΗ ΕΝΑΡΞΗΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 13 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2019,17:00-21:00

Χώρος Διεξαγωγής

ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΑΜΦΙΘΕΤΑΤΡΟ ΣΥΝΕΔΡΙΑΚΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΑΤΤΙΚΗΣ (Είσοδος πριν την πεζογέφυρα Πέτρου Ράλλη και Θηβών 250)

ΑΜΦΙΘΕΑΤΡΟ ΤΕΛΕΤΩΝ

17:00-17:30 Προσέλευση Μαθητών-Εγγραφές

17:30-17:45 Χαιρετισμοί Εκπροσώπων Φορέων

Φιλντίσης Παναγιώτης, Α΄ Αντιπρόεδρος ΕΕΦ ,Συντονιστής Εκδήλωσης

Θεοδοσίου Ευστράτιος, Πρόεδρος ΕΕΦ, Αστροφυσικός, μέλος του Σώματος Ομ. Καθηγητών ΕΚΠΑ

Καλδής Παναγιώτης, Πρύτανης Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής

Εκπρόσωπος του Υπουργείου Παιδείας

Γκίκας Ιωάννης, Δήμαρχος Αιγάλεω

Kαραδήμα Παναγιώτα, Γενική Γραμματέας ΑΑΔΕ

Φούτσης Ιωάννης, Πρόεδρος Νwe York College

Δρούτσας Παναγιώτης , Γεν. Γραμματέας Μαθηματικής Εταιρίας

ΠΡΟΣΚΕΚΛΗΜΕΝΕΣ ΟΜΙΛΙΕΣ

ΠΡΟΕΔΡΕΙΟ: Φιλντίσης Παναγιώτης, Θεοδοσίου Ευστράτιος , Σκούφη Βασιλική

18:15-18:45 Σιμόπουλος Διονύσιος, Eπιτ. Διευθυντής Ευγενιδείου Πλανηταρίου

Θέμα: «Τα ρεκόρ του Σύμπαντος »

18:45-19:15 Ευσταθόπολος Ευστάθιος , Καθηγητής Ιατρικής Φυσικής- Ακτινοφυσικής στην Ιατρική Σχολή Παν/μίου Αθηνών Διευθυντής και Πρόεδρος της Ειδικής Διατμηματικής Επιτροπής στο Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών “Νανοϊατρική”, Ιατρική Σχολή και Τμήμα Φαρμακευτικής του ΕΚΠΑ

Θέμα: «Τεχνητή Νοημοσύνη στην Ιατρική Απεικόνιση»

19:15-19:45 Λέκκας Ευθύμιος ,Καθηγητής Δυναμικής Τεκτονικής Εφαρμοσμένης Γεωλογίας &Διαχείρισης Φυσικών Καταστροφών, Πρόεδρος Τμ. Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος Ε.Κ.Π.Α, Πρόεδρος Οργανισμού Αντισεισμικού Σχεδιασμού & Προστασίας.

Θέμα: «Νέα Επιστημονικά και Τεχνικά Δεδομένα από Πρόσφατες Καταστροφές σε

Εθνικό και Παγκόσμιο Επίπεδο ως Παράμετροι Μετριασμού των Επιπτώσεων»

19:45-20:15 Σακκαλής Ευάγγελος, Κύριος Ερευνητής Βιοϊατρικής Τεχνολογίας, Ινστιτούτο Πληροφορικής Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ITE) Κρήτης

Θέμα: « Βλέποντας και Προβλέποντας: Φυσικές επιστήμες, εφαρμοσμένη έρευνα και καινοτομία στην υπηρεσία της Ιατρικής Ακριβείας»

20:15-20:45 Αντωνίου Αντώνιος , Δρ. Αστροφυσικής Πανεπιστημίου Αθηνών

Θέμα: «Η «μελωδία» του Σύμπαντος»

21:00 Λήξη 1ης Ημέρας

Δείπνο προς τιμήν των προσκεκλημένων ομιλητών

Η ΦΥΣΙΚΗ ΜΑΓΕΥΕΙ

ΣΑΒΒΑΤΟ 14 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2019

Χώρος Διεξαγωγής

ΚΤΙΡΙΟ A

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής(Πέτρου Ράλλη και Θηβών 250)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙΣΗΓΗΣΕΩΝ

https://eef.gr/articles/H-fusiki-mageuei-2019

Η ΦΥΣΙΚΗ ΜΑΓΕΥΕΙ

KYΡΙΑΚΗ 15 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2019

Χώρος Διεξαγωγής

ΣΥΝΕΔΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ

Κεντρικό Αμφιθέατρο

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής (Πέτρου Ράλλη και Θηβών 250)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙΣΗΓΗΣΕΩΝ

https://eef.gr/articles/H-fusiki-mageuei-2019

Αναζητώντας το «Απόλυτο μηδέν»

Στο Νέο Ψηφιακό Πλανητάριο του Ιδρύματος Ευγενίδου την Δευτέρα 16 Δεκεμβρίου 2019 Αθήνα.

