Νομπελ Φυσικής-Χημειας 2022.

[Δροσος Γεωργιος]

 

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2022

Θα βραβευθούν με Νόμπελ οι ‘αιώνιοι’ υποψήφιοι από το ερευνητικό πεδίο της Κβαντικής Φυσικής, Alain Aspect, John Clauser και Anton Zeilinger; 

Παρακολουθείστε την ανακοίνωση του βραβείου Νόμπελ Φυσικής 2022:

Τα προγνωστικά επαληθεύθηκαν! Οι Alain Aspect (ο άνθρωπος που απέδειξε πειραματικά ότι ο Θεός παίζει ζάρια), John F. Clauser και Anton Zeilinger βραβεύονται με το Νόμπελ Φυσικής 2022 «για τα πειράματα με συν-πλεκόμενα (entangled) φωτόνια, που επιβεβαιώνουν την παραβίαση των ανισοτήτων Bell και την πρωτοποριακή επιστήμη της κβαντικής πληροφορικής».

 

https://physicsgg.me/2022/10/04/βραβείο-νόμπελ-φυσικής-2022/

Το επεξεργάστηκε Οκτώβριος 4, 2022 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2022.

Τα προγνωστικά επαληθεύθηκαν! Οι Alain Aspect (ο άνθρωπος που απέδειξε πειραματικά ότι ο Θεός παίζει ζάρια), John F. Clauser και Anton Zeilinger βραβεύονται με το Νόμπελ Φυσικής 2022 «για τα πειράματα με συν-πλεκόμενα (entangled) φωτόνια, που επιβεβαιώνουν την παραβίαση των ανισοτήτων Bell και την πρωτοποριακή επιστήμη της κβαντικής πληροφορικής».

Συν-πλεκόμενες καταστάσεις – από την θεωρία στην τεχνολογία

Ο Alain Aspect, ο John Clauser και ο Anton Zeilinger έχουν πραγματοποιήσει πρωτοποριακά πειράματα χρησιμοποιώντας συν-πλεκόμενες κβαντικές καταστάσεις, όπου δύο σωματίδια συμπεριφέρονται σαν μια ενιαία μονάδα ακόμα και όταν βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο. Τα αποτελέσματά τους έχουν ανοίξει το δρόμο για τη νέα τεχνολογία στην οποία βασίζεται η κβαντική πληροφορική.Τα απίστευτα αποτελέσματα της κβαντικής μηχανικής έχουν αρχίσει να βρίσκουν εφαρμογές. Υπάρχει πλέον ένα μεγάλο πεδίο έρευνας που περιλαμβάνει κβαντικούς υπολογιστές, κβαντικά δίκτυα και ασφαλή κβαντική κρυπτογραφημένη επικοινωνία.Ένας βασικός παράγοντας σε αυτήν την εξέλιξη είναι ο τρόπος με τον οποίο η κβαντική μηχανική επιτρέπει σε δύο ή περισσότερα σωματίδια να υπάρχουν σε αυτό που ονομάζεται κβαντική σύμπλεξη. Αυτό που συμβαίνει σε ένα από τα σωματίδια ενός συν-πλεκόμενου ζεύγους καθορίζει το τι συμβαίνει και στο άλλο σωματίδιο, ακόμα κι αν αυτό βρίσκεται πάρα πολύ μακριά.Για πολύ καιρό, οι φυσικοί προβληματίζονταν για το αν η συσχέτιση υπήρχε επειδή τα σωματίδια του συν-πλεκόμενου ζεύγους περιείχαν κρυφές μεταβλητές, οδηγίες που τους έλεγαν ποιο αποτέλεσμα έπρεπε να δώσουν σε ένα πείραμα. Στη δεκαετία του 1960, ο John Stewart Bell ανέπτυξε την μαθηματική ανισότητα που πήρε το όνομά του. Αυτή μας λέει ότι εάν υπάρχουν κρυφές μεταβλητές, τότε η συσχέτιση μεταξύ των αποτελεσμάτων ενός μεγάλου αριθμού μετρήσεων δεν θα υπερβεί ποτέ μια ορισμένη τιμή. Ωστόσο, η κβαντομηχανική προβλέπει ότι ένας συγκεκριμένος τύπος πειράματος θα παραβιάσει την ανισότητα του Bell, οδηγώντας έτσι σε έναν ισχυρότερο συσχετισμό από ό,τι θα ήταν διαφορετικά.Ο John Clauser ανέπτυξε τις ιδέες του John Bell, καταλήγοντας σε ένα πρακτικό πείραμα. Όταν έκανε τις μετρήσεις, αυτές στήριζαν την κβαντομηχανική παραβιάζοντας σαφώς μια ανισότητα Bell. Που σημαίνει ότι η κβαντομηχανική δεν μπορεί να αντικατασταθεί από μια θεωρία που χρησιμοποιεί κρυφές μεταβλητές.Ωστόσο παρέμεναν μερικά κενά μετά το πείραμα του John Clauser. Ο Alain Aspect έστησε μια διάταξη, την οποία χρησιμοποίησε με τρόπο που έκλεινε όλες τις «τρύπες». Μπόρεσε να αλλάξει τις ρυθμίσεις μέτρησης αφού ένα συν-πλεκόμενο ζεύγος είχε φύγει από την πηγή του, οπότε η ρύθμιση που υπήρχε όταν εκπέμπονταν δεν μπορούσε να επηρεάσει το αποτέλεσμα.Χρησιμοποιώντας εκλεπτυσμένα εργαλεία σε μια σειρά πολλών πειραμάτων, ο Anton Zeilinger άρχισε να χρησιμοποιεί συν-πλεκόμενες κβαντικές καταστάσεις. Μεταξύ άλλων, η ερευνητική του ομάδα πραγματοποίησε ένα φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική τηλεμεταφορά, το οποίο καθιστά δυνατή τη μεταφορά μιας κβαντικής κατάστασης από ένα σωματίδιο σε ένα άλλο που βρίσκεται μακριά από το πρώτο.«Έχει γίνει πλέον σαφές ότι ένα νέο είδος κβαντικής τεχνολογίας αναδύεται. Μπορούμε να δούμε ότι η εργασία των βραβευθέντων με τις συν-πλεκόμενες καταστάσεις έχει μεγάλη σημασία, ακόμη και πέρα από τα θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής», λέει ο Anders Irbäck, πρόεδρος της Επιτροπής των Νόμπελ για τη Φυσική.. διαβάστε περισσότερα: How entanglement has become a powerful tool (pdf)

