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!

Παρασκευή 27 Ιανουαρίου 2012

Μανδύας αορατότητας για μεγάλα αντικείμενα

Άλλο ένα σημαντικό βήμα έκαναν οι επιστήμονες για τη βελτίωση της τεχνολογίας εξαφάνισης αντικειμένων, καθώς απέκρυψαν από την όραση των παρατηρητών, για πρώτη φορά από κάθε δυνατή οπτική γωνία, ένα μεγάλο τρισδιάστατο αντικείμενο. Έως τώρα οι λεγόμενοι «μανδύες αορατότητας» αποτελούσαν είτε θεωρητικές κατασκευές, είτε αφορούσαν την εξαφάνιση δισδιάστατων αντικειμένων στο εργαστήριο, είτε η αορατότητα περιοριζόταν σε μια συγκεκριμένη οπτική γωνία και δεν ήταν ολική...
Ο νέος μανδύας εξαφανίζει ένα κοινό αντικείμενο στο φυσικό περιβάλλον του, όποια θέση και αν έχει ο παρατηρητής σε σχέση με το αντικείμενο. Όμως, προς το παρόν, ο μανδύας «δουλεύει» μόνο στο τμήμα μικροκυμάτων του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και όχι στο κοινό φως που γίνεται αντιληπτό από τα μάτια μόνο σε υψηλότερες συχνότητες.
Οι ερευνητές του πανεπιστημίου του Τέξας (Όστιν), με επικεφαλής τον καθηγητή Αντρέα Αλού, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό του Ινστιτούτου Φυσικής και της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας «New Journal of Physics» σύμφωνα με το BBC και το Γαλλικό Πρακτορείο, χρησιμοποίησαν τη νέα τεχνολογία της λεγόμενης «πλασμονικής» απόκρυψης για να εξαφανίσουν από την κοινή θέα ένα κυλινδρικό σωλήνα μήκους 18 εκατοστών.
Η νέα τεχνική βασίζεται σε ένα νέο είδος τεχνητών υλικών, στα λεγόμενα πλασμονικά μετα-υλικά, τα οποία αποτελούν ένα συνδυασμό μετάλλων και μη αγώγιμων συνθετικών υλικών, αποτελούμενα από μικροσκοπικές νανο-δομές, οι οποίες είναι πολύ μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός που πέφτει πάνω τους.
Στη φύση, όταν το φως πέφτει πάνω σε ένα αντικείμενο, αντανακλάται από την επιφάνειά του προς μια άλλη κατεύθυνση, όπως όταν ρίχνουμε ένα μπαλάκι του τένις πάνω σε ένα τοίχο και αυτό εξοστρακίζεται. Η αιτία που βλέπουμε γύρω μας τα υλικά αντικείμενα, είναι επειδή οι ακτίνες του φωτός (στο ορατό μήκος κύματος) αντανακλώνται από αυτά και προσπίπτουν στα μάτια μας, τα οποία στη συνέχεια επεξεργάζονται την αισθητηριακή πληροφορία μέσω του εγκεφάλου.
Χάρη στις μοναδικές τους ιδιότητες όμως, τα πλασμονικά μετα-υλικά έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα σκέδασης του φωτός σε σχέση με τα καθημερινά υλικά αντικείμενα. Όταν τα πεδία του σκεδασμένου φωτός από τον εξωτερικό μανδύα και από το ίδιο το αντικείμενο «ανακατεύονται» (αντικυματώνονται), τότε αλληλοεξουδετερώνονται και το τελικό αποτέλεσμα είναι η αορατότητα, δηλαδή η εξαφάνιση του αντικειμένου και μάλιστα από όλες τις οπτικές γωνίες.
Τα πλασμονικά μετα-υλικά θεωρούνται ανώτερα από τα λεγόμενα «μετα-υλικά μετασχηματισμού», στα οποία έχουν στηριχθεί ως τώρα τα περισσότερα πειράματα με μανδύες αορατότητας και τα οποία έχουν την ικανότητα να αναγκάζουν το φως να «καμπυλώνει» γύρω από τα αντικείμενα.
Στο νέο πείραμα, ένας κυλινδρικός σωλήνας καλύφθηκε με ένα εξωτερικό στρώμα πλασμονικού μετα-υλικού και με αυτό τον τρόπο αποκρύφτηκε από τους παρατηρητές. Οι δοκιμές έδειξαν ότι η καλύτερη εξαφάνιση κατέστη εφικτή, όταν τα προσπίπτοντα μικροκύματα είχαν συχνότητα 3,1 gigahertz.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, δεν παίζει κανένα ρόλο το σχήμα του αντικειμένου, καθώς ακόμα και ασύμμετρα ή με παράξενο σχήμα αντικείμενα είναι δυνατό να γίνουν αόρατα.
Όμως το επόμενο μεγάλο βήμα κατάκτησης θα είναι να λειτουργήσει ο πλασμονικός μανδύας όχι μόνο με μικροκύματα, αλλά και με το ορατό φως. Ήδη μερικά πλασμονικά μετα-υλικά είναι φυσικά διαθέσιμα σε οπτικές συχνότητες, όμως, σύμφωνα με τους ερευνητές, τα αόρατα αντικείμενα θα ήταν πολύ μικρά.
Τέτοια μετα-υλικά ενδιαφέρουν ιδιαίτερα το στρατό, καθώς θα καθιστούσαν αεροπλάνα και άλλα οπλικά συστήματα αόρατα στα ραντάρ του εχθρού. Πάντως ένας μανδύας τύπου «Χάρι Πότερ» θα αργήσει ακόμα.
www.kathimerini.grμε πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