Το μποζόνιο Χιγκς στη ζωή μας...

Η βασική έρευνα, το μποζόνιο Χιγκς και γιατί πρέπει να εκπαιδεύει και το ελληνικό πανεπιστήμιο...Μια ομιλία του Μιχάλη Μπαχτή στο TEDx Academy στην Αθήνα.

Βραβείο Nόμπελ Φυσικής 2014

Οι Ιάπωνες  Ισάμου Ακασάκι (Isamu Akasaki), διακεκριμένος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια, Χιρόσι Αμάνο (Hiroshi Amano), καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια και ο Ιαπωνο-αμερικανός Σούχι Νακαμούρα (Shuji Nakamura), καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα, βραβεύθηκαν από κοινού με το Νόμπελ Φυσικής 2014 για την ανακάλυψη του γαλάζιου LED, μιας εφεύρεσης που επέτρεψε την ανάπτυξη λαμπρών, οικονομικών λαμπτήρων (δες κι εδώ). Η γαλάζια φωτοδίοδος, που ανέπτυξαν οι τρεις επιστήμονες  στις αρχές του 1990, ήρθε να συμπληρώσει την παλέτα των LED που επί τριάντα χρόνια περιορίζονταν στο κόκκινο και το πράσινο φως. Η προσθήκη ενός τρίτου χρώματος επέτρεψε την ανάπτυξη φωτοδιόδων χαμηλής κατανάλωσης, που προσφέρουν λευκό, λαμπρό φωτισμό (εδώ, εδώ). «Οι λάμπες πυράκτωσης φώτισαν τον 20ό αιώνα. Ο 21ος αιώνας θα φωτιστεί από λαμπτήρες LED» σημειώνει μεταξύ των άλλων η επιτροπή των βραβείων της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών της Σουηδίας στην ανακοίνωσή της (εδώ).
Δείτε 2014 Νobel Price in Physics, Announcement of Nobel Price in Physics

8-10-2014 Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2014. Οι Αμερικανοί Ερικ Μπέτζιγκ και Ουίλιαμ Μόρνερ και ο Γερμανός Στέφαν Χελ, τιμήθηκαν από τη Σουηδική Ακαδημία με το Νόμπελ Χημείας  για την ανάπτυξη της μικροσκοπίας φθορισμού υψηλής ανάλυσης."Το καινοτόμο έργο τους έφερε την οπτική μικροσκοπία στην νανοδιάσταση", αναφέρεται στην ανακοίνωση της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών στης Σουηδίας (δες κι εδώ).
6-10-2014 Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2014. Ο Αγγλο-αμερικανός Τζον Ο'Κιφ καθώς και το ζεύγος των Νορβηγών Μέι-Μπριτ Μόζερ και Έντβαρντ Μόζερ τιμήθηκαν από τη Σουηδική Ακαδημία με το Νόμπελ Ιατρικής για την μελέτη του εγκεφάλου και τον τρόπο που αυτός δημιουργεί ένα σύστημα πλοήγησης, ένα είδος «εσωτερικού GPS» το οποίο μας βοηθά να προσανατολιζόμαστε και να μετακινούμαστε σε ένα περίπλοκο περιβάλλον (δες κι εδώ).

Η μικρότερη δύναμη που έχει μετρηθεί ποτέ!

