Η Μεγάλη Έκρηξη δεν συνέβη ποτέ, σύμφωνα με νέα θεωρία !

Το σύμπαν ίσως υπάρχει αιώνια, και επομένως δεν έγινε ποτέ μια Μεγάλη Έκρηξη που το δημιούργησε, συμπεραίνει ένα νέο μοντέλο που ανέπτυξαν δύο φυσικοί από το πανεπιστήμιο της Μπένχα στη Αίγυπτο και του Λέθμπριτζ στον Καναδά.
Το θεωρητικό μοντέλο προσπαθεί να εναρμονίσει την κβαντική θεωρία με τη γενική θεωρία της σχετικότητας και, όπως περιγράφουν οι δύο επιστήμονες σε άρθρο τους στο περιοδικό Physics Letters B, μπορεί να εξηγήσει επίσης τη σκοτεινή ενέργεια, λύνοντας έτσι κι άλλα προβλήματα.
Η γενική πεποίθηση για την ηλικία του σύμπαντος είναι πως ανέρχεται στα 13,8 δισ. χρόνια, όπως υπολογίζεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Τότε, ένα σημείο με άπειρη πυκνότητα, γνωστό ως μοναδικότητα (singularity), άρχισε να διαστέλλεται με τη Μεγάλη Έκρηξη, δημιουργώντας έτσι εξελισσόμενο τον κόσμο που μας περιβάλλει.
Παρόλο που ένα τέτοιο φαινόμενο προκύπτει απευθείας από τους νόμους της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, μερικοί επιστήμονες το θεωρούν προβληματικό, επειδή τα μαθηματικά μπορούν να εξηγήσουν τι συνέβη αμέσως μετά στη μοναδικότητα – και όχι τη χρονική στιγμή «μηδέν» ή νωρίτερα από τη Μεγάλη Έκρηξη.
«Πρόκειται για το πιο σοβαρό πρόβλημα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, αφού κάνει τους νόμους της φυσικής να παρουσιάζουν ασυνέχεια», λέει χαρακτηριστικά στην ιστοσελίδα Phys.org ο Αχμέτ Φαράζ Αλί,  φυσικός από το Πανεπιστήμιο Μπένχα και ένας από τους συγγραφείς του άρθρου.
Αντίθετα, το μοντέλο των δύο επιστημόνων επιλύει αυτό το πρόβλημα, αφού σύμφωνα με αυτό το σύμπαν δεν έχει χρονική αρχή και τέλος. Επομένως, καταργεί ουσιαστικά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Οι δύο φυσικοί τονίζουν με έμφαση πως το μοντέλο τους δεν δημιουργήθηκε ad hoc, σε μία προσπάθεια να παρακαμφθεί η ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης της μοναδικότητας.
Για την κατασκευή του, βασίσθηκαν στην ιδέα των κβαντικών τροχιών, που διατύπωσε τη δεκαετία του ’50 ο θεωρητικός φυσικός και φιλόσοφος Ντέιβιντ Μπομ, καταλήγοντας έτσι σε κβαντικές διορθώσεις των εξισώσεων Φρίντμαν, οι οποίες περιγράφουν τη διαστολή του σύμπαντος στα πλαίσια της γενικής θεωρίας της σχετικότητας.
Παρόλο που το μοντέλο τους δεν είναι μια πλήρης θεωρία κβαντικής βαρύτητας, περιέχει στοιχεία από την κβαντική μηχανή και τη γενική θεωρία της σχετικότητας, ενώ οι δύο ερευνητές εκτιμούν πως, ακόμη κι όταν διατυπωθεί μία πλήρης θεωρία που να ενοποιεί πλήρως τις δύο περιγραφές της φύσης, τα συμπεράσματά τους θα εξακολουθούν να ισχύουν.
Πάντως, πέρα από το ότι δεν περιλαμβάνει τη Μεγάλη Έκρηξη μιας μοναδικότητας ως αρχής του σύμπαντος, το νέο μοντέλο αποκλείει επίσης ότι το σύμπαν θα αρχίσει να συρρικνώνεται, καταλήγοντας σε ένα σημείο άπειρης πυκνότητας.
Με κοσμολογικούς όρους, οι κβαντικές διορθώσεις «μεταφράζονται» σε μία κοσμολογική σταθερά, η οποία που δεν χρειάζεται την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας για να δικαιολογηθεί. Επίσης, οι προβλέψεις του μοντέλου συμφωνούν με την κοσμολογική σταθερά και την πυκνότητα του σύμπαντος, όπως προκύπτουν από τις παρατηρήσεις.

