Τα νετρίνα δεν κινούνται ταχύτερα από το φως

Εντέλει τα νετρίνα δεν κινούνται ταχύτερα από το φως! Η  επανάληψη των μετρήσεων με όλους τους διαθέσιμους ανιχνευτές του ιταλικού εργαστηρίου Γκραν Σάσο τους OPERA, ICARUS, BOREXINO, LVD και επιβεβαιώνει οριστικά ότι τα νετρίνα δεν παραβιάζουν τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Η ανακοίνωση έγινε από τον Σέρτζιο Μπερτολούτσι, διευθυντή ερευνών του CERN, στο 25ο Διεθνές Συνέδριο για τη Φυσική των νετρίνων και την Αστροφυσική, που πραγματοποιείται στο Κιότο της Ιαπωνίας-δες τις ανακοινώσεις του CERN εδώ. Γιατί όμως το αρχικό πείραμα είχε δώσει αυτές τις ανορθόδοξες και λανθασμένες ενδείξεις; Η πιθανότερη αιτία είναι μια ελαττωματική σύνδεση σε καλώδιο οπτικών ινών, την οποία αναγνώρισαν οι ερευνητές τον περασμένο Μάρτιο. Λόγω μάλιστα της ανησυχίας ότι τη φήμη του εργαστηρίου Γκραν Σάσο θα δεχόταν πλήγμα από την προκλητική αρχική ανακοίνωση, δύο επικεφαλής ερευνητές της ομάδας OPERA υποχρεώθηκαν σε παραίτηση τον περασμένο Μάρτιο (δες εδώ κι εδώ). 

Μια ακόμα επαλήθευση της Γενικής Σχετικότητας

Το βασικό συμπέρασμα της Γενικής Σχετικότητας, η υπόθεση ότι το φως, καθώς βγαίνει από το βαρυτικό πεδίο ενός αστρικού σώματος, χάνει μέρος της ενέργειάς του, επιβεβαιώνεται για πρώτη φορά και σε κοσμικό επίπεδο από μια ομάδα αστροφυσικών του Ινστιτούτου Niels Bohr του πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, Δανία, με επικεφαλής τον Radoslaw Wojak (δες εδώ). Όπως περιγράφουν στη μελέτη τους σκέφθηκαν να συγκρίνουν το μήκος κύματος του φωτός που «βγαίνει» από τα σμήνη των γαλαξιών. Αν η πρόβλεψη του Αϊνστάιν ήταν σωστή, το φως που εξέρχεται από το κέντρο ενός σμήνους (όπου η βαρύτητα είναι μεγαλύτερη) θα έπρεπε να έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από αυτό που έρχεται από τα άκρα και οι επιστήμονες θα έπρεπε δηλαδή να «βλέπουν» μια συγκεκριμένη «βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό» του φάσματος του φωτός. Επειδή μια τέτοια μέτρηση σε ένα μόνο σμήνος γαλαξιών είναι εξαιρετικά δύσκολη εξ αιτίας της μικρής επίδρασης του φαινομένου, οι ερευνητές αποφάσισαν να ελέγξουν πολλά σμήνη γαλαξιών μαζί. Για αυτό το λόγο εξέτασαν στοιχεία από 8000 σμήνη γαλαξιών, μέτρησαν το μήκος των κυμάτων φωτός που προερχόταν από το κέντρο και από τα άκρα τους και προχώρησαν σε στατιστική ανάλυση. Η βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό που έδωσαν τα αποτελέσματά τους ταίριαζε ακριβώς με αυτήν που προβλέπεται από τη Γενική Σχετικότητας. Σύμφωνα με τον επικεφαλής ερευνητή «Αποδείχθηκε ότι οι θεωρητικοί υπολογισμοί της βαρυτικής μετατόπισης προς το ερυθρό με βάση τη Γενική Σχετικότητας ήταν σε απόλυτη συμφωνία με τις αστρονομικές παρατηρήσεις» και «η  ανάλυση των παρατηρήσεών μας στα σμήνη γαλαξιών δείχνει ότι η βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό κινείται αναλογικά σε σχέση με την επιρροή από τη βαρύτητα των σμηνών γαλαξιών». Παρόλο που τα αποτελέσματα χρήζουν περεταίρω μελέτης όλοι συμφωνούν ότι αποτελούν μια μεγάλη νίκη για τη θεωρία του Αϊνστάιν. Εκτός αυτού φαίνονται επίσης να επιβεβαιώνουν την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης αποκλείοντας τα εναλλακτικά μοντέλα που την αμφισβητούν (δες εδώ κι εδώ).Υπόψη ότι προ μηνών οι μετρήσεις του Gravity Probe B επαλήθευσαν την πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας ότι ο χωρόχρονος καμπυλώνεται γύρω από τα μεγάλα ουράνια σώματα (δες εδώ).