Την Δευτέρα 16 Δεκεμβρίου 2019, λίγες μόνο ημέρες πριν από το χειμερινό ηλιοστάσιο, το Νέο Ψηφιακό Πλανητάριο προσκαλεί τους φίλους και τις φίλες της Επιστήμης και της Τεχνολογίας (10 ετών και άνω) σε μία εκδήλωση γεμάτη απρόοπτα και ανατροπές. Στην καρδιά του Νέου Ψηφιακού Πλανηταρίου μάς υποδέχονται οι δύο Φυσικοί της ομάδας «Απόλυτο μηδέν» και η επιστήμη «πιάνει» τους -273,15 ⁰C. Ο Doppler συναντά τον Hubble σε μία παράσταση με πειράματα και κρύα αστεία που θα έπρεπε οπωσδήποτε να αποφύγετε.

Η ομάδα «Απόλυτο Μηδέν» απαρτίζεται από τον Tάκη Λάζο, Φυσικό, Εκπαιδευτικό, Υπεύθυνο ΕΚΦΕ Ηλιούπολης, και τον Τζίμη Τσιμπίδα, Αστρονόμο-Φυσικό Διαστήματος του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Στόχος της είναι η επικοινωνία της επιστήμης με εύληπτο και ευχάριστο τρόπο.

Και μόλις ο πρώτος πάγος ανάμεσά μας λειώσει και γνωριστούμε καλύτερα, τότε στον τεράστιο θόλο του Πλανηταρίου θα παρακολουθήσουμε την ψηφιακή προβολή «Το Περιβάλλον κι εγώ», η οποία αντιμετωπίζει με επιστημονική ακρίβεια και σαφήνεια όλα τα πολύπλοκα και καυτά θέματα σχετικά με την αλόγιστη παρέμβαση του ανθρώπου στο περιβάλλον που έχει κυριολεκτικά «βραχυκυκλώσει» τις φυσικές διαδικασίες ανακύκλησης.

Το «φαινόμενο του θερμοκηπίου», η κλιματολογική αλλαγή αλλά και το λιώσιμο των πάγων σε μία εντυπωσιακή ψηφιακή προβολή. (Παραγωγή: Ίδρυμα Ευγενίδου, The Animonautes, 2014).

Την ημέρα αυτή θα πραγματοποιηθούν δύο παραστάσεις (ώρες 18:30 και 20:00) με ελεύθερη είσοδο. Απαραίτητα είναι τα δελτία εισόδου, η διανομή των οποίων θα πραγματοποιείται από το Ταμείο του Πλανηταρίου από τις 18:00 της ίδιας ημέρας. Κάθε άτομο θα μπορεί να προμηθευτεί έως 2 δελτία εισόδου. Θα διατεθούν 240 δελτία εισόδου για κάθε παράσταση. Η παράσταση προτείνεται για κοινό ηλικίας 10 ετών και άνω.

Υπενθυμίζουμε ότι οι χώροι του Ιδρύματος Ευγενίδου είναι προσβάσιμοι και φιλικοί σε ανθρώπους με κινητική αναπηρία, οι σκύλοι-οδηγοί τυφλών είναι ευπρόσδεκτοι και έχει προβλεφθεί διερμηνεία στην Ελληνική Νοηματική Γλώσσα ή/και χειλεανάγνωση.

https://www.scoop.it/topic/physicists-and-physics/p/4113451994/2019/12/10/-

Φθηνή ενέργεια από υδρογόνο χάρη σε νέα μέθοδο διάσπασης του νερού.

Ερευνητές του UNSW Sydney (University of New South Wales), του Griffith University και του Swinburne University of Technology ανέπτυξαν έναν ιδιαίτερα φθηνό και βιώσιμο τρόπο παραγωγής υδρογόνου για χρήση ως καύσιμο, ανοίγοντας πιθανώς έναν νέο δρόμο για οχήματα που κινούνται με φθηνή ενέργεια.

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications παρουσιάζεται πώς είνια δυνατή η εξαγωγή υδρογόνου μέσω διάσπασης του νερού χρησιμοποιώντας μέταλλα χαμηλού κόστους, όπως ο σίδηρος και το νικέλιο ως καταλύτες που επιταχύνουν τη διαδικασία, ενώ παράλληλα απαιτείται λιγότερη ενέργεια. Ο σίδηρος και το νικέλιο, που υπάρχουν αφθονία στη Γη, θα μπορούσαν, ως εκ τούτου, να αντικαταστήσουν πολύτιμα μέταλλα όπως το ρουθήνιο, η πλατίνα και το ιρίδιο, που μέχρι τώρα θεωρούνταν ως οι βασικοί καταλύτες στη διαδικασία διάσπασης του νερού.

Ο Τσουάν Ζάο, καθηγητής της Σχολής Χημείας του UNSW, αναφέρει πως στη διάσπαση του νερού δύο ηλεκτρόδια διοχετεύουν ηλεκτρισμό στο νερό, κάτι που επιτρέπει τον διαχωρισμό του υδρογόνου από το οξυγόνο και τη χρήση του για σκοπούς ενέργειας σε μια κυψέλη καυσίμου.

«Αυτό που κάνουμε είναι να επικαλύπτουμε τα ηλεκτρόδια με τον καταλύτη μας για να μειώνουμε την κατανάλωση ενέργειας» λέει σχετικά. «Σε αυτόν τον καταλύτη υπάρχει ένα μικροσκοπικό interface νανοκλίμακας, όπου ο σίδηρος και το νικέλιο συναντιούνται σε ατομικό επίπεδο- κάτι που εξελίσσεται σε έναν χώρο διάσπασης νερού. Εκεί είναι που το υδρογόνο μπορεί να διαχωριστεί από το οξυγόνο και να εξαχθεί ως καύσιμο, και το οξυγόνο να απελευθερωθεί ως φιλικό προς το περιβάλλον απόβλητο».

