AgroGreco

Quantum Levitation - Επιδείξεις κβαντικής αιώρησης

Δευτέρα, Μαΐου 14, 2012

Επιδείξεις κβαντικής αιώρησης με τη χρήση κβαντικών υπεραγωγών οι οποίοι βρίσκονται "κλειδωμένοι" μέσα σε μαγνητικό πεδίο.

Φοιτητές του School of Physics and Astronomy του Πανεπιστημίου του Tel-Aviv παρουσιάζουν πώς ένας κατεψυγμένος μαγνήτης αιωρείται σε όποια θέση κι αν τοποθετείται εντός ενός μαγνητικού πεδίου.

Η τεχνική αυτή έχει αποδειχθεί στο παρελθόν, όμως στην προκειμένη περίπτωση μπορούμε να παρατηρήσουμε τη μη μεταβολή της συγκεκριμένης θέσης και γωνίας του κατεψυγμένου μαγνήτη σε σχέση με τη πηγή του μαγνητικού πεδίου.

Παρακάτω χρησιμοποιείται ένα υλικό από ζαφείρι και κράμα χαλκού, βαρίου και υττρίου παγωμένο σε θερμοκρασίες χαμηλότερες των -185 βαθμών Κελσίου. Το αποτέλεσμα είναι ο υπεραγωγός να «κλειδώνεται» από το μαγνητικό πεδίο και να δημιουργεί ένα εντυπωσιακό αποτέλεσμα.

Mag Surf

Το νέο δημιούργημα Γάλλων ερευνητών του εργαστηρίου Υλικών και Κβαντικών Φαινομένων του πανεπιστημίου Paris-Diderot αποκαλείται «Mag Surf». Πρόκειται για την μετατροπή μίας σανίδας σε ένα αιωρούμενο «μέσο μεταφοράς».

Το «Mag Surf» μπορεί να σηκωθεί μόλις λίγα εκατοστά από το έδαφος και μόνο προς μία κατεύθυνση, χωρίς εναλλαγές στο υψόμετρο, ωστόσο υπάρχει η δυνατότητα για περισσότερο «ενδιαφέρουσες» και περίπλοκες διαδρομές. .

Στην πραγματικότητα, αποτελεί μία επίδειξη της «κβαντικής αιώρησης» (Quantum Levitation). Η σανίδα, που μοιάζει με ένα skateboard, κινείται πάνω σε ένα μαγνητικό διάδρομο.

Στο εσωτερικό της βρίσκεται άζωτο που έχει υπερψυχθεί, το οποίο μετατρέπει το μεταλλικό υλικό, που βρίσκεται στο κάτω μέρος της σανίδας, σε έναν υπεραγωγό, δημιουργώντας ένα μαγνητικό πεδίο.

Λίγη θεωρία

Το Φαινόμενο Meissner περιγράφει την απώθηση του μαγνητικού πεδίου από το εσωτερικό ενός υπεραγώγιμου υλικού κατά την μετάβαση από την κανονική στην υπεραγώγιμη φάση.

Οι Walther Meissner και Robert Ochsenfeld ανακάλυψαν το φαινόμενο το 1933 όταν μέτρησαν την κατανομή του μαγνητικού πεδίου υπεραγώγιμων δειγμάτων κασσίτερου και μολύβδου.

Τα δείγματα αυτά, υπό την παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, ψύχθηκαν κάτω από την ονομαζόμενη θερμοκρασία μετάβασης τους στην υπεραγώγιμη φάση (Tc). Κάτω από την θερμοκρασία Τc τα δείγματα ακύρωσαν το μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό τους.

Η παρατήρηση αυτή έγινε με έμμεσο τρόπο: επειδή το συνολικό μαγνητικό πεδίο διατηρείται σταθερό, όταν το εσωτερικό πεδίο μειώθηκε κατά την μετάβαση στην υπεραγώγιμη φάση, αυξήθηκε αντίστοιχα το εξωτερικό πεδίο που περιβάλει τα δείγματα.

Το πείραμα απέδειξε ότι οι υπεραγωγοί ήταν κάτι παραπάνω από απλώς σχεδόν τέλειοι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος και πως διαθέτουν μια επιπλέον μοναδική ιδιότητα χαρακτηριστική για την υπεραγώγιμη φάση.

Πηγές: tinanantsou.blogspot.com , tvxs.gr , wikipedia.org , youtube.com , AgroGreco (επιμέλεια κειμένου)

Το Νόμπελ Φυσικής 2011 στην ανακάλυψη για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος

Σάββατο, Οκτωβρίου 15, 2011

Το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2011 απονεμήθηκε σε τρεις επιστήμονες, για την ανακάλυψή τους περί της επιταχυνόμενης διαστολής του σύμπαντος, μέσω παρατηρήσεων αστέρων που εκρήγνυνται, όπως ανακοίνωσε η επιτροπή του βραβείου.

Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2011

Πρόκειται για τους Αμερικανούς Saul Perlmutter και Adam Riess και τον Αυστραλό Brian Schmidt οι οποίοι, όπως αναφέρει η Επιτροπή του Βραβείου Νόμπελ Φυσικής στη Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών, αφού μελέτησαν σουπερνόβα τύπου 1a, βρήκαν ότι τα πιο μακρινά αντικείμενα φαίνεται να κινούνται γρηγορότερα. Οι παρατηρήσεις τους επιδεικνύουν όχι μόνο ότι το Σύμπαν επεκτείνεται, αλλά και το ότι αυτή η διαστολή επιταχύνεται ασταμάτητα.

Ο Saul Perlmutter του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκευ βραβεύτηκε με το ήμισυ του βραβείου, ενώ ο Brian Schmidt του Πανεπιστημίου της Αυστραλίας και ο Adam Riess του Ινστιτούτου Διαστημικών Τηλεσκοπίων στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, μοιράστηκαν το άλλο ήμισυ.

Επιστήμονες έχουν δείξει από τη δεκαετία του 1920 ότι το σύμπαν διαστέλλεται ως αποτέλεσμα του Big Bang, της μεγάλης έκρηξης, δηλαδή, από την οποία δημιουργήθηκε πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια, όμως η ανακάλυψη ότι η διαδικασία αυτή επιταχύνεται -και δεν επιβραδύνεται όπως πίστευαν πολλοί- αιφνιδίασε την κοινότητα των ερευνητών.

Όπως αναφέρει στη δήλωσή της η επιτροπή του Νόμπελ Φυσικής: «Αν η διαστολή εξακολουθήσει να επιταχύνεται, το σύμπαν θα καταλήξει σε πάγο».

«Καταλήξαμε να πούμε στον κόσμο ότι έχουμε αυτό το τρελό αποτέλεσμα, ότι το σύμπαν επιταχύνει», δήλωσε ο Σμιτ μιλώντας από το τηλέφωνο μετά την ανακοίνωση στη Στοκχόλμη πως είναι ένας από τους τρεις νικητές του βραβείου. «Έμοιαζε πολύ τρελό να έχουμε δίκιο και πιστεύω ότι φοβόμασταν λίγο», πρόσθεσε.

