Τετάρτη 30 Δεκεμβρίου 2015

Η δύναμη της σκέψης!


Σε ποια κατεύθυνση κινείται το τραίνο; Αυτό μπορείτε να το επιλέξετε εσείς, με τη σκέψη σας και μόνο!

Τρίτη 22 Δεκεμβρίου 2015

ΤΟ ΒΗΜΑ - Εκπαίδευση και σύγχρονος πραγματισμός

«Η εθνική στρατηγική για την εκπαίδευση και τη διά βίου μάθηση, ενσωματώνοντας τη Στρατηγική της Λισσαβόνας, δίνει έμφαση στην ποιότητα σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσης, με τη δημιουργία ενός εκπαιδευτικού συστήματος που θα στοχεύει στη διαμόρφωση ολοκληρωμένων προσωπικοτήτων, με ικανότητα ανταπόκρισης στις απαιτήσεις του σύγχρονου κοινωνικού και οικονομικού περιβάλλοντος.

Αναγκαία προϋπόθεση είναι η βελτίωση της ποιότητας και της ανταπόκρισης του εκπαιδευτικού συστήματος στις ανάγκες της αγοράς εργασίας και η εξοικείωση μαθητών, σπουδαστών και φοιτητών με αυτές.»

(Σχετικά παλιό – πλην πάντα επίκαιρο στην ουσία του – κείμενο από επίσημη κρατική ιστοσελίδα με θέμα «Εκπαίδευση και Αγορά Εργασίας».)

Είμαι ο τελευταίος που θα αμφισβητούσε τις καλές προθέσεις του συντάκτη κειμένων όπως το παραπάνω (το επέλεξα τυχαία). Ομολογώ, εν τούτοις, ότι δυσκολεύομαι να συσχετίσω απόλυτα και μονοσήμαντα τη διαμόρφωση ολοκληρωμένης προσωπικότητας με την ικανότητα ανταπόκρισης σε ένα οικονομικό περιβάλλον ή στις ανάγκες της αγοράς εργασίας. Εκτός, φυσικά, αν η έκφραση «ολοκληρωμένη προσωπικότητα» έπαψε να έχει το πλάτος και το βάθος που διαχρονικά της έχει αποδοθεί!

Γενικά μιλώντας, η σύνδεση της εκπαίδευσης με την αγορά είναι σήμερα περισσότερο από ποτέ προϋπόθεση επιβίωσης. Κι αυτό είναι δεδομένο που δεν επιδέχεται αμφισβήτηση. Υπάρχουν όμως και κάποιοι εκπαιδευτικοί (ας τους χαρακτηρίσουμε, αν θέλετε, «αιθεροβάμονες») που εξακολουθούν να βλέπουν την εκπαίδευση μέσα από το ιδεαλιστικό πρίσμα της διαμόρφωσης χαρακτήρων. Γι’ αυτούς η ζωή είναι κάτι πολύ μεγαλύτερο από την επιβίωση και η μόρφωση οφείλει να στοχεύει σε ιδανικά πολύ υψηλότερα από μια επαγγελματική καταξίωση.

Επειδή, λοιπόν – για να χρησιμοποιήσω μια δημοφιλή έκφραση – και οι εκπαιδευτικοί αυτοί έχουν ψυχή (καθώς και δικαίωμα άποψης και λόγου), θα ήθελα να μοιραστώ κάποιες «αιρετικές» σκέψεις τους με τον αναγνώστη, δίχως, ασφαλώς, να διεκδικώ τη συμφωνία του με αυτές.

Σημειώνω καταρχήν ότι τον όρο «αγορά» θα τον χρησιμοποιήσουμε εδώ με κάπως γενικότερη σημασία: Εννοούμε ένα σύστημα προσφοράς και ζήτησης κοστολογούμενων αγαθών (προϊόντων ή υπηρεσιών) η αξία των οποίων διαμορφώνεται στο πλαίσιο του συστήματος μέσω του συσχετισμού της προσφοράς με τη ζήτηση. Με βάση αυτό τον αυτοματισμό, π.χ., καθορίζεται η τιμή ενός προϊόντος ή μιας υπηρεσίας, καθώς και ο αριθμός των ατόμων που θα προσληφθούν για να καλύψουν μια συγκεκριμένη ανάγκη, κοινωνική ή ιδιωτική.