Το 2015 η ομάδα του καθηγητή Ζάο είχε ανακαλύψει ένα ηλεκτρόδιο νικελίου- σιδήρου για παραγωγή οξυγόνου, με απόδοση-ρεκόρ. Ωστόσο ο καθηγητής Ζάο λέει πως, από μόνα τους, το σίδηρο και το νικέλιο δεν είναι καλοί καταλύτες για παραγωγή υδρογόνου, αλλά όταν ενώνονται σε μικροκλίμακα, «έχουμε μαγεία».

Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα όσον αφορά στην χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου, δεδομένων των τιμών των μετάλλων (σίδηρος και νικέλιο έναντι ρουθηνίου, πλατίνας και ιριδίου).

«Αυτή τη στιγμή, στην οικονομία ορυκτών καυσίμων μας, έχουμε αυτό το τεράστιο κίνητρο για να πάμε προς την κατεύθυνση μιας οικονομίας υδρογόνου, έτσι ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιούμε υδρογόνο ως μια πηγή καθαρής ενέργειας» λέει ο καθηγητής Ζάο. «Μιλάμε για την οικονομία υδρογόνου εδώ και χρόνια, αλλά αυτή τη φορά φάινεται πως έρχεται στα αλήθεια».

https://www.naftemporiki.gr/story/1543629/fthini-energeia-apo-udrogono-xari-se-nea-methodo-diaspasis-tou-nerou

Νέα, σταθερή μορφή πλουτωνίου ανακάλυψαν κατά λάθος επιστήμονες.

Μία νέα, στέρεη και σταθερή μορφή πλουτωνίου ανακάλυψε κατά λάθος διεθνής επιστημονική ομάδα υπό την ηγεσία του HZDR (Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf) στο ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)- δυνάμει ανοίγoντας νέους ορίζοντες στη διαχείριση των ραδιενεργών αποβλήτων.

Χώρες ανά τον πλανήτη καταβάλλουν προσπάθειες για τη βελτίωση της αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων, για την αποφυγή της απελευθέρωσης ραδιενέργειας στο περιβάλλον. Το πλουτώνιο έχει διαπιστωθεί πως μπορεί να μεταφέρεται σε απόσταση χιλιομέτρων από μολυσμένες περιοχές, μέσω εδαφικών υδάτων υπό τη μορφή κολλοειδών, που σχηματίζονται μέσω αλληλεπίδρασης με πηλό, οξείδια του σιδήρου ή φυσική οργανική ύλη. Σημειώνεται πως το πλουτώνιο είναι γνωστό για την αστάθειά του, κάτι που το καθιστά ταυτόχρονα ισχυρή πηγή ενέργειας και μεγάλο περιβαλλοντικό κίνδυνο- δεδομένου πως κάποια ισότοπα πλουτωνίου μπορούν να αντέξουν για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια.

Η ομάδα των ερευνητών μελετά τη χημεία που παρατηρείται σε ακτινίδες υπό διάφορες συνθήκες περιβάλλοντος συνθέτοντας τέτοιες ενώσεις και μετά μελετώντας την ηλεκτρονική και δομική συμπεριφορά τους μέσω προηγμένων μεθόδων.

Σε νέο επιστημονικό άρθρο παρουσιάζεται πώς ένα πείραμα το οποίο πήγε στραβά οδήγησε στο συγκεκριμένο επίτευγμα: Μια νέα, σταθερή μορφή πλουτωνίου.

Όλα άρχισαν όταν η Κριστίνα Κβασνίνα, φυσικός του HZDR, και η ομάδα της προσπάθησαν να δημιουργήσουν νανοσωματίδια διοξειδίου του πλουτωνίου μέσω εναλλακτικών μεθόδων. Όταν χρησιμοποίησαν ως πρόδρομο Pu (VI) αντιλήφθηκαν πως λάμβανε χώρα μια περίεργη αντίδραση κατά τη σύνθεση των νανοσωματιδίων.

«Κάθε φορά που δημιουργούμε νανοσωματίδια από τους άλλους προδρόμους...η αντίδραση είναι πολύ γρήγορη, μα εδώ παρατηρήσομε ένα περίεργο φαινόμενο στη μέση της διαδικασίας» είπε η Κβασνίνα. Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ήταν πως έπρεπε να πρόκειται για Pu (V), πενταδύναμο πλουτώνιο, μια μορφή του στοιχείου που δεν είχε παρατηρηθεί ξανά.

Οι αρχικές αντιδράσεις στα νέα περί σταθερής φάσης Pu(V) από πλευράς άλλων επιστημόνων ήταν μάλλον δύσπιστες, ωστόσο, όπως σημειώνει η Κβασνίνα, τα αποτελέσματα ήταν ξεκάθαρα- και δεν είχε γίνει λάθος. Περαιτέρω πειράματα το επιβεβαίωσαν.