Οι δηλώσεις των βραβευθέντων αμέσως μετά τη βράβευσή τους

Alain Aspect: «Το συμπέρασμα είναι, ναι, πράγματι η κβαντομηχανική αντιστέκεται σε όλες τις δυνατές επιθέσεις!»

Anton Zeilinger: «(Η κβαντική φυσική είναι ίσως μια από τις πιο όμορφες θεωρίες που έχουν διατυπωθεί μέχρι σήμερα»

John Clauser: «Τι χάσιμο χρόνου, επιτέλους αρχίστε να κάνετε λίγη πραγματική φυσική!» Ως νεαρός, ο Clauser ξεκίνησε με στόχο να καταρρίψει την κβαντομηχανική, αλλά όλοι στο πανεπιστήμιο πίστευαν ότι ήταν τρελός. «Τότε θεωρούσα ότι ήταν θα ήταν πολύ σημαντικό να πάω κόντρα στο ρεύμα, παρότι ρίσκαρα να καταστρέψω την καριέρα και κατά κάποιο τρόπο το έκανα: δεν έγινα ποτέ καθηγητής!». Τελικά, «απέδειξα ότι ήμουν αξιοπρεπής πειραματιστής!»

https://physicsgg.me/2022/10/04/βραβείο-νόμπελ-φυσικής-2022/

[Δροσος Γεωργιος]

Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2022.

Παρακολουθείστε την ανακοίνωση του βραβείου Νόμπελ Χημείας 2022:

(νεώτερη ενημέρωση)
Η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών απονέμει το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2022 στους Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal και K. Barry Sharpless «για την ανάπτυξη της κλικ χημείας και της βιοορθογωνικής χημείας«

 

https://physicsgg.me/2022/10/05/βραβείο-νόμπελ-χημείας-2022/

Το επεξεργάστηκε Οκτώβριος 5, 2022 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2022.

