Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια ανακάλυψε ένα «μαγνητικό υπεράτομο» – ένα σταθερό σύμπλεγμα ατόμων που μπορούν να μιμούνται διάφορα στοιχεία του περιοδικού πίνακα – και που μια μέρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μοριακών ηλεκτρονικών συσκευών για την επόμενη γενιά πολύ γρήγορων υπολογιστών με μεγαλύτερη μνήμη αποθήκευσης.

Το σύμπλεγμα αυτό των ατόμων αποτελείται από ένα άτομο βαναδίου και οκτώ άτομα καισίου ενώ συμπεριφέρεται σαν ένας μικροσκοπικός μαγνήτης που μπορεί να έχει μαγνητική ισχύ όμοια με ένα μόνο άτομο μαγγανίου, προνομιακά δε επιτρέπει σε ηλεκτρόνια με καθορισμένο προσανατολισμό του σπιν να ρέουν μέσα από το κέλυφος που περιβάλλει τα άτομα του καισίου.

Τα ευρήματα της ομάδας με επικεφαλής τον Shiv N. Khanna καθηγητή του τμήματος Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια εμφανίζονται στο περιοδικό Nature Chemistry.

Με την έρευνα τους διαπίστωσαν ότι όταν το σύμπλεγμα είχε οκτώ άτομα καισίου απέκτησε επιπλέον σταθερότητα που οφείλεται σε μια συμπληρωμένη ηλεκτρονιακή κατάσταση. Ξέρουμε πως ένα άτομο είναι σε μια σταθερή κατάσταση όταν ο εξωτερικός φλοιός είναι πλήρης. Κατά συνέπεια, όταν ένα άτομο ενώνεται με άλλα άτομα, τείνει να χάσει ή να κερδίσει ηλεκτρόνια σθένους για να αποκτήσει μια σταθερή κατάσταση.

Σύμφωνα με τον Khanna, το νέο σύμπλεγμα είχε μαγνητική ροπή πέντε μαγνητόνες Bohr

η οποία είναι διπλάσια της τιμής που έχει ένα άτομο σιδήρου σε ένα μαγνήτη στερεού σιδήρου. Η μαγνητική ροπή είναι ένα μέτρο του εσωτερικού μαγνητισμού του συμπλέγματος των ατόμων. Ένα άτομο μαγγανίου έχει, επίσης, μια παρόμοια μαγνητική ροπή και γι αυτό ο Khanna λέει ότι το νέο σύμπλεγμα θα μπορούσε να θεωρηθεί πως μιμείται το άτομο του μαγγανίου.

“Ένας συνδυασμός, όπως αυτός που έχουμε δημιουργήσει μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές εξελίξεις στον τομέα των “μοριακών ηλεκτρονικών”, ένα πεδίο όπου οι ερευνητές μελετούν τα ηλεκτρικά ρεύματα μέσω μικρών μορίων. Οι μοριακές συσκευές αναμένεται να βοηθήσουν την κατασκευή σταθερών συσκευών αποθήκευσης δεδομένων, πιο πυκνών ολοκληρωμένων συσκευών, πιο γρήγορη επεξεργασία δεδομένων και πολλά άλλα”, λέει ο επικεφαλής της έρευνας.

Τώρα, ο Khanna και η ομάδα του διενεργούν προκαταρκτικές μελέτες για να συνθέσουν μόρια που να αποτελούνται από δύο τέτοια συμπλέγματα σουπερατόμων. Έχουν δε γίνει μερικές ελπιδοφόρες παρατηρήσεις που μπορούν να έχουν εφαρμογές στην σπιντρονική. Η σπιντρονική είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί το σπιν των ηλεκτρονίων για την κατασκευή νέων διατάξεων για την μνήμη και την επεξεργασία δεδομένων.

Οι ερευνητές πρότειναν επίσης ότι με το συνδυασμό χρυσού και μαγγανίου, κάποιος μπορεί να φτιάξει κι άλλα σουπεράτομα που να έχουν μαγνητική ροπή, αλλά δεν θα άγει τον ηλεκτρισμό. Αυτά τα συμπλέγματα μπορεί να έχουν πιθανή εφαρμογή σε βιοϊατρικές εφαρμογές, όπως αισθητήρες, απεικόνιση και χορήγηση φαρμάκων.

Πηγή: www.insomnia.gr

Αυτή τη φορά το CERN είναι αποφασισμένο ούτε διακοπές να κάνει τα Χριστούγεννα, ούτε οικονομία στο άφθονο ρεύμα που χαλά. Από τη στιγμή που θα αρχίσει τις πρώτες συγκρούσεις σωματιδίων τον Οκτώβριο, ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων δεν θα σταματήσει ούτε στιγμή να δουλεύει, αν μη τι άλλο για να προλάβει τον ανταγωνιστικό -αλλά λιγότερο ισχυρό- αμερικανικό επιταχυντή Tevatron του εργαστηρίου Fermilab στην σκληρή κούρσα για την αναζήτηση του “σωματιδίου του Θεού” (μποζονίου του Χιγκς) – και όχι μόνο. Αυτό δήλωσε ο επικεφαλής του επιταχυντή δρ Λιν Έβανς στο βρετανικό Τύπο.

