Δανοί φυσικοί αμφισβητούν την ανίχνευση των κυμάτων βαρύτητας

Η πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων ανακοινώθηκε στις 11 Φεβρουαρίου 2016 και προκάλεσε πρωτοσέλιδα σε όλο τον κόσμο, απέσπασε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2017 και ξεκίνησε επίσημα μια νέα εποχή, αυτής της αποκαλούμενης αστρονομίας «πολλών αγγελιοφόρων». Ωστόσο, μια ομάδα φυσικών στο Ινστιτούτο Niels Bohr της Κοπεγχάγης, λέει ότι η ανίχνευση αυτή είναι αμφισβητήσιμη με βάση τη δική της ανεξάρτητη ανάλυση δεδομένων που πραγματοποιήθηκε τα τελευταία δυόμισι χρόνια.

Η βασική διαφορά ενός μαθηματικού (Πουανκαρέ) από έναν φυσικό (Αϊνστάιν)

Η βασική διαφορά ενός μαθηματικού από έναν φυσικό είναι η εξής: ο μαθηματικός προσπαθεί να δημιουργήσει θεωρίες όσο το δυνατόν γενικότερες, ενώ ο φυσικός θέλει να λύσει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Ένα πολύ καλό παράδειγμα αυτής της διαφοράς είναι η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας.

Γιορτάζει η αθέατη σκοτεινή ύλη που συγκρατεί σαν «κόλλα» τους γαλαξίες

Για δεύτερη χρονιά γιορτάζεται διεθνώς φέτος στις 31 Οκτωβρίου, η Ημέρα Σκοτεινής Ύλης (Dark Matter Day), προκειμένου να μάθει περισσότερα η διεθνής κοινή γνώμη για την προσπάθεια των επιστημόνων να φωτίσουν ένα από τα μεγάλα μυστήρια του σύμπαντος

Τα μυστικά της κβαντικής διεμπλοκής και οι εξελίξεις της

Η κβαντομηχανική θεωρείται απόκοσμη σε σχέση με τη μηχανική της πραγματικότητας που αντιλαμβανόμαστε. Ένα αξιοσημείωτο κβαντικό φαινόμενο είναι αυτό της λεγόμενης “κβαντικής διεμπλοκής”. Η κβαντική διεμπλοκή είναι ένα παράδοξο κβαντικό φαινόμενο, το οποίο ο Αϊνστάιν είχε χαρακτηρίσει “στοιχειωμένο” αφού οι κινήσεις και γενικότερα οι ιδιότητες δύο σωματιδίων ή αντικειμένων αλληλοεπηρεάζονται ακαριαία.

Το πληθωριστικό μοντέλο του σύμπαντος, μία συνάντηση της κοσμολογίας με τη σωματιδιακή φυσική

Αν ρωτήσετε από πού προήλθαν όλα αυτά που βλέπουμε γύρω μας και σας απαντήσουν «από το Big Bang», μην τους πιστέψετε. Καμιά ουσία δεν γεννήθηκε την ώρα της Μεγάλης Έκρηξης. Κι αν δεν συνέβαινε μια τρομερή διαστολή, ο πληθωρισμός (μετά από 10−36 sec. μετά την θεωρητική έναρξη του Big Bang έως κάποια στιγμή μεταξύ 10 -33 και 10 –32 δευτερολέπτων μετά),.δεν θα υπήρχε τίποτα γύρω μας, ούτε εσείς για να υποβάλλετε τούτη την ερώτηση.

Η βαρύτητα αναδύεται από τις κβαντικές πληροφορίες ή είναι μια εκδήλωση της εντροπίας

Μία από τις πιο καυτές νέες ιδέες στη φυσική είναι ότι η βαρύτητα είναι ένα αναδυόμενο φαινόμενο, ότι κατά κάποιον τρόπο προκύπτει από την πολύπλοκη αλληλεπίδραση απλούστερων πραγμάτων. Και ίσως ο νέος ρόλος που παίζει η κβαντική πληροφορία στη βαρύτητα να θέτει το σκηνικό για μια δραματική ενοποίηση ιδεών στη φυσική.

Το 1988 το Νόμπελ φυσικής δόθηκε σε τρεις Αμερικανούς για την ανακάλυψη του μιονικού νετρίνο

Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για το 1988 δόθηκε από κοινού στους Αμερικανούς Leon Lederman, Melvin Schwartz και Jack Steinberger για τη μέθοδο της εργασίας τους τη δεκαετία του ’60 με πυκνές ακτίνες νετρίνων. Έτσι κατόρθωσαν να δείξουν τη διττή δομή των λεπτονίων, μέσω της ανακάλυψης ενός δεύτερου τύπου νετρίνο, του μιονικού νετρίνο.

Ο κοσμικός πληθωρισμός γέννησε το Big Bang

Κοιτάζοντας έξω στο σύμπαν μας σήμερα, βλέπουμε όχι μόνο μια τεράστια ποικιλία από αστέρια και γαλαξίες τόσο κοντά όσο και μακριά, βλέπουμε επίσης μια περίεργη σχέση: όσο πιο μακριά είναι ένας μακρινός γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα φαίνεται να απομακρύνεται από εμάς. Σε κοσμικό επίπεδο, το Σύμπαν επεκτείνεται, με όλους τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών να απομακρύνονται μεταξύ τους με την πάροδο του χρόνου. Κατά το παρελθόν λοιπόν το Σύμπαν ήταν θερμότερο, πιο πυκνό και όλα ήταν πιο κοντά.