Από την έναρξη της οικονομικής κρίσης έχει αναπτυχθεί μια κλιμακούμενη αντίληψη σύμφωνα με την οποία πρωταρχικός (αν όχι μοναδικός) σκοπός της εκπαίδευσης είναι η προετοιμασία ενός νέου ανθρώπου για ένταξή του στην αγορά. Αναντίρρητα, η αγορά (με τη γενικότερη δυνατή σημασία του όρου) είναι ο στίβος όπου ο νέος θα αναζητήσει την ευκαιρία για την εξασφάλιση αξιοπρεπούς ζωής και – γιατί όχι; – κοινωνικής καταξίωσης. Το ζήτημα είναι κατά πόσον η εκπαίδευση, ως κορυφαία διαχρονική αξία, θα πρέπει να περιορίσει το ρόλο της στην υπηρέτηση αυτών και μόνο των στόχων, με δεδομένο ότι η επιβίωση είναι αναγκαία προϋπόθεση αλλά όχι επαρκής συνθήκη για μια ολοκληρωμένη ζωή. Και η επίτευξη αυτής της ολοκλήρωσης υπήρξε πάντα η βασική αποστολή της εκπαίδευσης.

Ας φανταστούμε ένα ακραίο σενάριο: μια κοινωνία όπου το εκπαιδευτικό σύστημα είναι προσανατολισμένο αποκλειστικά στις ανάγκες της αγοράς. Ο άνθρωπος – μονάδα αντικαθίσταται βαθμιαία από τον άνθρωπο – εξάρτημα του συστήματος. Η ανθρώπινη μοναδικότητα, δηλαδή, υποκαθίσταται από την ανθρώπινη λειτουργικότητα στο πλαίσιο ενός προκαθορισμένου συστήματος αξιών με το οποίο ο άνθρωπος καλείται να είναι (ή να γίνει) συμβατός προκειμένου να επιβιώσει.

Η μοναδικότητα τείνει έτσι να γίνει αναλώσιμο είδος. Για παράδειγμα, μια ηλεκτρική συσκευή μπορεί να είναι μοναδική στο είδος της σε ένα σπίτι, αν όμως πάψει να λειτουργεί αντικαθίσταται από άλλη παρόμοια. Το ίδιο, κατ’ αναλογία, κι ένας οποιοσδήποτε επαγγελματίας μέσα στο απρόσωπο, ισοπεδωτικό χωνευτήρι της αγοράς σε αυτή την υποθετική κοινωνία. Ακόμα κι αν πρόκειται για έναν εκπαιδευτικό που είναι επιφορτισμένος με το έργο της διαχείρισης ανθρώπινων ψυχών...

Επιστρέφοντας στον κόσμο του πραγματικού, θεωρώ αναγκαίο να θέσω μερικά ερωτήματα (ελπίζοντας ότι δεν θα αξιολογηθούν ως ρητορικά από τον αναγνώστη) στα οποία οφείλουμε οι εκπαιδευτικοί να δώσουμε πειστικές απαντήσεις:

- Στο πλαίσιο του λειτουργήματός μας, διδάσκουμε στον μαθητή το «γιατί», ή μήπως περιοριζόμαστε όλο και περισσότερο στο «πώς»; Αναδεικνύουμε την αξία της γνώσης για τη γνώση με στόχο και μόνο τη διεύρυνση των πνευματικών οριζόντων και την εσωτερική καλλιέργεια; Ενθαρρύνουμε την ανάπτυξη κριτικής σκέψης σε βάρος της απομνημόνευσης;