Όσον αφορά στο τι αλλάζει η συγκεκριμένη ανακάλυψη: Ως προς τις προβλέψεις για τα πυρηνικά απόβλητα, πολλοί επιστήμονες λειτουργούν με βάση το τι συμβαίνει σε ένα εκατ. χρόνια. «Είναι μια δύσκολη δουλειά και μόνο θεωρητικές προβλέψεις είναι δυνατές, αλλά η ύπαρξη αυτής της νέας στερεής φάσης Pu(V) , που είναι σταθερή, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν από εδώ και στο εξής. Θα αλλάξει, σίγουρα, τις θεωρητικές προβλέψεις της συμπεριφοράς του πλουτωνίου στο περιβάλλον σε βάθος περιόδου ενός εκατομμυρίου ετών» σημείωσε η Κβασνίνα.

https://www.pronews.gr/epistimes/tehnologia/836348_nea-statheri-morfi-ploytonioy-anakalypsan-kata-lathos-epistimones

Οι πρώτοι φυσικοί.

Σύμφωνα με την παράδοση, ο Αριστοτέλης αποκάλεσε πρώτους φυσικούς κάποιους ευγενείς από την Μίλητο, μια ανθούσα ελληνική πόλη στα παράλια της Μικράς Ασίας, και κατονόμασε έξι ακόμα Έλληνες δημόσιους αγορητές ως διαδόχους τους. Αν ακολουθήσουμε τον φιλελληνικό μύθο της δημιουργίας, κανένας Έλληνας φυσικός δεν έμαθε κάτι σημαντικό από κάποιον βάρβαρο στη διάρκεια των διακοσίων πενήντα χρόνων που κύλισαν ανάμεσα στον πρεσβύτερο ανάμεσά τους, τον Θαλή τον Μιλήσιο, και στον Αριστοτέλη. Η ιστορία ότι ο Πυθαγόρας, αν υπήρξε, πέρασε ένα μέρος της ζωής του στην Αίγυπτο υπαινίσσεται κάποιες εξωτερικές επιρροές. Η μελέτη ορισμένων κειμένων σε σφηνοειδή γραφή αποκαλύπτει για Βαβυλώνιους φυσικές γνώσεις που από κάποιες απόψεις είναι πιο προχωρημένες από εκείνες των αρχαίων Ελλήνων. Ωστόσο, ο Αριστοτέλης δεν θεωρούσε βασικό κριτήριο για να εντοπίζει τους προκατόχους του το ότι ήταν Έλληνες, αλλά το ότι είχαν έρθει σε ρήξη με προκαταλήψεις που οδηγούσαν στην αδράνεια και τον εφησυχασμό. Και, παρά τις ισχυρές ενδείξεις περί του αντιθέτου, οι προκάτοχοί του πίστευαν όντως ότι ο φυσικός κόσμος λειτουργεί βάσει αρχών που έχουν μορφή νόμων και μπορούν να αποκαλυφθούν από το ανθρώπινο μυαλό, παραμένοντας ανεπηρέαστοι από παρεμβατικούς θεούς και δαίμονες.

Ανεξάρτητα από το αν οι Μιλήσιοι δικαιούνται να τους αποδοθούν τα εύσημα για τη ρήξη – ή στην αντίθετη περίπτωση να κατηγορηθούν για αυτή – , είναι γεγονός ότι εκείνη υπολανθάνει και περιγράφει κάθε μορφή φυσικών, φυσικής φιλοσοφίας και φυσικής επιστήμης. Οι συνέπειές της πάνε πολύ πιο πέρα από το να αντικαταστήσουμε απλώς τις θεϊκές ιδιοτροπίες με μια συμπεριφορά που ακολουθεί κάποιους νόμους. Αφού οι θεοί αναπαριστούσαν πιστά τα χαρακτηριστικά και τη συμπεριφορά των ανθρώπων, η απο-θέωση συνεπαγόταν τον από-ανθρωπομορφισμό. Η πρόοδος της φυσικής συνέχισε να εξαλείφει την προβολή των ανθρώπινων ιδιοτήτων και ιδιομορφιών από τη φύση. Έτσι, η φύση, ή αλλιώς ο αντικειμενικός κόσμος, απώλεσε όχι μόνο την καλοσύνη, την κακοβουλία και το χρώμα, αλλά και κάποια φαινομενικώς απαραίτητα χαρακτηριστικά όπως ο χώρος, ο χρόνος και η αιτιότητα.(…)

Απόσπασμα από το πρώτο κεφάλαιο του βιβλίου: «Μια σύντομη ιστορία της Φυσικής, Από την πεμπτουσία στα κουαρκ«, ΧΕΪΛΜΠΡΟΝ ΤΖ. Λ. Μετάφραση Ανδρέας Μιχαηλίδης, εκδόσεις αλεξάνδρεια

https://physicsgg.me/2020/02/01/%ce%bf%ce%b9-%cf%80%cf%81%cf%8e%cf%84%ce%bf%ce%b9-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%ce%bf%ce%af/

Το μοντέλο περιστρεφομένων λεπτονίων εναντίον του καθιερωμένου μοντέλου των στοιχειωδών σωματιδίων.

Ένας διακεκριμένος Έλληνας επιστήμονας, ο χημικός μηχανικός και φυσικοχημικός Κώστας Βαγενάς, μέλος της Ακαδημίας Αθηνών και της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ, ομότιμος καθηγητής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, επίτιμος καθηγητής του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και πρώην καθηγητής των πανεπιστημίων ΜΙΤ και Yale, έχει αναπτύξει ένα ανατρεπτικό μηχανικό πρότυπο (μοντέλο), το οποίο, αν επαληθευτεί πλήρως, τότε θα πρέπει να ξαναγραφτούν πολλά βιβλία της Φυσικής παγκοσμίως.

