Ακόμη ένας χρόνος έφυγε αφήνοντάς μας και τα καλά του και τα κακά του. Εμείς – πάντοτε αισιόδοξοι – αφήνουμε τα κακά στην άκρη πιάνοντας μόνο το καλά.

Ανάμεσά τους… τρεις μεγάλες τεχνολογικές ανακαλύψεις, τρία βήματα μπροστά σε αυτό που λέμε επιστημονική πρόοδος.

Κάνοντας μια πρώτη εκτίμηση – και σαφώς υποκειμενική –  τους απονέμουμε τα μετάλλια των τριών πρώτων θέσεων (χρυσό, αργυρό και χάλκινο) με την ευχή κάθε νέο έτος να βλέπουμε να έρχονται στο προσκήνιο, εξίσου σημαντικά επιτεύγματα, τέτοια που να κάνουν τη ζωή μας ειρηνικότερη, ευκολότερη και κατ’ επέκταση… πιο ωραία!

ΧΡΥΣΟ

CERN – «Παγιδεύτηκαν» άτομα αντι-ύλης

Οι επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) κατάφεραν για πρώτη φορά να «παγιδεύσουν» 38 άτομα αντι-ύλης, και συγκεκριμένα αντι-υδρογόνου. Αντι-υδρογόνο είχε παραχθεί ξανά στο παρελθόν, είχε όμως τότε καταστραφεί αμέσως μόλις ήρθε σε επαφή με την κανονική ύλη, ενώ αυτή τη φορά κατέστη δυνατό τα άτομα αντι-ύλης να διατηρηθούν, σε συνθήκες κενού, έστω και για κλάσματα του δευτερολέπτου (συγκεκριμένα για 170 χιλιοστά του δευτερολέπτου!).

Οι 40 ερευνητές από επτά χώρες, που απάρτιζαν την ερευνητική ομάδα του πειράματος Alpha του CERN, με εκπρόσωπο τον φυσικό Τζέφρι Χανγκστ του πανεπιστημίου Άαρχους της Δανίας, μετά από πέντε χρόνια προσπαθειών, παρουσίασαν το επίτευγμά τους στο περιοδικό «Nature», σύμφωνα με το BBC ,το πρακτορείο Ρόιτερ και το Γαλλικό Πρακτορείο Ειδήσεων.

Όπως ανέφεραν, η ικανότητα μελέτης τέτοιων ατόμων αντι-ύλης θα επιτρέψει στο μέλλον την πραγματοποίηση αδύνατων μέχρι σήμερα πειραμάτων πάνω σε θεμελιώδη αξιώματα της φυσικής.

Το κυρίαρχο «Καθιερωμένο Μοντέλο» της Φυσικής -με βάση τις θεωρίες του Βρετανού φυσικού Πολ Ντιράκ το 1931 – υποστηρίζει ότι κάθε σωματίδιο στη φύση (πρωτόνια, ηλεκτρόνια, νετρόνια κ.α.) έχει το αντίστοιχο αντι-σωματίδιό του. Για παράδειγμα, στο ηλεκτρόνιο αντιστοιχεί το ποζιτρόνιο, το οποίο αξιοποιείται και σε μια ειδική τεχνική τομογραφίας.

Ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα που απασχολεί τους φυσικούς, είναι γιατί ο κόσμος αποτελείται βασικά πια από ύλη παρά από αντι-ύλη, η οποία είναι σχετικά σπάνια, παρόλο που όμοιες ποσότητες από τις δύο αυτές καταστάσεις της ύλης πιστεύεται ότι δημιουργήθηκαν κατά τη γέννηση του σύμπαντος.

Η παραγωγή αντι-σωματιδίων (π.χ. αντι-πρωτονίων) είναι συνηθισμένη στο εργαστήριο, όμως η δημιουργία ολόκληρων ατόμων από αυτά τα αντι-σωματίδια είναι πολύ πιο δύσκολο έργο, το οποίο ωστόσο κατέστη δυνατό το 2002 από ερευνητές πάλι του CERN, με επικεφαλής τον καθηγητή Τζέραλντ Γκαμπιέλζε του πανεπιστημίου Χάρβαρντ.

