Τα σκοτεινά φωτόνια ίσως δεν υπάρχουν

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence, διεξήγαγε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της σταθεράς λεπτοδομής α (που επιδρά στο χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από τα άτομα) και με αυτόν τον τρόπο έχουν βρει στοιχεία που δημιουργούν αμφιβολίες για τη θεωρία των σκοτεινών φωτονίων.

Ο ήχος του μακρινού διαστήματος μπορεί να αποκαλύψει κρυφές μαύρες τρύπες

Το βαθύ διάστημα δεν είναι τόσο αθόρυβο όσο πιστεύαμε έως τώρα. Κάθε λίγα λεπτά ένα ζεύγος μαύρων οπών συγκρούεται και αυτές οι κατακλυσμιαίες συγκρούσεις απελευθερώνουν κυματισμούς στον ιστό του χωροχρόνου, γνωστοί ως κύματα βαρύτητας. Τώρα φυσικοί του αυστραλέζικου Πανεπιστημίου Monash έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να ακούσουν τα γεγονότα αυτά. Τα κύματα βαρύτητας από συγχωνεύσεις μαύρων οπών αποτυπώνουν ένα χαρακτηριστικό ‘τσιριχτό’ ήχο στα δεδομένα που συλλέγονται από τους ανιχνευτές των βαρυτικών κυμάτων. Η νέα τεχνική αναμένεται να αποκαλύψει την παρουσία χιλιάδων κρυμμένων έως τώρα μαύρων τρυπών, ξεδιπλώνοντας έτσι τις κραυγές τους μέσα από μια φαινομενικά ήσυχη κατάσταση.

Φυσικοί πραγματοποιούν τις ακριβέστερες μετρήσεις της αντιύλης – αλλά βαθαίνουν κι άλλο το μυστήριο

Η αντιύλη είναι, το έχετε μαντέψει, το αντίθετο της ύλης. Όταν τα δύο τους συναντηθούν, εκμηδενίζουν ο ένας τον άλλον. Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, στον χρόνο μηδέν, δημιουργήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Αλλά σήμερα, ό, τι βλέπουμε από τις μικρότερες μορφές ζωής στη Γη έως τα μεγαλύτερα αστρικά αντικείμενα φτιάνεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την ύλη. Γιατί δεν έχει εξαϋλωθεί όλη αυτή η πρωταρχική ύλη με την αντιύλη, αφήνοντας πίσω τους ένα κενό τόσο μεγάλο όσο το ίδιο το σύμπαν;

Η αλληλεπίδραση μιας μελανής οπής με το μποζόνιο Higgs μπορεί να καταστρέψει το σύμπαν

Χαρακτηριζόταν ως το «ιερό δισκοπότηρο» της Φυσικής και η προσπάθεια εντοπισμού του από τους επιστήμονες είχε λάβει μυθιστορηματικές διαστάσεις. Το μποζόνιο του Higgs είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο πεδίο του Higgs, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη, θα μπορούσε κάποια μέρα να οδηγήσει στην καταστροφή του σύμπαντος, αποκάλυψαν οι φυσικοί. Λένε λοιπόν ότι ο Κόσμος μας μπορεί να τελειώσει τόσο απότομα όσο ξεκίνησε, από μία φυσαλίδα αρνητικής ενέργειας φτιαγμένη από μια σύγκρουση μιας μελανής οπής με ένα μποζόνιο Higgs.

Τι υπήρχε πριν την Μεγάλη Έκρηξη;

Κάθε φορά που ένας κοσμολόγος δίνει μια δημόσια διάλεξη, πάντα κάποιος από το ακροατήριο σηκώνει το χέρι του για να ρωτήσει: «και τι υπήρχε πριν από την Μεγάλη Έκρηξη;»

«Υπάρχει μία στάνταρ απάντηση που μπορεί να δώσει κανείς», λέει ο Glenn Starkman, φυσικός στο πανεπιστήμιο Case Western Reserve. «Λέμε πως η ερώτηση δεν έχει νόημα, όπως ακριβώς δεν έχει νόημα να ρωτάμε, ‘τι βρίσκεται νοτιότερα από τον Νότιο Πόλο».