Τα πορίσματα της τριάδας των φυσικών αποτελούν τη βάση της σύγχρονης γνώσης μας για την καταγωγή του σύμπαντος, αλλά θέτουν μια σειρά από δύσκολες ερωτήσεις.

Για να εξηγήσουν την συνεχή διαστολή, οι κοσμολόγοι έχουν προτείνει την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας. Αν και οι ιδιότητες όπως και η φύση της παραμένει μυστηριώδης, η κυρίαρχη θεωρία υποστηρίζει ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί περίπου τα τρία τέταρτα του σύμπαντος.

Ο Perlmutter καθοδήγησε το project Supernova Cosmology, που ξεκίνησε το 1988, ενώ ο Schmidt με τον Riess άρχισαν να δουλεύουν το 1994 ένα παρόμοιο έργο γνωστό ως Έρευνα Σουπερνόβα υψηλού z (μετατόπισης προς το ερυθρό).

Λευκός νάνος (White dwarf)

Οι τρεις επιστήμονες υπολόγισαν σε νέα βάση το ρυθμό διαστολής του σύμπαντος στο μακρινό παρελθόν. Αντί να αναλύσουν τους μεταβλητούς Κηφείδες, όπως έκανε ο αστρονόμος Χαμπλ στη δεκαετία του 20, άρχιζαν να μελετούν τους υπερκαινοφανείς μακρινών γαλαξιών, μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά άρα και το φως τους είχε εκπεμφθεί δισεκατομμύρια έτη πριν.

Ο στόχος τους ήταν να μετρήσουν μακρινά σουπερνόβα τύπου 1a, δηλαδή, τις λαμπρές τελευταίες στιγμές ενός συγκεκριμένου είδους πυκνού άστρου, γνωστού ως λευκός νάνος (White dwarf).

Επειδή το εκρηκτικό τέλος τους παρουσιάζει περίπου την ίδια φωτεινότητα, η ποσότητα του φωτός που παρατηρήθηκε από τα σουπερνόβα στη Γη θα πρέπει να είναι μια ένδειξη της απόστασής τους. Μάλιστα οι μικρές αλλαγές στο χρώμα τους, θα δείχνουν το πόσο γρήγορα αυτά κινούνται. Αντί, λοιπόν, το φως τους να γίνεται πιο φωτεινό, αυτό εξασθενούσε.

Εκείνη την εποχή, οι ανταγωνιστικές ερευνητές ομάδες των σουπερνόβα ανέμεναν να διαπιστώσουν ότι οι πιο μακρινές σουπερνόβα επιβραδύνονταν, σε σχέση με αυτούς που ήταν πιο κοντά, μια επιβράδυνση της διαστολής του Σύμπαντος που ξεκίνησε με το Big Bang.

Αντίθετα, οι δύο ομάδες βρήκαν το ίδιο πράγμα: οι μακρινές σουπερνόβα στην ουσία επιταχύνονταν, γεγονός που υποδηλώνει ότι το Σύμπαν προορίζεται για μια συνεχώς αυξανόμενη διαστολή. Αυτό που βρήκαν οι τρεις έχει ξεκινήσει μια νέα εποχή στην κοσμολογία, που επιδιώκει να καταλάβει ποιά είναι η κινητήρια δύναμη της διαστολής του σύμπαντος.

Σχολιάζοντας το βραβείο ο Peter Knight, επικεφαλής του Ινστιτούτου Φυσικής του Ηνωμένου Βασιλείου, ανέφερε: «Οι δικαιούχοι της απονομής σήμερα είναι στα σύνορα της σύγχρονης αστροφυσικής και έχουν προκαλέσει το ξεκίνημα μιας τεράστιας έρευνας για την σκοτεινή ενέργεια».

Ο Σολ Περλμούτερ (Saul Perlmutter) γεννήθηκε το 1959 στο Σαμπέιν-Ουρμπάνα (Ιλινόι, ΗΠΑ) και είναι καθηγητής της αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ. Ο Άνταμ Ρις (Adam Riess) γεννήθηκε το 1969 στην Ουάσινγκτον και διδάσκει αστρονομία και φυσική στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς στη Βαλτιμόρη (ΗΠΑ). Ο Μπράιαν Σμιτ (Brian Schmidt) γεννήθηκε το 1967 στο Μισούλα (Μοντάνα, ΗΠΑ) και διευθύνει την ομάδα έρευνας για τα σουπερνόβα στο Εθνικό Αυστραλιανό Πανεπιστήμιο του Ουέστον Κρικ.

Τα βραβεία Νόμπελ δίνονται σε ετήσια βάση από το 1901, καλύπτοντας τους τομείς της ιατρικής, της φυσικής, της χημείας, της λογοτεχνίας και της οικονομίας.

Πηγές: news.pathfinder.gr , physics4u.gr/blog , wikipedia.org

CERN: Νετρίνα μετρήθηκαν να ταξιδεύουν με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός αμφισβητώντας τη Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein

Τρίτη, Σεπτεμβρίου 27, 2011

Υποατομικά σωματίδια - νετρίνα τα οποία ταξίδευαν με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός κατέγραψε διεθνής επιστημονική ομάδα που εργάζεται στο μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδιακής φυσικής - CERN, όπως και ανακοινώθηκε, γεγονός το οποίο εάν επαληθευθεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε αμφισβήτηση τη Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein.

Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας από το 1905 - ένας από τους ακρογωνιαίους λίθους της Φυσικής - απαγορεύει σε οτιδήποτε να κινηθεί πιο γρήγορα από την ταχύτητα των 299.792.458 μέτρων ανά δευτερόλεπτο του φωτός. Μέχρι τώρα, καμία έρευνα δεν είχε βρει το παραμικρό σώμα είτε μεγάλο είτε μικροσκοπικό να κινείται πιο γρήγορα από το φως.

Όμως, επιστήμονες του πειράματος «OPERA», που πραγματοποιείται 1.400 μέτρα κάτω από το έδαφος, στο Εθνικό Εργαστήριο Gran Sasso σε συνεργασία με το CERN, από όπου στέλνονται στην Ιταλία ακτίνες νετρίνων, βρήκαν ενδείξεις ότι τα συγκεκριμένα σωματίδια ταξιδεύουν ταχύτερα και από το φως.

Πιο συγκεκριμένα, ο Antonio Ereditato, φυσικός του πανεπιστημίου της Βέρνης, επικεφαλής και εκπρόσωπος του πειράματος «Opera» δήλωσε στο ειδησεογραφικό πρακτορείο Reuters ότι μετρήσεις που διεξάγονται τα τελευταία τρία χρόνια αποκάλυψαν νετρίνα τα οποία κινούνταν με ταχύτητα μεγαλύτερη κατά 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου (nanoseconds) ή 0,0025% σε σύγκριση με εκείνη του φωτός, καλύπτοντας μια απόσταση 730 χιλιομέτρων μεταξύ της Γενεύης και του Εθνικού Εργαστηρίου Gran Sasso της Ιταλίας.

