Hity fizyki

 

Hity fizyki roku 2014: to już prawie science fiction

Piotr Cieśliński, 13.12.2014

Fot. Lawrence Livermore National Laboratory

Do końca roku jeszcze pół miesiąca, ale już zaczynają się pojawiać podsumowania i rankingi. Redakcja magazynu „Physics World” ogłosiła właśnie swój wybór 10 najbardziej przełomowych wydarzeń roku 2014 w dziedzinie fizyki i astrofizyki.
Na pierwszym miejscu „Physics World” wyróżnił dokonanie, które przejdzie do historii podboju kosmosu – pierwsze lądowanie na komecie, dzięki któremu mamy szansę odkryć wiele tajemnic tych wciąż zagadkowych obiektów, przybywających do nas z odległych zakamarków Układu Słonecznego. Co ważne, polscy naukowcy mieli w tym spory udział.

A oto pełna lista 10 najgłośniejszych doniesień z dziedziny fizyki mijającego roku według „Physics World”:

1| Listopad. Lądowanie na komecie

Europejska sonda Rosetta po przemierzeniu 6,4 mld km dogoniła kometę Czuriumow-Gierasimienko, która z prędkością 55 tys. km/godz. pędzi w kierunku Słońca, a potem weszła na jej orbitę. Wiozła ze sobą niewielki próbnik Philae, który po raz pierwszy w dziejach wylądował na powierzchni komety. Stało się to 12 listopada o godz. 16.35 naszego czasu w odległości 511 mln km od Ziemi. Epokowe osiągnięcie, choć nie wszystko poszło zgodnie z planem. Philae nie zdołał się zakotwiczyć na powierzchni, dwa razy odbił się i w końcu spoczął w jakiejś ciemnej rozpadlinie z jedną „nogą” uniesioną w górze. Ale udało się wykonać większość z zaplanowanych eksperymentów, m.in. w kometarny grunt wbił się penetrator, skonstruowany przez polskich inżynierów i naukowców z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie. Pierwsze wyniki: na komecie znaleziono związki organiczne. Okazało się też, że tamtejsza woda ma inny skład izotopowy niż ta na Ziemi, a więc pod znakiem zapytania stanęła teoria, że komety przyniosły naszej planecie wodę.

2| Styczeń. Oko w oko z kosmiczną pajęczyną

Astronomowie gromadzą coraz więcej dowodów na to, że materia nie jest rozłożona równomiernie we Wszechświecie. Układa się raczej w gigantyczną sieć włókien, pomiędzy którymi zieją wielkie pustki. Tam, gdzie włókna się krzyżują, kosmiczny gaz na tyle się zagęszcza, że powstają gwiazdy, świecą galaktyki i gromady galaktyk, które są widoczne w teleskopach. Obraz kosmosu przypomina więc nieco nocne zdjęcie Ziemi z orbity, na którym są widoczne rozświetlone miasta i metropolie. Domyślamy się, że łączy je sieć autostrad, a po drodze są małe miejscowości, wsie i samotne domostwa, ale z orbity już ich nie widać. Podobnie astronomowie nie dostrzegali tych fragmentów kosmicznej sieci, które są mniej zagęszczone i znajdują się pomiędzy „gwiezdnymi metropoliami”. Gaz jest tam na tyle rozrzedzony, że nie tworzy gwiazd, więc dla ziemskich obserwatorów te obszary są ciemne. Ale w lutym w „Nature” amerykańsko-niemiecki zespół astronomów poinformował, że po raz pierwszy udało mu się zobaczyć fragment jednego z takich ciemnych włókien międzygalaktycznego gazu (za pomocą 10-metrowego teleskopu Keck-I na Hawajach). W jaki sposób? Gaz został podświetlony przez promieniowanie odległego kwazara. Szczegóły w tygodniku „Nature”.

3| Luty. Milowy krok do ujarzmienia energii gwiazd

Od lat naukowcy marzą o tym, by na Ziemi w sposób kontrolowany powtórzyć reakcje fuzji jądrowej, które zachodzą we wnętrzu Słońca, i dzięki nim produkować czystą energię (na razie potrafimy uwalniać ją wybuchowo – w postaci bomby wodorowej). Naukowcy z Narodowego Laboratorium Lawrence’a Livermore’a donieśli w „Nature”, że po trzech latach niepowodzeń udało im się zbliżyć do tego celu za pomocą potężnej laserowej instalacji National Ignition Facility (NIF) w Kalifornii. W tym eksperymencie impuls lasera trafia i rozpala niewielką pastylkę, zawierającą izotopy wodoru (mieszaninę deuteru i trytu), zmuszając te izotopy do reakcji jądrowej, w wyniku której powstaje hel oraz wydziela się energia. Po raz pierwszy z jądrowych reakcji, które zaszły w wodorowej pastylce,uzyskano więcej energii niż sama pastylka pochłonęła. To przełom, choć całkowity bilans energii, niestety, wciąż nie jest dodatni. Jeśli się uwzględni całość energii użytej do uruchomienia laserowej instalacji, to nadal jesteśmy nisko pod progiem. Wyniki eksperymentu opublikowało „Nature”

4| Luty. Pamięć holograficzna

Amerykańsko-rosyjski zespół fizyków skonstruował nowy typ pamięci holograficznej, opartej na interferencji fal spinowych (tj. magnetycznych „bitach”). To pamięć o większej gęstości zapisu informacji, niż w hologramach fal widzialnych, bo fale spinowe są znacznie krótsze. Więcej o tym dokonaniu w serwisie Arxiv.org.

