Προηγήθηκαν του Μπιγκ Μπανγκ ο χώρος και ο χρόνος;

Προηγήθηκαν του Μπιγκ Μπανγκ ο χώρος και ο χρόνος;

ΑΠΙΘΑΝΟ! Dead Spacecraft Walking - NASA Science News

Dead Spacecraft Walking

Play Audio

Download Audio

Join Mailing List

Oct. 27, 2010:  A pair of NASA spacecraft that were supposed to be dead a year ago are instead flying to the Moon for a breakthrough mission in lunar orbit.
"Their real names are THEMIS P1 and P2, but I call them 'dead spacecraft walking,'" says Vassilis Angelopoulos of UCLA, principal investigator of the THEMIS mission. "Not so long ago, we thought they were goners. Now they are beginning a whole new adventure."

An artist's concept of THEMIS-P1 and P2 (since renamed ARTEMIS-P1 and P2) in lunar orbit. [larger image]

The story begins in 2007 when NASA launched a fleet of five spacecraft into Earth's magnetosphere to study the physics of geomagnetic storms. Collectively, they were called THEMIS, short for "Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms." P1 and P2 were the outermost members of the quintet.
Working together, the probes quickly discovered a cornucopia of previously unknown phenomena such as colliding auroras, magnetic spacequakes, and plasma bullets shooting up and down Earth’s magnetic tail. These findings allowed researchers to solve several longstanding mysteries of the Northern Lights.

In their previous life, THEMIS-P1 and P2 were on a mission to study Northern Lights. [more]

The mission was going splendidly, except for one thing: Occasionally, P1 and P2 would pass through the shadow of Earth. The solar powered spacecraft were designed to go without sunlight for as much as three hours at a time, so a small amount of shadowing was no problem. But as the mission wore on, their orbits evolved and by 2009 the pair was spending as much as 8 hours a day in the dark.
"The two spacecraft were running out of power and freezing to death," says Angelopoulos. "We had to do something to save them."
The team brainstormed a solution. Because the mission had gone so well, the spacecraft still had an ample supply of fuel--enough to go to the Moon. "We could do some great science from lunar orbit," he says. NASA approved the trip and in late 2009, P1 and P2 headed away from the shadows of Earth.
With a new destination, the mission needed a new name. The team selected ARTEMIS, the Greek goddess of the Moon. It also stands for "Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun."
The first big events of the ARTEMIS mission are underway now. On August 25, 2010, ARTEMIS-P1 reached the L2 Lagrange point on the far side of the Moon. Following close behind, ARTEMIS-P2 entered the opposite L1 Lagrange point on Oct. 22nd. Lagrange points are places where the gravity of Earth and Moon balance, creating a sort of gravitational parking spot for spacecraft.

The ARTEMIS spacecraft are currently located at the L1 and L2 Earth-Moon Lagrange points. [more]

"We're exploring the Earth-Moon Lagrange points for the first time," says Manfred Bester, Mission Operations Manager from the University of California at Berkeley, where the mission is operated. "No other spacecraft have orbited there."
Because they lie just outside Earth's magnetosphere, Lagrange points are excellent places to study the solar wind. Sensors onboard the ARTEMIS probes will have in situ access to solar wind streams and storm clouds as they approach our planet—a possible boon to space weather forecasters. Moreover, working from opposite Lagrange points, the two spacecraft will be able to measure solar wind turbulence on scales never sampled by previous missions.
"ARTEMIS is going to give us a fundamental new understanding of the solar wind," predicts David Sibeck, ARTEMIS project scientist at the Goddard Space Flight Center. "And that's just for starters."
ARTEMIS will also explore the Moon's plasma wake—a turbulent cavity carved out of the solar wind by the Moon itself, akin to the wake just behind a speedboat. Sibeck says "this is a giant natural laboratory filled with a whole zoo of plasma waves waiting to be discovered and studied."

A Youtube video describes the complex orbits of the two Artemis spacecraft.