- Αφήνουμε περιθώρια στον μαθητή να αναδείξει και να αναπτύξει ιδιαίτερα προσωπικά χαρίσματα τα οποία δεν προορίζονται να εξυπηρετήσουν τη μελλοντική σχέση του με την αγορά, άρα σχετίζονται γενικότερα με τη ζωή και όχι στενά με την επιβίωση; Τον ενθαρρύνουμε να ανακαλύψει μέσα του αρετές που δεν κοστολογούνται, άρα δεν αγοράζονται ή πουλιούνται;

- Στην αποτίμηση του ρόλου μας ως δασκάλων, υφίσταται ακόμα η ανάπτυξη αυτογνωσίας ως κορυφαία αποστολή της εκπαίδευσης (κατά Σωκράτη), ή ο όρος κατάντησε να σημαίνει την ανακάλυψη δεξιοτήτων που θα καταστήσουν τον αυριανό πολίτη χρήσιμο (αν και ενδεχομένως αναλώσιμο) εξάρτημα του συστήματος της αγοράς;

- Εξηγούμε στον μαθητή ότι υπάρχει κάποια διαφορά ανάμεσα στο επάγγελμα και στο λειτούργημα (με τη σημασία της υψηλής κοινωνικής προσφοράς), έτσι ώστε όταν τα δύο συνυπάρχουν, το πρώτο να μην επισκιάζει κι εν τέλει καταργεί το δεύτερο;

- Και, τέλος, διδάσκουμε την αλληλεγγύη σαν αντίρροπη δύναμη στον ανταγωνισμό και σαν απαραίτητο συνεκτικό στοιχείο κάθε ανθρώπινης κοινωνίας;

Με βάση τις απαντήσεις μας σε ερωτήματα όπως τα παραπάνω, θα μπορέσουμε να αξιολογήσουμε το επίπεδο της προσφοράς μας στο λειτούργημα της εκπαίδευσης. Θα μπορέσουμε να διαγνώσουμε αν επάξια φέρουμε τον τίτλο του δασκάλου, ή αν θα πρέπει ενδεχομένως να περιοριστούμε, π.χ., σε αυτόν του καθηγητή. Αν είμαστε ταγμένοι στην αποστολή της διαμόρφωσης ανθρώπινης συνειδητότητας, ή αν απλά λειτουργούμε ως χορηγοί πληροφορίας σε ανθρώπινους αποθηκευτικούς χώρους με στόχο την παραγωγή χρήσιμων μελλοντικών εργαλείων σε ένα σύστημα που καταπίνει την ατομικότητα.

Μου είναι εύκολο τη στιγμή αυτή να μαντέψω τις πιθανές ενστάσεις του πραγματιστή αναγνώστη. Όμως, όπως είπαμε νωρίτερα, και οι «αιθεροβάμονες» δικαιούνται μια θέση στον ήλιο στους καιρούς της κρίσης. Ιδιαίτερα στο χώρο της εκπαίδευσης – ποιος ξέρει; – ίσως κάποια μέρα αποδειχθούν ακόμα και χρήσιμοι. Εκ των υστέρων, φοβάμαι...

ΤΟ ΒΗΜΑ

Κυριακή 20 Δεκεμβρίου 2015

Πέμπτη 22 Οκτωβρίου 2015

Berlin in July 1945

Τα ερείπια του Βερολίνου το 1945, μετά τον πόλεμο...
Το video μας το έστειλε ο αναγνώστης Αριστείδης Μαγουλάς, τον οποίο ευχαριστούμε!


Πέμπτη 8 Οκτωβρίου 2015

Νόμπελ Φυσικής για τα νετρίνα, τους χαμαιλέοντες του υποατομικού κόσμου

Του Βαγγέλη Πρατικάκη

Στοκχόλμη

Δύο ερευνητές μοιράζονται το φετινό Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψη ότι τα φευγαλέα σωματίδια νετρίνα μπορούν να μεταμορφώνονται από το ένα είδος στο άλλο, ανακοίνωσε η επιτροπή των βραβείων στη Στοκχόλμη.