Με φυσικούς όρους, το μοντέλο περιγράφει το σύμπαν σαν να κατακλύζεται από ένα κβαντικό ρευστό. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το ρευστό αυτό πιθανόν αποτελείται από βαρυτόνια – υποθετικά σωματίδια χωρίς μάζα που αναλαμβάνουν να «μεταφέρουν» τις δυνάμεις ανάμεσα σε δύο σώματα που αλληλεπιδρούν. Αν υπάρχουν, τα βαρυτόνια θεωρείται πως θα παίξουν κεντρικό ρόλο σε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας.
Οι δύο φυσικοί σκοπεύουν να αναλύσουν ακόμη περισσότερο το μοντέλο τους, μεταξύ άλλων για να το προσαρμόσουν σε μικρές διαταραχές που καθιστούν το σύμπαν τοπικά ανομοιογενές. Πάντως, δεν αναμένουν ότι τα συμπεράσματά τους θα αλλάξουν σημαντικά.

Read more

Έγινε «σκόνη» η ... «ανακάλυψη του Αιώνα»

Τα βαρυτικά κύματα, που γεννήθηκαν στις απαρχές του σύμπαντος, μπορεί όντως να υπάρχουν, αλλά πάντως δεν ανακαλύφθηκαν πέρυσι τον Μάρτιο, όπως είχαν ανακοινώσει βαρυσήμαντα οι αμερικανοί επιστήμονες της ερευνητικής κοινοπραξίας BICEP2.

Οι αμφιβολίες της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας για την ορθότητα της ανακοίνωσης, οι οποίες συσσωρεύονταν συνεχώς όλους αυτούς τους μήνες, επιβεβαιώθηκαν και επίσημα πλέον, μετά την συγκριτική ανάλυση παρόμοιων στοιχείων από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο «Πλανκ» και την έκδοση της σχετικής ανακοίνωσης από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA).

Η νέα ανάλυση, στην οποία συμμετείχαν και οι Αμερικανοί ερευνητές (αναγνωρίζοντας έτσι έμπρακτα το σφάλμα τους), δεν μπόρεσε να επιβεβαιώσει την ανίχνευση των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων. Το υποτιθέμενο «σήμα» προκλήθηκε όχι από αυτά τα κύματα αλλά από την πανταχού παρούσα σκόνη στο διάστημα, σύμφωνα με το BBC, το «Nature», το «New Scientist» και το Space.com.

Η διάσπαρτη διαστρική σκόνη στον γαλαξία μας παραπλάνησε τους Αμερικανούς επιστήμονες, οι οποίοι βιάστηκαν να δοξαστούν, κάνοντας την εντυπωσιακή επιστημονική ανακοίνωση το 2014, χωρίς καν να προηγηθεί κάποια σχετική επιστημονική δημοσίευση – και ο έλεγχος των ισχυρισμών τους από άλλους συναδέλφους τους. Επίσης, πέρυσι δεν ήταν ακόμη διαθέσιμα τα στοιχεία του ευρωπαϊκού δορυφόρου.

Το συμπέρασμα των ερευνητών του «Πλανκ» είναι ότι τα βαρυτικά κύματα -οι αρχικοί κυματισμοί στον χωρόχρονο μετά την απότομη «πληθωριστική» διόγκωση του σύμπαντος πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια- δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί. Όταν αυτό γίνει, τότε θα αποδειχτεί και η δημοφιλής αλλά ακόμη αναπόδεικτη θεωρία του «κοσμικού πληθωρισμού».

Ο εντοπισμός των βαρυτικών κυμάτων, πιστεύεται ότι είναι δυνατό να γίνει μέσω του «αποτυπώματος» που μπορεί να έχουν αφήσει στην πόλωση (προσανατολισμό) της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, του φωτός που εκπέμφθηκε 380.000 χρόνια μετά την «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ). Η πόλωση αυτή αφορά τη δόνηση των κυμάτων του φωτός προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, γεγονός που δημιουργεί ορισμένα συγκεκριμένης γεωμετρίας «μοτίβα» που μοιάζουν με δίνες (τα λεγόμενα «B-modes»), «προδίδοντας» την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων.

Όμως, η διαστρική σκόνη του γαλαξία μας εκπέμπει επίσης πολωμένο φως, επηρεάζοντας έτσι και την πόλωση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Το γεγονός αυτό προφανώς παρέσυρε τους αμερικανούς αστρονόμους του πειράματος BICEP2, που έκαναν χρήση του ομώνυμου ραδιοτηλεσκοπίου στο Νότιο Πόλο.