Another target of the ARTEMIS mission is Earth's magnetotail. Like a wind sock at a breezy airport, Earth's magnetic field is elongated by the action of the solar wind, forming a tail that stretches to the orbit of the Moon and beyond. Once a month around the time of the full Moon, the ARTEMIS probes will follow the Moon through the magnetotail for in situ observations.
"We are particularly hoping to catch some magnetic reconnection events," says Sibeck. "These are explosions in Earth's magnetotail that mimic solar flares--albeit on a much smaller scale." ARTEMIS might even see giant 'plasmoids' accelerated by the explosions hitting the Moon during magnetic storms.
These far-out explorations may have down-to-Earth applications. Plasma waves and reconnection events pop up on Earth, e.g., in experimental fusion chambers. Fundamental discoveries by ARTEMIS could help advance research in the area of clean renewable energy.
After six months at the Lagrange points, ARTEMIS will move in closer to the Moon—at first only 100 km from the surface and eventually even less than that. From point-blank range, the spacecraft will look to see what the solar wind does to a rocky world when there's no magnetic field to protect it.
"Earth is protected from solar wind by the planetary magnetic field," explains Angelopolous. "The Moon, on the other hand, is utterly exposed. It has no global magnetism."
Studying how the solar wind electrifies, alters and erodes the Moon's surface could reveal valuable information for future explorers and give planetary scientists a hint of what's happening on other unmagnetized worlds around the solar system.
Orbiting the Moon is notoriously tricky, however, because of irregularities in the lunar gravitational field. Enormous concentrations of mass (mascons) hiding just below the surface tug on spacecraft in unexpected ways, causing them over time to veer out of orbit. ARTEMIS will mitigate this problem using highly elongated orbits ranging from tens of km to 18,000 km.
"We'll only be near the lunar surface for a brief time each orbit (accumulating a sizable dataset over the years)," explains Angelopoulos. "Most of the time we'll linger 18,000 km away where we can continue our studies of the solar wind at a safe distance."
The Dead Spacecraft Walking may have a long life, after all.

O Mαο Τσε Τουνγκ ονειρευοταν ... τη διασπαση του ηλεκτρονιου!!

Πηγή: New York Times, physics4u 

Ο Μάο ονειρευόταν τη διάσπαση του ηλεκτρονίου. Αυτή όμως η ιδέα δεν ήταν παράλογη. Σύμφωνα με τον διαλεκτικό υλισμό, που είναι το φιλοσοφικό υπόβαθρο του μαρξισμού, ολόκληρο το σύμπαν, από πάνω έως  κάτω, βρίσκεται διαρκώς σε κατάσταση αλλαγής και έντασης. Συνεπώς, σκέφτηκε ο Μάο, η φύση θα πρέπει να διαιρείται επ' άπειρον.

"Πάρτε ένα ραβδί και κόψτε το στη μέση κάθε μέρα. Σε 10.000 χρόνια δεν θα έχει τελειώσει η διαίρεση", έλεγε ο Μάο, που έχανε σπάνια την ευκαιρία να κουβεντιάζει φυσικούς. Συχνά δε έλεγε: "Είναι αλήθεια. Εάν δεν το πιστεύεται, μπορείτε να το δοκιμάσετε. Εάν υπάρχει ένα τέλος, δεν υπάρχει καμία επιστήμη."

Κατάλληλα εμπνευσμένοι από τέτοιες σκέψεις, στη δεκαετία του '60 οι κινέζοι φυσικοί εφηύραν ένα είδος θεωρίας ότι τα σωματίδια αποτελούνται από στρώματα - σαν το κρεμμύδι - το λεγόμενο στρατόνιο μοντέλο, στο οποίο και τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν ένα κοινό συστατικό. Ο Sheldon Glashow, ο νομπελίστας φυσικός που είναι τώρα το πανεπιστήμιο της Βοστώνης, κάποτε πρότεινε ότι αν βρεθεί ένα τέτοιο σωματίδιο πρέπει να ονομαστεί το Μαόνιο.