Το νέο επίτευγμα, η δημιουργία ατόμων αντι-υδρογόνου (που αποτελούνται από ένα θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο και ένα αρνητικά φορτισμένο αντι-πρωτόνιο), αλλά και η διατήρησή τους, έστω και για λίγο χρόνο, ήταν πολύ δυσκολότερη, επειδή έπρεπε να βρεθεί ένας τρόπος αυτά τα άτομα αντι-ύλης να μην έρθουν σε επαφή με άτομα κανονικής ύλης, κάτι που θα τα εξαφάνιζε μέσα σε μια ενεργειακή λάμψη (εξαΰλωση). Αυτή τη φορά, οι επιστήμονες κατόρθωσαν να δημιουργήσουν ένα ισχυρό «μαγνητικό μπουκάλι (πεδίο)» γύρω από το οποίο δημιουργήθηκαν και «παγιδεύτηκαν» τα άτομα αντι-υδρογόνου.

Οι ερευνητές απέδειξαν ότι, ανάμεσα σε συνολικά 10 εκατομμύρια αντι-πρωτόνια και 700 εκατομμύρια ποζιτρόνια, σχηματίστηκαν 38 σταθερά άτομα αντι-υδρογόνου, το καθένα από τα οποία «έζησε» για περίπου δύο δέκατα του δευτερολέπτου. Το επόμενο βήμα θα είναι να παραχθούν ακόμα περισσότερα άτομα αντι-υδρογόνου και να διατηρηθούν σε ύπαρξη γι’ ακόμα μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ώστε να μελετηθούν καλύτερα.

Στόχος των επιστημόνων είναι επιτέλους να μπορέσουν να συγκρίνουν τα άτομα υδρογόνου και αντι-υδρογόνου, ώστε να καταλάβουν τις διαφορές ύλης και αντι-ύλης. Οι φυσικοί έχουν ήδη συγκρίνει υπο-ατομικά σωματίδια (πρωτόνια και αντι-πρωτόνια), αλλά το επόμενο πιο ουσιαστικό βήμα θα είναι η σύγκριση ολόκληρων ατόμων από τις δύο διαφορετικές μορφές ύλης.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΑΝΤΙ-ΥΛΗ

Για να καταλάβουμε τη σπουδαιότητα του επιτεύγματος αυτού, θα πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε, τι ακριβώς είναι η αντι-ύλη.

Πρόκειται για μία μορφή ύλης, η οποία αποτελείται από τα αντι-σωματίδια των σωματιδίων που συγκροτούν τη συνήθη ύλη. Για παράδειγμα, ένα άτομο αντι-υδρογόνου αποτελείται από ένα αρνητικά φορτισμένο αντιπρωτόνιο, γύρω από το οποίο περιστρέφεται ένα θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο. Αν ένα σωματίδιο και ένα αντι-σωματίδιο έρθουν σε επαφή, τότε καταστρέφονται και τα δύο, και παράγεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Με την αντι-ύλη θα μπορούσαμε να εκμεταλλευτούμε το σύνολο της ισοδύναμης ενέργειας της ύλης, αντί για τα μικρά ποσοστά που δίνουν η χημική ενέργεια ή οι πυρηνικές αντιδράσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Αν και εντοπίζονται μερικές φορές σωματίδια αντι-ύλης στο σύμπαν (το πρώτο αντι-σωματίδιο ανακαλύφτηκε το 1933 και επρόκειτο για ένα αντι-ηλεκτρόνιο που δημιούργησε η συνάντηση κοσμικών ακτίνων με την ατμόσφαιρα), οι σημερινές μας γνώσεις δείχνουν ότι δεν υπάρχει άτομο αντι-ύλης στη φύση. Η εξαφάνιση της αντι-ύλης, που δημιουργήθηκε ταυτόχρονα με την ύλη σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang), παραμένει ένα μυστήριο, αλλά είναι βέβαιο ότι χωρίς αυτό το γεγονός, δεν θα είχαμε υπάρξει ποτέ.