Τα νετρίνα εμφανίζονται με διαφορετικούς τύπους και πρόσφατα αποδείχθηκε ότι μπορούν να αλλάξουν τύπο με αυθόρμητο τρόπο . Ο δρ Ereditato και η ομάδα του δημιούργησαν μια δέσμη ενός τύπου νετρίνων, τα λεγόμενα μιονικά νετρίνα, και τα έστειλαν από το CERN στο εργαστήριο στο Gran Sasso. Στόχος τους ήταν να δουν πόσα από αυτά τα σωματίδια θα άλλαζαν τύπο, δηλαδή, θα μετατρέπονταν συγκεκριμένα σε τ-νετρίνα.

Οι ερευνητές, όμως, παρατήρησαν κατά τη διεξαγωγή αυτών των πειραμάτων ότι τα σωματίδια κάλυπταν την απόσταση των 730 χιλιομέτρων ταχύτερα από ό,τι το φως. Το πείραμα επαναλήφθηκε περί τις 15.000 φορές λόγω της έκπληξης των αποτελεσμάτων τους οπότε τα ευρήματά τους είναι στατιστικώς σημαντικά, τόσο ώστε να ταράξουν για τα καλά τα νερά της Φυσικής.

«Έχουμε μεγάλη εμπιστοσύνη στα αποτελέσματά μας. Ωστόσο χρειάζεται να διεξαγάγουν κι άλλοι συνάδελφοι αντίστοιχα πειράματα προκειμένου να τα επιβεβαιώσουν» ανέφερε ο δρ Ereditato στο Reuters. Ο ερευνητής ζήτησε περαιτέρω ανάλυση των απίστευτων αυτών αποτελεσμάτων καθώς εάν επιβεβαιωθούν τότε θα ανατρέψουν μια βασική αρχή της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας που θεμελίωσε το 1905 ο Albert Einstein. Σύμφωνα με αυτήν, τίποτα στο σύμπαν δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως.

Ο δρ Ερεντιτάτο ανέφερε ότι τα ευρήματα θα εμφανιστούν σύντομα σε δικτυακή μορφή προκειμένου να αποτελέσουν αντικείμενο ενδελεχούς μελέτης και από άλλες ομάδες. Επίσης, ζήτησε για άλλη μια φορά νέες ανεξάρτητες μετρήσεις από άλλες ομάδες, καθώς όπως είπε, τα ευρήματα της ομάδας του, εάν ευσταθούν, θα αλλάξουν τη φυσική. «Δεν ισχυριζόμαστε τίποτα, θέλουμε απλώς να βοηθηθούμε από την επιστημονική κοινότητα προκειμένου να καταλάβουμε τα ''τρελά'' μας αποτελέσματα, διότι πρόκειται πράγματι για ''τρελά'' αποτελέσματα» κατέληξε ο επιστήμονας.

Αν αυτό τελικώς επιβεβαιωθεί, ενώ προς το παρόν υπάρχουν επιφυλάξεις, τότε απειλείται όχι μόνο η θεωρία του Άλμπερτ Αϊνστάιν, αλλά και όλο το οικοδόμημα της σύγχρονης Φυσικής. Ακόμα και ο τρόπος που βλέπουμε τον κόσμο.

Είχε προηγηθεί ένα παρόμοιο πείραμα, το «Minos» στην Μινεσότα των ΗΠΑ, το 2007, όταν επίσης είχαν φανεί νετρίνα που κατέφθαναν από τον επιταχυντή Fermilab του Σικάγο, να κινούνται οριακά ταχύτερα από το φως, αλλά τότε υπήρχε μεγαλύτερη αβεβαιότητα για τις μετρήσεις. Όμως, οι αμερικανοί φυσικοί, ετοιμάζουν νέα πειράματα που αναμένεται να έχουν ευρήματα σε ένα με δύο χρόνια. Αν το Minos όντως επιβεβαιώσει τις μετρήσεις του «Opera», οι συνέπειες για τη φυσική και την επιστήμη γενικότερα θα είναι κολοσσιαίες.

Ορισμένοι πανεπιστημιακοί καθηγητές πιθανολογούν ότι τα νετρίνα κινούνται μέσα από τις πρόσθετες διαστάσεις στο χώρο, όπως προβλέπει η θεωρία των χορδών, για αυτό κινούνται ταχύτερα από το φως.

Άλλοι παραμένουν σκεπτικιστές και δεν βιάζονται να κάνουν τη νεκρολογία της θεωρίας του Αϊνστάιν, θεωρώντας ότι κάποιο πειραματικό λάθος έχει συμβεί. «Αν είναι αλήθεια, τότε πραγματικά δεν έχουμε καταλάβει τίποτε για τίποτε. Ακούγεται πολύ μεγάλο, για να είναι αληθινό», σχολίασε ο φυσικός Alvaro de Rujula στο CERN.

Ο Antonio Ereditato, πάντως, επιμένει ότι οι φυσικοί του πειράματος δεν έχουν μπορέσει να βρουν κάποια άλλη εξήγηση για τα απρόσμενα ευρήματά τους. Γι’ αυτό κάλεσε την επιστημονική κοινότητα να εκφράσει τις δικές της απόψεις ανοιχτά.

Πηγές: fimes.gr, tovima.gr/science, physics4u.wordpress.com, wikipedia.org, telegraph.com

Πως συμπεριφέρεται μια σταγόνα νερού πέφτοντας στην επιφάνεια ενός υγρού; (2000 fps)

Τετάρτη, Αυγούστου 17, 2011

Πως συμπεριφέρεται, στην πραγματικότητα, μια σταγόνα νερού όταν πέσει στην επιφάνεια ενός υγρού;

A water drop filmed at 2000 fps

Ένα φαινόμενο που φαίνεται φυσιολογικό σε πραγματικό χρόνο, διαφέρει εντελώς όταν υπάρχουν τα μέσα για να το παρατηρήσουμε διεξοδικότερα.

Στο συγκεκριμένο βίντεο μελετάται μια σταγόνα νερού σε εξαιρετικά αργή κίνηση (2.000 καρέ ανά δευτερόλεπτο, 2000 fps).

Από τη σειρά του Discovery Channel «Time Warp», όπου ο επιστήμονας και καθηγητής του Πανεπιστημίου MIT, Jeff Lieberman, και ο ειδικός ψηφιακής απεικόνισης Matt Kearney χρησιμοποιούν εξοπλισμό υψηλής ταχύτητας βιντεοσκόπησης στη συγκεκριμένη παρατήρηση.

Παρακολουθήστε το άκρως αποκαλυπτικό video...

