Η φυσική το 2011 σύμφωνα με την ανασκόπηση του Physics World

Το κορυφαίο επίτευγμα του 2011 αφορά τις διαδρομές που ακολουθούν φωτόνια καθώς περνούν από μια διπλή σχισμή -εικόνα αρχείου 

Μια πρωτοποριακή μελέτη για την καταγραφή της διαδρομής που ακολουθούν μεμονωμένα φωτόνια ήταν το κορυφαίο επίτευγμα του 2011 στη Φυσική σύμφωνα με το έγκριτο Physics World, το οποίο εκδίδει το Ινστιτούτο Φυσικής της Βρετανίας.

Στην κορυφή του φετινού Top10 βρίσκεται η εργασία του Εφρέμ Στάινμπεργκ στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο του Καναδά. Ο ερευνητές της κβαντομηχανικής κατάφερε να δείξει πειραματικά κάτι που θεωρούνταν αδύνατο έως τώρα: την παρακολούθηση της ακριβούς διαδρομής μεμονωμένων φωτονίων που δημιουργούν σχήματα συμβολής καθώς περνούν μέσα από μια διπλή σχισμή. Χάρη στο νέο πείραμα, δεν είναι πλέον απαγορευμένη για τους κβαντικούς φυσικούς η ερώτηση σχετικά με το πού βρίσκεται ένα φωτόνιο, πριν αυτό εντοπιστεί στο χώρο.

Aephraim Steinberg wants you to throw off your quantum biases

Τις υπόλοιπες εννέα θέσεις καταλαμβάνουν:

• Μετρώντας την κυματοσυνάρτηση: Ο Τζεφ Λούντιν του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνών του Καναδά, ο  οποίος χρησιμοποίησε την τεχνική της «ασθενούς μέτρησης» για να προσδιόρισουν την κυματοσυνάρτηση ενός συνόλου όμοιων φωτονίων, χωρίς να καταστρέψουν κανένα από αυτά. Η μέχρι σήμερα χρησιμοποιούμενη μέθοδο της «κβαντικής τομογραφίας» αλλοίωνε την κατάσταση των φωτονίων.

The wavefunction of a photon, containing all the information about it at any given time, is colourfully depicted in this artist's interpretation, superimposed on an image of the experimental set-up used by Lundeen and his team. (Courtesy: Jeff Lundeen and Charles Bamber)

• Αόρατος μανδύας: Στην τρίτη θέση βρίσκονται δύο ερευνητικές ομάδες, μία στο Πανεπιστημίου Κορνέλ των ΗΠΑ με επικεφαλής Αλεξάντερ Γκαέτα και μία στο Imperial College του Λονδίνου υπό τον Μάρτιν ΜακΚολ. Οι δύο ομάδες έδειξαν, αρχικά θεωρητικά και έπειτα πρακτικά, ότι ένα συμβάν στον χώρο και τον χρόνο μπορεί να καταστεί «ανύπαρκτο» για τον παρατηρητή, εάν καλυφθεί από ένα «χωροχρονικό αόρατο μανδύα».

Cloaking space–time

• Οι μαύρες τρύπες ως μεζούρα: Στην τέταρτη θέση μια νέα τεχνική ακριβούς μέτρησης των κοσμικών αποστάσεων, η οποία χρησιμοποιεί ως σημείο αναφοράς μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Η μέθοδος προτάθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης στη Δανία και του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία, με επικεφαλής τον Ντάραχ Γουότσον. Αντίθετα με τους υπερκαινοφανείς αστέρες που χρησιμοποιούνται σήμερα ως σημεία αναφοράς για τη μέτρηση αποστάσεων, οι μαύρες τρύπες στους γαλαξιακούς πυρήνες υπάρχουν παντού και η ακτινοβολία τους διαρκεί περισσότερο χρόνο.

Galaxy cluster containing a quasar

• Και εγένετο φως: Στην πέμπτη θέση ο Κρίστοφερ Γουίλσον του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Τσάλμερς της Σουηδίας, ο οποίος, μαζί με φυσικούς από την Ιαπωνία, την Αυστραλία και τις ΗΠΑ, έριξε φως στο κβαντικό «φαινόμενο Καζιμίρ». Κατάφεραν με τη βοήθεια ενός κατόπτρου να μετατρέψουν ζεύγη εικονικών φωτονίων σε πραγματικά φωτόνια, στη ουσία γεννώντας φως από το σκοτάδι.