Χρησιμοποιώντας μια πειραματική διάταξη με δέσμες λέιζερ και μετέωρα άτομα παγωμένα κοντά στο απόλυτο μηδέν, αμερικανοί ερευνητές ανίχνευσαν τη μικρότερη δύναμη που έχει μετρηθεί ποτέ. Όπως αναφέρουν στο περιοδικό Science, η μέτρηση πλησιάζει το απόλυτο όριο που θέτουν οι αρχές της κβαντικής φυσικής.Η δύναμη που μέτρησαν οι ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου «Λόρενς Μπέρκλεϊ» και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στo Μπέρκλεϊ είχε μέγεθος 24 yoctonewtons ή 24 x 10-24 Newton. Συγκριτικά, μια πεταλούδα βάρους ενός γραμμαρίου που κάθεται σε ένα φύλλο ασκεί δύναμη 9.806.650.000.000.000.458.752 yoctonewton. Όπως εξηγούν οι ερευνητές, στην καρδιά όλων των σύγχρονων ανιχνευτών δύναμης βρίσκονται οι λεγόμενοι μηχανικοί ταλαντωτές, διατάξεις που μετατρέπουν την ασκούμενη δύναμη σε μετρήσιμη μηχανική κίνηση. Η μέτρηση της κίνησης αυτής επιτρέπει τον υπολογισμό της δύναμης. Όταν όμως οι μετρήσεις της κίνησης φτάνουν σε μικρά, κβαντικά μεγέθη, η μέτρηση προσκρούει στα εμπόδια που θέτει η λεγόμενη αρχή της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ: η κίνηση του ταλαντωτή διαταράσσεται από την ίδια την πράξη της μέτρησης και παύει να είναι αξιόπιστη. Το όριο αυτό ονομάζεται «Στάνταρτ Κβαντικό Όριο» ή SQL, και είναι η ακριβέστερη μέτρηση που μπορεί ποτέ να πραγματοποιηθεί. «Μια επιστημονική δημοσίευση του 1980 προέβλεπε ότι θα μπορούσαμε να φτάσουμε το SQL σε διάστημα πέντε ετών» σχολιάζει ο Σταν Ντάμπερ-Κερν, επικεφαλής της τελευταίας μελέτης.«Χρειάστηκε 30 χρόνια περισσότερο από ό,τι είχε προβλεφθεί, τώρα όμως διαθέτουμε μια πειρατική διάταξη που μπορεί να φτάσει πολύ κοντά στο SQL» λέει.Η νέα διάταξη ακολουθεί την αρχή λειτουργίας των μηχανικών ταλαντωτών: «Όταν ασκούμε μια εξωτερική δύναμη στον ταλαντωτή είναι σαν να χτυπάμε ένα εκκρεμές με το ρόπαλο και να μετράμε την αντίδρασή του» εξηγεί ο Σίντνεϊ Σρέπλερ, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης.Ο λόγος που η διάταξη έφτασε αυτά τα επίπεδα ευαισθησίας ήταν ότι ο μηχανικός ταλαντωτής αποτελούνταν από μόλις 1.200 άτομα. Αποτελούνταν από άτομα ρουβιδίου που διατηρούνταν παγωμένα κοντά στο απόλυτο μηδέν και κρατούνταν μετέωρα σε μια «οπτική παγίδα» με τη βοήθεια ακτίνων λέιζερ που ασκούν στα άτομα αντίρροπες δυνάμεις. Αλλάζοντας ανεπαίσθητα τις ρυθμίσεις στο πεδίο των ακτίνων λέιζερ, οι ερευνητές ανάγκασαν το κέντρο μάζας του μετέωρου αερίου να κινηθεί. Η κίνηση αυτή, η οποία εξαρτάται από τη δύναμη που ασκήθηκε στο κέντρο μάζας του αερίου, μετρήθηκε τελικά με τη βοήθεια μιας άλλης δέσμης λέιζερ.Σε τι όμως θα μπορούσε να χρησιμεύσει μια τόσο ακριβής μέτρηση; Υπάρχουν αρκετές εφαρμογές στη σύγχρονη έρευνα -για παράδειγμα, οι φυσικοί θα μπορούσαν να μετρήσουν αν ο νόμος της βαρύτητας που διατύπωσε ο Νεύτωνας ισχύει και σε μικροσκοπικές κλίμακες. Δες κι εδώ, εδώ