5| Marzec. Doskonalsze światłowody

Amerykańscy fizycy skonstruowali światłowody, które przesyłają obrazy dużo lepszej jakości, niż do tej pory. To pierwsze praktyczne zastosowanie efektu, znanego w teorii ciała stałego pod nazwą „lokalizacji Andersona”. Rezultat widać na powyższym zdjęciu. U góry – obraz transmitowany za pomocą światłowodów nowej generacji, a na dole – ten sam obraz przesłany w dotychczasowej technologii. (litery mają szerokość ok. 25 mikrometrów.). Szczegóły w serwisie Arxiv.org.

6| Maj. Wiązka przyciągająca

Fizycy z brytyjskiego Uniwersytetu Dundee i amerykańskiego Uniwersytetu Wesleyan w stanie Illinois stworzyli prototyp znanego z serialu s-f „Star Trek” promienia holowniczego (albo wiązki przyciągającej, ang. tractor beam), który umożliwia przenoszenie różnych obiektów. Wiązka jest oparta na falach akustycznych – to dwa strumienie ultradźwięków. Dzięki nim można na odległość manipulować niewielkimi obiektami. Ta technika może znaleźć zastosowanie w medycynie, np. do transportowania leku do określonego miejsca we wnętrzu ciała. Praca została opublikowana w Physical Review Letters.

7| Czerwiec. Magnetyzm elektronów

Naukowcy z Instytutu Weizmanna w Izraelu po raz pierwszy zmierzyli siłę oddziaływania magnetycznego między dwoma elektronami. Każdy elektron oprócz tego, że ma ładunek elektryczny, posiada także magnetyczny spin, tj. jest maleńkim magnesikiem. Ale do tej pory nikt nie potrafił eksperymentalnie zmierzyć siły, z jaką się odpychają dwa spiny. Przede wszystkim dlatego, że trzeba by elektrony zbliżyć do siebie, ale wtedy odpychanie elektryczne między nimi na tyle przeważa nad siłą magnetyczną, że ta ostatnia jest prawie niedostrzegalna. Fizycy pokonali tę trudność, badając oddziaływanie elektronów, które znajdują się w tzw. kwantowym stanie splątania. Zainteresowani szczegółami eksperymentu mogą zajrzeć do tygodnika „Nature”.

8| Czerwiec. Supernowa w laboratorium

Międzynarodowy zespół naukowców wywołał mini-eksplozję w laboratorium, która jest dość wierną symulacją wybuchu supernowej w kosmosie. Zapalnikiem tej mini-eksplozji była wiązka lasera, a modelem gwiazdy – pręcik z plastiku. Wszystko działo się w komorze wypełnionej argonem. Więcej w piśmie „Nature Physics”.

9| Sierpień. Niskoenergetyczne neutrina ze Słońca wreszcie złapane

Prawie cała energia Słońca, której zawdzięczamy życie, powstaje w łańcuchu reakcji jądrowych, które zaczynają się od połączenia dwóch protonów w jedno jądro deuteru. Ubocznym efektem tej reakcji jest pozyton i niskoenergetyczne neutrino. Zwykła materia jest prawie przezroczysta dla neutrin, więc uciekają one ze Słońca i docierają do Ziemi. Z teoretycznych rachunków wynikało, że każdej sekundy niemal 60 mld takich niskoenergetycznych słonecznych neutrin przelatuje przez każdy centymetr kwadratowy naszej planety, a także naszych ciał, ale dotychczas nie udawało się ich wykryć. Dopiero w tym roku w laboratorium, które jest skryte pod masywem Gran Sasso we włoskich Apeninach, fizycy zarejestrowali te niskoenergetyczne neutrina ze Słońca (na zdjęciu powyżej – detektor neutrin Borexino, dzięki któremu złapano nieuchwytne dotąd cząstki). To ostatecznie potwierdziło, że nasze teorie dotyczące tego, co się dzieje we wnętrzu Słońca, są prawdziwe. Szczegóły eksperymentu w tygodniku „Nature”.

10| Wrzesień. Kwantowa kompresja danych

Fizycy z Kanady i Japonii jako pierwsi zademonstrowali metodę kompresji informacji zapisanej w qubitach, czyli odpowiednikach bitów informacji w komputerze kwantowym. Ta technologia bardzo przyda się w przyszłości, gdy na świecie rozpowszechnią się komputery kwantowe (na razie istnieją tylko ich dość marne prototypy).

Zobacz także

wyborcza.pl

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s