Ο Ιάπωνας Τακάκι Καζίτα και ο Καναδός Άρθουρ ΜακΝτόναλντ μοιράζονται το βραβείο και το χρηματικό έπαθλο που το συνοδεύει «για την ανακάλυψη της ταλάντωσης των νετρίνων, η οποία δείχνει ότι τα νετρίνα έχουν μάζα», αποφάσισε η επιτροπή στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα.

Ουσιαστικά οι δύο ερευνητές έδειξαν ότι τα νετρίνα, στοιχειώδη υποατομικά σωματίδια που διαπερνούν κατά δισεκατομμύρια τη Γη χωρίς να καταδέχονται να αλληλεπιδράσουν με την κανονική ύλη, μπορούν να αλλάζουν «ταυτότητα» και να μεταμορφώνονται από ένα είδος νετρίνου σε άλλο, με ελαφρώς διαφορετική μάζα.

Η ανακάλυψη, σημειώνει η επιτροπή, δημιουργεί την πρώτη μεγάλη ρωγμή στο λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, το οποίο είχε αντέξει για δεκαετίες σε κάθε πειραματική πρόκληση.

Το Καθιερωμένο Μοντέλο, το οποίο περιγράφει όλα τα στοιχειώδη συστατικά της ύλης, απαιτεί από τα νετρίνα να μην έχουν μάζα. Η απόδειξη του αντιθέτου «καθιστά προφανές ότι το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν μπορεί να είναι η πλήρης θεωρία για τη λειτουργία των θεμελιωδών συστατικών του Σύμπαντος».

Χαμαιλέοντες

Αν και η ύπαρξη των νετρίνων επιβεβαιώθηκε μόλις τη δεκαετία του 1950, τα σωματίδια αυτά είναι στη πραγματικότητα τα πιο άφθονα στο Σύμπαν μετά τα φωτόνια. Έρχονται σε τρία είδη, ή «γεύσεις», τα νετρίνα ηλεκτρονίων, τα νετρίνια μυονίων και νετρίνα ταυ.

Πάνω από 60 δισεκατομμύρια νετρίνα ηλεκτρονίων που παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις στον Ήλιο λούζουν κάθε τετραγωνικό εκατοστό της Γης κάθε δευτερόλεπτο. Τα περισσότερα απλά διαπερνούν τον πλανήτη, ελάχιστα όμως συγκρούονται με άλλα σωματίδια και επιτρέπουν έτσι την ανίχνευσή τους. Ένας μικρότερος αριθμός νετρίνων παράγονται από την πρόσκρουση κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα.

Το μεγάλο πρόβλημα είναι ότι τα ηλιακά νετρίνα ηλεκτρονίων που μπορούν να ανιχνευθούν στη Γη είναι τρεις φορές λιγότερα από το αναμενόμενο -τα δύο τρίτα αυτών των σωματιδίων δείχνουν να έχουν εξαφανιστεί μυστηριωδώς.

Η απάντηση στο μυστήριο ήρθε τελικά από τους δύο γιγάντιους ανιχνευτές στους οποίους εργάστηκαν οι δύο νομπελίστες.

Ο Ιάπωνας Τακάκι Καζίτα, ο οποίος γεννήθηκε το 1959 και είναι σήμερα καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, χρησιμοποίησε τον ανιχνευτή Super-Kamiokande, ο οποίος κατασκευάστηκε σε ένα παλιό ορυχείο ψευδαργύρου και αποτελείται από μια δεξαμενή με 50.000 τόνους νερού. Είναι σχεδιασμένος να ανιχνεύει νετρίνα που παράγονται στην ατμόσφαιρα.

Ο Καναδός Άρθουρ ΜακΝτόναλντ, ο οποίος γεννήθηκε το 1943 και είναι σήμερα καθηγητής στο Queen's University του Καναδά, εργάστηκε στον ανιχνευτή SNO μέσα σε ένα εγκαταλειμμένο ορυχείο νικελίου κοντά στο Οντάριο.