Ποιές ανάγκες γέννησαν την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας;

Η ειδική σχετικότητα συμπληρώνει τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, ώστε να ισχύουν και σε ταχύτητες συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός. Εξετάζει φαινόμενα που βρίσκονται έξω από το πλαίσιο της άμεσης αντίληψής μας για τον κόσμο που μας περιβάλλει. Η εικόνα μας για τον κόσμο διαμορφώθηκε για ταχύτητες πολύ μικρές σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η αντίληψη φυσικά δεν κατανοεί παραδοξότητες, όπως το παράδοξο των διδύμων, η διαστολή του χρόνου, η συστολή του μήκους, η ισοδυναμία μάζας-ενέργειας, που επιβεβαιώνονται καθημερινά στους σύγχρονους επιταχυντές σωματιδίων.

Γιατί το μικροσκοπικό βάρος του κενού χώρου είναι ένα τόσο μεγάλο μυστήριο

Η αμφισβητούμενη ιδέα ότι το σύμπαν μας είναι απλώς μια τυχαία φυσαλίδα σε ένα ατελείωτο, αφρίζον πολυσύμπαν προκύπτει λογικά από το πιο αβλαβές χαρακτηριστικό της φύσης: τον κενό χώρο. Συγκεκριμένα, ο σπόρος της υπόθεσης του πολυσύμπαντος είναι η ανεξήγητα μικροσκοπική ποσότητα ενέργειας που εγχέεται στον κενό χώρο -ενέργεια γνωστή ως ενέργεια κενού, σκοτεινή ενέργεια ή κοσμολογική σταθερά. Κάθε κυβικό μέτρο κενού χώρου περιέχει μόνο αρκετή ενέργεια για να ανάψει ένα λαμπτήρα για 11 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου (~ 10-9 joules ανά κυβικό μέτρο. ).

Η σκοτεινή ύλη μπορεί να παγιδευτεί στις μαύρες τρύπες;

Στις 11 Φεβρουαρίου 2016 οι φυσικοί που δούλευαν στο Παρατηρητήριο LIGO ανακοίνωσαν την ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων, μετά από πολλά χρόνια θεωρητικών μελετών και παρατηρήσεων. Μπορέσαμε να δούμε την αδιαμφισβήτητη κυματομορφή των βαρυτικών κυμάτων που δημιουργήθηκαν από δύο μεγάλες μαύρες οπές οι οποίες συγκρούστηκαν. Και τώρα αυτή η ανακάλυψη έδωσε νέες ιδέες για την παρουσία σκοτεινής ύλης στις μαύρες τρύπες.

Θεωρία Kaluza-Klein

Η ιδέα πως το σύμπαν μας μπορεί να έχει περισσότερες από τις τρείς οικείες χωρικές διαστάσεις είναι μία ιδέα που έχει εισαχθεί από τους Teodor Kaluza και Oscar Klein πενήντα χρόνια πριν τη διατύπωση της θεωρίας των χορδών. Στην γενική θεωρία της βαρύτητας ο Einstein εισήγαγε τις τέσσερις διαστάσεις μέσω της σύνδεσης χώρου και χρόνου.

Η θεωρία των δύο συμπάντων

Αυτή η θεωρία προέρχεται από την Μ-θεωρία των χορδών αλλά είναι πολύ παράξενη. Η ιδέα από την οποία προέρχεται είναι ότι ο Κόσμος είχε κάποτε 10 διαστάσεις, αλλά αυτός ο δέκα-διαστατικός Κόσμος ήταν πολύ ασταθής, επειδή είχε ένα είδος «τάσης» παρόμοιας με αυτήν που έχει ένα τεντωμένο ελατήριο ή ένα ελαστικό φύλλο. Κατά συνέπεια, το αρχικό σύμπαν χωρίστηκε σε δύο Κόσμους: ο ένας έχει έξι διαστάσεις και ο άλλος τέσσερις. Ο Κόσμος των τεσσάρων διαστάσεων είναι ο δικός μας (τρεις διαστάσεις του χώρου κι μία του χρόνου), που παρήγαγε ύλη, τους γαλαξίες και τα άστρα, ενώ συνεχίζει να διαστέλλεται. Έτσι στην πραγματικότητα το big bang ήταν ο διαχωρισμός ενός σύμπαντος 10 διαστάσεων.

Τα κύματα βαρύτητας δεν προσφέρουν ενδείξεις για επιπλέον διαστάσεις

Ενώ η περυσινή ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων ταρακούνησαν τον επιστημονικό κόσμο, αυτά δεν φαίνεται να δείχνουν την ύπαρξη επιπλέον χωρικών διαστάσεων στο σύμπαν βάσει των δεδομένων από τα βαρυτικά κύματα, όπως λένε αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Σικάγου. Η έρευνά τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, είναι μία από τις πολλές δημοσιεύσεις μετά την ανακοίνωση πέρυσι ότι ο ανιχνευτής LIGO είχε εντοπίσει μια σύγκρουση άστρων νετρονίων .