Νέα θεωρία για τη σύνδεση του Higgs με τη σκοτεινή ύλη

Το μποζόν του Higgs βοηθά ώστε να εξηγηθεί πώς τα σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους, έτσι φαίνεται ότι μπορεί να προσφέρει το κλειδί και στην κατανόηση της σκοτεινής ύλης, την κυρίαρχη μορφή της ύλης που μαζί με τη σκοτεινή ενέργεια αποτελούν το 95% όλων των στοιχείων του Σύμπαντος. Τα λεγόμενα μοντέλα Higgs-portal (όπου τα Higgs διασπώνται) υποστηρίζουν ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν με τα φυσιολογικά σωματίδια μέσω της ανταλλαγής ενός μποζονίου Higgs. Αν είναι σωστές, τότε οι ερευνητές θα περίμεναν μια υπογραφή σκοτεινής ύλης στις διασπάσεις Higgs στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Μια νέα λοιπόν θεωρητική μελέτη αφαιρεί κάποια από την αβεβαιότητα στα μοντέλα αυτά, βελτιώνοντας τα όρια που έχει θέσει ο LHC στα υποψήφια μοντέλα της σκοτεινής ύλης.

Νέα θεωρία συνδέει μαύρες τρύπες, σκοτεινή ύλη και κύματα βαρύτητας

Τα τελευταία χρόνια ήταν απίστευτα για τις ανακαλύψεις της φυσικής. Οι επιστήμονες εντόπισαν το μποζόνιο Higgs, ένα σωματίδιο που το κυνηγούσαμε για σχεδόν 50 χρόνια και το ανακαλύψαμε το 2012, αλλά και τα κύματα βαρύτητας , τα οποία προβλέφτηκαν από τη θεωρία πριν από 100 χρόνια, και ανιχνεύτηκαν το 2016. Σκέφτηκαν λοιπόν μερικοί θεωρητικοί, γιατί να μην συνδυάσουμε όλες τις πιο τρελές ιδέες φυσικής σε μια θεωρία; Τι θα συμβεί αν, ας πούμε, προσπαθήσουμε να εντοπίσουμε τη σκοτεινή ύλη που εκπέμπεται από μαύρες τρύπες μέσω των κυμάτων της βαρύτητας;

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν θα δοκιμαστεί σ’ ένα άστρο που περνάει δίπλα από την μαύρη τρύπα στον Γαλαξία μας

Υπάρχει μια μικρή ομάδα αστεριών που καλούνται S-αστέρια που περιστρέφονται επικίνδυνα κοντά στην υπερβαρέα μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας, που ονομάζεται Τοξότης Α *. Αυτά τα άστρα βρίσκονται τόσο κοντά στο κέντρο του Γαλαξία, που η τεράστια βαρύτητα τα αναγκάζει να κινούνται με ταχύτητες περίπου 2,5% της ταχύτητας του φωτός ή σχεδόν 27 εκατομμύρια χιλιόμετρα / ώρα).

Διακυμάνσεις του κενού και η προέλευση του Σύμπαντος

Υπάρχουν 1085 σωματίδια στην περιοχή του ορατού σύμπαντος. Από πού όμως προήλθαν όλα αυτά; Η απάντηση είναι ότι, στην κβαντική θεωρία, τα σωματίδια μπορούν να δημιουργηθούν από την ενέργεια υπό μορφή ζευγών σωματίων/αντισωματίων. Αλλά τώρα η ερώτηση γίνεται ως εξής: από πού προήλθε η ενέργεια;. Η απάντηση είναι ότι η συνολική ενέργεια στο σύμπαν είναι ακριβώς μηδέν.

