Μαύρες τρύπες, μαγνητισμός και καρκίνος Understand article

Μετάφραση από την Δρ. Αιμιλία Ξανθοπούλου (Emily Xanthopoulos). Το Science in School δημοσιεύεται από το EIROforum, που είναι μία συνεργασία ανάμεσα στους οκτώ πιο μεγάλους…

EIROforum

 

Το EIROforum ενώνει τους πόρους, τις εγκαταστάσεις και την πείρα των μελών οργανισμών του για να στηρίξει την Ευρωπαϊκή επιστήμη ώστε να φτάσει στο μέγιστο των δυνατοτήτων της. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.eiroforum.org

CERN: Προκλητικές νύξεις του σωματιδίου Higgs

Το κυνήγι για το μποζόνιο του Higgs έχει περιέλθει στην αποφασιστική του φάση, όπως ανακοινώθηκε σε ένα σεμινάριο στις 13 Δεκεμβρίου του 2011. Αν υπάρχουν, τα μποζόνια του Higgs έχουν μικρή διάρκεια ζωής και διασπώνται με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Και τα δύο μεγαλύτερα πειράματα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC) του CERN, ο ATLAS και το CMS, έχουν παρατηρήσει ένα πλεόνασμα ακτίνων γάμμα (υψηλής δραστηριότητας φωτόνια) στην περιοχή της μάζας όπου τα μποζόνια Higgs θα περιμέναμε να καταγραφούν.

Παρόλα αυτά, ακόμη και οι 500 τρισεκατομμύρια συγκρούσεις δεσμών πρωτονίων–πρωτονίων που παρατηρούνται σε κάθε πείραμα – χάρη στην εξαιρετική απόδοση του LHC κατά την διάρκεια του 2011 – δεν είναι αρκετές.

Μία προσομοίωση της
διάσπασης του μποζονίου
Higgs σε τέσσερα μιόνια. Οι
τροχιές των μιονίων
φαίνονται με κίτρινο χρώμα

Η εικόνα προσφέρθηκε από
CERN

Με μία στατιστική σημαντικότητα μεταξύ δύο και τριών τυπικών αποκλίσεων, τα σήματα δεν επιτρέπουν ακόμη στους επιστήμονες να υποστηρίξουν ότι έχουν τελικά ανακαλύψει το σωματίδιο που έψαχναν τόσο καιρό.

Θα χρειαστούν περίπου τέσσερις φορές περισσότερες συγκρούσεις για να καταλήξουν στο συμπέρασμα της ύπαρξης η όχι του μποζονίου Higgs. Αν όλα πάνε καλά, ο LHC θα παρέχει αυτά τα δεδομένα μέχρι το τέλος του 2012, όταν και θα ξεκαθαριστεί αν το τυπικό μοντέλο της φυσικής σωματιδίων θα μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωμένο.

Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το δελτίο τύπου:
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR25.11E.html

Για να μάθετε περισσότερα για τον LHC, δείτε τα παρακάτω:

Landua R, Rau M (2008) Ο LHC: ένα βήμα πιο κοντά στη Μεγάλη Έκρηξη. Science in School 10. www.scienceinschool.org/2008/issue10/lhcwhy/greek

Landua, R (2008) Ο LHC: μια ματιά μέσα του Science in School 10. www.scienceinschool.org/2008/issue10/lhchow/greek

Με βάση στην Γενεύη, Ελβετία, το CERN είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο εργαστήριο φυσικής σωματιδίων. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.cern.ch

EFDA-JET: Μία χιονόμπαλα στην κόλαση

Κατά την επαναφορά στην ενεργό δράση του Joint European Torus (JET) μετά από μία 18-μηνών περίοδο ανανέωσης, οι επιστήμονες έσπρωξαν την παροιμιώδη χιονόμπαλα στην κόλαση.

Η εν λόγω χιονόμπαλα είναι ένα σφαιρίδιο 3 χιλιοστών από παγωμένο δευτέριο, στους περίπου -260 βαθμούς Κελσίου. Κόλαση είναι το πλάσμα μέσα στο JET, ιονισμένο αέριο δευτερίου στους περίπου 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Αυτά τα πειράματα είναι μέρος της αναζήτησης για πυρηνική σύντηξη, μια πηγή ενέργειας που βασίζεται στην σύγκρουση πυρήνων και την συγχώνευσή τους σε πιο βαριά στοιχεία.