Επιβεβαιώνει την ύπαρξη εξωτικού σωματιδίου το CERN

Tην επιβεβαίωση για την ύπαρξη ενός νέου, εξωτικού σωματιδίου ανακοίνωσαν φυσικοί του πειράματος LHCb (Large Hadron Collider beauty) του CERN. Πρόκειται για το Ζ(4430), ένα σωματίδιο που αποτελείται από τέσσερα κουάρκ (tetraquark). Ως γνωστό τα κουάρκ είναι τα στοιχειώδη σωματίδια που μαζί με τα ηλεκτρόνια συνθέτουν τη συνήθη ύλη και το παραδοσιακό μοντέλο για την περιγραφή τους επιτρέπει την ύπαρξη ζευγών κουάρκ και τριών κουάρκ. Ο τελευταίος μάλιστα είναι και ο συνδυασμός που ευθύνεται για την ύπαρξη των πρωτονίων και των νετρονίων στους πυρήνες των ατόμων. Οποιαδήποτε σύζευξη περισσότερων από τριών κουάρκ σε ένα σωματίδιο ανήκει στην κατηγορία των εξωτικών αδρονίων, κάτι που δεν προβλέπεται από τα απλούστερα θεωρητικά μοντέλα για τα κουάρκ. Η πρώτη ένδειξη για το Ζ(4430) είχε έρθει το 2008 από το πείραμα Belle Collaboration στην Ιαπωνία (δες κι εδώ)και  στη συνέχεια ανακοινώθηκε με τη μορφή ανακάλυψης, αφού οι φυσικοί του πειράματος μέτρησαν την κατανομή μάζας τους με ακρίβεια 5,2 σίγμα (σιγουριά της τάξεως του 99,9999%). Η ανάλυση από τα δεδομένα του πειράματος LHCb ήταν αρκετά πιο λεπτομερής. Σε 180 τρισεκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων στον επιταχυντή LHC, το πείραμα κατέγραψε 25 000 διασπάσεις μεσονίων, οι οποίες επέτρεψαν στους φυσικούς να συνοδεύσουν την ανακάλυψή τους με τη συντριπτική ακρίβεια των 13,9 σίγμα, κάτι που μεταφράζεται σε απόκλιση από το 100% της τάξεως του 10^-44. Το LHCb επίσης προχώρησε και ένα βήμα παραπέρα σε σχέση με το πείραμα Belle, καταγράφοντας το σπιν και την ισοτιμία του σωματιδίου, δύο από τις κβαντικές του ιδιότητες με ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Το Ζ(4430) είναι το πρώτο τετρακουάρκ που παρατηρείται και αποτελείται πιθανότατα από ένα γοητευτικό, ένα αντί-γοητευτικό, ένα κάτω και ένα αντι-άνω κουάρκ. Γνωρίζοντας πλέον πως υπάρχει τουλάχιστον ένα εξωτικό αδρόνιο, οι επιστήμονες έχουν κάθε λόγο να πιστεύουν πως υπάρχουν και άλλες αχαρτογράφητες περιοχές του υποατομικού κόσμου, με το δρόμο να μένει ανοικτός και για την ύπαρξη πιο σύνθετων συνδυασμών, όπως πεντακουάρκ κτλ.Ίσως τελικά να είχε δίκιο ο Ιταλός φυσικός Ενρίκο Φέρμι, ο οποίος όταν τον είχε ρωτήσει o φοιτητής του Λέον Λέντερμαν για το όνομα ενός σωματιδίου τη δεκαετία του ’50, είχε δώσει την απάντηση «Νεαρέ, εάν μπορούσα να θυμηθώ τα ονόματα όλων αυτών των σωματιδίων, θα είχα γίνει βοτανολόγος».

Πηγή: http://www.naftemporiki.gr/story/792932/epibebaionei-tin-uparksi-eksotikou-somatidiou-to-cern

Κοσμικός τοκετός!