Η επίλυση του μοντέλου που, όπως αναφέρεται στην τελευταία επιστημονική δημοσίευση του, είναι σε εξαιρετική συμφωνία με τα βιβλιογραφικά πειραματικά δεδομένα, δείχνει ότι οι θεμέλιοι λίθοι και η δομή της ύλης δεν είναι αυτοί που εδώ και δεκαετίες παρουσιάζει το λεγόμενο «Καθιερωμένο Πρότυπο» (Standard Model).

Το νέο μοντέλο οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι μέχρι τώρα θεωρούμενες τέσσερις δυνάμεις της Φύσης είναι μόνο δύο, η Βαρύτητα και ο Ηλεκτρομαγνητισμός, καθώς η Ισχυρή και η Ασθενής Δύναμη ανάμεσα στα σωματίδια εξηγούνται από τη Βαρύτητα και την Σχετικότητα του Αϊνστάιν, ο συνδυασμός των οποίων δημιουργεί την μάζα των συνθέτων σωματιδίων. Το πρότυπο αυτό λέγεται «Μοντέλο των Περιστρεφομένων Λεπτονίων» (Rotating Lepton Model ή RLM) και χρησιμοποιεί την μεθοδολογία του γνωστού μοντέλου Bohr για το υδρογόνο, με την Βαρύτητα ως κεντρομόλο δύναμη.

Ο κ. Βαγενάς και οι συνεργάτες του Δ. Τσούσης και Δ. Γρηγορίου του Πανεπιστημίου Πατρών, σε δημοσίευση τους στο περιοδικό «Physica A», [«Computation of the masses, energies and internal pressures of hadrons, mesons and bosons via the Rotating Lepton Model» , C.G.Vayenas, D.Tsousis, D.Grigoriou,

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378437119320515

διαβάστε επίσης: «Computation of masses and binding energies of some hadrons and bosons according to the rotating lepton model and the relativistic Newton equation«, C.G. Vayenas, A.S. Fokas, D. Grigoriou] χρησιμοποιούν το νέο μοντέλο για τον υπολογισμό των μαζών 15 συνθέτων σωματιδίων (πρωτονίων, νετρονίων, άλλων αδρονίων αλλά και μποζονίων) και επιτυγχάνουν εκπληκτική συμφωνία (με ακρίβεια 1%) με τις πειραματικές τιμές, χωρίς καμία άγνωστη παράμετρο.

Επίσης δείχνουν ότι η ύλη αποτελείται από πέντε θεμελιώδη (Δημοκρίτεια, δηλαδή άτμητα) σωματίδια: τρία νετρίνα, το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο (σωματίδιο αντιύλης με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο από το ηλεκτρόνιο). Τα κουάρκς, που αναγνωρίζει το «Καθιερωμένο Πρότυπο» ως θεμελιώδη σωματίδια, είναι στην πραγματικότητα, σύμφωνα με το νέο μοντέλο, ταχύτατα νετρίνα που κινούνται σε κυκλικές τροχιές με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Οι μεγάλες ταχύτητες των νετρίνων δημιουργούν, σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, μεγάλη αδρανειακή και βαρυτική μάζα, ούτως ώστε δημιουργείται η μάζα των αδρονίων, όπως είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Από το νέο μοντέλο RLM συνεπάγεται ότι η Ισχυρή Δύναμη είναι απλώς η βαρυτική έλξη μεταξύ των σωματιδίων αυτών, που κινούνται περίπου με την ταχύτητα του φωτός. Δηλαδή η Ισχυρή Δύναμη είναι Σχετικιστική Βαρύτητα μεταξύ νετρίνων, ενώ η Ασθενής Δύναμη είναι «Σχετικιστική Βαρύτητα» μεταξύ νετρίνων και ηλεκτρονίων ή ποζιτρονίων.

Το Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων ζήτησε από τον κ. Βαγενά να μιλήσει για το μοντέλο του και τα νέα αποτελέσματα:

Ποιες είναι οι κυριότερες θεωρίες της σωματιδιακής Φυσικής που η δική σας θεωρία έρχεται να καταρρίψει;

Η δική μας θεώρηση διαφέρει ουσιωδώς από το καθιερωμένο πρότυπο στο ότι, βασιζόμενοι μόνο σε θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής, αποδεικνύουμε ότι η δύναμη που συγκρατεί τα συστατικά των πυρήνων, είναι βαρυτικής φύσεως. Δηλαδή περιγράφεται από ένα απλό συνδυασμό του βαρυτικού Νόμου του Νεύτωνα και της βασικής εξίσωσης της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, χωρίς να χρειάζεται επίκληση της Ισχυρής Δύναμης. Μια άλλη διαφορά είναι ότι στο προτεινόμενο μοντέλο δεν χρειάζεται να θυσιάσουμε την αιτιοκρατία των φυσικών νόμων της κίνησης, αλλά απλώς να τη συνδυάσουμε με τoν κυματοσωματιδιακό δυισμό της ύλης, όπως έκανε ο Μπορ με το παγκοσμίως γνωστό μοντέλο του υδρογόνου.

