Μια νέα μορφή της ύλης μπορεί να βρίσκεται πέρα ​​από τον περιοδικό πίνακα

Επί του παρόντος, το βαρύτερο στοιχείο του περιοδικού πίνακα είναι το Ογκανέσσιο (Oganesson), το οποίο έχει ατομική μάζα A=294 και ατομικό αριθμό Z=118, με χημικό σύμβολο Og. όπως ονομάστηκε έτσι επίσημα από το 2016. Όπως και σε κάθε στοιχείο του περιοδικού πίνακα, σχεδόν όλη η μάζα του προέρχεται από τα πρωτόνια και νετρόνια, που αποτελούνται από τρία κουάρκ το κάθε ένα. Ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό όλων των γνωστών βαρυονικών υλικών είναι ότι τα κουάρκ τους είναι συνδεδεμένα τόσο σφιχτά από την ισχυρή πυρηνική δύναμη που είναι αδιαχώριστα. Καθώς τα σωματίδια που είναι κατασκευασμένα από δεσμευμένα κουάρκ (όπως είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια) ονομάζονται αδρόνια, γι αυτό και οι επιστήμονες αναφέρονται στην βασική κατάσταση της βαρυονικής ύλης ως «αδρονική ύλη».

Ο μεγάλος επιταχυντής LHC του CERN αναβαθμίζεται

Στόχος είναι η κατασκευή του νέας γενιάς επιταχυντή υψηλής φωτεινότητας High-Luminosity LHC (HL-LHC), ο οποίος θα επιτρέψει στο CERN να περάσει σε μια νέα φάση της ιστορίας του, βελτιώνοντας από το 2026 την απόδοσή του σημαντικά, καθώς θα καταστεί εφικτή η μεγάλη αύξηση του αριθμού των συγκρούσεων μεταξύ των υποατομικών σωματιδίων.

Γιάννης Σεμερτζίδης: Ένας κυνηγός των αξιονίων της σκοτεινής ύλης

Έχετε σκεφθεί ποτέ πως το 99,99999% του ατόμου αποτελείται από κενό; Έχετε αναρωτηθεί τι κάνει τον Ήλιο και τα άλλα αστέρια να είναι τόσο φωτεινά; Γιατί παρά τη μεγάλη ταχύτητα με την οποία κινούνται τα ουράνια σώματα τελικά συγκροτούν ηλιακά συστήματα; Αυτά είναι ορισμένα από τα βασικά ερωτήματα για τη δημιουργία και οργάνωση της ύλης που προσπαθεί να απαντήσει η σύγχρονη φυσική. Ταυτόχρονα, τα ανοιχτά ερωτήματα γύρω από την άγνωστη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, που αθροιστικά αποτελούν το 95% του σύμπαντος, μας καλούν να ψάξουμε βαθύτερα.

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.

Η εισαγωγή των κουάρκ σαν θεμελιωδών συστατικών της ύλης

Στις αρχές της δεκαετίας του ’30 οι φυσικοί νόμιζαν ότι είχαν ανακαλύψει όλο τον ατομικό κόσμο. Τα πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια καθώς και μερικά ακόμη σωματίδια που είχαν βρει έδιναν την εικόνα ενός τακτοποιημένου, οργανωμένου σχεδίου. Αλλά 30 χρόνια αργότερα η ειδυλλιακή αυτή εικόνα είχε χαθεί μια για πάντα. Οι φυσικοί βρέθηκαν να έχουν στα χέρια τους ένα τεράστιο πλήθος σωματιδίων, περίπου διακόσια σωματίδια, που είχαν ανακαλυφθεί, και προσπαθούσαν να τα κατατάξουν σε ομάδες για την καλύτερη εξήγησή τους. Συγχρόνως προσπαθούσαν να βρουν μοντέλα που θα μας έλεγαν πως αλληλεπιδρούν μεταξύ τους τα θεμελιώδη δομικά υλικά του σύμπαντος.

Το πυθμένιο (bottom) κουάρκ μπορεί να οδηγήσει τους φυσικούς σε μια πορεία προς νέες ανακαλύψεις

Το Στάνταρτ ή Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των σωματιδίων έχει αναπτυχθεί εδώ και αρκετές δεκαετίες για να περιγράψει τις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων. Το μοντέλο έχει επεκταθεί και τροποποιηθεί με νέες πληροφορίες, αλλά ξανά και ξανά, τα πειράματα έχουν ενισχύσει την εμπιστοσύνη των φυσικών σε αυτό.

Οι φυσικοί σχεδιάζουν το διάδοχο του επιταχυντή LHC με τριπλάσιο μέγεθος

Λίγο πιο κοντά στην «ώρα μηδέν» της γέννησης του σύμπαντος στοχεύει το CERN, το οποίο σχεδιάζει την ανάπτυξη δύο επιταχυντών νέας γενιάς, που θα λειτουργούν με υψηλότερες ενέργειες από τον γνωστό «Μεγάλο Επιταχυντή Ανδρονίων» (LHC), που το 2012 ανακάλυψε το σωματίδιο Higgs. Με τον τρόπο αυτό, οι επιστήμονες θα αναζητήσουν το άγνωστο, ελπίζοντας, αρχικά, να μάθουν περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια που καλύπτει το 95% του σύμπαντος.