An illustration of the dynamical-Casimir-effect experiment. The round mirror at the top of the image symbolizes the vibrating mirror that is created in the SQUID below. (Courtesy: Philip Krantz, Chalmers University)

• Ζέστη ρεκόρ: Στην έκτη θέση, μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ, την Ινδία και την Κίνα, η οποία πραγματοποίησε την ακριβέστερη ως σήμερα εκτίμηση της θερμοκρασίας (δύο τρισεκατομμύρια βαθμοί Κέλβιν) που επικρατούσε στο νεογέννητο σύμπαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν ακόμα σχηματιστούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια από μια «σούπα» ελεύθερων κουάρκ και γλουονίων. 

• Μαγειρεύοντας νετρίνα: Στην έβδομη θέση μια διεθνής ομάδα φυσικών που εργάζονται στο ιαπωνικό πείραμα Τ2Κ. Εξέπεμψαν μια υπόγεια ακτίνα νετρίνων μυονίων σε έναν ανιχνευτή και ανακάλυψαν έξι νετρίνα που είχαν «ταλαντωθεί», ή μεταμορφωθεί σε νετρίνα ηλεκτρονίων, δείχνοντας έτσι ότι όντως μία μορφή νετρίνο μπορεί να μεταβληθεί σε μία άλλη.

The SuperKamiokande detector

• Βιολέιζερ: Στην όγδοη θέση η ομάδα του Μάλτε Γκάδερ στο Χάρβαρντ, η οποία δημιούργησε το πρώτο βιολογικό λέιζερ από ζωντανό κύτταρο, χρησιμοποιώντας μια δέσμη ισχυρού μπλε φωτός για να διεγείρουν φθορίζουσες πρωτεΐνες στο κύτταρο.

Microscope image of a single biological cell (shown in black and white) that is genetically programmed to produce green fluorescent protein (GFP). When placed inside an optical resonator, this cell can generate green laser light. Due to the irregular internal structure of the cell, the laser spot has an apparently random pattern. (Courtesy: Malte Gather)

• Κβαντικό τσιπ: Στην ένατη θέση ο Ματέο Μαριαντόνι και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, οι οποίοι πέτυχαν σημαντική πρόοδο για τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή, δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο τσιπ που εκτελεί δύο κβαντικούς αλγόριθμους.

In the centre of the image is a quantum bus. This is connected on either side to a qubit (the two squares in the image). Each of these qubits is then linked to a quantum memory. A zeroing register is included in each of the squares in the centre of the image. (Courtesy: Erik Lucero)

• Κατάλοιπα του Μπιγκ Μπανγκ: Στη δέκατη θέση, τέλος, βρίσκεται η ομάδα της Μισέλ Φουμαγκάλι στα πανεπιστήμια της Καλιφόρνια και του Βερμόντ, η οποία εντόπισε για πρώτη φορά αρχέγονα νέφη αερίων, κυρίως υδρογόνου, που θεωρούνται αυθεντικά απομεινάρια της Μεγάλης Έκρηξης. 

An artist's impression of an ancient cloud forming into a star

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ

ΝΑΝΟΠΟΥΛΟΥ ΣΥΝΕΝΤΕΥΞΗ

Τον Ιανουάριο του 2008 ο καθηγητής Πίτερ Χιγκς δήλωνε: «Είµαι 90% βέβαιος πως ο επιταχυντής του CERN θα εντοπίσει τελικά το µποζόνιο, ακόµη και αν χρειαστούν µήνες αναλύσεων. Αν δεν το βρούµε ως τον Μάιο του 2009, που κλείνω τα 80, θα πω στον γιατρό µου να µε κρατήσει ζωντανό λίγο παραπάνω».