Η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να υπάρχει παρά τις πρόσφατες αναφορές για το αντίθετο

Μόλις πριν από 20 χρόνια η εικόνα μας για το Σύμπαν αναθεωρήθηκε εκπληκτικά. Όλοι γνωρίζαμε ότι το σύμπαν μας επεκτεινόταν, ότι ήταν γεμάτο από ύλη και ακτινοβολία και ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης εκεί έξω δεν μπορούσε να φτιαχτεί από τα ίδια, φυσιολογικά άτομα, με τα οποία είμαστε εξοικειωμένοι. Προσπαθούσαμε να προσδιορίσουμε, με βάση το πώς διαστελλόταν το Σύμπαν, ποιά θα ήταν η μοίρα μας: θα κατέρρεε πάλι από εκεί που ξεκίνησε, θα διαστελλόμαστε για πάντα ή θα βρισκόμασταν ακριβώς στα σύνορα μεταξύ των δύο;

Η κβαντική παραξενιά παρούσα στο παράδοξο της κότας και του αυγού

Το παράδοξο ερώτημα ποιό ήρθε πρώτα, η κότα ή το αυγό προτάθηκε αρχικά από τους φιλοσόφους της Αρχαίας Ελλάδας για να περιγράψει το πρόβλημα του προσδιορισμού της αιτίας και του αποτελέσματος. Τώρα, μια ομάδα φυσικών από το Πανεπιστήμιο Κουίνσλαντ και το Ινστιτούτο Neel έχει δείξει ότι, όσον αφορά την κβαντική φυσική, η κότα και το αυγό μπορεί να προηγήθηκαν και τα δύο.

Ψάχνοντας την μυστηριώδη πέμπτη ή σκοτεινή δύναμη για να εξηγήσουμε το κρυφό πεδίο του Κόσμου

Οι φυσικοί πρόκειται να ξεκινήσουν μια φιλόδοξη αναζήτηση για μια «σκοτεινή δύναμη» της φύσης η οποία, αν βρεθεί, θα ανοίξει την πόρτα σε μια σφαίρα του σύμπαντος, που κρύβεται επιμελώς κρυμμένη μέχρι τώρα. Το κυνήγι της θα αναζητήσει στοιχεία για μια νέα θεμελιώδη δύναμη που αποτελεί γέφυρα μεταξύ της συνηθισμένης ύλης και του αόρατου «σκοτεινού πεδίου» που λέγεται ότι συνθέτει τη συντριπτική πλειοψηφία του Κόσμου.

Νέες πιο ακριβείς μετρήσεις της σταθεράς βαρύτητας G

Η Νευτώνεια σταθερά βαρύτητας G, είναι μία από τις πιο θεμελιώδεις σταθερές της φύσης, αλλά εξακολουθούμε να μην έχουμε ακριβή τιμή γι ‘αυτήν. Παρά τους δύο αιώνες πειραματικής προσπάθειας, η τιμή της G παραμένει ελάχιστα γνωστή με ακρίβεια από τις θεμελιώδεις σταθερές. Μια απόκλιση έως 0,05% σε πρόσφατους προσδιορισμούς της G, υποδεικνύει ότι ενδέχεται να υπάρχουν μη ανακαλυφθέντα συστηματικά σφάλματα στις διάφορες υπάρχουσες μεθόδους.

Το χάος στην επιστήμη

Σήμερα με τον όρο Χάος χαρακτηρίζεται ο κλάδος που αντικείμενο μελέτης του είναι κάποια εξαιρετικά πολύπλοκα συστήματα που η εξέλιξή τους στο χρόνο εξαρτάται ισχυρά από τις αρχικές συνθήκες υπό τις οποίες αναλύεται. Συγκεκριμένα, η Θεωρία του Χάους μελετά τη συμπεριφορά ορισμένων μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων, τα οποία χαρακτηρίζονται κυρίως από μια ευαίσθητη εξάρτηση από τις αρχικές συνθήκες αλλά και από μια μη περιοδικότητα. Η ευαισθησία αυτή έχει ως αποτέλεσμα την φαινομενική τυχαιότητα της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των συστημάτων, παρ’ όλο που τα συστήματα αυτά είναι αιτιοκρατικά ή ντετερμινιστικά», με την έννοια ότι είναι καλώς ορισμένοι οι νόμοι εξέλιξής τους και δεν περιέχουν τυχαίες παραμέτρους.

Οι τρεις μορφές της Αρχής της ισοδυναμίας

Αν χρησιμοποιήσουμε το 2ο νόμο του Νεύτωνα τότε η μάζα του σώματος στο νόμο αυτό λέγεται αδρανειακή. Αν όμως χρησιμοποιήσουμε το παγκόσμιο νόμο της βαρύτητας (ανάμεσα στη Γη και ένα σώμα) τότε η μάζα του σώματος στο νόμο της βαρύτητας, λέγεται βαρυτική.