Πηγές: materscience.blogspot.com , capitalogix.typepad.com , youtube.com

CERN: Παγιδεύτηκε αντιύλη για 16 λεπτά

Τετάρτη, Ιουνίου 08, 2011

Οι ερευνητές της διεθνούς επιστημονικής ομάδας Alpha του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) κατάφεραν, όπως ανακοίνωσαν, για πρώτη φορά να παγιδέψουν 309 άτομα αντιύλης, συγκεκριμένα αντι-υδρογόνου, για 1.000 δευτερόλεπτα, διάστημα αρκετό για να αρχίσουν τη μελέτη τους σχετικά με τα μυστικά της αντιύλης.

Paul Dirac (1902 - 1984)

Τα σωματίδια της ύλης και τα αντισωματίδια της αντιύλης είναι ταυτόσημα, εκτός από το γεγονός ότι έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, γι’ αυτό αλληλοεξουδετερώνονται όποτε συγκρούονται, δημιουργώντας ενέργεια και ακτινοβολία. Αν π.χ. ένα κιλό ύλης συγκρουστεί με ένα κιλό αντιύλης, τότε θα δημιουργηθεί μια τεράστια έκρηξη ισοδύναμης ισχύος 43 μεγατόνων ΤΝΤ, περίπου 3.000 φορές πιο ισχυρή από την ατομική βόμβα που κατέστρεψε την Χιροσίμα. Γι’ αυτό το λόγο, άλλωστε, στην επιστημονική φαντασία αφθονούν τα όπλα αντιύλης.

Ένα άτομο αντι-υδρογόνου αποτελείται από ένα αρνητικά φορτισμένο αντιπρωτόνιο γύρω από το οποίο περιστρέφεται ένα θετικά φορτισμένο αντι-ηλεκτρόνιο (ποζιτρόνιο). Το άτομο του γνωστού μας υδρογόνου αποτελείται από το θετικά φορτισμένο πρωτόνιο γύρω από το οποίο περιστρέφεται ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο.

Πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια, τη στιγμή της αρχικής Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang) του σύμπαντος, εκτιμάται ότι οι δύο μορφές της ύλης υπήρχαν σε οριακά ίσες ποσότητες. Αν αυτή η ισορροπία είχε διατηρηθεί, τότε το ορατό σύμπαν δεν θα υπήρχε. Για άγνωστους λόγους, η πλάστιγγα έγειρε ελαφρώς υπέρ της συμβατικής ύλης (υπήρχαν, δηλαδή, πιθανότατα, εξ' αρχής, ελάχιστα περισσότερα άτομα ύλης σε σχέση με τα άτομα αντιύλης), με αποτέλεσμα αφενός να γεννηθούν τα πάντα γύρω μας και αφετέρου το μισό σύμπαν να εξαφανιστεί στην πορεία και η αντιύλη να είναι πλέον σπάνια σήμερα. Αυτή η ασυμμετρία ύλης-αντιύλης και η αιτία της αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης Φυσικής.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Τζέφρι Χανγκστ του πανεπιστημίου Άαρχους της Δανίας, χρησιμοποίησαν τον επιταχυντή υψηλής ενέργειας του CERN για να δημιουργήσουν τα άτομα αντι-υδρογόνου και στη συνέχεια τα έψυξαν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Ο στόχος είναι πλέον να χρησιμοποιήσουν λέιζερ και φασματοσκοπία μικροκυμάτων για να συγκρίνουν τα παγωμένα και ακινητοποιημένα στην μαγνητική «παγίδα» αντι-άτομα με τα συμβατικά άτομα υδρογόνου. Κάθε αντι-άτομο υδρογόνου αποτελείται όχι από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, αλλά από ένα αντιπρωτόνιο και ένα ποζιτρόνιο (το αντίθετο του ηλεκτρονίου).

Άτομα υδρογόνου και αντι-υδρογόνου

Η ίδια ερευνητική ομάδα είχε κατορθώσει πέρυσι το Νοέμβριο, για πρώτη φορά στον κόσμο, να παγιδέψει 38 άτομα αντι-υδρογόνου επί 172 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τώρα πέτυχε να αυξήσει κατά 5.000 περίπου φορές το χρονικό διάστημα «παγίδευσης» των αντι-ατόμων, καθιστώντας εφικτή την πραγματοποίηση των πρώτων μετρήσεων και πειραμάτων πάνω στην αντιύλη. Είναι η πρώτη φορά ουσιαστικά που οποιοσδήποτε επιστήμων αποπειράται να ρίξει φως στη δομή της αντιύλης. Τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται έως το τέλος του 2011 ή το 2012.

Η ύπαρξη της αντιύλης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον διάσημο βρετανό φυσικό Paul Dirac το 1930, στην προσπάθειά του να συμβιβάσει την κβαντομηχανική με τη θεωρία σχετικότητας και βαρύτητας του Αϊνστάιν.

Πηγές: ΑΠΕ , physics4u.wordpress.com

Σεληνιακό περίγειο και μεγαλύτερη πανσέληνος των τελευταίων 20 ετών στις 19 Μαρτίου

Πέμπτη, Μαρτίου 17, 2011

Η Σελήνη αναμένεται να πλησιάσει τη Γη σε απόσταση μόλις 356.578 χλμ στις 19 Μαρτίου 2011, φαινόμενο που ονομάζεται «σεληνιακό περίγειο». Πρόκειται για την κοντινότερη απόσταση μεταξύ των δύο ουράνιων σωμάτων από το 1992, χαρίζοντας έτσι στους λάτρεις του σεληνόφωτος μια εντυπωσιακή πανσέληνο.

Αυτό που αναμένεται να παρατηρηθεί είναι η μεγαλύτερη από το συνηθισμένο άνοδος της στάθμης της παλίρροιας κατά τη διάρκεια του φαινομένου, χωρίς ωστόσο κάτι τέτοιο να είναι ανησυχητικό.

Η σχέση παλίρροιας και Σελήνης

Οι παλίρροιες παρατηρούνται κυρίως σε στενά περάσματα θαλασσών, ισθμούς, πορθμούς αλλά και στην ανοικτή θάλασσα. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι η στάθμη των νερών για 6 ώρες συνέχεια να ανεβαίνει και ύστερα πάλι για 6 ώρες να κατεβαίνει. Δηλαδή κάθε 24ωρο παρατηρούνται δύο ανυψώσεις και δύο ταπεινώσεις. Η άνοδος της στάθμης του νερού ονομάζεται πλημμυρίδα, η δε κάθοδος αμπώτη. Και τα δύο φαινόμενα μαζί αποτελούν το φαινόμενο της παλίρροιας.