Παρακολουθείστε την ανακοίνωση του βραβείου Νόμπελ Χημείας 2022:

Η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών απονέμει το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2022 στους Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal και K. Barry Sharpless «για την ανάπτυξη της κλικ χημείας και της βιοορθογωνικής χημείας«. O K. Barry Sharpless βραβεύθηκε με Νόμπελ Χημείας και το 2001.

Ο Barry Sharpless, επινόησε τον όρο ‘Χημεία κλικ’ για να περιγράψει μια λειτουργική μορφή Χημείας όπου τα μόρια «κουμπώνουν» γρήγορα μεταξύ τους αποφεύγοντας τα παραπροϊόντα.
Στη συνέχεια οι Morten Meldal και Barry Sharpless – ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον – ανακάλυψαν πως ο χαλκός μπορεί να λειτουργήσει ως καταλύτης ώστε να επιτευχθεί η σύνδεση μορίων αζιδίων με αλκίνια, κάτι που βρίσκει εφαρμογή στην δημιουργία φαρμάκων, αλλά και την χαρτογράφηση του DNA.

Η Carolyn Bertozzi ανέπτυξε αντιδράσεις κλικ που μπορούν να πραγματοποιηθούν μέσα σε ζωντανούς οργανισμούς. Οι βιοορθογώνιες χημικές αντιδράσεις της – οι οποίες συμβαίνουν χωρίς να διαταράσσεται η φυσιολογική χημεία του κυττάρου – χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για την χαρτογράφηση των λειτουργιών των κυττάρων. Ορισμένοι ερευνητές διερευνούν τώρα το πώς θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις για τη διάγνωση και τη θεραπεία του καρκίνου.

περισσότερες λεπτομέρειες θα βρείτε στα άρθρα:
1. Τheir functional chemistry works wonders (pdf) 

https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf
2. Click chemistry and bioorthogonal chemistry (pdf)

https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

https://physicsgg.me/2022/10/05/βραβείο-νόμπελ-χημείας-2022/

Το επεξεργάστηκε Οκτώβριος 6, 2022 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Νόμπελ Φυσικής 2022: Οι διαλέξεις των βραβευθέντων φυσικών.

Οι Alain Aspect, John F. Clauser και Anton Zeilinger βραβεύθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής 2022 «για τα πειράματα με συν-πλεκόμενα (entangled) φωτόνια, που επιβεβαιώνουν την παραβίαση των ανισοτήτων Bell και την πρωτοποριακή επιστήμη της κβαντικής πληροφορικής».

Οι διαλέξεις των Aspect, Clauser και Zeilinger, που δόθηκαν σήμερα, στο πλαίσιο της βράβευσής τους στην Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών, είχαν τους παρακάτω τίτλους:

‘Από τους Einstein και Bell στις κβαντικές τεχνολογίες: η μη τοπικότητα μια γόνιμη απεικόνιση‘, Alain Aspect, Institut d’Optique Graduate School – Université Paris-Saclay and École Polytechnique, Palaiseau, France

‘Πειραματική απόδειξη ότι η μη τοπική κβαντική σύμπελξη είναι πραγματική‘,
John F. Clauser, J.F. Clauser & Assoc., Walnut Creek, CA, USA

‘Ταξίδι στην Κβαντική Χώρα των Θαυμάτων’, Anton Zeilinger, University of Vienna and Austrian Academy of Sciences, Austria

https://physicsgg.me/2022/12/08/νόμπελ-φυσικής-2022-οι-διαλέξεις-των-βραβ/

[Δροσος Γεωργιος]

Από την περιφρόνηση στο βραβείο Νόμπελ.

Κανείς δεν έπαιρνε στα σοβαρά τα κβαντικά πειράματα του John F. Clauser – 50 χρόνια μετά, βραβεύθηκε με Νόμπελ Φυσικής

 Στις 4 Οκτωβρίου 2022, ο 80χρονος John F. Clauser ξύπνησε στο σπίτι του στην Καλιφόρνια με την είδηση ότι του είχε απονεμηθεί το βραβείο Νόμπελ στη φυσική.