Σύμφωνα με μια υπόθεση για την εξήγηση της εξαφάνισης της αντι-ύλης, είναι ότι η αντι-ύλη υπάρχει σ” ένα ξεχωριστό σύμπαν παράλληλο με το δικό μας, αλλά το πρόβλημα είναι ότι είναι αδύνατον να αποδειχθεί η ορθότητα αυτής της υπόθεσης, εφόσον είναι αδύνατον να έρθουμε σ” επαφή μ” ένα παράλληλο σύμπαν – αν υφίσταται ένα.

Ως παράλληλο σύμπαν νοείται μία (θεωρητική για την ώρα) οντότητα, η οποία αναπτύσσεται με δικό της σύστημα φυσικών νόμων και φυσικών σταθερών, ανεξάρτητα από άλλα σύμπαντα. Έχουν διατυπωθεί φυσικές θεωρίες οι οποίες υποθέτουν την ύπαρξη παραλλήλων συμπάντων, λαμβάνοντας αφορμή από μοναδικότητες που είναι δυνατόν να εμφανιστούν στο χωρόχρονο και φιλοσοφικά επιχειρήματα. Προς το παρόν δεν υπάρχει καμία επιβεβαίωση της ύπαρξής τους.

Μια άλλη εξήγηση είναι αυτή που υποστηρίζει πως υπάρχουν αντικαόνια (αντι-σωματίδια που μπορούν να μεταμορφωθούν αυθόρμητα στο αντίστοιχο σωματίδιό τους). Εφόσον, λοιπόν, ύλη και αντι-ύλη λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο, το αντίθετο θα πρέπει να ήταν εφικτό με την ίδια ευκολία. Δεν ισχύει όμως αυτή η περίπτωση. Αυτή η υπόθεση αποτελεί καρπό παρατηρήσεων που πραγματοποιήθηκαν από φυσικούς τη δεκαετία του ’60.

Αυτές οι υποθέσεις δεν δίνουν όμως εξήγηση για τα πάντα: το ζεύγος καόνιο/αντι-καόνιο δεν αποτελεί, παρά μόνο ένα μικρό τμήμα της ύλης/αντι-ύλης, κι ακόμη κι αν οι φυσικοί εκτιμούν ότι υπήρχε μόνο ένα δισεκατομμυριοστό ύλης περισσότερο σε σύγκριση με την αντι-ύλη, ψάχνουν επομένως μια πιο ολοκληρωμένη λύση στο μυστήριο αυτό, μελετώντας τις ιδιότητες άλλων αντι-σωματιδίων, τα οποία θα δημιουργήσει ο άνθρωπος  στο εγγύς μέλλον, μέσα σε μεγάλες εγκαταστάσεις (βλ. επιταχυντής CERN).

Σύμφωνα με μια άλλη θεωρία, η ύλη και η αντι-ύλη δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά μόλις μερικά κλάσματα του μικροδευτερολέπτου αργότερα, η ύλη και η αντι-ύλη συγκρούστηκαν κι εξαϋλώθηκαν. Στην περίπτωση αυτή, θα ήταν μια πολύ λεπτή διαφορά του αριθμού σωματιδίων που θα ήταν υπεύθυνη για την κυριαρχία της ύλης επί της αντι-ύλης (για παράδειγμα: 1.000.000.001 σωματίδια ύλης για κάθε 1.000.000.000 σωματίδια αντι-ύλης). Αυτή η θεωρία δεν εξαιρεί την πιθανότητα ένα αντίθετο φαινόμενο να έχει συμβεί σε μια άλλη διάσταση, επομένως και την πιθανότητα να υπάρχει κάποιο άλλο σύμπαν στο οποίο η αντι-ύλη να είναι αυτή που έχει το μικρό αριθμητικό προβάδισμα, οπότε μπορούμε σ’ αυτή την περίπτωση να μιλάμε για την ύπαρξη αντι-σύμπαντος.