Το «Μοντέλο των Περιστρεφομένων Λεπτονίων» (RLM) χρησιμοποιεί την μεθοδολογία του μοντέλου Bohr για το υδρογόνο. Άρα δεν δημιουργήσαμε κάποια νέα θεωρία, απλώς συνδυάσαμε ως μηχανικοί και φυσικοχημικοί τους γνωστούς νόμους της βαρύτητας του Νεύτωνα, της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και την εξίσωση του De Broglie, που υπήρξε η βάση της κβαντομηχανικής.

Τα σύνθετα σωματίδια που αρχικά θέλουμε να περιγράψουμε, είναι το νετρόνιο και το πρωτόνιο, που εμπεριέχει και ένα ποζιτρόνιο. Η εικόνα που δημιουργούμε, είναι ότι καθένα αποτελείται από μία τριάδα περιστρεφομένων σωματιδίων, τα οποία διατηρούνται στην κυκλική τροχιά τους από την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη.

Τα σωματίδια αυτά αποδεικνύουμε ότι είναι απλώς ταχέως περιστρεφόμενα νετρίνα με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, έτσι που, σύμφωνα με την ειδική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, η μάζα τους αυξάνεται πολύ και φθάνει το ένα τρίτο της μάζας του πρωτονίου ή νετρονίου. Άρα τα κουάρκς του καθιερωμένου προτύπου είναι απλώς ταχέα -σχετικιστικά- νετρίνα.

Τέλος, το RLM αποδεικνύει ότι από τα 16 «θεμελιακά» σωματίδια του καθιερωμένου προτύπου, μόνο τα πέντε -ποζιτρόνια, ηλεκτρόνια και τα τρία νετρίνα- είναι θεμελιώδη με την Δημοκρίτεια έννοια σωματίδια, ενώ τα υπόλοιπα αποτελούν συνδυασμούς αυτών των πέντε ή δεν υπάρχουν, όπως π.χ. το γκλουόνιο.

Ποια είναι η έως τώρα αντίδραση των Ελλήνων και ξένων συναδέλφων σας επιστημόνων, ιδίως των φυσικών, απέναντι στις αντισυμβατικές απόψεις σας που «ξαναγράφουν» τα βιβλία της Φυσικής;

Πρέπει να τονισθεί ότι κανείς φυσικός μέχρι τώρα δεν έχει υποδείξει οποιοδήποτε σφάλμα στην συλλογιστική και στα μαθηματικά του RLM. Το καθιερωμένο πρότυπο έχει καταφέρει ορισμένες σημαντικές επιτυχίες στην περιγραφή των σωματιδιακών αλληλεπιδράσεων σε μια ευρεία περιοχή φαινομένων, όμως περιέχει 26 προσαρμοζόμενες σταθερές, δηλαδή 26 αυθαίρετες ρυθμίσεις, ενώ το RLM δεν περιέχει καμία.

Παρουσιάσαμε το μοντέλο μας κατόπιν προσκλήσεως δύο φορές, το 2017 και το 2019, στο παγκόσμιο συνέδριο Σωματιδιακής Φυσικής «Lomonosov Conference on Particle Physics» στη Μόσχα μπροστά σε περίπου 400 φυσικούς, κάθε φορά με μεγάλη επιτυχία. Λάβαμε μόνο εποικοδομητικές και εξαιρετικά ενδιαφέρουσες απορίες και σχόλια, περιλαμβανομένων των ιδιαίτερα κολακευτικών σχολίων του προέδρου του Συνεδρίου καθηγητή Αλεξάντερ Στουντενίκιν.

Προ μηνών κάνατε μια επιστημονική περιοδεία σε κορυφαία αμερικανικά πανεπιστήμια παρουσιάζοντας τη θεωρία σας. Ποιες ήταν οι αντιδράσεις;

Οι ομιλίες που έδωσα σε επτά κορυφαία αμερικανικά πανεπιστήμια (MIT, Πρίνστον, Μπέρκλεϊ, Στάνφορντ, Caltech, Πανεπιστήμιο Νότιας Καλιφόρνιας και Καλιφόρνιας-Σαν Ντιέγκο), από 14 έως 30 Σεπτεμβρίου 2019, στέφθηκαν από μεγάλη επιτυχία, θετικότατες αντιδράσεις και εξαιρετικές ερωτήσεις. Βεβαίως οι περισσότεροι ακροατές ήταν Φυσικοχημικοί και Χημικοί Μηχανικοί, όμως υπήρχαν και αρκετοί Φυσικοί που έθεσαν πολύ καλές και εποικοδομητικές ερωτήσεις.

Πόσες ελπίδες έχει ένας Έλληνας επιστήμονας και μάλιστα χημικός να φέρει τα πάνω-κάτω στη Φυσική; Υπάρχουν συγκεκριμένα πειράματα που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τη θεωρία σας;

Όταν η νέα θεώρηση είναι απλούστερη και υποστηρίζεται από το πείραμα, όπως στην προκειμένη περίπτωση από τις με ακρίβεια 1% υπολογιζόμενες μάζες 15 εκ των κυριότερων συνθέτων σωματιδίων χωρίς καμία προσαρμοζόμενη παράμετρο, τότε οι ελπίδες είναι σημαντικές, παρά τις δυσκολίες και την διαφορετική γλώσσα που χρησιμοποιούν οι δύο κοινότητες.