Το φαινόμενο της παλίρροιας προκαλείται κυρίως από τη Σελήνη. Η έλξη που ασκεί η Σελήνη πάνω στη Γη και συγκεκριμένα πάνω στο υγρό στοιχείο της, είναι 2,2 φορές μεγαλύτερη από την έλξη που ασκεί ο Ήλιος στο ίδιο στοιχείο. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο Ήλιος μπορεί μεν να έχει 1.500.000 φορές περισσότερη μάζα από τη Σελήνη, βρίσκεται όμως σε απόσταση 375 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση που βρίσκεται η Σελήνη.

Αν υποθέσουμε ότι όλη η επιφάνεια της Γης ήταν αποκλειστικά υδάτινη, τότε με την επίδραση της έλξης της Σελήνης τα νερά θα μαζεύονταν περισσότερο προς το μέρος της Σελήνης και, όπως διδάσκει η Μηχανική των ρευστών, θα μαζεύονταν και στο διαμετρικά αντίθετο μέρος της Γης. Η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί η Σελήνη στη Γη, έχει ως αποτέλεσμα το φαινόμενο της παλίρροιας.

Το πλησιέστερο προς τη Σελήνη σημείο απέχει 12.756 Κm (διάμετρος της Γης) λιγότερο από το αντιδιαμετρικό σημείο. Έτσι, οι δυνάμεις που ασκεί ο Σελήνη στα δύο αυτά σημεία και στο κέντρο της Γης είναι διαφορετικές. Η διαφορά αυτή είναι η αιτία που δημιουργεί το φαινόμενο της παλίρροιας.

Πηγές: tovima.gr , inews.gr , wikipedia.org

Δύο "λάθη" που είχαν παραβλεφθεί έως τώρα ανατρέπουν τους ισχύοντες νόμους του φαινομένου της εξάτμισης

Τετάρτη, Νοεμβρίου 24, 2010

Πρόσφατο πείραμα ανατρέπει τους νόμους της εξάτμισης, ανοίγοντας νέους δρόμους στην έρευνα για το κλίμα της Γης.

Το φαινόμενο της εξάτμισης συντελείται καθημερινά παντού στη φύση, ακόμη και στο ανθρώπινο σώμα. Εδώ και 130 χρόνια οι φυσικοί το θεωρούσαν απόλυτα γνωστό και κατανοητό. Πρόσφατα, όμως, πολωνοί ερευνητές εντόπισαν δύο «λάθη», και πιο συγκεκριμένα, δύο άγνωστες ως τώρα παραμέτρους στον μηχανισμό της εξάτμισης. Τα συμπεράσματά τους ενδέχεται να ανατρέψουν τα καθιερωμένα στη σύγχρονη Φυσική.

Η ανακάλυψη έγινε τυχαία. «Όχι, φυσικά και δεν υποπτευόμασταν ότι υπάρχει λάθος, με ένα τόσο παλιό θέμα δεν υποπτεύεσαι ότι κάτι μπορεί να μην πηγαίνει καλά» λέει μιλώντας στο «Βήμα» ο Ρόμπερτ Χόλιστ, καθηγητής στο Ινστιτούτο Φυσικής Χημείας της Πολωνικής Ακαδημίας Επιστημών και επικεφαλής της ομάδας ερευνητών που έφεραν την ανατροπή. «Συντάσσαμε έναν καινούργιο κώδικα για τη δυναμική των υγρών και θέλαμε να τον δοκιμάσουμε, γι' αυτό και επιλέξαμε ένα παλιό, γνωστό και απλό θέμα, την εξάτμιση».

Οι προσομοιώσεις στον υπολογιστή, όμως, επιφύλασσαν εκπλήξεις. «Ανακαλύψαμε ότι δύο πράγματα είχαν παραβλεφθεί» επισημαίνει. Το πρώτο ήταν η θερμοκρασία, η οποία τελικά δεν είναι σταθερή, όπως προβλέπει η θεωρία. «Η θερμοκρασία είναι σταθερή στην αρχή και στο τέλος της διαδικασίας, στην κατάσταση του υγρού και στην κατάσταση του ατμού δηλαδή, κατά τη διάρκειά της όμως, όταν συντελείται η μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη, είναι διαφορετική σε διάφορα τμήματα του συστήματος». Το δεύτερο ήταν η παρατήρηση μιας μηχανικής ισορροπίας. «Είδαμε ότι το σύστημα εξισορροπεί την πίεση με την ταχύτητα του ήχου», εξηγεί.

Πώς αυτό δεν είχε γίνει αντιληπτό εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα; «Και εγώ αναρωτιέμαι γιατί δεν το είχαν δει. Και νομίζω ότι οι λόγοι είναι δύο ή μάλλον τρεις» απαντά ο καθηγητής. «Ο πρώτος έχει να κάνει με τα δεδομένα του James Clerk Maxwell, ενός από τα “είδωλα” της σύγχρονης επιστήμης, ο οποίος έκανε την πρώτη περιγραφή της διαδικασίας της εξάτμισης. Ο Μάξγουελ θεώρησε συμπερασματικά ότι η θερμοκρασία είναι σταθερή καθ΄ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας. Και πολλοί τον ακολούθησαν». Η δεύτερη αιτία, όπως συμπληρώνει, αφορά τις μετρήσεις: επειδή πρέπει να ληφθούν υπ΄ όψη πολλές σταθερές, και ιδιαίτερα η σταθερά των αερίων που είναι μια από τις λιγότερο γνωστές στους επιστήμονες, οι πειραματικές μετρήσεις είναι δύσκολες, ενώ συνήθως γίνονται σε μεγάλα δείγματα, που «κρύβουν» αυτού του είδους τα δεδομένα. Ο τρίτος σκόπελος, τέλος, κρυβόταν σε αυτή καθαυτή την απλότητα της εξίσωσης της εξάτμισης. στην οποία το τετράγωνο της διαμέτρου ενός σταγονιδίου μειώνεται γραμμικά με τον χρόνο. «Ο νόμος της εξάτμισης είναι πολύ απλός και όταν οι νόμοι είναι απλοί, οι άνθρωποι δεν νοιάζονται και τόσο γι΄ αυτό που κρύβεται πίσω τους, δεν φαίνονται να έχουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά», τονίζει.

Στον ηλεκτρονικό υπολογιστή, όπου οι πολωνοί ερευνητές έκαναν την έρευνά τους, μπορεί να μελετήσει κανείς την εξάτμιση σε μερικά εκατομμύρια άτομα. «Ένα τέτοιο σύστημα είναι πολύ μικρό, ανήκει στη νανοκλίμακα, αλλά είναι αρκετά μεγάλο ώστε να δει κανείς οποιαδήποτε απόκλιση από τον γνωστό νόμο» λέει ο κ. Χόλιστ. Ως τώρα έχει μελετήσει με τους συνεργάτες του την εξάτμιση ενός υγρού στο κενό και μέσα στον δικό του ατμό. Στα επόμενα πειράματά τους θα μελετήσουν την εξάτμιση υγρών σε διαφορετικούς ατμούς- όπως, για παράδειγμα, την εξάτμιση του νερού στον αέρα. Χρησιμοποιούν μια ηλεκτρική «παγίδα» για να απομονώσουν μεμονωμένα σταγονίδια, τα οποία στη συνέχεια εξετάζουν με ακτίνες λέιζερ. «Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να δούμε την επίδραση της εξάτμισης σχεδόν σαν να τη βλέπουμε με γυμνό μάτι. Αυτό θα μας επιτρέψει να μάθουμε περισσότερα για την εξάτμιση ενός υγρού σε άλλους ατμούς, που είναι και η πιο διαδεδομένη στη φύση. Τα δύο βασικά πράγματα όμως δεν αλλάζουν, και αυτά είναι ότι η θερμοκρασία μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας και ότι υπάρχει ένα είδος μηχανικής ισορροπίας», εξηγεί ο καθηγητής.