Αλλά, η Πολιτιστική Επανάσταση που ξέσπασε από το Μάο το 1966 έκλεισε τα πανεπιστήμια και τα περιοδικά και καθήλωσε τους Κινέζους φυσικούς για μια γενιά. Στο μεταξύ, ανακαλύφθηκαν τα κουάρκ ως συστατικά των πρωτονίων. Μέχρι σήμερα το ηλεκτρόνιο παραμένει αδιαίρετο.

Παρ' όλα αυτά, ο ενθουσιασμός του Μάο για τη σωματιδιακή φυσική άφησε μια κληρονομιά.

Από το 1989 σε ένα συγκρότημα, κοντά στο Πεκίνο, Κινέζοι φυσικοί αθόρυβα αναγκάζουν ηλεκτρόνια και τα αντισωματίδια τους, τα ποζιτρόνια, να συγκρούονται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός σε ένα υπόγειο τούνελ διαμέτρου 65 μέτρων σχεδόν με τη ταχύτητα του φωτός, παράγοντας μικρές πύρινες σφαίρες ενέργειας.

Με τα χρόνια οι εργασίες στον επιταχυντή σωματιδίων του Πεκίνου απέφεραν σημαντικά αποτελέσματα που θεωρούνται ζωτικής σημασίας από άλλους φυσικούς σωματιδίων που εργάζονται σε πολύ γνωστότερους και ισχυρότερους επιταχυντές σωματιδίων, όπως είναι ο επιταχυντής Fermilab στο Σικάγο και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN, που με τη νέα του μορφή θα λειτουργήσει το φθινόπωρο του 2007.

Την ίδια εποχή και ο συγκρουστής σωματιδίων του Πεκίνου, που προς το παρόν είναι κλειστός γιατί ανακατασκευάζεται, θα λειτουργήσει και πάλι αλλά πλέον θα διαθέτει τη δυνατότητα να πραγματοποιεί 100 φορές περισσότερες συγκρούσεις σωματιδίων απ' ό,τι προηγουμένως, δίνοντας στους φυσικούς τη δυνατότητα να ερευνήσουν τις ιδιότητες των κβάντων και ορισμένα μυστήρια των κουάρκ.

Μέχρι το τέλος της δεκαετίας, καθώς οι φυσικοί όλου του κόσμου θα δίνουν την προσοχή και τα χρήματά τους στο νέο συγκρουστή του CERN, τα πειράματα στο γραμμικό κέντρο επιταχυντών του Στάνφορντ και το Fermilab αναμένεται να διακοπούν. Ο επιταχυντής του Πεκίνου τότε θα είναι ένας από τους λίγους επιταχυντές σωματιδίων που θα κάνουν ακόμα πειράματα φυσικής στον κόσμο, και οι κινέζοι φυσικοί ψαρεύουν για συνεργάτες.

"Αν και οι συνεργασίες είναι ακόμα μέτριες, υπάρχουν στην Κίνα χρυσές ευκαιρίες για του φυσικούς", λέει ο Hesheng Chen, διευθυντής του Ιδρύματος Φυσικής Υψηλής Ενέργειας στο Πεκίνο.

Ακόμη σημαντικότερο είναι ότι οι Κινέζοι φυσικοί είναι αποφασισμένοι να συμβάλουν καθοριστικά στη δημιουργία ενός τεράστιου επιταχυντή σωματιδίων που θα ονομάζεται Διεθνής Γραμμικός Επιταχυντής (ILC). Ήδη οι φυσικοί όλου του κόσμου έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο ILC θα είναι το επόμενο σημαδιακό βήμα, ωστόσο ακόμη είναι άγνωστο πόσα δισεκατομμύρια θα κοστίσει, πού και πότε θα κατασκευαστεί.

Σύμφωνα όμως με τον προγραμματισμό, ο γραμμικός επιταχυντής θα είναι σχεδιασμένος να προχωρήσει τη διεθνή έρευνα σε νέους νόμους της φυσικής και μορφές της ύλης που μπορούν να ανακαλυφθούν τα επόμενα χρόνια από τη νέα μηχανή στο CERN.

