Στο κυνήγι του σωματιδίου Higgs

Πριν από 50 χρόνια, οι φυσικοί της σωματιδιακής φυσικής ήρθαν αντιμέτωποι με μια αναπάντεχη πρόκληση. Τα καλύτερα μαθηματικά μοντέλα που είχαν στη διάθεσή τους μπορούσαν να ερμηνεύσουν ορισμένες από τις φυσικές δυνάμεις που διέπουν τη δομή και τη συμπεριφορά της ύλης σε θεμελιώδες επίπεδο, όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός και η ασθενής πυρηνική δύναμη που ευθύνεται για τη ραδιενεργό διάσπαση. Τα μοντέλα αυτά, όμως, θα μπορούσαν να εφαρμοστούν μόνο εάν τα σωματίδια που περιέχονται στα άτομα δεν έχουν μάζα. Πώς θα μπορούσε, όμως, η συνύπαρξη τόσων σωματιδίων – πρωτεϊνών, ανθρώπων και πλανητών- να είναι αυτή που είναι εάν τα σωματίδια που τα απαρτίζουν είχαν μηδενική μάζα;

Wimpzilla

Ένας στρατός από τέρατα Wimpzillas κρύβεται μέσα στο Γαλαξία μας και η Γη βρίσκεται υπό επίθεση. Ακούγεται σαν μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας, αλλά θα μπορούσε να λύσει δύο μυστήρια που ταλανίζουν τους φυσικούς εδώ και χρόνια: ποιά είναι η πηγή της χαμένης μάζας του Σύμπαντος, και ποιά είναι η καταγωγή των πιο ισχυρών κοσμικών ακτίνων που χτυπούν τον πλανήτη μας.

Παράξενα anyons

Ξεχάστε τους κανόνες που ξέρατε ότι τα σωματίδια πρέπει να είναι είτε φερμιόνια είτε μποζόνια. Αυτά ισχύουν για τον τρισδιάστατο κόσμο μας. Οι κάτοικοι όμως του κόσμου των δύο διαστάσεων – όπως είναι τα σωματίδια anyons – δεν υπακούουν στον κανόνα αυτό, αλλά βρίσκονται κάπου μεταξύ των δύο – μια διφορούμενη κατάσταση ανάμεσα στα φερμιόνια και μποζόνια με τη δική τους στατιστική, που οδήγησε το νομπελίστα Frank Wilczekof ένα θεωρητικό φυσικό στο MIT, να τους δώσει πριν 30 χρόνια αυτό το περίεργο όνομα.

Λεπτοκουάρκς και Winos

Το 1994, μια ομάδα φυσικών παρατηρούσε μετωπικές συγκρούσεις ηλεκτρονίων με πρωτόνια στο εργαστήριο DESY στο Αμβούργο, όταν είδε ένα ηλεκτρόνιο προφανώς να μετατρέπεται στο βαρύτερο ομόλογό του λεπτόνιο, το μιόνιο. Βεβαίως, ένας τέτοιος μετασχηματισμός είναι αδιανόητος στο καθιερωμένο μοντέλο. Τι συνέβη λοιπόν;

Ινφλατονς – Πόμερονς

Γιατί ο χώρος είναι τόσο ομαλός και το περιεχόμενο του σύμπαντος τόσο ομοιόμορφα κατανεμημένο ; Σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο του Big Bang για την προέλευση του σύμπαντος, ο χώρος θα μπορούσε να είναι ακανόνιστος με ανώμαλες επιφάνειες ή διαστρεβλωμένος με κάθε είδους περίεργους τρόπους.

Φτιάχνεται η ύλη με σφαίρες από γκλουόνια;

Η εσωτερική ζωή του πρωτονίου είναι μια σύνθετη υπόθεση. Τα τρία κουάρκ που συνθέτουν το φορτίο του ζουν σε μια κοχλάζουσα θάλασσα από κουάρκ με πολύ μικρή διάρκεια, που αναδύονται στον πραγματικό κόσμο μας από το κβαντικό κενό για να εξαφανιστούν αμέσως.