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.

Οι φυσικοί σχεδιάζουν να μεταφέρουν αντιύλη έξω από το εργαστήριο για πρώτη φορά

Υπάρχει ένα παλιό ρητό: «Εάν το βουνό δεν πάει στον Μωάμεθ, τότε ο Μωάμεθ πρέπει να πάει στο βουνό», αλλά τώρα έχουμε μια φανταστική νέα έκδοση: «Αν τα ραδιενεργά σωματίδια είναι πολύ βραχύβια για να φτάσουν στην αντιύλη, τότε η αντιύλη πρέπει να πάει στα ραδιενεργά σωματίδια». Έτσι το πρότζεκτ PUMA στο CERN αναμένεται να στείλει περίπου ένα δισεκατομμύριο αντιπρωτόνια σε ένα πολύ ιδιαίτερο οδικό ταξίδι, οδηγώντας έτσι σε μια συναρπαστική φυσική. Γιατί η σύγκρουση των αντιπρωτονίων με τα κανονικά πρωτόνια μεγάλων πυρήνων, είναι ένας τρόπος για να μπορούμε να προσδιορίσουμε τη διάταξη των σωματιδίων στον πυρήνα τους. Αυτό ακριβώς προτίθεται να κάνει και το project PUMA.

Οι παράξενες ιδιότητες του βαρύτερου στοιχείου Ογκανέσσιου

Το Ογκανέσσιο είναι το υπερβαρύ χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 118 και με χημικό σύμβολο Og και βρίσκεται στον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων στον τομέα p. Είναι το τελευταίο (γνωστό) στοιχείο της 7ης περιόδου, αλλά και το πρώτο τεχνητό μέλος της Ομάδας 18. Οι ιδιότητές του έχουν αποδειχθεί δύσκολο να μετρηθούν από τη στιγμή που συντέθηκαν για πρώτη φορά το 2002. Τώρα μια προηγμένη προσομοίωση υπολογιστή έχει συμπληρώσει μερικά από τα κενά, και αποδεικνύεται ότι το στοιχείο είναι ακόμη πιο περίπλοκο από ό, τι πολλοί αναμενόταν.

Κάνοντας ταλαντώσεις των νετρίνων στον πάγο

Η αποστολή IceCube στον πάγο της Ανταρκτικής έχει μετρήσει ταλαντώσεις των νετρίνων σε ενέργειες υψηλότερες από οποιαδήποτε προηγούμενη παρατήρηση. Τα ατμοσφαιρικά νετρίνα – που δημιουργούνται όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με μόρια στην ανώτερη ατμόσφαιρα – μπορούν να ταλαντεύονται από τη μια γεύση στην άλλη καθώς μετακινούνται προς τους ανιχνευτές στο έδαφος. Το παρατηρητήριο νετρίνων του IceCube, που βρίσκεται στον Νότιο Πόλο, έχει μετρήσει την ταλάντωση των ατμοσφαιρικών νετρίνων σε μια περιοχή ενέργειας κατά έναν παράγοντα 10 – πλάσιο από τα προηγούμενα πειράματα. Τα αποτελέσματα αυτά μειώνουν την αβεβαιότητα ορισμένων παραμέτρων ταλάντωσης, συμβάλλοντας έτσι στην επίλυση μιας έντασης στις πρόσφατες μετρήσεις.

Μετρήσεις στον επιταχυντή LHC ίσως υπονοούν μια εντελώς νέα φυσική, αλλά απαιτούνται και νέα πειράματα

Από τα μέσα έως τα τέλη του 20ου αιώνα, οι κβαντικοί φυσικοί πορεύτηκαν χώρια από την ενοποιημένη θεωρία της φυσικής, όπως προσφέρθηκε από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η φυσική της μεγάλης κλίμακας εξουσιαζόταν από τη βαρύτητα, αλλά μόνο η κβαντική φυσική θα μπορούσε να περιγράψει τις παρατηρήσεις της μικρής κλίμακας.

Άκαρπες ξανά οι προσπάθειες για την εξεύρεση των σωματιδίων σκοτεινής ύλης

Η σκοτεινή ύλη και τα υποθετικά σωματίδια της δεν φαίνεται να υπάρχουν πουθενά σε κανένα πείραμα για την ανεύρεση τους. Έτσι, τα τελευταία αποτελέσματα του πειράματος ΧΕΝΟΝ1Τ στο Εθνικό Εργαστήριο Γκραν Σάσο της Ιταλίας που διαθέτει τον πιο ευαίσθητο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης παγκοσμίως, μόλις ανακοινώθηκαν και αποτελούν…μία από τα ίδια, δηλαδή τίποτε. Εξίσου με άδεια χέρια κατέληξαν και οι κινέζοι επιστήμονες του πειράματος PandaX, οι οποίοι παράλληλα έκαναν τη δική τους ανακοίνωση.