Και οι δύο ανιχνευτές είναι σχεδιασμένοι να καταγράφουν λάμψεις φωτός που εμφανίζονταν σε δεξαμενές νερού κατά τις εξαιρετικά σπάνιες συγκρούσεις νετρονίων. Η διαφορά είναι ότι ο SNO ανιχνεύει αποκλειστικά νετρίνα από τον Ήλιο.

Οι μελέτες των δύο ερευνητών απέδειξαν ότι τα νετρίνα που δείχνουν να έχουν εξαφανιστεί στην πραγματικότητα έχουν απλώς αλλάξει «γεύση». Η μεταμόρφωση αυτή είναι αδύνατη αν τα νετρίνα δεν έχουν έστω και μικρή μάζα.

Πώς συμβαίνει όμως αυτή η μεταμόρφωση; Στην κβαντική φυσική, ένα σωματίδιο με συγκεκριμένη ενέργεια μπορεί να περιγραφεί και ως κύμα συγκεκριμένης συχνότητας. Τα νετρίνα συμπεριφέρονται σαν τρία κύματα που κινούνται ταυτόχρονα σε υπέρθεση και αντιστοιχούν σε διαφορετικές γεύσεις νετρίνων με ελαφρώς διαφορετική μάζα.

Όταν τα κύματα αυτά διαδίδονται στον χώρο, βγαίνουν εκτός φάσης. Ανάλογα με το σημείο όπου κανείς ανιχνεύει τα κύματα, η φάση είναι διαφορετική και τα νετρίνα εμφανίζονται με διαφορετικές ταυτότητες.

Η παράξενη αυτή συμπεριφορά οφείλεται στο γεγονός ότι οι τρεις γεύσεις νετρίνων έχουν ελαφρώς διαφορετικές μάζες. Οι μάζες αυτές πρέπει να είναι μικρές, μέχρι σήμερα όμως δεν έχουν μετρηθεί. Και η μέτρηση των μαζών είναι απαραίτητο να γίνει πριν μπορέσουν οι φυσικοί να προχωρήσουν ένα βήμα πιο πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Αναπάντητο παραμένει εξάλλου το ερώτημα του εάν υπάρχουν άλλες, άγνωστες ως σήμερα γεύσεις.

Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα αναμένονται να επιτρέψουν στη σωματιδιακή φυσική να περάσει στο επόμενο κεφάλαιο.

Η ανακοίνωση του Νόμπελ Φυσικής έρχεται μια μέρα μετά το Ιατρικής-Φυσιολογίας. Ακολουθούν το Νόμπελ Χημείας την Τετάρτη, Λογοτεχνίας την Πέμπτη και Οικονομικών Επιστημών τη Δευτέρα.

Η απονομή των βραβείων πραγματοποιείται κάθε χρόνο στις 10 Δεκεμβρίου σε μια πανηγυρική τελετή στη Στοκχόλμη. Εξαίρεση το Νόμπελ Ειρήνης που απονέμεται στο Όσλο.

(Πηγή: in.gr)

Τετάρτη 26 Αυγούστου 2015

Έργο μιας χρονικά μεταβαλλόμενης δύναμης

Για τους φίλους και τις φίλες Φυσικούς - Εκπαιδευτικούς:

Όταν διδάσκουμε την έννοια του έργου με τη χρήση επικαμπύλιων ολοκληρωμάτων, παίρνουμε πάντα ως δεδομένο ένα στατικό (χρονικά αμετάβλητο) πεδίο δυνάμεων. Τέτοια πεδία, όταν είναι αστρόβιλα και η περιοχή δράσης τους, από τοπολογική άποψη, είναι απλά συνεκτική, είναι συντηρητικά και οδηγούν στη διατήρηση της ολικής μηχανικής ενέργειας.