Οι προεκτάσεις της ανακάλυψης αυτής είναι πολλές, από τα μοντέλα για το κλίμα ως τη βιολογία και τη βιομηχανία των καλλυντικών. «Για τους βιολόγους είναι σημαντικό να ξέρουν πόσο γρήγορα ένας οργανισμός χάνει νερό», αναφέρει. Φέρνει ως παράδειγμα τη μελέτη ζωικών πληθυσμών αλλά και την εξολόθρευση εντόμων με ουσίες που αφαιρούν τα έλαια από την επιφάνεια του σώματός τους, ώστε τα υγρά τους να εξατμίζονται και να πεθαίνουν από αφυδάτωση. «Η εξάτμιση και η απώλεια νερού αφορά επίσης τις καλλυντικές κρέμες» προσθέτει. «Ξέρετε, οι κρέμες είναι έλαια αναμεμειγμένα με νερό και άλλα συστατικά και καλύπτοντας την επιδερμίδα, εμποδίζουν την εξάτμιση. Αν το δέρμα χάνει νερό, πολύ γρήγορα δημιουργεί ρυτίδες και καταστρέφεται, ακριβώς όπως καταστρέφεται μια έρημος. Γι΄ αυτό χρησιμοποιούμε έλαια, ώστε να εμποδίζουμε την εξάτμιση και να συγκρατούμε το νερό».

Το ζητούμενο, τώρα, με την περαιτέρω μελέτη και την πλήρη κατανόηση του μηχανισμού, είναι η εξεύρεση ενός γενικού τύπου της εξάτμισης ο οποίος θα επιτρέπει σωστές προβλέψεις για όλες τις ουσίες- κάτι το οποίο δεν υπάρχει σήμερα, αναγκάζοντας τους ειδικούς να καταφεύγουν σε επαναλαμβανόμενα πειράματα για κάθε διαφορετική ουσία. Αυτή θα είναι για τον κ. Χόλιστ και η μεγαλύτερη συμβολή των ερευνών του. «Μια εδραιωμένη γνώση, ένας τύπος της εξάτμισης που θα ισχύει σήμερα αλλά και σε χίλια χρόνια. Στους φοιτητές μου φέρνω ως παράδειγμα το μοντέλο του ιδανικού αερίου, που ήταν πολύ καλό τον 19ο αιώνα, όταν αναπτύχθηκε, εξακολουθεί να είναι πολύ καλό σήμερα και θα είναι πολύ καλό και σε χίλια χρόνια. Τα οικονομικά συστήματα αλλάζουν, οι κυβερνήσεις αλλάζουν, αλλά το μοντέλο του ιδανικού αερίου θα υπάρχει για πάντα».

Οι ωκεανοί και οι θάλασσες καλύπτουν περίπου το 70% της επιφάνειας της Γης και η εξάτμιση των νερών τους αποτελεί βασικό ρυθμιστικό παράγοντα για το κλίμα του πλανήτη. «Ο περισσότερος κόσμος μιλάει για το διοξείδιο του άνθρακα, οι υδρατμοί όμως αποτελούν το πιο σημαντικό αέριο στην ατμόσφαιρα που επηρεάζει το κλίμα. Αν δεν έχουμε καλή κατανόηση των μηχανισμών της εξάτμισης, δεν μπορούμε να κάνουμε σωστές εκτιμήσεις για την επίπτωση που μπορεί να έχει αυτή η διαδικασία στο κλίμα. Νομίζω ότι πρέπει να γίνουν πολλά προς αυτή την κατεύθυνση», αναφέρει ο κ. Χόλιστ.

Φαινόμενο της εξάτμισης - Evaporation

Φέρνει ως παράδειγμα τον τύπο Hertz - Knudsen, που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της εξάτμισης του νερού στον αέρα και στον οποίο, εισάγοντας τα δεδομένα σύμφωνα με τις νέες ανακαλύψεις, διαπιστώθηκε απόκλιση σε συντελεστή ίσο με το δύο. «Θα πει κανείς τι είναι ένας συντελεστής ίσος με το δύο, ότι δηλαδή η δύναμη της εξάτμισης είναι δύο φορές μεγαλύτερη από ό,τι νόμιζα; Είναι όμως πολύ. Για να δώσω ένα παράδειγμα, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα συναδέλφων μας στη δική μας προσομοίωση για να ελέγξουμε τον συντελεστή διάχυσης ενός αερίου, πώς δηλαδή κινούνται τα μόρια του αερίου, και βρήκαμε ότι κινούνται δέκα φορές πιο αργά. Το δέκα είναι μια τάξη μεγέθους, στη Φυσική αυτό είναι πολύ», αναφέρει.

Πηγή: tovima.gr (Άρθρο: Λαλίνα Φαφούτη)

Μετατροπή πληροφοριών σε καθαρή ενέργεια: Μια ιδέα του Maxwell 150 χρόνια πριν

Τρίτη, Νοεμβρίου 23, 2010

Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατάφεραν να μετατρέψουν πληροφορίες σε καθαρή ενέργεια, επιβεβαιώνοντας την ιδέα για ένα πείραμα που είχε πρωτοδιατυπωθεί πριν από 150 χρόνια.

James Clerk Maxwell
(1831 - 1879)

Η αρχική ιδέα ήταν του φυσικού James Clerk Maxwell, αλλά βρήκε πολλές διαφωνίες γιατί φαινόταν πως παρέβαινε το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Σε πειραματικούς όρους, ο νόμος αυτός αναφέρει πως όταν το ζεστό και το κρύο νερό αναμειχθούν, φτάνουν τελικά σε μία ισορροπημένη μέτρια θερμοκρασία.

Ο Maxwell υποστήριζε πως ένα υποθετικό ον (το οποίο μετέπειτα πήρε το όνομα «δαίμονας του Maxwell») θα μπορούσε να διαχωρίσει το νερό σε δύο μέρη και να αντιστρέψει τη διαδικασία, απομονώνοντας τα ζεστά μόρια από τα κρύα, επιτρέποντας μόνο στα θερμότερα του μετρίου μόρια να περάσουν από μία «πόρτα-παγίδα» μεταξύ των δύο μερών.