Τα παράξενα τετρακουάρκ

Μερικές φορές, τα πειράματα οδηγούν τους φυσικούς να προτείνουν την ύπαρξη νέων σωματιδίων. Πριν από μια δεκαετία, η σωματιδιακή φυσική ήταν σε αναστάτωση γιατί πάνω από 10 πειράματα υποδείκνυαν την ύπαρξη ενός πεντακουάρκ – ένα σωματίδιο από τέσσερα κουάρκ και ένα αντικουάρκ.

Μια παράξενη σφαίρα από χορδές

Η θεωρία των χορδών είναι μια δημοφιλής θεωρία που φέρνει κοντά δύο διαφορετικές κλίμακες – τον μικροσκοπικό κόσμο των κβαντικών σωματιδίων, όπου εκεί κυριαρχεί το Καθιερωμένο Μοντέλο και τις κοσμικές αποστάσεις πάνω στις οποίες ενεργεί η βαρύτητα. Υποστηρίζει ότι τα στοιχειώδη σωματίδια, όπως είναι τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ, είναι στην πραγματικότητα χορδές ενέργειας με μήκος μόλις 10-35 μέτρων που δονούνται με διαφορετικούς τρόπους.

Ο πάγος δεν συμπιέζεται τόσο πολύ στους γιγάντιους πλανήτες

Η μοντελοποίηση της εξέλιξης του Σύμπαντος κατά καιρούς εξαρτάται από μερικά από τα πιο απίστευτα πράγματα, όπως για παράδειγμα από το να βρούμε πόση συρρίκνωση υφίσταται το νερό μέσα στους γιγάντιους πλανήτες από πάγο (σαν τον Ποσειδώνα και Ουρανό), κάτω από την τεράστια βαρυτική έλξη των πλανητών αυτών. Μια νέα λοιπόν μελέτη δείχνει ότι οι τρέχουσες εκτιμήσεις της διαδικασίας αυτής είναι λανθασμένες.

Τα νετρίνα μπορούν να εξηγήσουν την χαμένη αντιύλη του σύμπαντος

Τα νετρίνα που παράγονται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα στην Κίνα αλλάζουν τη γεύση τους πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Το αποτέλεσμα αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί σύντομα μπορούν να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν είναι γεμάτο με ύλη, αντί για μια ακτινοβολία χωρίς κανένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό.

Μετρήθηκε για πρώτη φορά άτομο αντιύλης

Επιστήμονες έχουν για πρώτη φορά κάνει τη μέτρηση ενός ατόμου φτιαγμένο από αντιύλη. Αυτή η μέτρηση, αν και δεν είναι πολύ ακριβής, αποτελεί ένα πρώτο βήμα για να μελετηθούν άτομα αντιύλης με κάθε λεπτομέρεια – ένας αναγκαίος στόχος για να κατανοήσουμε γιατί το σύμπαν αποτελείται από ύλη και όχι από αντιύλη, την μυστηριώδη αδελφή της.

Ο επιταχυντής Tevatron στο κυνήγι του Higgs

Ο επιταχυντής Tevatron μπορεί τώρα να είναι ανενεργός, αλλά ακόμα και τώρα βοηθάει στην απόσπαση πληροφοριών σχετικά με τη φύση της ύλης ​​από τον τάφο του. Τα δύο τελευταία κύρια πειράματα του CDF και DZero, έχουν δώσει στους φυσικούς την πιο ακριβή μέτρηση που έγινε ποτέ της μάζας του μποζονίου W, ένα από τα θεμελιώδη σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής.

Το κενό εκτός των άλλων φρενάρει την περιστροφή

Αν μια σφαίρα περιστρέφεται στο κενό δεν θα πρέπει να επιβραδύνεται, δεδομένου ότι καμία εξωτερική δύναμη δεν ενεργεί πάνω της. Τουλάχιστον αυτό θα έλεγε είναι ο Νεύτωνας. Αλλά τι γίνεται εάν το ίδιο το κενό δημιουργεί ένα είδος τριβής που φρενάρει την περιστροφή των σωμάτων; Το φαινόμενο αυτό, που θα μπορούσε σύντομα να είναι ανιχνεύσιμο, θα μπορούσε να δράσει πάνω σε διαστρικούς κόκκους σκόνης.