"Βεβαίως και η Κίνα ενδιαφέρεται για τον ILC", δηλώνει ο καθηγητής Χεσένγκ Τσεν, διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής Υψηλής Ενέργειας του Πεκίνου και μέλος της επιτροπής για την κατασκευή του Διεθνούς Επιταχυντή. Επίσης, ήταν ένας από τους διοργανωτές ενός συνεδρίου που έγινε στο Πεκίνο, όπου οι κινέζοι επιστήμονες και τα διευθυντικά στελέχη της βιομηχανίας καθώς και κυβέρνηση θα αποφάσιζαν πώς θα προχωρούσε το πρόγραμμα.

Ο Jie Gao, ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλής Ενέργειας του Πεκίνου και μέλος της ομάδας για την κατασκευή των μεγάλων επιταχυντών, λέει ότι οι αποφάσεις του συνεδρίου θα ήταν θετικές, "για το καλό των επιστημών, της οικονομίας, της εκπαίδευσης, ενός αρμονικού και ειρηνικού κόσμου, και μιας βιώσιμης ανάπτυξης του ανθρώπου".

Οι Κινέζοι φυσικοί άρχισαν όμως να ανακάμπτουν στα Πανεπιστήμια μετά τις αρχές της δεκαετίας του '70, όταν άρχισε να υποχωρεί η αναταραχή της Πολιτιστικής Επανάστασης. Ο τότε πρωθυπουργός Τσου Εν Λάι εκμεταλλεύτηκε τον ενθουσιασμό του Μάο για τη φυσική σωματιδίων και προώθησε την ανάπτυξή της, περιλαμβανομένης και της κατασκευής ενός κινεζικού επιταχυντή σωματιδίων. Φυσικά και δεν ενόχλησε κανέναν η συνάφεια της φυσικής σωματιδίων με τα πυρηνικά όπλα.

Ο Τσου Εν Λάι ζήτησε την υποστήριξη κινέζων φυσικών που εργάζονταν στις ΗΠΑ, όπως του Chen-Ning Yang του Εργαστηρίου Brookhaven και του Tsung-Dao Lee του πανεπιστημίου του Κολούμπια, που είχαν κερδίσει το Νομπέλ Φυσικής και με τα λόγια τους έπεισαν τον Μάο και τους υπόλοιπους αξιωματούχους για την αξία της έρευνας.

Μια ομάδα κινέζων φυσικών περιόδευσε τα δυτικά εργαστήρια το 1973 και επέστρεψε για να κατασκευάσουν έναν επιταχυντή που θα ανάγκαζε τα πρωτόνια να συγκρουστούν μαζί σε ενέργειες 50 δισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ. Όταν ο Wolfgang Panofsky, ο πρώην διευθυντής του επιταχυντή του Στάνφορντ, επισκέφτηκε την Κίνα το 1976 αμέσως μετά το σεισμό που σκότωσε εκατοντάδες χιλιάδες, και μετά από το θάνατο των Μάο και Τσου, είδε την επιθυμία των κινέζων επιστημόνων να συνεχίσουν, ακόμα κι αν πολλοί από αυτούς ζούσαν σε σκηνές στους δρόμους.

Ο Panofsky και άλλοι, συμπεριλαμβανομένου του Δρ Lee, υποστήριξαν ότι μια πιο μέτρια μηχανή θα εξυπηρετούσε καλύτερα την Κίνα.

Το 1982, εξ αιτίας οικονομικών δυσκολιών, η μηχανή για τις συγκρούσεις των πρωτονίων ακυρώθηκε υπέρ μιας άλλης όπου θα συγκρουόταν ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια σε πολύ χαμηλότερη ενέργεια, περίπου 2 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ. Μια τέτοια μηχανή θα παρήγε την ακτινοβολία σύγχροτρον, η οποία έχει ιατρικές και άλλες χρήσεις καθώς επίσης και παίζει ρόλο στην έρευνα σωματιδίων. Η περιοχή του επιταχυντή μετακινήθηκε επίσης από μια απομακρυσμένη περιοχή έξω από το Πεκίνο κοντά στους τάφους των Μίνγκ στην πόλη.