Ουσιαστικά, αυτός ο
εξοπλισμός είναι ένα
τροφοδοτούμενο από
αέριο πολυβόλο ικανό να
ρίξει μέχρι 50 μικρά
παγωμένα σφαιρίδια από
σχάσιμο υλικό δευτερίου το
δευτερόλεπτο μέσα στο
θερμό πλάσμα

Η εικόνα προσφέρθηκε από
EFDA-JET

Προς μεγάλη έκπληξη, σε αντίθεση με τον λαϊκό θρύλο, η ‘χιονόμπαλα’ έχει σημαντική επίδραση στην ‘κόλαση’. Το σύστημα εισαγωγής του σφαιριδίου έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει αστάθειες στο πλάσμα στο οποίο το θερμό αέριο στιγμιαία διαφεύγει την μαγνητική του φυλακή, διαχέοντας πολλή ενέργεια και πολλά από τα σωματίδια που το συνιστούν. Η εισαγωγή του κρύου σφαιριδίου στην πραγματικότητα προξενεί επίσης αστάθειες, αλλά οι επιστήμονες βρήκανε ότι αν τα σφαιρίδια εισάγονται κατά τακτά διαστήματα, οι πολλές μικρές αστάθειες που παράγονται μειώνουν τον αριθμό των μεγάλων ασταθειών, και έτσι επιτρέπουν στους παλμούς του πλάσματος να δρουν για μεγαλύτερο διάστημα.

Είναι τώρα ανοιχτός ο δρόμος για να ξεκινήσει η διαδικασία του να ανεβάζουμε σιγά-σιγά την θερμοκρασία στα νέα συστήματα θέρμανσης για να εξετάσουμε τις πολλές άλλες καινούργιες συνιστώσες.

Για να μάθετε περισσότερα, δείτε τα παρακάτω:

Rüth C (2012) Harnessing the power of the Sun: fusion reactors. Science in School 22: 42-48. www.scienceinschool.org/2012/issue22/fusion

Τοποθετημένο στο Culham, Μεγάλη Βρετανία, το JET είναι η μεγαλύτερη Ευρωπαϊκή διάταξη σύντηξης. Την επιστημονική εκμετάλλευση του JET μπορεί να αναλάβει κανείς μέσα από την Ευρωπαϊκή Συμφωνία Ανάπτυξης της Σύντηξης (European Fusion Development Agreement, EFDA). Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.efda.org

EMBL: Έρευνα για τον καρκίνο στα σχολεία

Στις 9 Δεκεμβρίου του 2011, περισσότεροι από 200 ενθουσιώδεις μαθητές και δάσκαλοι συγκεντρώθηκαν στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (Εuropean Molecular Biology Laboratory, EMBL) για την Διάλεξη Ενόρασης του EMBL του 2011. Για να γιορτάσει το Παγκόσμιο Έτος Χημείας, η Maja Köhn, που εργάζεται στο ιδιαίτερα διεπιστημονικό πεδίο της χημικής βιολογίας, έδωσε μία διάλεξη με θέμα ‘Χημεία και βιολογία ισχυροί σύμμαχοι στον αγώνα ενάντια στον καρκίνο’.

Η διασταυρωμένων-πεδίων ομάδα της που αποτελείται από οργανικούς χημικούς και μοριακούς βιολόγους δουλεύει με σκοπό να σχεδιάσει μόρια που εμποδίζουν τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε μηχανισμούς ασθενειών. Οι επιστήμονες θέλουν να καταλάβουν τον ρόλο που παίζουν οι φωσφατάσεις στην μετάσταση του καρκίνου, τους μοριακούς μηχανισμούς που οδηγούν στην ασθένεια και πως η δράση αυτών των πρωτεϊνών μπορεί να διαμορφωθεί. Κατά την διάρκεια της διάλεξις της, η Maja έδειξε πως σχεδιάζονται οι ανασταλτές από φωσφατάσεις συνδυάζοντας την μοριακή βιολογία, την βιοχημεία και την συνθετική χημεία.

Η διαμόρφωση όγκου
Η εικόνα προσφέρθηκε από
André-Pierre Olivier

Η σειρά Διαλέξεων Ενόρασης του EMBL παρουσιάζεται από το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μάθησης του EMBL για τις Βιολογικές Επιστήμες (ELLS) με σκοπό να πληροφορεί τους νέους ανθρώπους για τις σύγχρονες τάσεις στην έρευνα των βιολογικών επιστημών και πως αυτή η έρευνα επηρεάζει τις καθημερινές μας ζωές. Η διάλεξη της Maja ανήκει σε μία αυξανόμενη λίστα Διαλέξεων Ενόρασης του EMBL που διατίθεται στο: www.embl.org/ells/insightlectures