H σκοτεινή ενέργεια υπάρχει...

Επιβεβαιώνεται η ύπαρξη της (μυστηριώδους) σκοτεινής ενέργειας (dark energy) που πληρεί το Σύμπαν, σύμφωνα με τα πρώτα αποτελέσματα μιας (νέας) μεγάλης σχετικής έρευνας. Μετά τετραετή μελέτη περισσότερων των 200 χιλιάδων γαλαξιών, στο πλαίσιο της έρευνας «WiggleZ Dark Energy Survey», οι 26 επιστήμονες (από 14 διαφορετικούς ερευνητικούς φορείς), με επικεφαλής τους καθηγητές Chris Blake και Karl Glazebrook από το Swinburne Institute of Technology, Μελβούρνη, Αυστραλία, και τον καθηγητή Michael Drinkwater από το πανεπιστήμιο του Qeensland, Αυστραλία, «κοιτώντας» μέχρι οκτώ δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν, ανέλυσαν τον τρόπο κατανομής των γαλαξιών στο Σύμπαν, καθώς επίσης το πόσο γρήγορα οι ομάδες γαλαξιών έχουν σχηματιστεί στο πέρασμα του χρόνου. Μέσα από το συνδυασμό αυτών των παρατηρήσεων και των σχετικών μετρήσεων, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πράγματι υπάρχει η σκοτεινή ενέργεια, που όμως ακόμα κανείς δεν ξέρει τι ακριβώς είναι, παρόλο που η ιδέα της προτάθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του ΄90 (δες εδώ). Αστροφυσικοί και κοσμολόγοι για να ερμηνεύσουν την επέκταση του Σύμπαντος έπρεπε είτε να αναθεωρήσουν τη Γενική Σχετικότητα  είτε να αποδεχτούν ότι στο Σύμπαν είναι πανταχού παρούσα μια νέα μορφή ενέργειας, που προκαλεί τη συνεχή επέκτασή του (λειτουργεί σαν αντι-βαρύτητα) και συνεπώς αιτιολογεί την επιταχυνόμενη απομάκρυνση των γαλαξιών μεταξύ τους. Σήμερα, οι περισσότεροι επιστήμονες αποδέχονται ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί μια «κοσμολογική σταθερά», μια ιδέα που είχε προτείνει ο Αϊνστάιν και αργότερα την απέρριψε, θεωρώντας την το μεγαλύτερο λάθος(!) του. «Η δράση της σκοτεινής ενέργειας είναι σαν να πετάς μια μπάλα στον αέρα και αυτή να απομακρύνεται προς τα πάνω όλο και πιο γρήγορα» είπε, χαριτολογώντας, ο καθηγητής Chris Blake (εδώ, εδώ κι εδώ). Και σύμφωνα με τον καθηγητή Warrick Couch της αυστραλιανής ομάδας, «Αν και η ακριβής φυσική που απαιτείται για την ερμηνεία της σκοτεινής ενέργειας παραμένει ακόμα ένα μυστήριο, η γνώση ότι η σκοτεινή ενέργεια υπάρχει, δίνει τη δυνατότητα στους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα την προέλευση, την εξέλιξη και το μέλλον του Σύμπαντος» (εδώ, εδώ). Οι παρατηρήσεις του WiggleZ έγιναν δυνατές χάρη στον ισχυρό φασματογράφο με τον οποίο είναι εφοδιασμένο το μεγάλο Αγγλο-αυστραλιανό τηλεσκόπιο στο Αυστραλιανό Αστρονομικό Παρατηρητήριο (ΑΑΟ) και είναι σε θέση να «δει» 392 γαλαξίες σε μια ώρα σε απόσταση του ημίσεως του ορατού Σύμπαντος, αλλά και δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA Galaxy Evolution Explorer (Galex) (δες κι εδώ).Το εύρημα των Αυστραλών επιστημόνων έρχεται να ενισχύσει τις μετρήσεις Αμερικανών επιστημόνων της ομάδας SHOES (Supernova Ho for the Equation of State) που εργάζεται για να βελτιώσει την ακρίβεια της σταθεράς του Hubble –μια και η μεγαλύτερη ακρίβεια της σταθεράς Hubble μας επιτρέπει να κατανοήσουμε την συμπεριφορά της σκοτεινής ενέργειας (δες εδώ).Υπόψη ότι η σκοτεινή ενέργεια εκτιμάται ότι αποτελεί το 73% του Σύμπαντος, η ορατή ύλη το 4% και το υπόλοιπο 23% η αποκαλούμενη "σκοτεινή ύλη".
26-5-2011 Μήπως η αντιβαρύτητα ή σκοτεινή ενέργεια διαρρέει από ένα παρακείμενο σύμπαν;