Οι μυστικές ζωές των σωματιδίων μακράς διάρκειας

Φυσικοί ψάχνουν για ένα νέο θεωρητικό είδος σωματιδίων που μπορεί να απαντήσει σχεδόν σε κάθε ερώτηση μας για το σύμπαν, αν μπορούν φυσικά να το βρουν.. Αυτά τα υποθετικά σωματίδια που ονομάζονται «μακρόβια,» γιατί η διάρκεια της ζωής τους θα υπερέβαινε κατά πολύ αυτόν που ο LHC έχει σχεδιαστεί για την ανίχνευση σωματιδίων. Αν ο LHC πράγματι παράγει αυτά τα σωματίδια, τότε είναι πιθανό ότι κάποια από αυτά ξεφεύγουν από το υπόγειο τούνελ του επιταχυντή προς τη γη, και ενδεχομένως γίνεται η έκρηξη τους, σαν τα πυροτεχνήματα στον ουρανό, πάνω από τα κοντινά χωράφια, του LHC, καθώς διασπώνται στη συνηθισμένη ύλη.

Ο Λευτέρης Γουλιελμάκης συνέλαβε σε πραγματικό χρόνο τα εξωτικά εξιτόνια

Η ερευνητική ομάδα του έλληνα φυσικού Ελευθερίου Γουλιελμάκη στη Γερμανία σημείωσε μια ακόμη διεθνή επιτυχία, καθώς για πρώτη φορά κατάφερε να «συλλάβει» σε πραγματικό χρόνο μέσα στα στερεά υλικά -με μια δικής του κατασκευής κάμερα- την ασύλληπτα γρήγορη κίνηση των εξιτονίων, εξωτικών οιονεί σωματιδίων που αποτελούν ένα συνδυασμό ηλεκτρονίων και οπών.

Πρώτα σχέδια για τον διάδοχο του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN

Αν και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) έχει ακόμη αρκετά χρόνια λειτουργίας, οι επιστήμονες καταστρώνουν από τώρα τα πλάνα για την πειραματική διάταξη που θα τον διαδεχθεί και η οποία πρόκειται να έχει τριπλάσιο μέγεθος.

Νέα υπολογισμοί δείχνουν ότι το πρωτόνιο είναι ελαφρύτερο από όσο θεωρούσαμε και δεν ξέρουμε το γιατί

Αν αισθάνεστε σαν να έχετε χάσει λίγο βάρος πρόσφατα, φταίνε οι φυσικοί – πρόσφατοι υπολογισμοί κάνουν τη μάζα του πρωτονίου 30 δισεκατομμυριοστά του 1% ελαφρύτερο από ό,τι νομίζαμε πριν. Περιέργως, ενώ το νέο σχήμα είναι τρεις φορές πιο ακριβές από ό,τι ήταν το προηγούμενο, κανείς δεν είναι σίγουρος γιατί ο νέος αριθμός είναι διαφορετικός.

Στον LHCb του CERN μόλις ανακάλυψαν ένα νέο βαρύ σωματίδιο

Οι επιστήμονες του πειράματος LHCb του CERN ανακάλυψαν ένα νέο βαρύ σωματίδιο με την ονομασία Xicc++ (ή Ξcc++). Το νέο σωματίδιο είναι το πρώτο που βρέθηκε να αποτελείται από δύο βαριά «χαριτωμένα» κουάρκ (charm) και ένα «άνω» κουάρκ (up). Η ύπαρξή του είχε προβλεφθεί θεωρητικά, αλλά μόλις τώρα κατέστη εφικτό να επιβεβαιωθεί πειραματικά μέσω των συγκρούσεων στον επιταχυντή του CERN. Η μάζα του Xicc++ είναι περίπου 3621 MeV (μεγαηλεκτρονιοβόλτ), σχεδόν τετραπλάσια από το πιο κοινό βαρυόνιο, το πρωτόνιο.

Ο γραμμικός επιταχυντής Linac 4 θα βελτιώσει την μάχη κατά του καρκίνου

Μπορεί από την προσπάθεια να δοθεί απάντηση σε θεμελιώδη ερωτήματα της φυσικής, όπως η ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων, να προκύψουν επίσης οφέλη στη “μάχη” κατά του καρκίνου, αλλά και τη μελέτη των καλλιτεχνικών έργων; Η απάντηση είναι καταφατική στην περίπτωση του Linac 4, της νέας εγκατάστασης που εγκαινιάσθηκε την προηγούμενη εβδομάδα στο CERN και η οποία θα διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην προετοιμασία των δεσμών πρωτονίων που συγκρούονται στην κυκλική σήραγγα, περιμέτρου 27 χιλιομέτρων, του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του Κέντρου.