Η απίστευτη λύση του Stephen Hawking στο παράδοξο πληροφοριών μιας μαύρης τρύπας

Το 2016 κυκλολόρησε μια λύση του Stephen Hawking στο παράδοξο της πληροφορίας για τις μαύρες τρύπες. Με άλλα λόγια, είχε βρει μια πιθανή εξήγηση για το πως οι μαύρες τρύπες μπορούν ταυτόχρονα να διαγράψουν τις πληροφορίες και να τις διατηρήσουν. Για να καταλάβουμε γιατί ήταν τόσο μεγάλη υπόθεση και ποιό είναι το παράδοξο της μαύρης τρύπας, πρέπει να επιστρέψουμε εκεί που ξεκίνησαν όλα.

Η ακτινοβολία Hawking

Το 1973, ο Steven Hawking, ύστερα από θεωρητικούς υπολογισμούς, εξέπληξε τον επιστημονική κοινότητα καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι και τόσο μαύρες. Εκπέμπουν ακτινοβολία και μετά από παρέλευση πολλών δισεκατομμυρίων ετών εκρήγνυνται και μετατρέπονται σε λευκές τρύπες.

Η μυστική ζωή του μποζονίου Higgs

Το μποζόνιο Higgs υπήρξε από τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος μας. Το χωρίς κατεύθυνση πεδίο του διαπερνά όλο τον χώρο και προσελκύει εφήμερα σωματίδια για να επιβραδυνθούν και να αποκτήσουν μάζα. Χωρίς το πεδίο Higgs, δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν σταθερές δομές. το σύμπαν θα ήταν ψυχρό, σκοτεινό και χωρίς ζωή.

Το φαινόμενο Ζήνωνα στην κβαντομηχανική επιβεβαιώνεται: τα άτομα δεν κινούνται όταν παρατηρούνται

Φυσικοί από το Πανεπιστήμιο Cornell έχουν αποδείξει ότι τα άτομα δεν θα μετακινηθούν όταν κάποιος τα παρατηρεί. Αυτό είναι επίσης γνωστό και ως φαινόμενο Ζήνωνα ή ως παράδοξο Turing. Το συγκεκριμένο αποτέλεσμα αντικατοπτρίζει μία από τους πιο περίεργες προβλέψεις της κβαντικής θεωρίας, αλλά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από τους φυσικούς στο υπέρψυχρο εργαστήριο, έχουν τώρα επιβεβαιώσει με επιτυχία. Στο πείραμα δημιουργήθηκε και ψύχθηκε ένα αέριο με, περίπου, ένα δισεκατομμύριο άτομα ρουβιδίου μέσα σε ένα θάλαμο κενού οπότε τα ακινητοποίησε μεταξύ ακτίνων λέιζερ

Το εκπυρωτικό Σύμπαν – Μια σύγκρουση πριν το Big Bang;

Φαίνεται ότι ακόμη και οι πιο αποδεκτές θεωρίες, όπως αυτή της Μεγάλης Έκρηξης, συναντούν τον σκεπτικισμό. Αυτό συμβαίνει χρόνια τώρα από μία θεωρία που βασίζεται σε μεμβράνες πέντε διαστάσεων και ονομάζεται Εκπυρωτική Θεωρία. Η ιδέα αυτή που προτάθηκε από τον Paul Steinhardt του Πρίνστον δεν θα αντικαταστήσει εύκολα τη θεωρία του Big Bang, η οποία για περισσότερα από 60 χρόνια εξουσιάζει την σκέψη των κοσμολόγων και αστρονόμων, για το πως ο Κόσμος μας άρχισε και εξελίχθηκε.

Η θεωρία του κυκλικού ή εκπυρωτικού σύμπαντος

Πριν περίπου 2.300 χρόνια ο φιλόσοφος Ζήνων ο Κιτιεύς από την Κύπρο, ιδρυτής της σχολής των Στωικών, είχε δώσει μιαν αρκετά διαφορετική εξήγηση για την κοσμογονία: «Κατά συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα το Σύμπαν ολόκληρο εκπυρώνεται και ανασυντίθεται εκ νέου».