Τελικά χρειάστηκε να κρατηθεί ζωντανός τριάντα µήνες παραπάνω ο υγιέστατος 83χρονος σήµερα καθηγητής Χιγκς για να ακούσει την περασµένη Τρίτη (13 ∆εκεµβρίου) ότι το σωµατίδιο που φέρει το όνοµά του στην ουσία βρέθηκε. Αν µάλιστα κρατηθεί και άλλους δώδεκα µήνες στη ζωή, τότε τον ∆εκέµβριο του 2012 θα παραλάβει ένα από τα πιο προβλέψιµα Νοµπέλ Φυσικής που έχουν δοθεί ποτέ. Και αν θα πάρει το βραβείο Νοµπέλ δεν θα το πάρει µόνο ο Χιγκς, θα το πάρουν και ο Εγκλέρ και ο Μπρουτ που ήταν οι συνεργάτες του στην ανάπτυξη αυτής της θεωρίας.
Δεν ξέρω κανένα σωματίδιο του Θεού ή του Διαβόλου . Οι επιστήμονες δεν χρησιμοποιούν τέτοιες εκφράσεις. Αυτό που βρέθηκε λέγεται σωματίδιο του Higgs και σήμερα παρότι ήμουν σίγουρος εδώ και χρόνια , αυτό που άκουσα ήταν μουσική στα αφτιά μου. Ειναι η πιο ευτυχισμένη ημέρα της δικής μου ζωής αλλά και πάρα πολλών ακόμη επιστημόνων σε ολόκληρο τον πλανήτη.
Τελικά η επιστήμη θα χωρίζεται πλεον χρονολογικά σε π.Χ. προ σωματιδίου Χιγκς και μ.Χ;
Ναι για μένα και για πάρα πολλούς η σημερινή ημέρα ορίζει το πριν και το μετά. Είναι μια σημαδιακή ημέρα. Μιλάμε για το σωματίδιο το οποίο δημιουργεί τη μάζα σε όλα τα υπόλοιπα σωματίδια που υπάρχουν. Είναι η μάνα όλων των μαζών.
Και για να το καταλάβουμε ίσως καλύτερα, με ποια προηγούμενη επιστημονική ανακάλυψη θα συγκρίνατε αυτήν εδώ;
Θα την συνέκρινα ίσως με την ανακάλυψη της αντιύλης από τον Άντερσον το 1932. Είχα πει πολλές φορές ότι αν δεν βρεθεί το σωματίδιο Χιγκς, τότε η δική μας γενιά έχει πάρει επιστημονικά τη ζωή της εντελώς λάθος και θα πάω για ψάρεμα σε κάποιο νησάκι. Εκτός από το ότι το σωματίδιο Χιγκς φώναξε εδώ είμαι , είναι σημαντικό και το πόση μάζα έχει τελικά. Βρίσκεται στα 125 GeV συν πλην ένα. Θα μπορούσε να έχει από εκατό φορές τη μάζα του πρωτονίου και να φτάνει ως χίλιες φορές. Μιλάμε για μία πολύ μεγάλη περιοχή. Είναι όμως πάρα πολύ σημαντικό ότι το βλέπουν στην περιοχή αυτήν ακριβώς η οποία είχε προβλεφθεί ότι πρέπει να είναι των 125 Gev.
Αφού τα σωματίδια Χιγκς δίνουν μάζα σε όλα τα υπόλοιπα σώματα, έχουμε και εμείς στο σώμα μας σωματίδια Χιγκς;
Εννοείται. Με την έννοια αυτή έχουμε και στον οργανισμό μας τέτοια σωματίδια.
Υπάρχει πιθανότητα κακής χρήσης αυτού του σωματιδίου , όπως έγινε με την πυρηνική ενέργεια;
Όταν ρώταγαν τον Ράδερφορντ και τον Αινστάιν τις δεκαετίες του 10 και του 20 αν αυτά που ανακάλυπταν τότε είχαν καμία σχέση με τη ζωή μας, αυτοί έλεγαν όχι, απλά έτσι θα καταλάβουμε καλύτερα τον κόσμο, και όμως είδατε μετά πως χρησιμοποιήθηκαν οι ανακαλύψεις τους. Πότέ δεν πρέπει να λες ποτέ, αλλά με την έννοια του άμεσου μέλλοντος δεν βλέπω να έχει κανενός είδους εφαρμογή.