Επειδή το χλιαρό νερό θεωρείται πιο ακατάστατο (π.χ. έχει μεγαλύτερη εντροπία) από το διαχωρισμένο νερό, ο «δαίμονας» μετέτρεψε ένα ακατάστατο σύστημα σε σύστημα τάξης, χρησιμοποιώντας μόνο πληροφορίες (τη γνώση ποια μόρια ήταν ζεστά και κρύα).

Το παραπάνω φαίνεται να παραβαίνει το νόμο, σύμφωνα με τον οποίο η εντροπία δε θα πρέπει να μειώνεται σε ένα απομονωμένο σύστημα. Με άλλα λόγια, ο «δαίμονας» δε θα έπρεπε να μπορεί να διαχωρίσει το ζεστό και το κρύο νερό χωρίς να καταναλώνει ενέργεια.

Ένας μεταγενέστερος Ούγγρος φυσικός, ο Leó Szilárd, υποστήριζε πως η εν λόγω διαδικασία δεν παραβαίνει τους νόμους της φυσικής, γιατί στην πραγματικότητα ο «δαίμονας» θα έπρεπε να καταναλώσει ενέργεια για να εξακριβώσει ποια μόρια είναι ζεστά και ποια κρύα.

Παρόλο που οι επιστήμονες συνέχισαν να διαφωνούν όσον αφορά τη θεωρία, κανείς στο παρελθόν δε δοκίμασε να υλοποιήσει το πείραμα. Προσφάτως, ο φυσικός Shoichi Toyabe από το Πανεπιστήμιο Chuo της Ιαπωνίας, και οι συνεργάτες του, αποφάσισαν να το δοκιμάσουν.

«Σήμερα έχουμε την τεχνολογία. Μπορούμε να παρατηρήσουμε μέχρι και μεμονωμένα μόρια και να ελέγξουμε γρήγορα πολύ μικρά στοιχεία, επομένως, σε γενικές γραμμές, δεν είναι δύσκολο να δημιουργήσεις ένα δαίμονα του Maxwell», όπως υποστηρίζει ο ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Masaki Sano, από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.

Οι ερευνητές έφτιαξαν μία μινιατούρα ελικοειδούς σκάλας και έκαναν ένα μόριο να την ανέβει, χρησιμοποιώντας πληροφορίες.

Στην πραγματικότητα, η σκάλα αποτελούνταν από δυναμική ενέργεια και δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία. Το μόριο είχε κάποια θερμική ενέργεια -ζέστη- επομένως ταλαντευόταν, κινούμενο προς τυχαίες κατευθύνσεις.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια κάμερα υψηλής ταχύτητας για να φωτογραφήσουν το μόριο. Όταν ξεκίνησε να ανεβαίνει τη σκάλα, το άφησαν να κινηθεί ελεύθερα, ενώ όταν άρχισε να κατεβαίνει, οι ερευνητές εμπόδισαν την κίνησή του, τοποθετώντας έναν εικονικό τοίχο με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού πεδίου.

«Είναι σαν να κάνει το μόριο τυχαία βήματα πάνω ή κάτω, αλλά μόνο όταν ανεβαίνει τις σκάλες τοποθετούμε τοίχους, για να αποφύγουμε την πτώση», αναφέρει ο Sano. «Είναι κάτι σαν το δαίμονα του Maxwell».

Καθώς το μόριο ανέβαινε τις σκάλες, άρχισε να κερδίζει ενέργεια γιατί κινούνταν προς μία τοποθεσία υψηλότερη δυναμικής, σαν να ανεβαίνει ένα βουνό. Εντούτοις, οι ερευνητές δε χρειάστηκε να σπρώξουν το μόριο προς το βουνό (δηλ. να καταβάλουν προσπάθεια ή να συμπληρώσουν ενέργεια). Το μόνο που έκαναν ήταν να χρησιμοποιήσουν την πληροφορία προς ποια κατεύθυνση κινούνταν ανά πάσα στιγμή, ώστε να καθοδηγήσουν την ανάβαση.

Οι ερευνητές όχι μόνο κατάφεραν να κάνουν το μόριο να ανέβει τη σκάλα, αλλά μπόρεσαν να μετρήσουν με ακρίβεια πόση ακριβώς ενέργεια μετατράπηκε από την πληροφορία. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύθηκαν στην ηλεκτρονική έκδοση του επιστημονικού περιοδικού «Nature Physics».

Αν και το πείραμα από μόνο του δείχνει ότι είναι δυνατή η δημιουργία ενέργειας από πληροφορία, πρακτικά η τεχνική δεν προσφέρεται ως δυνατότητα επίλυσης της ενεργειακής κρίσης στο άμεσο μέλλον.

Πηγές: Live Science , wikipedia.org , news.pathfinder.gr

Νόμπελ Φυσικής 2010: Γραφένιο, ένα λεπτότατο υλικό δύο διαστάσεων

Τετάρτη, Οκτωβρίου 06, 2010

Το Νόμπελ Φυσικής για το 2010 απονεμήθηκε από τη Σουηδική Ακαδημία Επιστημών στον Ολλανδό Andre Geim και τον Ρωσοβρετανό Konstantin Novoselov, φυσικοί του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, για τα πρωτοποριακά τους πειράματα σχετικά με το δισδιάστατο γραφένιο.

Πραγματικές φέτες γραφενίου
πάχους ενός μόνο ατόμου (2004)

Το γραφένιο ήταν τρίτο στη λίστα των πιθανών Νόμπελ και επιβραβεύει τις προσπάθειες δύο Ρώσων φυσικών.

Το γραφένιο είναι μια μορφή του άνθρακα. Σαν υλικό είναι εντελώς νέο - όχι μόνο το λεπτότερο που έγινε ποτέ, αλλά και το ισχυρότερο. Ως καλός αγωγός του ηλεκτρισμού άγει σαν τον χαλκό. Ως αγωγός της θερμότητας ξεπερνά όλα τα άλλα γνωστά υλικά. Είναι σχεδόν διαφανές, αλλά και τόσο πυκνό που ακόμη και το ήλιο, το μικρότερο άτομο αερίου, δεν μπορεί να το διαπεράσει. Ο άνθρακας, η βάση όλων των γνωστών μορφών ζωής στη γη, μας εξέπληξε ευχάριστα για άλλη μια φορά.

Μια λεπτή στρώση του κοινού άνθρακα, πάχους ενός μόνο ατόμου, βρίσκεται πίσω από το φετινό Νόμπελ στη Φυσική. Οι Andre Geim και Konstantin Novoselov έχουν δείξει ότι ο άνθρακας σε μια τέτοια επίπεδη φόρμα έχει εξαιρετικές ιδιότητες που προέρχονται από τον εξαιρετικό κόσμο της κβαντικής φυσικής.