Δύο ερωτήσεις για το χρόνο στα πλαίσια της σχετικότητας

Το ένα δευτερόλεπτο ορίζεται ως ένας συγκεκριμένος αριθμός ταλαντώσεων ατόμων Καισίου σε κάποια συχνότητα συντονισμού των, και μετρείται από τα ατομικά ρολόγια. Αν ένα ατομικό ρολόι κινείται με πολύ μεγάλη ταχύτητα – συγκρινόμενη με την ταχύτητα του φωτός – ο ορισμός αυτός του δευτερολέπτου, θα μας εμφανιζόταν ως μια διαφορετική διάρκεια; Αν ναι δεν θα έπρεπε να προσθέσουμε στον ορισμό μας για το δευτερόλεπτο και ένα συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος και μήκος αφού ο κάθε τόπος επί της γης έχει και διαφορετική ταχύτητα κίνησης;

Η διαστολή του χρόνου στη Γενική Σχετικότητα

Γιατί σε σημεία που το βαρυτικό πεδίο είναι ισχυρότερο, τα ρολόγια «τρέχουν» με πιο αργούς ρυθμούς; Η απάντηση βρίσκεται στα πλαίσια της Γενικής σχετικότητας και μπορούμε να δώσουμε μια απλή εξήγηση χωρίς να καταφύγουμε στις γενικές εξισώσεις πεδίου του Einstein. Ένα από τα κεντρικά σημεία στα οποία στηρίχτηκε η Γενική Σχετικότητα, είναι η λεγόμενη αρχή της ισοδυναμίας. Αυτή λέει ότι όλοι οι νόμοι της φυσικής έχουν την ίδια μορφή σε ένα σύστημα αναφοράς που εκτελεί ελεύθερη πτώση, με αυτή που θα είχαν σε ένα σύστημα αναφοράς εκτός πεδίου βαρύτητας.

Δοκιμάζοντας τη θεωρία του Αϊνστάιν σε ένα τριπλό σύστημα άστρων

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν έχει δοκιμαστεί με πολλούς τρόπους, από την αργή μετατόπιση του περιηλίου του Ερμή έως τον εντοπισμό των βαρυτικών κυμάτων. Μέχρι στιγμής η θεωρία έχει περάσει κάθε δοκιμασία, αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι είναι απόλυτα αληθής. Όπως κάθε θεωρία, η γενική σχετικότητα βασίζεται σε ορισμένες υποθέσεις σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας του σύμπαντος. Η μεγαλύτερη υπόθεση στην σχετικότητα είναι η αρχή της γενικής ισοδυναμίας .

Μια νέα θεωρία της σκοτεινής ύλης βασίζεται στην ανίχνευση της ασυνήθιστης ακτινοβολίας ακτίνων Χ από τους γαλαξίες

Οι ερευνητές έχουν παρουσιάσει μια νέα θεωρία της σκοτεινής ύλης, η οποία υποδηλώνει ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που νομίζουμε. Συγκεκριμένα, η θεωρία τους περιλαμβάνει σωματίδια σκοτεινής ύλης τα οποία είναι εξαιρετικά ελαφρά – σχεδόν εκατό φορές ελαφρύτερα από τα ηλεκτρόνια, σε έντονη αντίθεση με πολλά συμβατικά μοντέλα που περιλαμβάνουν πολύ βαριά σωματίδια σκοτεινής ύλης.

Τρεις παράξενες ιδέες της φυσικής για τον χρόνο

Σύμφωνα με μερικές από τις τελευταίες θεωρίες της φυσικής, ο χρόνος δεν είναι ακριβώς αυτό που νομίζουμε ότι είναι. Στην πραγματικότητα, μπορεί να μην υπάρχουν καθόλου! Όταν οι καλύτερες επιστημονικές θεωρίες ακούγονται παράξενες, μπορούν τότε οι φιλόσοφοι να βοηθήσουν την επιστήμη να κατανοήσει καλύτερα το χρόνο;