Όπως είναι αναμενόμενο, υπάρχει μεγάλη ποικιλομορφία στο τρόπο με τον οποίο η επιστημονική κοινότητα αντιμετωπίζει τη νέα θεώρηση. Όμως παρά τις δυσκολίες, έχουμε ήδη κάνει περί τις 20 δημοσιεύσεις σε καλά περιοδικά με κριτές, καθώς και σε ένα βιβλίο της Springer.

Ας μην ξεχνάμε ότι οι Φυσικοχημικοί έχουν ήδη παίξει στο παρελθόν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της σύγχρονης Φυσικής. Η εργασία μας δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικοί δίαυλοι μεταφοράς χρήσιμης τεχνογνωσίας ανάμεσα στην Θεωρητική Φυσική και στην Φυσικοχημεία.

Πέραν της εντυπωσιακής συμφωνίας ανάμεσα στο πείραμα και στις -χωρίς άγνωστες σταθερές- προβλέψεις του μοντέλου για τις μάζες των 15 πλέον σημαντικών συνθέτων σωματιδίων, κάτι που το καθιερωμένο πρότυπο αδυνατεί εντελώς να κάνει χωρίς προσαρμοζόμενες παραμέτρους, υπάρχουν και άλλα, δύσκολα όμως, πειράματα που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν το RLM, όπως η πραγματοποίηση των πειραμάτων εξαΰλωσης ζευγών ποζιτρονίων – ηλεκτρονίων στα εργαστήρια Superkamiokade και IceCube, που ευρίσκονται σε μεγάλο βάθος κάτω από την επιφάνεια της Γης, με συνέπεια την ύπαρξη μειωμένης συγκέντρωσης νετρίνων. Το RLM προβλέπει ότι ο σχηματισμός αδρονίων (αδρονοποίησης) από τα νετρίνα θα είναι σημαντικά μικρότερος σε αυτή την περίπτωση.

Έχοντας μεγάλη πανεπιστημιακή/ακαδημαϊκή/ερευνητική πείρα εντός και εκτός Ελλάδος, πώς κρίνετε τις έως τώρα πρωτοβουλίες της κυβέρνησης στο χώρο των ΑΕΙ; Θα είχατε κάποια συμβουλή για την υπουργό κ. Κεραμέως;

Οι πρωτοβουλίες της κ. Κεραμέως στον χώρο των ΑΕΙ έχουν γενικά αγαθές προθέσεις, που όμως θα κριθούν τελικά στην πράξη. Βασικό ζητούμενο είναι η βελτίωση της ποιότητας της διδασκαλίας και της έρευνας και η δημιουργία κλίματος συναίνεσης, σεβασμού των δικαιωμάτων όλων και η, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, απρόσκοπτη λειτουργία των Πανεπιστημίων μας.

Διδάσκω στο ελληνικό Πανεπιστήμιο επί 40 έτη, εκ των οποίων υπολογίζω ότι τα πέντε περίπου τα έχω περάσει, όπως και οι περισσότεροι συνάδελφοι και συνεργάτες μου, κλειδωμένοι έξω από τα γραφεία και εργαστήριά μας, ως αποτέλεσμα άχρηστων καταλήψεων, που από μόνες τους αποτελούν σε καιρό Δημοκρατίας παραβίαση του Πανεπιστημιακού ασύλου. Πρέπει να καλλιεργηθεί στο Πανεπιστήμιό μας ένα κλίμα σεβασμού των δημοκρατικών δικαιωμάτων όλων, φοιτητών και εργαζομένων.

Θα συμβούλευα την κ. Κεραμέως να περιορίσει, όσο είναι δυνατό, τις αρνητικές συνέπειες της πρόσφατης από τον κ. Γαβρόγλου ανωτατοποίησης των ΤΕΙ και της συνένωσης τους με τα Πανεπιστήμια, που είναι εντελώς αρνητικές για τα Πανεπιστήμια, για τα ΤΕΙ και για την χώρα. Επίσης θα την παρότρυνα να αγωνισθεί για την αύξηση των αποδοχών των διδασκόντων στα Πανεπιστήμια μας, για να περιορισθεί και να αντιστραφεί το brain drain και να ανέβει έτσι και η ποιότητα των Πανεπιστημίων μας, που έχει υποχωρήσει σημαντικά σε όλους τους δείκτες τα τελευταία 15 χρόνια.

Κάποτε φύγατε από το ΜΙΤ για να γυρίσετε στην Ελλάδα. Σήμερα θα συμβουλεύατε τους Έλληνες επιστήμονες στο εξωτερικό να κάνουν το ίδιο ή η διεθνής εμπειρία είναι προτιμότερη;

Η διεθνής εμπειρία είναι εντελώς αναγκαία, αν θέλουμε να είμαστε διεθνώς ανταγωνιστικοί. Στο Ισραήλ ήταν, και πιστεύω είναι, αναγκαστική προϋπόθεση για ένταξη σε βαθμίδα καθηγητική η διετής εμπειρία μετά το διδακτορικό σε υψηλής ποιότητας αμερικανικά ή ευρωπαϊκά πανεπιστήμια.