ΑΣΗΜΕΝΙΟ

MIT – Κάμερα φωτογραφίζει και πίσω από γωνίες

Θα μπορούσατε ποτέ να φανταστείτε πως θα ερχόταν η μέρα που θα ήταν δυνατή η λήψη μιας φωτογραφίας, ακόμη κι αν δεν έχετε μπροστά σας το είδωλο το οποίο θέλετε να απαθανατίσετε;

Κι’ όμως Αμερικανοί επιστήμονες κατασκεύασαν μια κάμερα η οποία, σύμφωνα με τους δημιουργούς της, μπορεί να αποτυπώνει τα αντικείμενα που είναι έξω από το οπτικό πεδίο του φωτογράφου και βρίσκονται ακόμη και πίσω από γωνίες! Η κάμερα που κατασκευάστηκε από επιστήμονες του εργαστηρίου Μedia Lab του ΜΙΤ, χρησιμοποιεί πολύ βραχείς αλλά ταυτόχρονα υψηλής έντασης παλμούς λέιζερ για να φωτίσει μια σκηνή. Ο προηγμένος μηχανισμός επιτρέπει στην κάμερα να συλλέγει τις ανεπαίσθητες ποσότητες φωτός που αντανακλώνται από σημεία που δεν «βλέπει» απευθείας ο φακός της, και στη συνέχεια να κατασκευάζει ένα πιθανό τρισδιάστατο μοντέλο όλης της περιοχής, συμπεριλαμβανομένων των αντικειμένων και προσώπων που βρίσκονται πίσω από μια γωνία.

«Είναι σαν να έχεις όραση με ακτίνες Χ, χωρίς τις ακτίνες Χ. Είναι μια σημαντική επιτυχία», δήλωσε στο ΒΒC ο καθηγητής Ράμες Ρασκάρ, επικεφαλής των ερευνών. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η μηχανή τους μπορεί να αξιοποιηθεί μελλοντικά σε αποστολές έρευνας και διάσωσης, στη ρομποτική όραση και στην ιατρική ενδοσκόπηση.

ΧΑΛΚΙΝΟ

ΚΙΝΑ – Σούπερ υπολογιστής

Την πρωτοκαθεδρία παγκοσμίως διεκδικεί η Κίνα ανακοινώνοντας πως πλέον δεν είναι οι ΗΠΑ η χώρα με τους ταχύτερους υπολογιστές στον κόσμο. Χάρη στο νέο της υπερ-υπολογιστή Τιανχέ-1Α, που στα Κινέζικα σημαίνει γαλαξίας, η Κίνα κατέχει αυτή τη στιγμή την πρώτη θέση παγκοσμίως.

Ο εν λόγω υπολογιστής ενσωματώνει περισσότερους από 7.000 επεξεργαστές γραφικών της Nvidia και 14.000 επεξεργαστές της Intel. Η μέση ταχύτητά του είναι γύρω στα 563.1 τεραφλόπ, ενώ ο «γαλαξίας» πιάνει ταχύτητες μέχρι και 2.507 πεταφλόπ, σύμφωνα με το BBC. Ένα πεταφλόπ ισοδυναμεί με 1.000 τρισεκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο.

Χρειάστηκαν διακόσιοι συνολικά επιστήμονες, 88 εκ. δολάρια και δύο χρόνια εντατικών ερευνών για να γίνει ο Τιανχέ-1Α πραγματικότητα και να περάσει μπροστά από τον μέχρι πρότινος γρηγορότερο ΧΤ5 του Εθνικού Εργαστηρίου Όούκ Ριτζ του πανεπιστημίου του Τενεσί (ΗΠΑ), ο οποίος έχει ισχύ μόνο 1,75 πεταφλόπ ανά δευτερόλεπτο.

Ο «γαλαξίας» ζυγίζει πάνω από 155 τόνους και έχει ήδη τεθεί σε λειτουργία εκτελώντας υπολογισμούς για λογαριασμό της μετεωρολογικής υπηρεσίας, ενώ σύμφωνα με το BBC, παρόλο που η Ιαπωνία ετοιμάζεται πυρετωδώς για τη δημιουργία ενός αντίστοιχου πανίσχυρου μηχανήματος, είναι δύσκολο να απειληθεί η κινεζική κυριαρχία.