Η αποστολή Gravity Probe B επαληθεύει δυο βασικές προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας και επιβεβαιώνει τη στρέβλωση του χωροχρόνου

«Ο Αϊνστάιν ζει»! Ο χωροχρόνος γύρω από μεγάλα ουράνια σώματα τω όντι καμπυλώνεται λόγω της  βαρύτητας, σύμφωνα με τις μετρήσεις του δορυφόρου της NASA Gravity Probe B, όπως δήλωσε ο καθηγητής Francis Everitt του πανεπιστημίου Στάνφορντ, HΠA, ο οποίος είναι επικεφαλής των ερευνητών της αποστολής Gravity Probe B που ξεκίνησε το 2004 (δες εδώ κι εδώ). Όπως προκύπτει, τα μεγάλα ουράνια σώματα- πλανήτες, γαλαξίες, άστρα- του Σύμπαντός μας καμπυλώνουν το χώρο και το χρόνο γύρω τους λόγω της βαρύτητάς τους. Έτσι, κι η Γη παραμορφώνει ελαφρώς το χωροχρόνο γύρω της, «παρασέρνοντάς» τον μαζί της καθώς περιστρέφεται. Πρόκειται για επιβεβαίωση της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, που είχε διατυπωθεί πριν από περίπου έναν αιώνα, αλλά λόγω έλλειψης επαρκούς τεχνολογίας δεν ήταν δυνατή η πειραματική της απόδειξη. Η σύλληψη της ιδέας για την αποστολή Gravity Probe B έγινε κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1959. «Ολοκληρώσαμε αυτό το σημαντικότατο πείραμα, δοκιμάζοντας το Σύμπαν του Αϊνστάιν- και ο Αϊνστάιν επέζησε» είπε ο Everitt. Κι αυτό κατορθώθηκε μετά από 34 χρόνια έρευνας και σχεδιασμού, 10 χρόνια προετοιμασίας της πτήσης του δορυφόρου, 1,5 έτους πτήσης και μετρήσεων και 5 χρόνια ανάλυσης των στοιχείων. Το σκάφος εκτοξεύτηκε για να ελέγξει δύο βασικά στοιχεία της  Γενικής Σχετικότητας: τη γεωδαιτική επίπτωση-geodesic effect (την έκταση της παραμόρφωσης που προκαλεί η μάζα της Γης στο γύρω της διάστημα), και το αποκαλούμενο frame dragging effect, δηλαδή, το πόσο «παρασέρνει» ο πλανήτης μας τον γύρω χωροχρόνο κατά την περιστροφή του (περισσότερα εδώ κι εδώ). Για  το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα γυροσκόπια, τα οποία όντως κατέγραψαν μεταβολές στην περιστροφή τους λόγω της επίδρασης της βαρύτητας. Tα γυροσκόπια κατέγραψαν μικροσκοπικές, αλλά μετρήσιμες, μεταβολές στη διεύθυνση της περιστροφής τους, υπό την επίδραση της γήινης βαρύτητας.Οι ανεπαίσθητες κινήσεις των γυροσκοπίων-της τάξης των μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου του τόξου-μετριούνταν σε σχέση με τη θέση του διπλού αστέρα HR8703 (γνωστού και ως ΙΜ του Πήγασου), ενώ τα γυροσκόπια βρίσκονταν σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν (- 273 βαθμοί Κελσίου), για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια των μετρήσεων (μια περιγραφή του τρόπου μέτρησης εδώ κι εδώ).«Το Gravity Probe-B, αν και απλό σαν αρχή, είναι από τεχνολογικής πλευράς ένα εξαιρετικά περίπλοκο πείραμα», είπε ο Rex Geveden, πρώην διευθυντής του προγράμματος. «Η ιδέα εμφανίστηκε τρεις με τέσσερις δεκαετίες πριν αναπτυχθεί η απαραίτητη τεχνολογία, ενώ δεκατρείς νέες τεχνολογίες αναπτύχθηκαν για το Gravity Probe B». Κάποιες από τις καινοτομίες που προήλθαν από το πρόγραμμα οδήγησαν σε βελτιώσεις στην τεχνολογία GPS, ενώ πάνω στο Gravity Probe B βασίστηκε και η αποστολή της NASA Cobe. Επίσης, περίπου εκατό φοιτητές απέκτησαν το διδακτορικό τους τους εργαζόμενοι σε κάποιον τομέα του προγράμματος κατά τη διάρκεια όλων αυτών των ετών που χρειάστηκαν για το σχεδιασμό και την διεκπεραίωση της αποστολής.
9-5-2011 Για μια περισσότερο εμπεριστατομένη ανάλυση, εδώ.