Το EMBL είναι το κορυφαίο Ευρωπαϊκό εργαστήριο για θεμελιώδη έρευνα στην μοριακή βιολογία, με το αρχηγείο του στην Χαϊδελβέργη της Γερμανίας. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.embl.org

ESA: Πάτε την τάξη σας στο διάστημα

Η PromISSe είναι η τέταρτη μεγάλης διάρκειας Ευρωπαϊκή αποστολή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (International Space Station, ISS), η οποία ξεκίνησε στις 23 Δεκεμβρίου του 2011 με την άφιξη στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό του αστροναύτη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (European Space Agency, ESA) André Kuipers και των Ρώσων-Αμερικανών συναδέλφων του. Ο André και οι συνάδελφοι του θα παραμείνουν στον διάστημα μέχρι τα μέσα Μαΐου του 2012.

Ο αστροναύτης της ESA
André Kuipers με ένα
πείραμα που δείχνει τις
ιδιότητες και την
συμπεριφορά των υγρών
αφρών στο διάστημα

Η εικόνα προσφέρθηκε
από ESA

Κατά την διάρκεια αυτής της αποστολής των 148 ημερών ο André παίρνει μέρος σε πειράματα πάνω στην έρευνα του ανθρώπου, την φυσική ρευστών, την επιστήμη των υλικών, την έρευνα της ακτινοβολίας και του ήλιου, κυρίως στο Ευρωπαϊκό διαστημικό εργαστήριο Columbus. Και οι μαθητές μπορούν να συμμετάσχουν, παίρνοντας μέρος σε πολλές επιστημονικές δραστηριότητες που προβάλλονται από το διάστημα στις σχολικές τάξεις σε όλη την Ευρώπη.

Επίσης ο André ενθαρρύνει μια καινούργια γενιά εξερευνητών του διαστήματος να διατηρούνται υγιείς και να ‘Εξασκούνται Όπως ένας Αστροναύτης’, μέσω ενός εκπαιδευτικού προγράμματος για παιδιά ηλικίας 8 με 12 χρονών που ξεκίνησε η NASA.

Χιλιάδες μαθητές προσκαλούνται να εκτελέσουν σωματικές ασκήσεις και μαθήματα στην τάξη με ομάδες απ’ όλο τον κόσμο.

Για να μάθετε περισσότερα για το εργαστήριο Columbus, δείτε τα:

Wegener A-L (2008) Laboratory in space: interview with Bernardo Patti. Science in School 8: 8-12. www.scienceinschool.org/2008/issue8/bernardopatti

Για περισσότερες λεπτομέρειες για τις επιδείξεις σε τροχιά για τα παιδιά, δείτε το: www.esa.int/SPECIALS/PromISSe/SEMU1FJ37SG_0.html η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο http://tinyurl.com/7y7ahy9

Για να μάθετε περισσότερα για το πρόγραμμα ‘Εξασκήσου Όπως ένας Αστροναύτης’, δείτε το: www.esa.int/SPECIALS/PromISSe/SEMK0FJ37SG_0.html η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο: http://tinyurl.com/76hk2vy

Ο ESA είναι η Ευρωπαϊκή πύλη στο διάστημα, με το αρχηγείο του στο Παρίσι, Γαλλία. Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε το: www.esa.int

ESO: Ένα καταστροφικό σύννεφο πλησιάζει την μαύρη τρύπα

Χρησιμοποιώντας το Very Large Telescope στο European Southern Observatory οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα νέφος αερίων με μάζα αρκετές φορές μεγαλύτερη από την μάζα της Γης το οποίο επιταχύνεται προς την μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Αυτή είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται η προσέγγιση ενός τέτοιου καταστροφικού νέφους σε μία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Τα τελευταία επτά χρόνια, η ταχύτητα αυτού του νέφους αερίων έχει σχεδόν διπλασιαστεί, φτάνοντας σε περισσότερο από 8 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα. Στα μέσα του 2013 θα περάσει από μία απόσταση περίπου 40 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων μόνο από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας. Σε αστρονομικούς όρους, αυτή είναι μία εξαιρετικά κοντινή συνάντηση με μία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Οι άκρες του νέφους έχουν ήδη αρχίσει να τεμαχίζονται και να διαρρηγνύονται και το νέφος αναμένεται να διαλυθεί τελείως στα προσεχή χρόνια.