Σε κάθε περίπτωση πάντως, τα νέα ευρήματα δεν αποκλείουν ότι τελικά μπορεί να βρεθεί το αποτύπωμα των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου.

Η κοινή ανάλυση των στοιχείων των δύο ερευνητικών κοινοπραξιών BICEP2 και «Πλανκ» (η ευρωπαϊκή ομάδα αποτελείται κυρίως από γάλλους και ιταλούς επιστήμονες) υποβλήθηκε για δημοσίευση στο διεθνούς κύρους περιοδικό φυσικής «Physical Review Letters».

Read more

Επανάσταση στη διαστημική εξερεύνηση υπόσχονται οι πυρηνικοί κινητήρες !

Το επόμενο «κεφάλαιο» κατάκτησης του διαστήματος, το οποίο προβλέπει πιο μακρινούς στόχους για εξερεύνηση, είναι ξεκάθαρο πως θα χρειασθεί νέες ιδέες και τεχνολογίες για τη γρήγορη μετάβαση σε αυτούς τους προορισμούς.
Ανάμεσα στις προτεραιότητες για τέτοιες καινούριες τεχνολογίες, ξεχωρίσει η ανάγκη για καλύτερους τρόπους κίνησης των διαστημοπλοίων, οι οποίοι θα είναι πιο οικονομικοί στην κατασκευή και πιο αποτελεσματικοί στην κατανάλωση καυσίμων, παρέχοντας όμως παράλληλα την ισχύ που χρειάζεται ώστε τα πληρώματα, οι προμήθειες ή τα μη επανδρωμένα σκάφη να εκπληρώσουν την αποστολή τους.
Σύμφωνα με έκθεση του Μάικλ Χουτς, από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Mashall της ΝΑΣΑ, όλες αυτές οι προδιαγραφές πληρούνται από τους κινητήρες πυρηνικής σύντηξης. Μάλιστα, όπως συμπεραίνει σε πρόσφατη έκθεσή του για το θέμα, «οι κινητήρες με πυρηνική ενέργεια θα μπορούσαν να αλλάξουν τα δεδομένα στη διαστημική εξερεύνηση».
Ένας μικρός πυρηνικός αντιδραστήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν πύραυλο, για να παράγει Πυρηνική Θερμική Πρόωση (ΝΤΡ). Σε έναν πύραυλο αυτού του τύπου, αντιδράσεις δευτέριου και τριτίου χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση υδρογόνου μέσα στον αντιδραστήρα, το οποίο διοχετεύεται με τη μορφή πλάσματος στην έξοδο του πυραύλου για να προκαλέσει πρόωση.
Μια δεύτερη εναλλακτική κατηγορία, γνωστή ως Πυρηνική Ηλεκτρική Πρόωση (NEC), προβλέπει έναν παρόμοιο αντιδραστήρα, που μετατρέπει την παραγόμενη θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο με τη σειρά του θέτει σε λειτουργία έναν ηλεκτροκινητήρα.
Συγκρινόμενοι με την παραδοσιακή τεχνική πρόωσης, που βασίζεται σε χημικά καύσιμα, οι δύο παραπάνω κατηγορίες κινητήρων έχουν αρκετά πλεονεκτήματα. Το πρώτο και πιο προφανές είναι πως, για δεδομένη ποσότητα καυσίμου, η ενέργεια που παράγουν είναι πολύ περισσότερη, με συνέπεια να μπορούν να διατηρήσουν το σκάφος σε κίνηση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.
Επιπλέον, ανά μονάδα καυσίμου, ένας πυρηνικός κινητήρας παράγει αρκετά μεγαλύτερη προωστική ισχύ. Κάτι που σημαίνει πως ένα πυρηνοκίνητο διαστημόπλοιο θα έφτανε πιο γρήγορα στον προορισμό του.
Ωστόσο, δεν λείπουν τα εμπόδια: για παράδειγμα, ορισμένοι τύποι κινητήρων πυρηνικής ενέργειας χρειάζεται να κατασκευασθούν από υλικά τα οποία αντέχουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Άλλοι τύποι δεν αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα, όμως έχουν πιο περίπλοκη σχεδίαση, και επομένως είναι πιο δύσκολοι και πιο ακριβοί στην κατασκευή.
