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!

Τρίτη 11 Ιουνίου 2013

Νέος αόρατος μανδύας «αποκρύπτει ανθρώπους και δορυφόρους»

 Η εικόνα της καρέκλας εξαφανίζεται και αντικαθίσταται από την εικόνα ενός σκουπιδοτενεκέ που βρίσκεται πίσω της (J. Benjamin Howell et al. / UoR) 
Ρότσεστερ, Νέα Υόρκη
Αντλώντας έμπνευση από τα τρικ που χρησιμοποιούν οι ταχυδακτυλουργοί, ερευνητές στις ΗΠΑ δημιούργησαν «αόρατους μανδύες» που μπορούν να κρύβουν αντικείμενα οποιουδήποτε μεγέθους σε όλα τα μήκη κύματος του ορατού φωτός. Οι περισσότεροι από τους πειραματικούς αόρατους μανδύες που έχουν παρουσιαστεί την τελευταία δεκαετία βασίζονται στα λεγόμενα μεταϋλικά: φουτουριστικές υλικά σχεδιασμένα σε επίπεδο μικροκλίμακας, τα οποία έχουν οπτικές ιδιότητες που δεν απαντώνται στη φύση, και μπορούν να εκτρέπουν το φως γύρω από αντικείμενα. Απώτερος στόχος είναι η δημιουργία ενός μανδύα που θα κρύβει ακόμα και μεγάλα αντικείμενα σε όλα τα μήκη κύματος και σε όλες τις γωνίες θέασης. Σήμερα, όμως, αυτό είναι απλά αδύνατο. Ορισμένες πειραματικές διατάξεις λειτουργούν μόνο στην περιοχή των μικροκυμάτων, μόνο σε ορισμένες γωνίες θέασης, ή μόνο σε πολύ μικρά αντικείμενα...
Οι νέοι μανδύες έχουν κι αυτοί σημαντικούς περιορισμούς, βασίζονται όμως σε απλά, καθημερινά υλικά και κρύβουν αντικείμενα οποιουδήποτε μεγέθους, από παιχνίδια μέχρι ολόκληρους ανθρώπους και δορυφόρους.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη παρουσιάζουν τρεις πειραματικές διατάξεις που λειτουργούν ως μανδύες για ελαφρώς διαφορετικές χρήσεις.


Σε μια από τις διατάξεις αυτές, το αντικείμενο που πρέπει να αποκρυφθεί τοποθετείται ανάμεσα σε δύο δεξαμενές νερού σε σχήμα L. Λόγω της διάθλασης του φωτός από το νερό, σύμφωνα με τον λεγόμενο νόμο του Σνελλ, οι ακτίνες του φωτός περνούν γύρω από το αντικείμενο, περίπου όπως περνά το νερό γύρω από μια πέτρα μέσα στο ρυάκι. Για τον παρατηρητή που κοιτάζει μέσα από τη δεξαμενή, το αντικείμενο είναι σαν να μην υπάρχει.

Σε μια δεύτερη, ακόμα απλούστερη διάταξη, το «αόρατο» αντικείμενο τοποθετείται πίσω από δύο καθρέπτες σε σχήμα L όπως στην παρακάτω εικόνα.



 Τα βέλη δείχνουν πώς εκτρέπονται οι ακτίνες του φωτός έτσι ώστε ο παρατηρητής να μην βλέπει το αντικείμενο.

Στον τρίτο αόρατο μανδύα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια διάταξη από επίπεδους φακούς Φρέσνελ για να πετύχουν περίπου το ίδιο αποτέλεσμα.

Και οι τρεις διατάξεις πάντως έχουν ένα σημαντικό περιορισμό: λειτουργούν μόνο σε μία γωνία θέασης, ενώ το τρικ γίνεται προφανές αν ο παρατηρητής κοιτάξει από διαφορετική κατεύθυνση.

Παρόλα αυτά, οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι πειραματικές διατάξεις τους θα μπορούσαν να βρουν πρακτικές εφαρμογές. «Οι συσκευές μας θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες, για παράδειγμα, στην απόκρυψη δορυφόρων που κινούνται σε μέσες και υψηλές γήινες τροχιές» γράφουν στη μελέτη.

Ίσως πράγματι υπάρχουν κυβερνήσεις που θα ήθελαν να κρύψουν τους δορυφόρους τους από τα μάτια των εχθρών.

Αν όμως αποφασίσουν να χρησιμοποιήσουν αόρατους μανδύες, αυτό θα είναι δύσκολο να γίνει αντιληπτό...

Η μελέτη είναι διαθέσιμη στην υπηρεσία προδημοσίευσης ArXiv.

Βαγγέλης Πρατικάκης
Newsroom ΔΟΛ, www.in.gr