ΕΝΑ ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΙΣ ΤΕΛΕΥΤΑΙΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ

¨...Η θέση και η ταχύτητα ενός μικροσκοπικού σωματιδίου δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα γνωστές με απόλυτη ακρίβεια....Όμως το πραγματικό περιεχόμενο της αρχής της αβεβαιότητας αναδεικνύεται αν την εφαρμόσουμε σε ένα σωματίδιο παγιδευμένο σε μια μικροσκοπική περιοχή, οπότε η θέση του είναι γνωστή με περιθώριο λάθους, δηλαδή απροσδιοριστία, όση και η διάσταση της φυλακής του. Εφόσον η απροσδιοριστία στη θέση του θα είναι πολύ μικρή, η απροσδιοριστία στην ταχύτητά του θα είναι πολύ μεγάλη, οπότε και η ταχύτητά του η ίδια θα είναι μεγάλη κατά μέσο όρο. Οδηγούμαστε έτσι στο εξής εντυπωσιακό- και πολύ βαθύ - συμπέρασμα: όσο πιο μικροσκοπική είναι η φυλακή στην οποία είναι κλεισμένο ένα σωματίδιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητά του κατά μέσο όρο, άρα τόσο μεγαλύτερη και η κινητική ενέργεια που υποχρεούται να έχει... Η πιο μικροσκοπική φυλακή που υπάρχει στη φύση είναι ο ατομικός πυρήνας. Τι περιμένουμε λοιπόν να κάνουν οι έγκλειστοί του, δηλαδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια που βρίσκονται στο εσωτερικό του; Σύμφωνα με τα παραπάνω, θα έχουν τεράστιες κινητικές ενέργειες ακριβώς επειδή είναι παγιδευμένα σε μια τόσο μικροσκοπική περιοχή. Ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας ακριβώς επειδή είναι νάνος μεγέθους...¨
¨ Το φάντασμα της όπερας¨, Στέφανος Τραχανάς, καθηγητής Φυσικού Τμήματος Παν. Κρήτης
Αφιέρωμα στην αρχή της απροσδιοριστίας ή αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg η οποία ανακαλύφθηκε το 1927 και ...κρύβεται πίσω από όλες τις βασικές φυσικές προυποθέσεις που επιτρέπουν στο σύμπαν να φτάσει έως την αυτογνωσία!

Τετάρτη 18 Ιανουαρίου 2012

Το πιο ευαίσθητο νανο-αυτί στον κόσμο

Γερμανοί φυσικοί δημιούργησαν το πρώτο υπερ-ευαίσθητο ''νανο-αυτί'', που είναι ικανό να ακούει ήχους σε αφάνταστα μικροσκοπική κλίμακα, οι οποίοι είναι ένα εκατομμύριο φορές χαμηλότεροι από τον ήχο που μπορεί να ''πιάσει'' το ανθρώπινο αυτί.  Ανοίγει έτσι ο δρόμος για τη δημιουργία ''νανο-φώνων'', που θα καταγράφουν τον έως τώρα σιωπηλό κόσμο των πιο μικρών οργανισμών, όπως τα μικρόβια, κάτι που μελλοντικά μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμο στη βιολογία και την ιατρική.
Η νανο-συσκευή βασίζεται σε ένα νανοσωματίδιο χρυσού διαμέτρου 60 νανομέτρων, που είναι παγιδευμένο σε ένα οπτικο-ηλεκτρικό πεδίο μιας ακτίνας λέιζερ με μήκος κύματος 808 νανομέτρων (δισεκατομμυριοστών του μέτρου)...

Σύμφωνα με τους εφευρέτες, το νανο-αυτί θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ''ακούσει'' ζωντανούς βιολογικούς μικρο-οργανισμούς, όπως βακτήρια και ιούς, καθώς επίσης για να ανιχνεύσει τις ανεπαίσθητες κινήσεις και δονήσεις οποιωνδήποτε μικροσκοπικών μηχανών, που δεν είναι καν ορατές σε ένα οπτικό μικροσκόπιο.
Δεν αποκλείουν μάλιστα ότι κάποια στιγμή, με την χρήση τρισδιάστατων διατάξεων τέτοιων ''αυτιών'', ίσως καταστεί εφικτή η δημιουργία ενός καινοτομικού ''ακουστικού'' μικροσκοπίου ή ''νανο-φώνου'', που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετούν τους μικρο-οργανισμούς με βάση τους ανεπαίσθητους ήχους που εκπέμπουν.
Οι οπτικοί φυσικοί της Ομάδας Φωτονικής και Οπτοηλεκτρονικής του Τμήματος Φυσικής του πανεπιστημίου Λούντβιχ-Μαξιμίλιανς του Μονάχου, με επικεφαλής τους Γιόχεν Φέλντμαν και Αντρέι Λούτιχ, που δημοσίευσαν τη σχετική μελέτη στο περιοδικό φυσικής "Physical Review Letters", έδειξαν πειραματικά για πρώτη φορά ότι ένα σωματίδιο μέσα σε μια οπτική ''παγίδα'' μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας υπερβολικά ευαίσθητος αισθητήρας ήχου.
Όπως διαπιστώθηκε, το παγιδευμένο σωματίδιο μετακινείται από την αρχική θέση ισορροπίας του ανάλογα με τις δονήσεις των γειτονικών ηχητικών κυμάτων.
Η συχνότητα του ήχου υπολογίζεται στη συνέχεια, με βάση πόσο έχει αποκλίνει το νανο-σωματίδιο από την αρχική θέση του.
Τα πειράματα έδειξαν ότι το νανο-αυτί μπορεί να ακούσει ήχους έως μείον 60 ντεσιμπέλ, δηλαδή έξι τάξεις μεγέθους πιο κάτω από το ''κατώφλι'' της ανθρώπινης ακοής.
Η αρχή της τεχνολογίας του νανο-αυτιού είχε γίνει το 1986, όταν εφευρέθηκαν τα λεγόμενα ''οπτικά τσιμπιδάκια'', που χρησιμοποιούν εστιασμένες ακτίνες λέιζερ για να ''αρπάξουν'' μικροσκοπικά σωματίδια και να τα μετακινήσουν.
Αυτή η τεχνική έκτοτε χρησιμοποιείται ευρέως στην μοριακή βιολογία και στη νανοτεχνολογία, βοηθώντας π.χ. τους επιστήμονες να εισάγουν γενετικό υλικό (DNA) μέσα σε κύτταρα και να το χειραγωγούν στη συνέχεια. Τώρα, για πρώτη φορά, αυτή η τεχνολογία αξιοποιείται στο πεδίο της ακουστικής, εφόσον τα ηχητικά κύματα μετατοπίζουν σωματίδια, καθώς διασχίζουν ένα μέσο.
Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ & www.nooz.gr