Οι Geim και Novoselov εξήγαγαν το γραφένιο από ένα κομμάτι γραφίτη, όπως αυτό που βρίσκεται στα συνηθισμένα μολύβια. Χρησιμοποιώντας το συνηθισμένο σελοτέιπ κατάφεραν να φτιάξουν μια νιφάδα του άνθρακα με πάχος μόλις ενός ατόμου. Μέχρι τότε πολλοί πίστευαν ότι ήταν αδύνατο τέτοια λεπτά κρυσταλλικά υλικά να είναι σταθερά.

Ωστόσο, με το γραφένιο, οι φυσικοί μπορούν να μελετήσουν τώρα μια νέα κατηγορία δισδιάστατων υλικών με μοναδικές ιδιότητες. Το γραφένιο καταφέρνει να κάνει δυνατά τα πειράματα που ανατρέπουν τα στερεότυπα στα φαινόμενα στην κβαντική φυσική. Επίσης, είναι δυνατόν να εμφανιστεί μια απέραντη ποικιλία πρακτικών εφαρμογών, από τη δημιουργία νέων υλικών έως και την κατασκευή καινοτόμων ηλεκτρονικών. Το τρανζίστορ από γραφένιο προβλέπεται να είναι σημαντικά ταχύτερο από το τρανζίστορ του πυριτίου και να οδηγήσει έτσι σε πιο αποτελεσματικούς υπολογιστές.

Δεδομένου ότι είναι σχεδόν διαφανές και καλός αγωγός, το γραφένιο είναι κατάλληλο για την παραγωγή διαφανών οθονών αφής, πάνελ φωτισμού και ίσως ακόμη και ηλιακά κύτταρα.

Όταν αναμιγνύεται με τα πλαστικά, το γραφένιο μπορεί να τα μετατρέψει σε καλούς αγωγούς του ηλεκτρισμού, καθιστώντας τα πιο ανθεκτικά στη θερμότητα και πιο ανθεκτικά. Αυτή η αντοχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για νέα σούπερ ανθεκτικά υλικά, τα οποία είναι επίσης λεπτά, ελαστικά και ελαφριά. Στο μέλλον, οι δορυφόροι, τα αεροπλάνα και τα αυτοκίνητα θα μπορούσαν να κατασκευαστούν από νέα σύνθετα υλικά.

Οι φυσικοί για πολύ καιρό προσπαθούσαν να φτιάξουν γραφένιο με χημική απολέπιση του γραφίτη αλλά απέτυχαν. Ακολούθως, το κατάφεραν με μηχανικό διαχωρισμό τρίβοντας γραφίτη πάνω σε κάποια επιφάνεια. Τα ατομικά επίπεδα έγιναν ορατά με οπτικό μικροσκόπιο πάνω σε υπόστρωμα SiO2 και ακολούθησε εξακρίβωση με μικροσκόπιο ατομικής δύναμης.

Το γραφένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί:

Ως σκόνη για την κατασκευή αγώγιμων πολυμερών
Ως σκόνη σε μπαταρίες
Ως αποθηκευτικό υλικό για Υδρογόνο
Ως υλικό για laser ημιαγωγών και άλλων οπτοηλεκτρονικών συσκευών.(ειδικά σε 2 επίπεδα γραφενίου το χάσμα μπορεί να ρυθμιστεί από 0 έως 0.3eV)
Ερευνητές της IBM έχουν αναφέρει ότι χρησιμοποίησαν το γραφένιο για τη δημιουργία «διόδων επίδρασης πεδίου» (FET), ένα είδος τρανζίστορ, με συχνότητες λειτουργίας που έφτασαν τα 30 GHz και θα μπορούσαν να αυξηθούν περαιτέρω στα 100 GHz.

Για τη δημιουργία των πειραματικών τρανζίστορ η ερευνητική ομάδα εφάρμοσε μια θερμική τεχνική για το σχηματισμό στρωμάτων γραφένιου πάνω σε πυρίτιο. Κατασκεύασαν έτσι μια πλάκα πυριτίου, όμοια με αυτές στις οποίες δημιουργούνται τα συμβατικά τσιπ, καλυμμένη όμως με FET γραφένιου.

Οι δύο επιστήμονες εξέφρασαν την έκπληξή τους για «τις επαναστατικές εργασίες τους στο γραφένιο», ένα υλικό που μπορεί να φέρει επανάσταση στην ηλεκτρονική.

Οι δύο φυσικοί είναι καθηγητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, στη Βρετανία, το οποίο εξέφρασε την ικανοποίησή του για αυτήν τη «φανταστική είδηση» και υπογράμμισε ότι οι εργασίες των δύο επιστημόνων έχουν «τεράστια πρακτικά πλεονεκτήματα».

«Είμαι συγκλονισμένος», δήλωσε ο 36χρονος Νοβοσέλοφ στο σουηδικό πρακτορείο ειδήσεων TT, το οποίο μετέδωσε ότι αυτό του αποκάλυψε ότι κέρδισε το βραβείο. «Είναι τρελό», προσέθεσε, σχολιάζοντας ότι δεν περίμενε να κερδίσει το βραβείο παρά τις εκτιμήσεις των ειδικών που τον τοποθετούσαν μαζί με τον Γκέιμ μεταξύ των φαβορί.

Την έκπληξή του εξέφρασε κι ο 51χρονος Αντρέ Γκέιμ, ο οποίος ήταν ο καθηγητής του συνεργάτη του «Κόστια» Νοβοσέλοφ στο παρελθόν. «Πιστεύω ότι υπάρχουν δύο κατηγορίες νικητών των βραβείων Νόμπελ: αυτοί που μετά σταματούν να κάνουν ο,τιδήποτε ως το τέλος της ζωής τους και αυτό είναι μια πολύ κακή υπηρεσία στην κοινωνία», ανάφερε. «Και υπάρχουν και αυτοί που πιστεύουν αυτό που θα σκεφτούν κι άλλοι άνθρωποι, ότι κέρδισαν το Νόμπελ κατά τύχη και οι οποίοι αρχίζουν να εργάζονται ακόμη πιο σκληρά από προηγουμένως», σχολίασε, εξηγώντας ότι θέλει να ανήκει στη δεύτερη κατηγορία.

Γραφένιο από γραφίτη: Ο γραφίτης είναι μια βασική ύλη που βρίσκουμε στη φύση. Όταν λαμβάνεται από τον γραφίτη σε μορφή φύλλων γίνει το γραφένιο. Αν τυλιχθούν τα φύλλα του γραφενίου σχηματίζει ένα νανοσωλήνα από άνθρακα, αν διπλωθεί γίνεται μια μικρή μπάλα ποδόσφαιρο, το φουλλερένιο. Το γραφένιο, κρυμμένο μέσα στον γραφίτη, περιμένει να το ανακαλύψουμε.

Πηγές: sciencedaily.com , ΑΠΕ , physics4u.gr/blog