“Η ιδέα ενός αστροναύτη κοντά σε μία μαύρη τρύπα που έχει τεντωθεί ώστε να μοιάζει με μακαρόνι είναι γνωστή από την επιστημονική φαντασία. Αλλά μπορούμε τώρα να το δούμε αυτό να συμβαίνει στην πραγματικότητα στο νέφος που ανακαλύφτηκε πρόσφατα. Δεν θα μπορέσει να επιζήσει από την εμπειρία,” εξηγεί ο Stefan Gillessen από το Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, ο πρώτος συγγραφέας του άρθρου που περιγράφει την ανακάλυψη.

Μία προσομοίωση του πως η προσέγγιση του νέφους αερίων στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μπορεί να το διαλύσει στα επόμενα χρόνια. Τα απομεινάρια του νέφους αερίων απεικονίζονται με κόκκινο και κίτρινο, με την τροχιά του νέφους σημειωμένη με κόκκινο. Επίσης απεικονίζονται τα άστρα που περιφέρονται σε τροχιά γύρω από την μαύρη τρύπα και με μπλε γραμμές φαίνονται οι τροχιές τους. Αυτή η άποψη προσομοιώνει τις αναμενόμενες θέσεις των άστρων και του νέφους αερίων το έτος 2021
Η εικόνα προσφέρθηκε από ESO / MPE / Marc Schartmann

Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το δελτίο τύπου (www.eso.org/public/news/eso1151) η την ερευνητική εργασία:

Gillessen S et al. (2012) A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre. Nature 481: 51-54. doi: 10.1038/nature10652

Κατεβάστε το άρθρο δωρεάν παρακάτω, η εγγραφείτε συνδρομητής στο Nature σήμερα: www.nature.com/subscribe

Το ESO είναι το πιο παραγωγικό αστεροσκοπείο στον κόσμο, με τα κεντρικά του γραφεία στο Garching κοντά στο Μόναχο, Γερμανία, και τα τηλεσκόπια του στην Χιλή. Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε το: www.eso.org

ESRF: Η χημεία της έλξης: μαγνητισμός

Ένα πρόβλημα που ήταν σπαζοκεφαλιά για τους επιστήμονες για 70 χρόνια τελικά λύθηκε. Ο μαγνητίτης – ο πιο μαγνητικός από όλα τα ορυκτά – σταματά τα ηλεκτρικά ρεύματα στις χαμηλές θερμοκρασίες, μία ανακάλυψη που έγινε το 1939 από τον Ολλανδό Evert Verwey. Οι λόγοι παρέμεναν αμφιλεγόμενοι μέχρι που μία ομάδα επιστημόνων που εργάζονται στην Ευρωπαϊκή Εγκατάσταση Ακτινοβολίας Σύγχροτρου (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF) πυροδότησαν μία ισχυρή ακτίνα Χ σε έναν μικροσκοπικό, τέλειο κρύσταλλο από μαγνητίτη σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία. Οι επιστήμονες παρατήρησαν μία ελάχιστη αναδιοργάνωση της χημικής δομής του ορυκτού, παγιδεύοντας ηλεκτρόνια μέσα σε ομάδες τριών ατόμων σιδήρου, εμποδίζοντας τα να διακινούν ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι επιστήμονες ενώ κοιτούν
κρυστάλλους μαγνητίτη

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Ana Wright

Ο μαγνητίτης (Fe3O4) ανακαλύφθηκε πριν από περισσότερα από 2000 χρόνια. Οδήγησε στην αρχική έννοια του μαγνητισμού και χρησιμοποιήθηκε για να κατασκευαστεί η πρώτη μαγνητική πυξίδα. Όταν κρυσταλλώνεται από ηφαιστειακό μάγμα, ο μαγνητίτης διατηρεί την διεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της Γης, και αυτό έπαιξε βασικό ρόλο στην ανακάλυψη ότι αυτό το πεδίο είχε αντιστρέψει την διεύθυνση του στο παρελθόν. Μικροσκοπικοί κρύσταλλοι μαγνητίτη βρίσκονται στα μυαλά των εντόμων και των περιστεριών και πιστεύεται ότι παίζουν ρόλο στην ικανότητα αυτών των ζώων να επιστρέφουν στο σπίτι τους πετώντας σε μεγάλες αποστάσεις.