Διαβάζω (εδώ) ότι ομάδα Ιαπώνων επιστημόνων από τα πανεπιστήμια Osaka και Ibaki χρησιμοποιώντας τα ραδιοτηλεσκόπια του αστεροσκοπείου ALMA στο San Pedro de Atacama, Χιλή, εντόπισαν ένα άστρο γύρω από το οποίο υπάρχει ένας δίσκος κοσμικής ύλης. Το άστρο που έλαβε την κωδική ονομασία HD142527 βρίσκεται σε απόσταση 456 ετών φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Λύκου. Σύμφωνα με τους ερευνητές γύρω από το άστρο σχηματίζεται ένα γιγάντιο πλανητικό σύστημα. Οι παρατηρήσεις των ερευνητών δείχνουν ότι σχηματίζονται πλανήτες σε όλο το εύρος του κοσμικού (ή πρωτοπλανητικού) δίσκου. Σύμφωνα με τους ερευνητές ορισμένοι πλανήτες σχηματίζονται σε απόσταση τόσο μεγάλη από το άστρο τους, που κάτι παρόμοιο δεν έχει παρατηρηθεί ξανά μέχρι σήμερα. Αυτό και άλλα ευρήματα κάνουν τους ερευνητές να πιστεύουν ότι δημιουργείται ένα γιγάντιο σε μέγεθος και πιθανώς πληθυσμό κοσμικών σωμάτων πλανητικό σύστημα. Η ανακάλυψη είναι επίσης σημαντική εκτός των άλλων επειδή η παρατήρηση και μελέτη τέτοιων κοσμικών δίσκων προσφέρει στοιχεία για τη δημιουργία πλανητών.Περισσότερα εδώ.

Το Σύμπαν σε ένα ποτήρι κρασί!

Το 1961, το California Institute of Technology πήρε το ρίσκο να καλέσει τον Richard Feynman, Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 1966, να διδάξει φυσική σε μια τάξη με πρωτοετείς φοιτητές της φυσικής. Μέχρι εκείνη τη στιγμή ο Feynman ήταν αμιγώς θεωρητικός και δεν είχε δείξει κανένα ενδιαφέρον για τη διδασκαλία αλλά από την πρώτη στιγμή που βρέθηκε μέσα σε τάξη μάγεψε τους φοιτητές που τον άκουγαν και οι διαλέξεις του πέρασαν στην ιστορία γιατί συνδύαζαν ευφυείς και συνάμα βατές ερμηνείες της επιστήμης με συγκινητικές παρατηρήσεις για τα βαθύτερα ερωτηματικά της ζωής.Μια από τις πιο ωραίες διαλέξεις του ήταν εκείνη με τίτλο «Η σχέση της Φυσικής με άλλες Επιστήμες» στην οποία ο Feynman, εύγλωττος και συναρπαστικός όπως πάντα επιδιώκει να αποδείξει την σχέση που έχει το κάθε τι με κάθε τι άλλο. Στο παρακάτω φιλμάκι μικρού μήκους o Joe Hanson δίνει σάρκα και οστά στη διαχρονική σοφία του Feynman με τη βοήθεια ενός ευρηματικού μοντάζ. Στο βίντεο, το ποίημα με το οποίο ο Feynman τελείωσε την διάλεξή του (μετάφραση για το dim/art - από όπου η αναδημοσίευση- από τη Μαρία Τσάκος):" Ένας ποιητής είπε κάποτε: «Το σύμπαν όλο βρίσκεται μες σ’ ένα ποτήρι κρασί». Και ίσως ποτέ να μη μας είναι σαφές τι εννοούσε ακριβώς μ’ αυτή του την κουβέντα, γιατί, ως γνωστόν, οι ποιητές δε γράφουν για να τους καταλάβουμε εμείς. Είναι όμως αλήθεια πως αν κοιτάξουμε ένα ποτήρι κρασί από πολύ κοντά θα δούμε όλο το σύμπαν μέσα. Θα δούμε μέσα φαινόμενα της φυσικής: Το υγρό που στροβιλίζεται και εξατμίζεται ανάλογα με τον αέρα και τη ζέστη, την αντανάκλαση στο γυαλί. Και, φυσικά, τα άτομα που, ναι μεν δε βλέπουμε, μα υπάρχουν στη φαντασία μας μέσα. Το γυαλί είναι η απόσταξη της πέτρας και κρύβει στη σύνθεσή του το μυστικό της ηλικίας του σύμπαντος και της εξέλιξης των άστρων. Ποια αλλόκοτη παράταξη στοιχείων χημικών, βρίσκει κανείς στο κρασί; Και πώς βρεθήκανε κει; Θα βρει κανείς τα ένζυμα, τα προϊόντα και υπόπροϊόντα. Μες στο κρασί θα βρεις εξάλλου και μια τρανή γενίκευση: Πως όλη η ζωή είναι κι αυτή μια ζύμωση. Δεν μπορείς όμως τη χημεία του κρασιού ν’ ανακαλύψεις χωρίς να αρρωστήσεις — όπως συνέβη στον Παστέρ. Και πόσο ζωντανό αυτό το κόκκινο που αποτυπώνεται στο συνειδητό εκείνου που το βλέπει; Ακόμα κι αν το μικρό μας μυαλό, επειδή το βολεύει, χωρίζει αυτό το ποτήρι κρασί, αυτό το σύμπαν, σε μέρη —φυσική, βιολογία, γεωλογία, αστρονομία, ψυχολογία, και τα λοιπά— εσείς να θυμόσαστε: Η φύση αυτό δεν το ξέρει! Γι΄αυτό εμείς ας το ενώσουμε ξανά, κι ας μη ξεχνάμε ποιος είναι τελικά ο προορισμός του. Μια τελευταία απόλαυση: Ας το πιούμε και ας τα ξεχάσουμε όλα!"