Εν τούτοις, λίγος χώρος αφιερώνεται στην εκπαιδευτική βιβλιογραφία της Μηχανικής για το έργο των χρονικά μεταβαλλόμενων πεδίων, μια φυσική έννοια που κρύβει πολλές παγίδες για τον μαθητή, ακόμα και για τον δάσκαλο!

Ίσως βρείτε χρήσιμα, ως εκπαιδευτικά βοηθήματα, τα αρχεία:

ΕΡΓΟ ΜΙΑΣ ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ

και, στα Αγγλικά,

WORK OF A TIME-DEPENDENT FORCE.

Δείτε επίσης:

ΠΑΡΙΣΤΑ Η ΗΛΕΚΤΡΕΓΕΡΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ (ΠΑΝΤΟΤΕ) ΕΡΓΟ;

Κ.Π. 

Τρίτη 25 Αυγούστου 2015

Εξισώσεις του Maxwell: Μια διαφορετική θεώρηση

Οι Εξισώσεις του Maxwell αποτελούν τη μαθηματική έκφραση των θεμελιωδών νόμων του ηλεκτρομαγνητισμού. Μια από τις σημαντικότερες προβλέψεις τους είναι η κυματική φύση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, η ύπαρξη, δηλαδή, ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Από μαθηματική άποψη, "παραγωγίζοντας" κατάλληλα τις εξισώσεις του Maxwell, μπορούμε να τις αποσυμπλέξουμε και να πάρουμε χωριστές κυματικές εξισώσεις για το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο. Αυτό που απλουστεύει κατά πολύ τα πράγματα στον ηλεκτρομαγνητισμό είναι το γεγονός ότι, τόσο οι ίδιες οι εξισώσεις για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, όσο και οι εξαγόμενες από αυτές κυματικές εξισώσεις, είναι γραμμικές. Έτσι, στον κενό χώρο, το άθροισμα δύο λύσεων είναι κι αυτό λύση, και γενικά, κάθε λύση μπορεί να εκφραστεί σαν γραμμικός συνδυασμός στοιχειωδών λύσεων.

Από την άλλη μεριά, οι μη-γραμμικές διαφορικές εξισώσεις συνθέτουν ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα των εφαρμοσμένων μαθηματικών. Διάφορες τεχνικές εύρεσης λύσεων έχουν αναπτυχθεί, μία εκ των οποίων είναι η αναζήτηση κατάλληλων μετασχηματισμών Bäcklund (Bäcklund transformations, BT). Ένας τέτοιος μετασχηματισμός συνδέει λύσεις μιας μερικής διαφορικής εξίσωσης (ΜΔΕ) με λύσεις μιας άλλης ΜΔΕ, ή, συνδέει μεταξύ τους διαφορετικές λύσεις της ίδιας ΜΔΕ (αυτο-BT). Έτσι, αν ήδη γνωρίζουμε μια λύση της μίας ΜΔΕ, μπορούμε να βρούμε απευθείας μια λύση της άλλης ΜΔΕ χωρίς καν να την ολοκληρώσουμε, κάνοντας απλά χρήση του BT. Ή, σε περίπτωση ενός αυτο-BT, αν γνωρίζουμε μία λύση μιας ΜΔΕ, μπορούμε απευθείας να βρούμε μια άλλη λύση χωρίς να ολοκληρώσουμε την ίδια την εξίσωση.

Πόσο χρήσιμοι θα μπορούσαν να είναι οι BT στην περίπτωση γραμμικών ΜΔΕ; Εκεί, άλλωστε, η εύρεση λύσεων είναι μια πολύ ευκολότερη υπόθεση. Ενδιαφέρον, εν τούτοις, παρουσιάζουν συχνά τα γραμμικά συστήματα ΜΔΕ. Ας μη βιαστούμε να υποθέσουμε ότι, δοθέντος ενός τέτοιου συστήματος, αναζητούμε έναν κατάλληλο BT για να το επιλύσουμε! Σκεφτόμαστε ακριβώς ανάποδα: Μήπως το ίδιο το σύστημα αποτελεί έναν BT που συνδέει τις λύσεις δύο γραμμικών ΜΔΕ; Αν είναι έτσι, με δεδομένο ότι είναι σχετικά εύκολο (λόγω γραμμικότητας) να βρούμε επιμέρους λύσεις αυτών των ΜΔΕ, ίσως θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε ζεύγη τέτοιων λύσεων για να κατασκευάσουμε λύσεις του αρχικού, γραμμικού συστήματος.