Για να βρείτε περισσότερες πληροφορίες, δείτε το:

Attfield JP (2011) Condensed-matter physics: A fresh twist on shrinking materials. Nature 480: 465–466. doi: 10.1038/480465a

Κατεβάστε το άρθρο δωρεάν παρακάτω, η εγγραφείτε συνδρομητής στο Nature σήμερα: www.nature.com/subscribe

Τοποθετημένη στην Grenoble, Γαλλία, η ESRF λειτουργεί την πιο ισχυρή πηγή Ακτινοβολίας Σύγχροτρου στην Ευρώπη. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.esrf.eu

Το Ευρωπαϊκό XFEL: Κατασκευάζοντας το μεγαλύτερο στον κόσμο λέιζερ ακτίνων Χ

Το έτος 2011 έδειξε πολύ καλή πρόοδο στην κατασκευή και ανάπτυξη αυτού που πρόκειται να είναι η πιο λαμπρή σε παγκόσμιο επίπεδο πηγή υπερβραχέων παλμών ακτίνων Χ. Το Ευρωπαϊκό XFEL θα παρέχει μεγαλύτερη εμβάθυνση στο νάνο-κόσμο, αποκαλύπτοντας τις δομές των βιομορίων και επιτρέποντας να ‘κινηματογραφηθούν’ οι χημικές αντιδράσεις.

Με το μεγαλύτερο μέρος της γεώτρησης της σήραγγας να έχει ολοκληρωθεί, οι κατασκευαστές της σήραγγας έχουν αρχίσει να βάζουν τα στοιχεία του πατώματος από μπετόν. Συνολικά, η εγκατάσταση είναι 3.4 χιλιόμετρα σε μάκρος και έχει υπόγειες σήραγγες 5.7 χιλιομέτρων. Η σήραγγα για τον γραμμικό επιταχυντή, η οποία θα επιταχύνει τα ηλεκτρόνια σε πολύ υψηλές ενέργειες, είναι τώρα έτοιμη για την εγκατάσταση του τεχνικού εξοπλισμού.

Οι συνεχιζόμενες
εγκαταστάσεις του
πατώματος της σήραγγας

Η εικόνα προσφέρθηκε από
European XFEL

Στο βάθος του επιταχυντή, η σήραγγα χωρίζετε σε έναν αριθμό από μικρότερες σήραγγες, όπου αναλαμπές φωτός ακτίνων Χ θα δημιουργούνται με το να αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια να κινούνται σε μια στενή ζιγκ-ζαγκ διαδρομή μέσα από μια γραμμή μαγνητών που ονομάζονται undulators (δημιουργοί κυματωδών κινήσεων). Τα πρώτα πρωτότυπα των undulator τεμαχίων έχουν ήδη παραδοθεί. Σημαντικοί σταθμοί έχουν επιτευχθεί στην εξέλιξη των οργάνων που οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν για να εκτελέσουν τα πειράματά τους και σε άλλους τεχνικούς εξοπλισμούς. Το Ευρωπαϊκό XFEL αναμένεται να αρχίσει να λειτουργεί το 2015.

Η Ευρωπαϊκή XFEL είναι μία ερευνητική εγκατάσταση που βρίσκεται αυτή την περίοδο υπό κατασκευή στη περιοχή του Αμβούργου στην Γερμανία. Θα παράγει εξαιρετικά έντονες αναλαμπές ακτίνων Χ που θα μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι ερευνητές σε όλο τον κόσμο. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.xfel.eu

ILL: Συμμετρία στους ημικρυστάλλους

Το ILL είναι ένα διεθνές ερευνητικό κέντρο στην αιχμή της επιστήμης και τεχνολογίας των νετρονίων, που έχει την βάση του στην Grenoble, Γαλλία. Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το: www.ill.eu

Ανακάλυψη κολλοειδών ημικρυστάλλων με μικρή γωνία σκέδασης νετρονίων: η 12-πτυχη συμμετρία διάθλασης της φάσης ημικρυσταλλικού μυκηλίου και το σχέδιο πλακιδίων που δείχνει την θέση των μυκηλίων
Η εικόνα προσφέρθηκε από instrument D11 / ILL και του Stephan Förster / Universität Bayreuth

 

Download

Download this article as a PDF

Resources

  • Μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν τα δύο αναφερόμενα άρθρα του Nature εδώ:
    • Gillessen S et al. (2012) A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre. Nature 481: 51-54. doi: 10.1038/nature10652

    • Κατεβάστε το άρθρο δωρεάν εδώ, η εγγραφείτε συνδρομητής στο Nature σήμερα: www.nature.com/subscribe

    • Attfield JP (2011) Condensed-matter physics: A fresh twist on shrinking materials. Nature 480: 465–466. doi: 10.1038/480465a

    • Κατεβάστε το άρθρο δωρεάν εδώ, η εγγραφείτε συνδρομητής στο Nature σήμερα: www.nature.com/subscribe

Institution

EMBL, EIROforum, CERN, EUROfusion, ESA, ESO, ESRF, European XFEL, ILL

License

CC-BY-NC-ND