Πηγή: Brain Pickings

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2013

Στον Bρετανό καθηγητή του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου Πίτερ Χιγκς (Peter Higgs) και στον Bέλγο καθηγητή από το Ελεύθερο Πανεπιστήμιο των Βρυξελλών Φρανσουά Ενγκλέρ (François Englert) απονεμήθηκε το φετινό βραβείο Νόμπελ Φυσικής, όπως ανακοίνωσε η Σουηδική Επιτροπή το σήμερα το μεσημέρι (εδώ). Η ανακοίνωση έγινε με καθυστέρηση μία ώρας, καθώς η Επιτροπή δεν κατέληξε σε απόφαση στον προκαθορισμένο χρόνο. Ο Χιγκς είχε προεξοφλήσει την ύπαρξη του μποζονίου που φέρει το όνομά του, διατυπώνοντας μαζί με τον Ενγκλέρ - και άλλους...-, τη θεωρία του πεδίου Χιγκς, ενός πεδίου που διαπερνά το Σύμπαν δίνοντας μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια, χωρίς την οποία δεν θα υπήρχε βαρύτητα. Με τις εργασίες τους, που δημοσιεύθυκαν με τις οποίες μισό αιώνα πριν  το 1964, προέβλεπαν αυτό που ανακάλυψε ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) και οι ερευνητές του CERN, το σωματίδιο Higgs (Higgs boson)- γνωστό και σαν το «σωματίδιο του Θεού» (δες κι εδώ). Ο ίδιος ο 83χρονος φυσικός που έχει ονομαστεί και «Αϊνστάιν του 21ου αιώνα» υποδέχθηκε την ανακοίνωση της Επιτροπής των Νόμπελ με μια μετρημένη ανακοίνωση στην οποία ανέφερε «είμαι συγκλονισμένος που έλαβα το βραβείο κι ευχαριστώ τη βασιλική σουηδική ακαδημία», εν αντιθέσει με τον 81χρονο Βέλγο Ενγκλέρ που δεν έκρυψε τη χαρά του και δήλωσε «τώρα είμαι ευτυχής», ενώ ανέφερε ότι δεν ξέρει τι θα κάνει (!) με τα χρήματα του επάθλου και ότι θα μιλήσει με τον Χιγκς για να τον συγχαρεί (σχετικό ρεπορτάζ εδώ).
10-10-2013 Ο μηχανισμός Brout-Englert-Higgs (BEH)
12-10-2013  Γιατί σε νοιάζει το μποζόνιο Higgs
12-10-2013 Πολύ περισσότερα (και ...πολύ παρασκήνιο!) για το μποζόνιο Higgs, εδώ.
12-10-2013 Τι βραβεύτηκε με το βραβείο Nobel Φυσικής 2013;
13-10-2013 Fermilab played a key role in the work that ultimately proved a Nobel Prize-winning
10-12-2013 Lectures:Nobel Price in Physics