Ωστόσο, όπως σημειώνει ο Χουτς στην έκθεσή του, μία από τη μεγάλη παρακαταθήκη που υπάρχει για τις τεχνολογίες κίνησης με πυρηνικά καύσιμα είναι πως υπάρχει μακροχρόνια τεχνογνωσία, αφού εδώ και δεκαετίες έχουν ναυπηγηθεί πλωτά, όπως αεροπλανοφόρα και υποβρύχια, που αξιοποιούν τέτοιους κινητήρες. Επίσης, η ίδια η ΝΑΣΑ έχει χρησιμοποιήσει ανάλογες γεννήτριες, αν και μικρότερους μεγέθους και ισχύος, σε οχήματα εξερεύνησης πλανητών και μη επανδρωμένα τροχιακά σκάφη.
Για να δείξει τις προοπτικές που ανοίγει η πυρηνοκίνηση, στην έκθεσή του ο Χουτς περιλαμβάνει στις πιθανές εφαρμογές δορυφόρους μακράς εμβέλειας για τη μελέτη του εξώτερου ηλιακού συστήματος και της ζώνης αστεροειδών του Κόιπερ, επανδρωμένες αποστολές στα πέρατα του ηλιακού συστήματος, ακόμη και εγκαταστάσεις για τη διαβίωση ανθρώπων στη Σελήνη και τον Άρη.
Ένα σενάριο αφορά επίσης το Σύστημα Διαστημικών Εκτοξεύσεων της ΝΑΣΑ – με κινητήρες χημικών καυσίμων στο κατώτερο στάδιο του πυραύλου, και μια γεννήτρια πυρηνικών καυσίμων στο ανώτερο, η οποία θα τίθεται σε εφαρμογή μόνον όταν ο πύραυλος βρεθεί εκτός της γήινης ατμόσφαιρας.
Η ιδέα ενός τέτοιου «υβριδικού» πυραύλου θα μπορούσε να γίνει ο κανόνας για τη ΝΑΣΑ και άλλες δημόσιες διαστημικές υπηρεσίες, σύμφωνα με τον Χουτς, λόγω της πολύ βελτιωμένης επίδοσης που αναμένεται να έχουν.
Τέτοιοι πύραυλοι, ανασχεδιασμένοι για να προσφέρουν μεγαλύτερη ταχύτητα αντί για τη μεταφορά της μέγιστης δυνατής ποσότητας φορτίου, θα μπορούσαν να ταξιδέψουν μια ομάδα αστροναυτών στον Άρη στον μισό περίπου χρόνο συγκριτικά με τους συμβατικούς κινητήρες. Κάτι που θα σήμαινε όχι μόνο μικρότερο κόστος, αλλά και μικρότερη έκθεση των αστροναυτών στην ηλιακή ακτινοβολία, κατά τη διάρκεια του «ταξιδιού» τους.
Για να ποσοτικοποιήσουν αυτά τα πλεονεκτήματα στην πράξη, ο Χουτς με την ομάδα του από το Κέντρο πραγματοποιούν πειράματα εδώ και μερικά χρόνια, τα οποία αναμένεται να ολοκληρωθούν το επόμενο καλοκαίρι.
Έτσι, θα θέσουν τις βάσεις για επίγειες δοκιμές μεγάλης κλίμακας, στην επόμενη φάση, και τελικά για δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες στο διάστημα. Το χρονικό ορόσημο που έχουν ορίσει είναι η δεκαετία του 2030, και η επανδρωμένη αποστολή στον Άρη που προγραμματίζεται για τότε.
Παρ’ όλα αυτά, εκτιμούν πως η ερευνητική τους δουλειά θα έχει πιθανόν εφαρμογή και σε μελλοντικές αποστολές στη Σελήνη, σε ταξίδια αστροναυτών σε αστεροειδείς όσο αυτοί βρίσκονται στη «γειτονιά» της Γης, ακόμη και σε αποστολές ρομπότ στον Δία.
Εξάλλου, ένα πλεονέκτημα των κινητήρων με πυρηνική ενέργεια είναι πως, με την προσθαφαίρεση υποσυστημάτων, προσαρμόζονται σχετικά εύκολα στις προδιαγραφές οποιασδήποτε διαστημικής πτήσης.
Παρά τις ένδοξες σελίδες που έχει γράψει μέχρι σήμερα ο άνθρωπος στην εξερεύνηση του διαστήματος, η «γνωριμία» του είδους μας με κόσμους έξω από τη Γη παραμένει ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Στην προσπάθεια εξεύρεσης των τεχνολογιών που χρειάζονται για τις επόμενες σελίδες αυτής της εποποιίας, υπάρχουν και άλλες εναλλακτικές λύσεις, όπως παραδέχεται ο Χουτς. Συγκριτικά με αυτές όμως, προσθέτει, η πυρηνική σύντηξη είναι εφικτή, πρακτική και εύκολα εφαρμόσιμη στο εγγύς μέλλον.

Read more