Πώς προέκυψε μια τέτοια ιδέα; Από ένα πολύ κλασικό πρόβλημα, στο οποίο αναφερθήκαμε ήδη: το συσχετισμό ανάμεσα στις εξισώσεις του Maxwell και τις κυματικές εξισώσεις για το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο. Συγκεκριμένα, μπορεί να αποδειχθεί ότι οι εξισώσεις του Maxwell αποτελούν έναν BT που συνδέει λύσεις των δύο αυτών κυματικών εξισώσεων.

Δείτε ένα πρόσφατο άρθρο:

The Maxwell equations as a Bäcklund transformation

Με την ευκαιρία, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στο Πανεπιστήμιο MIT που μας τίμησε αναρτώντας ένα ακόμα παιδαγωγικό άρθρο μας στον ιστότοπο The Net Advance of Physics, στις ιστοσελίδες του Ηλεκτρομαγνητισμού και των Διαφορικών Εξισώσεων. Συνεχίζουμε...

Τετάρτη 15 Ιουλίου 2015

ΤΟ ΒΗΜΑ - Υποδεχτείτε το «πεντακουάρκ»!

Νέα κατηγορία σωματιδίων ανακαλύφθηκε στον Μεγάλο Επιταχυντή Ανδρονίων


Του Βαγγέλη Πρατικάκη

Γενεύη

Οι πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη αυτών των εξωτικών σωματιδίων ήρθαν πριν από μια δεκαετία, σύντομα όμως απορρίφθηκαν ως οπτασία. Τώρα, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) επιβεβαιώνει σχεδόν τελεσίδικα την ύπαρξη των εξωτικών υποατομικών σωματιδίων «πεντακουάρκ».

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα των ατόμων αποτελούνται από τρία κουάρκ που συγκρατούνται ενωμένα από τη λεγόμενη ισχυρή πυρηνική δύναμη.

Στον «χορό» των κουάρκ

Τα πεντακουάρκ αποτελούνται αντίθετα από πέντε κουάρκ και είναι εξαιρετικά βραχύβια, αφού διασπώνται σε άλλα σωματίδια σχεδόν ακαριαία μετά τον σχηματισμό τους. Η επιβεβαίωση της ύπαρξής τους αναμένεται τώρα να επιτρέψει τον έλεγχο της λεγόμενης κβαντικής χρωμοδυναμικής, της θεωρίας που περιγράφει την πυρηνική δύναμη,

«Το πεντακουάρκ δεν είναι απλώς ένα νέο σωματίδιο» επισημαίνει ο Γκάι Ουίλκινσον, εκπρόσωπος του ανιχνευτή LHCb στον LHC, με τον οποίο πραγματοποιήθηκε η μελέτη. «Συνιστά έναν νέο τρόπο για τη συνάθροιση των κουάρκ [...] σε ένα μοτίβο που δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ σε πάνω από πενήντα χρόνια πειραματικών αναζητήσεων».

Όπως επισημαίνει το CERN σε ανακοίνωσή του, ο Αμερικανός φυσικός Μέρεϊ Γκελ-Μαν έφερε επανάσταση στην κατανόηση της δομής της ύλης το 1964, όταν έδειξε ότι τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα υπόλοιπα σωματίδια της ομάδας των «βαρυονίων» αποτελούνται από τρία κουάρκ. Τιμήθηκε με το Νομπέλ Φυσικής το 1969 για την ανακάλυψή του.

Το μοντέλο του Γκελ-Μαν δεν απέκλειε ωστόσο την ύπαρξη σωματιδίων που αποτελούνται από περισσότερα κουάρκ.