Ναι, θα συμβούλευα τους Έλληνες επιστήμονες του εξωτερικού να γυρίσουν, κατά προτίμηση όμως σε Τμήματα όπου κάποιοι από τους διδάσκοντες έχουν εργασθεί σε ξένα πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα

Προσωπικά, δεν μετανιώνω που άφησα το ΜΙΤ και γύρισα στην Πάτρα το 1981. Ήμουν τυχερός που βρήκα καλούς συναδέλφους, συνεργάτες και φοιτητές και έτσι μπόρεσα και εκμεταλλεύτηκα αυτό που προσφέρει απλόχερα η πατρίδα μας: Πολύ χρόνο για σκέψη, διδασκαλία, έρευνα και δημιουργία.

https://physicsgg.me/2020/02/02/%cf%84%ce%bf-%ce%bc%ce%bf%ce%bd%cf%84%ce%ad%ce%bb%ce%bf-%cf%80%ce%b5%cf%81%ce%b9%cf%83%cf%84%cf%81%ce%b5%cf%86%ce%bf%ce%bc%ce%ad%ce%bd%cf%89%ce%bd-%ce%bb%ce%b5%cf%80%cf%84%ce%bf%ce%bd%ce%af%cf%89/

«Τεχνητό φύλλο» παράγει καύσιμο υδρογόνου από διάσπαση του νερού.

Μια αποδοτική, χαμηλού κόστους συσκευή η οποία διασπά νερό για να παράγει καύσιμο υδρογόνου ανέπτυξαν ερευνητές του Rice University.

Η πλατφόρμα που αναπτύχθηκε από το εργαστήριο του Τζουν Λου ενσωματώνει ηλεκτρόδια καταλύτες και ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη που, όταν ενεργοποιούνται από το φως του ήλιου, παράγουν ηλεκτρισμό. Το ρεύμα ρέει προς τους καταλύτες, που μετατρέπουν το νερό σε υδρογόν και οξυγόνο, με ιδιαίτερα υψηλή αποδοτικότητα.

Η κατάλυση αυτού του είδους δεν είναι κάτι νέο, ωστόσο το εργαστήριο κατάφερε να συγκεντρώσει ένα στρώμα περοβσκίτη και τα ηλεκτρόδια σε ένα και μόνο «πακέτο», που, όταν ρίχνεται στο νερό και εκτίθεται στο ηλιακό φως, παράγει υδρογόνο.

Η πλατφόρμα που παρουσίασαν οι Τζουν Λου και Τζιά Λιάνγκ, καθώς και συνάδελφοί τους στο ACS Nano της American Chemical Society, αποτελεί ένα αυτάρκες μέσο παραγωγής καυσίμου που, όπως λένε, θα ήταν απλό να παραχθεί μαζικά.

«Η ιδέα είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοια με ένα τεχνητό φύλλο» είπε ο Λου. «Αυτό που έχουμε ένα ένα ενσωματωμένο όργανο που μετατρέπει το ηλιακό φως σε ηλεκτρισμό που βάζει μπροστά μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Χρησιμοποιεί νερό και ηλιακό φως για να παράξει χημικά καύσιμα».

Οι περοβσκίτες είναι κρύσταλλοι με κυβοειδή πλέγματα που συλλέγουν φως. Οι πιο αποδοτικές ηλιακές κυψέλες που έχουν παραχθεί ως τώρα επιτυγχάνουν αποδοτικότητα άνω του 25%, μα τα υλικά είναι δαπανηρά και τείνουν να φθείρονται από το φως, την υγρασία και τη θερμότητα.

«Ο Τζιά αντικατέστησε τα πιο ακριβά τμήματα, όπως η πλατίνα, σε ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη με εναλλακτικές όπως ο άνθρακας» είπε ο Λου. «Αυτό χαμηλώνει το όριο εισόδου για εμπορική αξιοποίηση. Συσκευές τέτοιο είδους είναι πολλά υποσχόμενες επειδή δημιουργούν ένα σύστημα που είναι βιώσιμο. Αυτό δεν χρειάζεται ενέργεια από έξω για να συνεχίσει να λειτουργεί η συσκευή».

Όπως τόνισε ο Λιάνγκ, το κομμάτι- κλειδί ίσως να μην είναι ο περοβσκίτης μα το πολυμερές που τον εγκιβωτίζει, προστατεύοντας τη συσκευή και επιτρέποντας να παραμένει βυθισμένη για μακρές περιόδους. «Άλλοι έχουν αναπτυξει συστήματα κατάλυσης που συνδέουν την ηλιακή κυψέλη έξω από το νερό με βυθισμένα ηλεκτρόδια μέσω καλωδίου» είπε. «Εμείς απλοποιούμε το σύστημα εγκιβωτίζοντας το στρώμα περοβσκίτη με ταινία Surlyn (πολυμερούς)».

«Με έναν έξυπνο σχεδιασμό συστήματος μπορείς να φτιάξεις ένα αυτάρκες κύκλωμα» είπε ο Λου. «Ακόμα και όταν δεν υπάρχει ηλιακό φως, μπορείς να χρησιμοποιείς αποθηκευμένη ενέργεια υπό τη μορφή χημικού καυσίμου. Μπορείς να βάζεις τα προϊόντα υδρογόνου και οξυγόνου σε χωριστές δεξαμενές και να ενσωματώσεις άλλη μια συσκευή σαν κυψέλη καυσίμου για να μετατρέπεις αυτά τα καύσιμα ξανά σε ηλεκτρισμό».

https://www.scoop.it/topic/physicists-and-physics/p/4118286371/2020/05/07/-