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 20 Δεκεμβρίου 2015

Η Γενική Σχετικότητα σε δράση γύρω από μία μαύρη τρύπα

Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτομαγνητισμός (frame dragging) και, σύμφωνα με αυτό, οποιοδήποτε ουράνιο σώμα περιστρέφεται «παρασύρει» στην ίδια κίνηση και τον χωρόχρονο, συστρέφοντάς τον τοπικά.
Την πιο λεπτομερή μέχρι σήμερα εικόνα για τον τρόπο λειτουργίας ενός φαινομένου που προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, και το οποίο είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί, αποτυπώνει μελέτη φυσικών από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτομαγνητισμός (frame dragging) και, σύμφωνα με αυτό, οποιοδήποτε ουράνιο σώμα περιστρέφεται «παρασύρει» στην ίδια κίνηση και τον χωρόχρονο, συστρέφοντάς τον τοπικά. Ο βαθμός της παραμόρφωσης εξαρτάται από τη μάζα του σώματος, γι’ αυτό και η ομάδα από την Ολλανδία επέλεξε να μελετήσει τον βαρυτομαγνητισμό σε μία από τις πιο ακραίες του εκδοχές. Έτσι, μελέτησε πώς παρασύρει τον χωρόχρονο στην περιστροφική της κίνηση μία μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας η οποία βρίσκεται 28.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη...

Πιο συγκεκριμένα, οι επιστήμονες έβαλαν στο «μικροσκόπιο» τον δίσκο ύλης που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα H1743-322 και ο οποίος συστρέφεται μαζί με τον χωρόχρονο. Μια κίνηση που αφήνει το «αποτύπωμά» της στις ακτίνες Χ που εκπέμπει ο δίσκος.
Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, μεγάλα σώματα όπως η Γη στρεβλώνουν τον χωρόχρονο μέσα στον οποίο βρίσκονται. Επομένως, για παράδειγμα, ο πλανήτης μας «βουλιάζει» τοπικά το χωροχρονικό συνεχές, όπως μια βαριά σφαίρα βουλιάζει το λαστιχένιο σεντόνι πάνω στο οποίο βρίσκεται.
Ο βαρυτομαγνητισμός αναφέρεται στην περίπτωση όπου ένα τέτοιο σώμα περιστρέφεται, με συνέπεια να «τραβά» και επομένως να συστρέφει τον χώρο και τον χρόνο γύρω του. Μάλιστα, το φαινόμενο μελετήθηκε για πρώτη φορά πειραματικά την προηγούμενη δεκαετία, με τη μέτρηση της παραμόρφωσης από την περιστροφή της Γης από τα δεδομένα που συγκέντρωσε το διαστημόπλοιο Gravity Probe B.
Οι επιστήμονες από την Ολλανδία θέλησαν να μελετήσουν το φαινόμενο σε μία περίπτωση όπου εκδηλώνεται με μεγάλη ένταση, επιλέγοντας για αυτό τον σκοπό ένα ουράνιο σώμα με μεγάλη συγκέντρωση μάζας. Αν και σε αυτή την περίπτωση δεν μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν δεδομένα από κάποιο διαστημόπλοιο που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, ανέλυσαν την επίδραση που έχει ο βαρυτομαγνητισμός στην ύλη που υπάρχει γύρω της.
Η ύλη προέρχεται από έναν γειτονικό αστέρα και σχηματίζει έναν δίσκο που περιβάλλει τη H1743-322. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton, οι ερευνητές εξέτασαν τις ακτίνες Χ που εκπέμπουν τα ιόντα σιδήρου από τον δίσκο.
Αυτά τα ιόντα εκπέμπουν ακτινοβολία σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, η οποία όμως εμφανίζει μικρές διακυμάνσεις με τη μεταβολή της διεύθυνσης κίνησής τους ως προς έναν παρατηρητή. Έτσι, καταγράφοντας πώς αυξομειώνεται η συχνότητα με την πάροδο του χρόνου, η ομάδα μπόρεσε να «χαρτογραφήσει» την κίνηση των ιόντων μέσα στον δίσκο.
Με αυτό τον τρόπο, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως ο δίσκος συστρέφεται, ακολουθώντας την τοπική παραμόρφωση του χωρόχρονου. Μάλιστα, στις πιο κοντινές στη μαύρη τρύπα ζώνες του δίσκου, η ένταση του φαινομένου είναι 100 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον βαρυτομαγνητισμό που προκαλεί η Γη.
Σύμφωνα με τους Ολλανδούς φυσικούς, η έρευνά τους δείχνει επίσης ότι η ακτινοβολία των ιόντων σιδήρου αποτελεί ένα «αποτύπωμα» που μπορεί να δώσει σημαντικά στοιχεία για το τι συμβαίνει στη «γειτονιά» σωμάτων όπως η H1743-322. Επομένως, δίνει τη δυνατότητα να μελετηθούν ακόμη καλύτερα οι μαύρες τρύπες.
www.naftemporiki.gr