Στη δεκαετία του 1960, ο Clauser ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής φυσικής στο πανεπιστήμιο Columbia. Κατά τύχη βρήκε στη βιβλιοθήκη του πανεπιστημίου ένα άρθρο που καθόρισε την καριέρα του, οδηγώντας τον στην πειραματική έρευνα που τελικά του χάρισε ένα βραβείο Νόμπελ.Συγγραφέας του κρίσιμου άρθρου που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physics το 1964,

https://physicsgg.files.wordpress.com/2011/10/bell_compact.pdf

ήταν ο Ιρλανδός φυσικός John Stewart Bell, και εξέταζε το αν η κβαντομηχανική έδινε μια πλήρη περιγραφή της πραγματικότητας ή όχι. Στο επίκεντρο του ερωτήματος βρισκόταν το φαινόμενο της κβαντικής συμπλεξης (quantum entanglement).

https://physicsgg.me/2015/10/25/κβαντική-σύμπλεξη-μια-θεμελιώδης-έν/

Η κβαντική σύμπλεξη συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα σωματίδια συνδέονται με συγκεκριμένο τρόπο και ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκονται, οι καταστάσεις τους παραμένουν συνδεδεμένες.Για παράδειγμα, φανταστείτε το σωματίδιο Α να κινείται προς τη μία κατεύθυνση και το σωματίδιο Β προς την άλλη. Αν τα δύο σωματίδια είναι συνπλεκόμενα – που σημαίνει ότι μοιράζονται μια κοινή κβαντική κατάσταση – μια μέτρηση του σωματιδίου Α θα καθορίσει αμέσως το αποτέλεσμα της μέτρησης του σωματιδίου Β. Δεν έχει σημασία αν τα σωματίδια απέχουν λίγα μέτρα ή πολλά έτη φωτός μεταξύ τους — η κβαντική τους συσχέτιση σε μεγάλες αποστάσεις είναι ακαριαία.Αυτή η δυνανότητα απορρίφθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν και τους συνεργάτες του την δεκαετία του 1930. Αντίθετα, υποστήριξαν ότι υπάρχει ένα «στοιχείο πραγματικότητας» που δεν λαμβάνεται υπόψη στην κβαντική μηχανική.Στο άρθρο του, το 1964, ο John Stewart Bell υποστήριξε ότι ήταν δυνατό να αποδειχθεί πειραματικά πως η κβαντομηχανική δεν μπορεί να περιγράψει τέτοιου είδους στοιχεία της πραγματικότητας. Ονόμασε αυτά τα ελλείποντα στοιχεία «κρυφές μεταβλητές». Συγκεκριμένα, ο Bell είχε στο μυαλό του τοπικές μεταβλητές. Αυτό σημαίνει ότι επηρεάζουν μόνο τη φυσική ρύθμιση στην άμεση γειτονιά τους. Όπως εξήγησε ο Clauser, ‘Αν βάλετε αντικείμενα τοπικά σε ένα κουτί και κάνετε μια μέτρηση σε ένα άλλο κουτί πολύ μακριά, οι πειραματικές επιλογές παραμέτρων που γίνονται στο ένα κουτί δεν μπορούν να επηρεάσουν τα πειραματικά αποτελέσματα στο άλλο κουτί και αντίστροφα.’Ο Clauser αποφάσισε να ελέγξει πειραματικά την πρόταση του Bell. Όταν όμως ήθελε να κάνει το πείραμα, ο επιβλέπων καθηγητής του τον προέτρεψε να το ξανασκεφτεί.‘Το πιο δύσκολο στην αρχή ήταν να βρω την ευκαιρία’, θυμάται ο Clauser. ‘Όλοι μου έλεγαν ότι είναι αδύνατον, μην μπαίνεις στον κόπο!’.