Θα επαναληφθεί το πείραμα των υπερφωτεινών νετρίνων

Για να είμαστε δίκαιοι, ακόμη και οι επιστήμονες που πραγματοποίησαν το πείραμα είχαν τις αμφιβολίες τους. Όταν ανέφεραν το Σεπτέμβριο ότι είχαν βρεθεί νετρίνα να ταξιδεύουν ταχύτερα από το φως, είχαν χρησιμοποιήσει τη λέξη «ανωμαλία».

Κβαντικό φαινόμενο σήραγγος

To κβαντικό φαινόμενο σήραγγος θα μπορούσαμε να το πούμε και σαν πέρασμα μέσα από ένα φράγμα δυναμικού, είναι άλλο ένα παράξενο φαινόμενο που συμβαίνει στον κβαντικό κόσμο. Είναι μια κατεξοχήν κβαντική διαδικασία, η οποία επιτρέπει στα σωματίδια του μικρόκοσμου να «διεισδύουν» διαμέσου φραγμάτων δυναμικής ενέργειας, που είναι ενεργειακά απαγορευμένες για τα κλασικά σωματίδια. Εξηγήθηκε για πρώτη φορά από τον Gamow το 1927.

Σύντομα η απάντηση για τα υπερφωτεινά νετρίνα (updated)

Πέρυσι, οι φυσικοί εξέπληξαν τον κόσμο ανακοινώνοντας ότι είχαν δει ενδείξεις ότι νετρίνα ταξίδεψαν ταχύτερα από το φως – ένας άθλος που μέχρι τώρα πιστεύαμε ότι ήταν αδύνατον από την ειδική σχετικότητα του Αϊνστάιν. Από τότε, άλλοι ερευνητές αγωνίζονται για να ελέγξουν αν είναι σωστά τα αποτελέσματα του πειράματος.

Είναι το σύμπαν ψηφιακό;

Ένα νέο πείραμα που θα γίνει έξω από το Σικάγο θα προσπαθήσει να μετρήσει τις στενές σχέσεις μεταξύ της πληροφορίας, της ύλης και του χωροχρόνου. Αν δουλέψει, θα μπορούσε να ξαναγράψει τους κανόνες για τη φυσική του 21ου αιώνα.

Επτά εξισώσεις που κυβερνούν το κόσμο

Επιπλέουμε σε ένα κρυφό ωκεανό από εξισώσεις. Βρίσκονται στο χώρο της εργασίας μας, στον τομέα των μεταφορών, του χρηματοπιστωτικού συστήματος, της υγείας, της πρόληψης του εγκλήματος και τον εντοπισμό, στις επικοινωνίες, στα τρόφιμα, στο νερό, στη θέρμανση και στο φωτισμό. Μπείτε στο ντους και επωφεληθείτε από τις εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της παροχής του νερού. Τα δημητριακά του πρωινού σας προέρχεται από καλλιέργειες που γίνονται με τη βοήθεια των στατιστικών εξισώσεων. Οδηγήστε και η αεροδυναμική σχεδίαση του αυτοκινήτου σας οφείλεται εν μέρει στις εξισώσεις Navier-Stokes που περιγράφουν τον τρόπο που ο αέρας ρέει πάνω και γύρω από το αυτοκίνητο.

Πώς δημιουργήθηκε όλη η ύλη στο σύμπαν;

Λέγεται, και σωστά, ότι η κοσμολογία είναι ο κλάδος της φυσικής που υποβάλλει τις μεγαλύτερες ερωτήσεις. Τελικά, λίγες ερωτήσεις μέσα στην επιστήμη μπορούν να έχουν τον αντίκτυπο αυτής: Άραγε όλη αυτή η ύλη που βλέπουμε υπήρχε αρχικά στο κέντρο του Big Bang ή είναι ύλη που συνεχώς δημιουργείται; Και σε αυτή την περίπτωση, πώς φτιάχνεται;