Ενώ όμως η ύπαρξη του σωματιδίου προτάθηκε από τον Βρετανό Χιγκς, ο τρόπος που ανακαλύφθηκε τελικά είναι αρκετά ελληνικής προέλευσης. Είμαι πολύ ευτυχισμένος γιατί ο τρόπος που παράγουν το σωματίδιο Χικς βασίζεται σε δύο εργασίες μου, η μία του 1976 στο Cern με τον Τζον Έλις και η άλλη του 1978 στο Χάρβαρντ με τον Σέλντον Γκλάσοου. Όπως μου είχε πει πριν από χρόνια ο μεγάλος φυσικός, ο Γκέλμαν, αυτός που έχει ανακαλύψει τα quarks, εσείς οι Έλληνες το ξεκινήσατε πριν από δυόμισι χιλιάδες χρόνια και μου φαίνεται ότι εσείς οι Νεοέλληνες θα το τελείωσετε. Χαίρομαι πάρα πολύ που εμείς οι Έλληνες είμαστε στο κέντρο των πραγμάτων και στις προβλέψεις για τηα μάζα του μποζονίου του Χιγκς αλλά και πειραματικά. Και νομίζω ότι αυτό πρέπει να μας κάνει υπερήφανους και να μας ανεβάσει κάπως ψυχολογικά. Όλος ο κόσμος ζει σε μία πραγματικά δύσκολη εποχή και τουλάχιστον συμβαίνουν τέτοια γεγονότα για να αποδεικνύουν τη μεγαλοσύνη του ανθρώπου.
Αυτή η ανακάλυψη νομίζετε ότι περισσότερο θα ενοποιήσει τους ανθρώπους ή μπορεί να τους διχάσει σε σχέση με τον Θεό και το Σύμπαν;
Η ανακάλυψη αυτή θα ενοποιήσει τον κόσμο. Η επιστήμη είναι ανεξάρτητη και τέτοιες ανακαλύψεις που αποδεικνύουν τη μεγαλοσύνη του ανθρώπινου πνεύματος μας αγκαλιάζουν όλους. Η επιστήμη παίζει και πρέπει να παίζει τεράστιο ρόλο σε αυτή την ενοποίηση των ανθρώπων.

Ποιος πιστεύεται ότι θα άξιζε να ζει σήμερα για να ακούσει αυτή την ανακάλυψη;

Σίγουρα η παρέα Θαλής, Ηράκλειτος, Αναξίμανδρος, Πυθαγόρας και Δημόκριτος θα ήταν εκστασιασμένοι σήμερα. Αυτοί που κοίταξαν τον κόσμο και είπαν εγώ τον κόσμο αυτόν θα τον καταλάβω με λογική. Όλο το όνειρό τους, γενιά με τη γενιά, είναι πραγματοποιήσιμο τώρα. Και από τους νεότερους ο Αινστάιν.
Δεν είναι εκπληκτικά αντιφατικό ότι ο άνθρωπος ο οποίος είναι σχεδόν το απόλυτο τίποτα στο Σύμπαν, είναι παράλληλα και τόσο σημαντικός ώστε να μπορεί να φτάνει τόσο βαθιά στην εξήγηση του Σύμπαντος;
Νομίζω ότι θα πεθάνω και αυτό θα είναι το μεγαλύτερο μυστήριο για εμένα. Ενώ είμαστε αυτά τα ανθρωπάκια μπορούμε και συλλαμβάνουμε όλα αυτά και μπορούμε να εξηγούμε τι γίνεται στην άλλη μεριά του Σύμπαντος. Είμαστε πεπερασμένοι σε χρόνο και σε χώρο. Σε χρόνο γιατί είμαστε καρφωμένοι στη Γη ενώ το Σύμπαν είναι άπειρο. Αλλά και στη Γη ακόμη είμασε μικρές μονάδες με 1,3 χιλίογραμμα μυαλού. Αυτό λοιπόν το μυαλό είναι το μεγαλύτερο μυστήριο στη φύση. Και όπως έλεγε ο Αινστάιν, το πιο ακατανόητο πράγμα είναι ότι το Σύμπαν είναι κατανοητό.
Υπάρχει πιθανότητα οι επιστήμονες να ψάχνετε το σωματίδιο που γέννησε το σωματίδιο Χιγκς;
Ο τελικός στόχος είναι τα super strings, οι υπερχορδές. Θα είμαστε ικανοποιημένοι για ένα διάστημα με αυτό που βρήκαμε τώρα, μετά θα έρθει η κατάθλιψη της κατάκτησης και μετά πάλι από την αρχή αλλά το ζητούμενο είναι οι υπερχορδές, αφού όλα αυτά είναι κατάλοιπά τους.
Το σωματίδιο του Χιγκς είναι κάτι σαν ορεκτικό δηλαδή;
Ναι. Το κυρίως πιάτο είναι οι υπερχορδές. Στην αρχή του Σύμπαντος οι ενέργεις ήταν τόσο μεγάλες που εκεί δούλευαν αυτές. Εγώ μιλάω για το σωματίδιο Χιγκς και το μυαλό μου είναι στο πολυσύμπαν.
Δηλαδή ακόμη και να υπάρχουν πιο προηγμένοι πολιτισμοί στο Σύμπαν, απλά θα έχουν βρει το σωματίδιο Χιγκς πριν από εμάς και θα το ονομάζουν αλλιώς;
Ακριβώς. Τα ίδια πράγματα θα βλέπουν. αλλα θα τα έχουν κατανοήσει με δικά τους σύμβολα και δεν θα το ονομάζουν μποζόνιο Χιγκς, αλλά κάπως αλλιώς στη δική τους γλώσσα συνεννόησης.
Η συνέντευξη δόθηκε στον Μάκη Προβατά και δημοσιεύθηκε στο Βήμα της Κυριακής