Μάλιστα προκειμένου να εκπαιδευτούν στη χρήση του 30 Κινέζοι φυσικοί επισκέφθηκαν για ένα καλοκαίρι τον επιταχυντή του Στάνφορντ. Τελικά η κατασκευή του επιταχυντή του Πεκίνου ολοκληρώθηκε σε μόλις τέσσερα χρόνια. Το μέγεθός του ήταν ανάλογο των ικανοτήτων που είχαν την εποχή εκείνη οι Κινέζοι, αλλά τελικά αποδείχθηκε επιτυχής επιλογή.

Η ενέργεια ήταν λιγότερη, αλλά αποδείχθηκε ότι είχε περισσότερο ενδιαφέρον» λέει ο Hesheng Chen.

Όση βέβαια περισσότερη ενέργεια διαθέτει ένας επιταχυντής, τόσο καλύτερα μπορούν οι φυσικοί να πλησιάσουν τις συνθήκες που υπήρχαν όταν σημειώθηκε το Μπιγκ Μπανγκ και τόσο βαρύτερα και μυστηριώδη σωματίδια κάνουν την εμφάνισή τους. Τα νέα σωματίδια, για τα οποία ίσως απαιτηθεί η ανάπτυξη νέων θεωριών, εμφανίζονται κατά κύριο λόγο από τέτοιες συγκρούσεις. Συχνά όμως οι φυσικοί δεν ερευνούν εξαντλητικά όλα τα σωματίδια που προκύπτουν από μια σύγκρουση επάνω στη βιασύνη τους να φτιάξουν έναν ακόμη ισχυρότερο επιταχυντή και συνεπώς να γυρίσουν ακόμη πιο πίσω στον χρόνο και πλησιέστερα στο Μπιγκ Μπανγκ.

Έτσι, με τις δυνατότητες που είχε ο επιταχυντής του Πεκίνου, ερευνήθηκαν αρκετά σωματίδια που είχαν παραβλέψει άλλοι φυσικοί, μεταξύ των οποίων και το σωματίδιο ταυ, ένα λεπτόνιο (όπως είναι και το ηλεκτρόνιο) το οποίο δεν φαίνεται να έχει κάποια χρησιμότητα στη φύση.

Επίσης, στην ιστορία της φυσικής σωματιδίων εξέχουσα θέση έχει το λεγόμενο χαριτωμένο σωματίδιο (J/Ψ) του οποίου η ανακάλυψη το 1974 πυροδότησε μια επανάσταση στη φυσική και χάρισε σε αυτούς που το ανακάλυψαν το Νομπέλ Φυσικής.

Του χρόνου όταν θα λειτουργήσει ο νέος Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων στη Γενεύη, στον οποίο θα συγκρούονται πρωτόνια με ενέργεια 7 τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ, οι φυσικοί θα αναζητήσουν νέα σωματίδια και τις ενδείξεις για νέους ενοποιημένους νόμους της φυσικής, τα στοιχεία από τον επιταχυντή του Πεκίνου, όσον αφορά αυτήν την παράμετρο, θα είναι κρίσιμα για τις αναλύσεις τους.

"Εξαρτώνται όλοι από τις μετρήσεις που θα γίνουν στην Κίνα σε χαμηλότερη ενέργεια", λέει ο Δρ Harris.

σκεψεις και προβληματισμοι για την εκπαιδευση στην νεα ψηφιακη εποχη που ερχεται και ακυρωνει πρακτικες και νοοτροπιες...πολλων ετων!!

