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!

Σάββατο 7 Δεκεμβρίου 2013

Σκουληκότρυπες και κβαντική διεμπλοκή

Διάγραμμα που απεικονίζει την σκουληκότρυπα, δηλαδή συντομεύσεις που παρακάμπτουν το χώρο μεταξύ δύο διαφορετικών σημείων και προβλέπονται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας.
Σε δύο ξεχωριστά άρθρα που δημοσιεύονται στο περιοδικό Physical Review Letters, τρεις ερευνητές υποστηρίζουν πως το φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής, συνεπάγεται τη δημιουργία μίας σκουληκότρυπας μεταξύ των εμπλεκόμενων σωματιδίων, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στην έρευνα για μία κβαντική θεωρία βαρύτητας. H κβαντική διεμπλοκή υποστηρίζει πως όταν δύο σωματίδια έχουν αλληλεπιδράσει και βρίσκονται σε διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις (αντίθετη φορά σπιν για παράδειγμα), διατηρούν αυτή την ιδιότητα σε οποιοδήποτε σημείο του Σύμπαντος και αν βρίσκονται...
Αλλάζοντας τη κβαντική κατάσταση ενός από τα δύο σωματίδια, επηρεάζουμε ταυτόχρονα και την κατάσταση του άλλου, κάτι όμως που αντιτίθεται στη κεντρική ιδέα της θεωρίας της σχετικότητας πως τίποτε δεν κινείται (ή μεταδίδεται) ταχύτερα από το φως.
Τι είναι όμως αυτό που προκαλεί την άμεση μετάδοση μιας ιδιότητας από ένα σημείο του χωροχρόνου σε ένα άλλο;
Νωρίτερα αυτή τη χρονιά, οι διάσημοι φυσικοί Χουάν Μαλντασένα και Λέοναρντ Σούσκιντ είχαν δείξει πως δύο μαύρες τρύπες που βρίσκονται αρχικά σε κατάσταση διεμπλοκής και στη συνέχεια απομακρύνονται η μία από την άλλη, τότε μεταξύ τους σχηματίζεται ένα βαρυτικό τούνελ, γνωστό και ως σκουληκότρυπα. Οι σκουληκότρυπες είναι στην ουσία συντομεύσεις που παρακάμπτουν το χώρο μεταξύ δύο διαφορετικών σημείων και προβλέπονται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας.
Ο ερευνητής Τζούλιαν Σόνερ από το ΜΙΤ, και ανεξάρτητα οι Κρίστιαν Γένσεν και Αντρέας Καρχ από τα πανεπιστήμια Βικτόρια και Ουάσινγτον αντίστοιχα, μέσα από το πρίσμα της θεωρίας χορδών εξέλιξαν περαιτέρω τη συγκεκριμένη ιδέα, βρίσκοντας πως σκουληκότρυπες δημιουργούνται ακόμη και μεταξύ δύο σωματιδίων που έχουν μπλεχτεί κβαντικά.
Οι ερευνητές περιέγραψαν δύο κουάρκ (τους δομικούς λίθους των πρωτονίων και των νετρονίων), που έχουν δημιουργηθεί από το κενό σύμφωνα με το φαινόμενο Σβίνγκερ, τα οποία κατοικούν σε ένα τετραδιάστατο χωροχρόνο. Σύμφωνα με τη θεώρησή τους, η βαρύτητα κατοικεί σε μία πέμπτη διάσταση, από όπου και δρα για να καμπυλώσει τις υπόλοιπες τέσσερις διαστάσεις. Χρησιμοποιώντας τεχνικές τις θεωρίες χορδών προέκυψε πως η δημιουργία των δύο κουάρκ συνεπάγεται και μία ταυτόχρονη δημιουργία μιας σκουληκότρυπας που τα συνδέει. Σε βαθύτερο επίπεδο οι ερευνητές ανακάλυψαν και μία γεωμετρία που περιέγραφε τη συγκεκριμένη κατάσταση, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε μία νέα θεωρία βαρύτητας.   
Εάν ευσταθεί η θεώρηση αυτή, ίσως η βαρύτητα να μην είναι θεμελιώδης δύναμη της φύσης, αλλά να προκύπτει ως αποτέλεσμα της κβαντικής διεμπλοκής. Κάτι τέτοιο θα ήταν αναμφίβολα ένα μεγάλο βήμα για την επιστήμη, καθώς η ενοποίηση της Γενικής Σχετικότητας με τη κβαντική μηχανική σε μία ενιαία θεωρία κβαντικής βαρύτητας, αποτελεί ίσως τη μεγαλύτερη πρόκληση της σύγχρονης φυσικής.
www.naftemporiki.gr