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΣΑΠΟΥΝΙΟΥ

Εύκολα και απλά


Ένας εύκολος τρόπος να φτιάξετε το δικό σας υγρό σαπούνι για να πλένεστε είναι:



- Ανακατέψτε 8 κουταλιές σούπας σαπούνι που έχετε τρίψει στον τρίφτη τυριού και 4 λίτρα νερό και 2 κουταλιές σούπας γλυκερίνη (αν θέλετε)

- Ζεστάνετε σε χαμηλή φωτιά ανακατεύοντας με ξύλινη κουτάλα κάθε τόσο, μέχρι να διαλυθεί το σαπούνι.

- Βάλτε σε μπουκαλάκι ή δοχείο ή ό,τι σας αρέσει για να το χρησιμοποιήσετε.

Η ΗΛΙΚΙΑ ΣΑΣ

Ο ερχομός του Νέου Έτους συχνά φέρνει μαζί του υποσχέσεις και στόχους που βάζουμε στον εαυτό μας, για να βελτιώσουμε τη φυσική μας κατάσταση. Για να ανακαλύψετε την «πραγματική» ηλικία του σώματός σας, κάντε μερικά απλά τεστ:




Εγκέφαλος

Μετρήστε ανάποδα από το 100 ανά επτάδες. Κρατήστε το χρόνο που χρειάζεστε για να ολοκληρώσετε το μέτρημα. Αν είστε κάτω από 40 ετών, δεν πρέπει να κάνετε περισσότερο από 20 δευτερόλεπτα. Αν η ηλικία σας είναι ανάμεσα στα 40 και τα 60, ο ιδανικός χρόνος ανεβαίνει στα 40 δευτερόλεπτα.



Αν ο χρόνος σας είναι καλύτερος, αφαιρέστε δύο χρόνια από την ηλικία σας. Αν είναι χειρότερος προσθέστε δύο, για να βρείτε την «ηλικία» του εγκεφάλου σας. (Professor Dave Moore, Πανεπιστήμιο του Nottingham).



Δέρμα



Ακουμπήστε την παλάμη σας στο τραπέζι και τσιμπήστε το δέρμα σας, κρατώντας το για ένα λεπτό. Αφήστε το και χρονομετρήστε πόση ώρα χρειάζεται για να επανέλθει στην αρχική του θέση.



Για χρόνο μικρότερο των 30 δευτερολέπτων αφαιρέστε τρία χρόνια από την ηλικία σας. Για 1-2 δευτερόλεπτα η ηλικία η δική σας και του δέρματός σας ταυτίζονται. Αν χρειάζεστε 11-30 δευτερόλεπτα προσθέστε τρία χρόνια. (Dr Andrew Wright, Πανεπιστήμιο του Bradford).



Πνεύμονες



Πάρτε μια βαθιά ανάσα και προσπαθήστε να φουσκώσετε ένα μπαλόνι μεσαίου μεγέθους. Δέστε το μπαλόνι στο σημείο που έφτασε με τον αέρα της μιας ανάσας σας. Με ένα χάρακα μετρήστε το πλάτος του μπαλονιού. Τα 7-9 εκατοστά αντιστοιχούν σε 0,5 λίτρα αέρα, τα 10-11 εκ. σε 1 λίτρο, τα 12-13 εκ. σε 1,5 λίτρα, τα 14-16 εκ. σε 2-3 λίτρα και τα 20-22 σε 4-5 λίτρα αέρα.



Αν βρίσκεστε στην πρώτη κατηγορία προσθέστε πέντε χρόνια στην ηλικία σας. Αν γεμίσατε το μπαλόνι με 1-1,5 λίτρα αέρα, προσθέστε τρία χρόνια. Για 2-3 λίτρα προσθέστε ένα χρόνο. Τέλος, αν ο αέρας έφτασε τα 4-5 λίτρα, αφαιρέστε τρία χρόνια. (Dr Keith Prowse, μέλος του British Lung Foundation).