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!

Κυριακή, 22 Νοεμβρίου 2015

Λέιζερ «επιστημονικής φαντασίας»

Οι μέθοδοι δημιουργίας λέιζερ αναπτύσσονται με τρόπο τέτοιο ώστε να επιτυγχάνεται η παραγωγή λέιζερ με δυνατότητες που ξεπερνούν ακόμη και τους πιο ευφάνταστους συγγραφείς

Ψύξη με λέιζερ είναι κάτι που έως τώρα εθεωρείτο απίθανο, καθώς τα λέιζερ, από τότε που δημιουργήθηκαν στη δεκαετία του '60, χρησιμοποιούνται για το ακριβώς αντίθετο, για τη μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας. Ομως, ερευνητές στις ΗΠΑ για πρώτη φορά κατάφεραν να ψύξουν νερό με τη χρήση υπέρυθρου λέιζερ. Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον στο Σιάτλ με επικεφαλής τον Πάντεν Ρόντεν, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «PNAS», πέτυχαν να μειώσουν τη θερμοκρασία του νερού πάνω από δύο βαθμούς Κελσίου και μάλιστα υπό κανονικές συνθήκες...
Το φαινόμενο της ψύξης μέσω λέιζερ είχε στο παρελθόν επιτευχθεί μόνο σε συνθήκες κενού στο Εθνικό Εργαστήριο Λος Αλαμος των ΗΠΑ το 1995, αλλά τώρα είναι η πρώτη φορά που επιτυγχάνεται σε νερό και άλλα υγρά, χωρίς μάλιστα να απαιτείται η ύπαρξη συνθηκών κενού.

Οι ερευνητές αναζητούν πρακτικές εφαρμογές της μεθόδου, η οποία χρειάζεται περαιτέρω βελτίωση (π.χ. να γίνει λιγότερο ενεργοβόρα), σε τομείς όπως η βιολογία και η ιατρική. Τα λέιζερ αυτά θα μπορούσαν, μεταξύ άλλων, να επιβραδύνουν την κίνηση των κυττάρων και των μορίων ώστε να δημιουργήσουν «φιλμ ζωής» σε αργή κίνηση.


Ακόμη, η τεχνολογία ψύξης με λέιζερ θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στη μικροηλεκτρονική. Στο μέλλον τέτοιες ψυκτικές ακτίνες λέιζερ μπορεί να μειώνουν τη θερμοκρασία στα υπερθερμαινόμενα «τσιπάκια» των υπολογιστών και άλλων συσκευών. Δεν είναι τυχαίο ότι ήδη ο Ρόντεν προσελήφθη στη μεγαλύτερη εταιρεία επεξεργαστών, την Intel. Αλλες πιθανές εφαρμογές μπορεί να υπάρξουν στη βιομηχανία και στην άμυνα.


Λέιζερ-σκουπιδοφάγος

Η επιστημονική κοινότητα πασχίζει τα τελευταία χρόνια να βρει μια λύση στο πρόβλημα των λεγόμενων «διαστημικών σκουπιδιών» που έχουν περικυκλώσει τη Γη και ο όγκος τους αυξάνεται συνεχώς. Στο τραπέζι έχουν πέσει δεκάδες πιθανές αλλά και... απίθανες προτάσεις αντιμετώπισης των διαστημικών σκουπιδιών. Ιάπωνες επιστήμονες διατυπώνουν μια νέα πρόταση βγαλμένη κυριολεκτικά από ταινία επιστημονικής φαντασίας. Προτείνουν την τοποθέτηση μεγάλων λέιζερ στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τα οποία θα καταστρέφουν διαστημικά σκουπίδια.


Σε τροχιά γύρω από τη Γη υπολογίζεται ότι βρίσκονται δεκάδες χιλιάδες αντικείμενα που είναι συντρίμμια δορυφόρων και πυραύλων. Ο αριθμός τους μάλιστα πολλαπλασιάζεται καθώς έρχονται σε σύγκρουση μεταξύ τους και σπάνε σε περισσότερα κομμάτια. Τα διαστημικά σκουπίδια υπολογίζεται ότι κινούνται με ταχύτητες μεγαλύτερες των 28 χιλιάδων χλμ./ώρα.


Εκτιμάται ότι περίπου 20 χιλιάδες διαστημικά σκουπίδια έχουν μέγεθος άνω των δέκα εκατοστών, γεγονός που τα καθιστά ιδιαιτέρως επικίνδυνα. Εκτιμάται επίσης ότι υπάρχουν περισσότερα από 370 χιλιάδες αντικείμενα μεγέθους 1-10 εκατοστών τα οποία «ταξιδεύουν» στο Διάστημα. Τα διαστημικά σκουπίδια απειλούν τους δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη, τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό αλλά και τα διαστημικά σκάφη που ξεκινούν από τη Γη για να πραγματοποιήσουν αποστολές.

Σύμφωνα με τη NASA, ο αριθμός των διαστημικών σκουπιδιών αυξάνεται με τέτοιον ρυθμό ώστε πολύ σύντομα θα είναι πλέον αδύνατον να πραγματοποιηθούν διαστημικές αποστολές. Και αυτό διότι θα είναι απίθανο τα σκάφη και οι δορυφόροι που θα εκτοξεύονται να μη χτυπηθούν κατά την έξοδό τους από τη Γη από κάποιο διαστημικό σκουπίδι.

Η πρόταση

Πριν από λίγα χρόνια ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος αποφάσισε την κατασκευή ενός προηγμένου τηλεσκοπίου που θα τοποθετούνταν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Το τηλεσκόπιο έλαβε την ονομασία Extreme Universe Space Observatory (EUSO) και θα είχε ως αποστολή την αναζήτηση διαφόρων τύπων κοσμικών ακτίνων και των νετρίνων, των υποατομικών σωματιδίων που πιστεύεται ότι δημιουργήθηκαν στη Μεγάλη Εκρηξη από την οποία προέκυψε το Σύμπαν.

Τελικά μια σειρά από τεχνικές δυσκολίες αλλά και προβλήματα χρηματοδότησης οδήγησαν την ESA στην απόφαση να μην προχωρήσει στην κατασκευή του τηλεσκοπίου. Ομως η Διαστημική Υπηρεσία της Ιαπωνίας (JAXA) σε συνεργασία με το ιαπωνικό Ινστιτούτο Riken αποφάσισαν να αναλάβουν το έργο. Οι Ιάπωνες προχώρησαν σε σύναψη συνεργασιών με 60 ερευνητικά ινστιτούτα και άλλες 12 χώρες και ξεκίνησαν την κατασκευή του τηλεσκοπίου, η οποία βρίσκεται πλέον στο τελικό της στάδιο. Σύμφωνα με τον προγραμματισμό, το τηλεσκόπιο θα τοποθετηθεί στον ISS το 2017. Επιστήμονες του Ινστιτούτου Riken υποστηρίζουν ότι το τηλεσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην καταστροφή διαστημικών σκουπιδιών.


Αναφέρουν ότι το EUSO έχει την ικανότητα να στοχεύει διαστημικά αντικείμενα και να δίνει στόχο σε μια συστοιχία ισχυρών λέιζερ που θα τοποθετηθούν για αυτόν τον σκοπό στον ISS. Μόλις το τηλεσκόπιο στοχεύσει ένα διαστημικό σκουπίδι τα λέιζερ θα το καταστρέφουν. Οι θιασώτες της ιδέας αναφέρουν ότι τα λέιζερ θα μπορούν να καταστρέψουν διαστημικά σκουπίδια σε απόσταση 100 χλμ. από τον ISS.
www.tovima.gr