"ΔΕΝ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΕ Ο ΘΕΟΣ ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ" δηλωνει ο Στιβεν Χωκινγκ

Δεν δημιούργησε ο Θεός το σύμπαν», δηλώνει ο Στίβεν Χόκινγ

Το σύμπαν δεν είχε ανάγκη τον Θεό για να δημιουργηθεί, υποστηρίζει ο βρετανός αστροφυσικός Στίβεν Χόκινγκ σε ένα νέο βιβλίο που πρόκειται να κυκλοφορήσει, σύμφωνα με αποσπάσματα που δημοσιεύονται σήμερα από την εφημερίδα "The Times".

"Το σύμπαν είχε ανάγκη από ένα δημιουργό; Όχι", απαντά ο διασημότερος βρετανός επιστήμονας. Το χέρι του Θεού δεν ήταν απαραίτητο για να δημιουργηθεί το σύμπαν, το οποίο σχηματίσθηκε από μόνο του, με τη λογική των νόμων της φυσικής, εξηγεί.

"Επειδή υπάρχει ο νόμος της βαρύτητας, το σύμπαν μπορεί να δημιουργηθεί από μόνο του, εκ του μηδενός. Η αυθόρμητη δημιουργία είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει κάτι, για τον οποίο υπάρχει το σύμπαν, για τον οποίο υπάρχουμε εμείς", προσθέτει ο επιστήμονας.

"Δεν είναι απαραίτητο να επικαλούμαστε τον Θεό για να ενεργοποιήσει το σύμπαν", αποφαίνεται.

Με τη δήλωση αυτή ο Στίβεν Χόκινγκ αποστασιοποιείται από προηγούμενες δηλώσεις του, καθώς ως τώρα υποστήριζε πως το να θεωρούμε τον Θεό δημιουργό του σύμπαντος δεν είναι κάτι ασύμβατο με την επιστήμη.

Στο νέο βιβλίο του, που θα κυκλοφορήσει στις 9 Σεπτεμβρίου με τίτλο "Το Μεγάλο Σχέδιο" ("The Grand Design") και το οποίο έχει συγγράψει από κοινού με τον αμερικανό φυσικό Λέοναρντ Μλόντινοφ, αποδομεί τη θεωρία του Ισαάκ Νεύτωνα σύμφωνα με την οποία το σύμπαν δεν μπορεί να δημιουργήθηκε χωρίς το χέρι του Θεού.

Ο Χόκινγκ επικαλείται ιδιαίτερα την ανακάλυψη, το 1992, ενός πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα άστρο άλλο από τον Ήλιο. "Αυτό καθιστά τη σύμπτωση των συνθηκών μας (ένας μόνο Ήλιος και μια τέλεια απόσταση ανάμεσα στη Γη και τον Ήλιο) πολύ λιγότερο αξιοσημείωτη, πολύ λιγότερο πειστική ως απόδειξη ότι η Γη σχεδιάστηκε προσεκτικά με το συγκεκριμένο στόχο να μας ικανοποιεί, εμάς τους ανθρώπους", γράφει ο επιστήμονας.

Ο Στίβεν Χόκινγκ πάσχει από πλάγια μυοατροφική σκλήρυνση, μια εκφυλιστική παραλυτική νόσο που διαγνώσθηκε όταν ήταν 22 ετών. Μετακινείται με αναπηρική καρέκλα και επικοινωνεί μέσω υπολογιστή και φωνητικού συνθεσάιζερ.

Καλώς Ορίσατε στο blog

Σας καλωσορίζουμε στο blog, το οποίο είναι ανοιχτό σε κάθε πληροφορία, απορία ή οποιοδήποτε σχόλιο αφορά την Φυσική Επιστήμη.

Μας ενδιαφέρει η ενημέρωση για την εξέλιξη της Επιστήμης, τις νέες ιδέες και θεωρίες αλλά ταυτόχρονα και τα σχόλια σας  στα παραπάνω. Επίσης το blog είναι ανοιχτό σε κάθε μαθητή φοιτητή και δάσκαλο που παρουσίαζει σχόλια, ιδέες και απορίες πάνω στη διδασκαλία της Φυσικής Επιστήμης.