Το 2003, ιαπωνικό εργαστήριο προκάλεσε ντόρο ανακοινώνοντας ότι ανακάλυψε ένα πεντακουάρκ. Ακόμα δέκα εργαστήρια που ανέλυσαν τα ίδια δεδομένα κατέληξαν στο ίδιο συμπέρασμα, τελικά όμως η ανακάλυψη διαψεύστηκε επίσημα το 2005.

Τα τελευταία ευρήματα στον LHC ήρθαν σχεδόν τυχαία στη διάρκεια άσχετης μελέτης (βασική αποστολή του LHCb είναι να εξηγήσει γιατί το Σύμπαν δεν περιέχει μεγάλες ποσότητες αντιύλης).

«Μελετούσαμε κάτι διαφορετικό, οπότε στην αρχή το αγνοήσαμε. Για ιστορικούς λόγους μάς τρόμαζε η λέξη πεντακουάρκ, οπότε ελέγξαμε τα ευρήματα με κάθε τρόπο που μπορούσαμε να φανταστούμε» σχολιάζει στο Nature.com ο Σέλντον Στόουν του Πανεπιστημίου Σίρακιουζ της Νέας Υόρκης, μέλος της ερευνητικής ομάδας στο LHCb.

H νέα ανακάλυψη

Η ανακάλυψη ήρθε από τη μελέτη της διάσπασης ενός σωματιδίου που ονομάζεται Λάμδα b σε τρία διαφορετικά σωματίδια. Το πείραμα έδωσε ενδείξεις ότι η διάσπαση περνά από ενδιάμεσες καταστάσεις που θα μπορούσαν να αντιστοιχούν σε πεντακουάρκ.

«Εξετάσαμε όλες τις πιθανότητες για αυτά τα σήματα και καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι μπορούν να εξηγηθούν μόνο από καταστάσεις πεντακουάρκ» αναφέρει ο Τόμαζ Σκβαρνίκι, επίσης στο Πανεπιστήμιο Σίρακιουζ.

Τα κουάρκ, τα οποία είναι θεμελιώδη σωματίδια (δεν διασπώνται σε μικρότερα σωματίδια) έρχονται σε έξι διαφορετικές ποικιλίες ή «γεύσεις». Το πρωτόνιο, για παράδειγμα, αποτελείται από δύο «πάνω» κουάρκ και ένα «κάτω» κουάρκ».

Το πείραμα LHCb έδωσε ενδείξεις για δύο διαφορετικά πεντακουάρκ, τα οποία αποτελούνται από δύο «πάνω» κουάρκ, ένα «κάτω» κουάρκ, ένα «γοητευτικό» κουάρκ και ένα «γοητευτικό» αντικουάρκ.

Το ένα έχει μάζα 4,67 φορές μεγαλύτερη από το πρωτόνιο, το δεύτερο είναι λίγο βαρύτερο με 4,74 φορές τη μάζα του πρωτονίου.

Σχεδόν τελεσίδικη η ανακάλυψη

Η ανακάλυψη θεωρείται σχεδόν τελεσίδικη, αφού η στατιστική αξιοπιστία φτάνει τα 9 σίγμα, πολύ πάνω από τα 5 σίγμα που απαιτούνται συνήθως για να αναγνωριστεί επίσημα η ανακάλυψη ενός νέου σωματιδίου.

Τα ευρήματα έχουν υποβληθεί για δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο «Physical Review Letters», και είναι διαθέσιμα στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv.org.

Η ερευνητική ομάδα του LHCb σχεδιάζει τώρα νέα πειράματα για τη μελέτη των ιδιοτήτων των πεντακουάρκ.

Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να προσφέρουν νέα στοιχεία για τις δυνάμεις που συγκρατούν τα κουάρκ στα πρωτόνια και τα νετρόνια και επιτρέπουν την ύπαρξη της ύλης όπως την γνωρίζουμε.

ΤΟ ΒΗΜΑ