Το κβαντικό εργαστήριο

Το 1972, ο Clauser βρήκε επιτέλους την ευκαιρία να ελέγξει πειραματικά την πρόταση του Bell ενώ βρισκόταν σε μεταδιδακτορική θέση στο Lawrence Berkeley National Laboratory στην Καλιφόρνια. Συνεργάστηκε με τον διδακτορικό φοιτητή Stuart Freedman και δημιούργησαν την πειραματική τους διάταξη σε ένα εργαστήριο γεμάτο με οπτικό εξοπλισμό.‘Κανείς δεν το είχε κάνει αυτό μέχρι τότε’, είπε ο Clauser. ‘Δεν είχαμε καθόλου χρήματα. Έπρεπε να φτιάξουμε τα πάντα από την αρχή. Λέρωσα τα χέρια μου, μαστόρεψα, υπήρχαν πολλά κυκλωματα και έφτιαξα πολλά ηλεκτρονικά’.Οι Clauser και Freedman κατάφεραν να δημιουργήσουν συμπλεκόμενα φωτόνια χρησιμοποιώντας άτομα ασβεστίου. Τα φωτόνια, διέρχονταν από πολωτικά φίλτρα που οι Clauser και Freedman μπορούσαν να περιστρέψουν το ένα σχετικά με το άλλο.Η κβαντομηχανική προέβλεπε ότι μεγαλύτερος αριθμός φωτονίων θα περνούσε ταυτόχρονα από τα φίλτρα από ό,τι θα συνέβαινε αν η πόλωση των φωτονίων καθοριζόταν από τοπικές και κρυμμένες μεταβλητές.Το πείραμα των Clauser και Freedman έδειξε ότι οι προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής ήταν σωστές. ‘Θεωρούμε ότι αυτά τα αποτελέσματα είναι ισχυρές αποδείξεις εναντίον των τοπικών θεωρίων κρυμμένων μεταβλητών’, έγραψαν το 1972 στο Physical Review Letters.

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.28.938

Δύσκολη αρχή

Τα αποτελέσματα των Clauser και Freedman επιβεβαιώθηκαν σε επιπλέον πειράματα από τους Alain Aspect 

https://physicsgg.me/2011/10/03/alain-aspect-ο-άνθρωπος-που-απέδειξε-πειραματικ/

και Anton Zeilinger. ‘Η εργασία μου πραγματοποιήθηκε στη δεκαετία του ’70, του Aspect στη δεκαετία του ’80 και του Zeilinger ήταν στη δεκαετία του ’90’, είπε ο Clauser. ‘Δουλέψαμε διαδοχικά για τη βελτίωση του πεδίου’. Αλλά ο αντίκτυπος του πρωτοποριακού πειράματος του Clauser δεν αναγνωρίστηκε αμέσως.Τα πράγματα ήταν δύσκολα, θυμάται ο Clauser. Όλοι μας έλεγαν: ‘Ωραίο πείραμα, αλλά μετά από αυτό καλό θα ήταν ν’ αρχίσετε πραγματικές μετρήσεις φυσικής και να σταματήσετε να χάνετε χρόνο και χρήμα’.Χρειάστηκαν 50 χρόνια έως ότου ο Clauser τιμηθεί με το βραβείο Νόμπελ για το πειραματικό του έργο. Ο συνεργάτης του, Stuart Freedman, πέθανε το 2012. Όπως δήλωσε ο Clauser, ‘Οι συνεργάτες μου έχουν πεθάνει εδώ και καιρό. Βραβεύθηκα και έγινα διάσημος μόνο γιατί έζησα περισσότερο’.Όταν ρωτήθηκε αν έχει κάποια συμβουλή προς τους νέους ερευνητές δεδομένης της δικής του αρχικής δυσκολίας, ο Clauser είπε: «Αν αποδείξεις κάτι που όλοι πιστεύουν ότι είναι αλήθεια, και είσαι ο πρώτος που το κάνει, πιθανότατα να μην αναγνωριστεί για 50 χρόνια. Αυτά είναι τα κακά νέα. Τα καλά νέα είναι ότι διασκέδασα πολύ κάνοντας αυτή τη δουλειά».

Κβαντικές αντανακλάσεις

Το πείραμα των Clauser και Freedman άνοιξε το δρόμο για πολύπλοκες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν κβαντική σύμπλεξη, όπως οι κβαντικοί υπολογιστές και τα κρυπτογραφικά πρωτόκολλα.
Όταν ρωτήθηκε αν πιστεύει ότι η κβαντική μηχανική είναι μια πλήρης θεωρία, ο Clauser απάντησε: Υποψιάζομαι ότι υπάρχει μια πιο θεμελιώδης θεωρία κάτω από αυτήν, αλλά αυτό είναι καθαρά εικασία. Δεν ξέρω τι είναι. Ομολογώ επίσης ότι είμαι εντελώς μπερδεμένος, δεν έχω ιδέα τι σημαίνουν όλα αυτά (*).

https://physicsgg.me/2022/12/10/από-την-περιφρόνηση-στο-βραβείο-νόμπε/