Η απόφαση του CERN να μην κάνει καν την καθιερωμένη χειμερινή διακοπή (εν μέρει για διακοπές και εν μέρει για οικονομία ρεύματος!) αποσκοπεί στο να κερδίσει το CERN το χαμένο έδαφος μετά τη σοβαρή βλάβη που ανάγκασε την άδοξη αναστολή του ιστορικού πειράματος εννιά μόλις μέρες μετά την πολυδιαφημισμένη έναρξή του στις 10/9/2008. Η χειμερινή λειτουργία θα κοστίσει περίπου 15 εκατ. ευρώ στο CERN.

Οι επιστήμονες του αμερικανικού Tevatron, εκμεταλλευόμενοι την αναγκαστική αδράνεια του CERN, έκαναν σημαντικές προόδους και δήλωσαν ότι μέσα στο 2010 ελπίζουν να βρουν το σωματίδιο του Χιγκς, που θεωρείται ότι δίνει μάζα στην ύλη. “Εύχομαι πάντα καλή τύχη στο Fermilab, αλλά τώρα πια θα έχουν πολύ δύσκολη δουλειά”, δήλωσε ο Έβανς.

Ο Tevatron και άλλοι επιταχυντές σωματιδίων έχουν ήδη προσδιορίσει ότι το μποζόνιο του Χιγκς δεν μπορεί να έχει μάζα μεγαλύτερη από 185 GeV (γιγαηλεκτρονιοβόλτ) ή μικρότερη από 114 GeV. Το Μάρτιο, κάνοντας περαιτέρω πρόοδο, οι φυσικοί του αμερικανικού Fermilab απέκλεισαν το σωματίδιο να βρίσκεται στη γκάμα των 160-170 GeV.

“Δεν αμφιβάλλω ότι το Fermilab θα δημοσιεύσει και άλλα όρια (αποκλεισμού) για το (σωματίδιο του) Χιγκς, αλλά θα είναι πολύ δύσκολο γι’ αυτούς να κάνουν κάτι περισσότερο. Αυτή θα είναι δουλειά του επιταχυντή του CERN”, δήλωσε με αυτοπεποίθηση ο Έβανς, που πρόσθεσε ότι οι αμερικανοί φυσικοί “μπορεί να βρουν κάποιο ίχνος (του σωματιδίου), αλλά υπάρχει μεγάλη διαφορά ανάμεσα στο ίχνος και την ανακάλυψη”.

Οι πρώτες ακτίνες σωματιδίων θα σταλούν στο τεράστιο τούνελ μήκους 27 χλμ., κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα, το Σεπτέμβριο, ενώ οι πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων θα αρχίσουν τον επόμενο μήνα, όπως είπε ο δρ Έβανς. Οι συγκρούσεις των σωματιδίων από αντίθετες κατευθύνσεις στον ευρωπαϊκό επιταχυντή θα γίνονται με ασύλληπτη ταχύτητα που θα φτάνει το 99,9999991% της ταχύτητας του φωτός.
Οι μαγνήτες, που θα καθοδηγούν τις ακτίνες στο εσωτερικό του τούνελ, έχουν ήδη ψυχθεί στα τέσσερα από τα οκτώ συνολικά τμήματα του επιταχυντή, στην αναγκαία θερμοκρασία των μείον 271,3 βαθμών Κελσίου (μόλις 1,8 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν) και όλο το τούνελ θα έχει αποκτήσει την ίδια θερμοκρασία μέχρι το τέλος Αυγούστου.

Ο Έβανς εμφανίστηκε καθησυχαστικός ότι, όταν ξαναρχίσει η λειτουργία του επιταχυντή και εμφανιστούν οι πρώτες συναρπαστικές ανακαλύψεις, θα ξεχαστεί αμέσως η καταστροφική βλάβη. Παράλληλα, υπενθύμισε ότι και το διαστημικό τηλεσκόπιο “Χαμπλ” αρχικά υπέστη πρόβλημα, το οποίο όμως ξεχάστηκε μετά την επιδιόρθωσή του και έκτοτε τροφοδοτεί τους επιστήμονες με συναρπαστικά δεδομένα.

Πηγή: www.physics4u.gr

Ένα υλικό που είναι εκατοντάδες χιλιάδες φορές πιο βαρύ από το νερό και πιο πυκνό από τον πυρήνα του Ήλιου, φτιάχτηκε στο Πανεπιστήμιο του Γκέτεμποργκ στη Σουηδία. Οι επιστήμονες δουλεύοντας με το υλικό αυτό έχουν σαν στόχο να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον σαν πηγή ενέργειας πιο βιώσιμη και πιο φιλική προς το περιβάλλον σε σχέση με τη σημερινή πυρηνική ενέργεια.

Φανταστείτε ένα υλικό τόσο βαρύ που ένας κύβος με πλευρές μόλις 10 εκατοστά ζυγίζει 130 τόνους, ένα υλικό πολύ βαρύτερο από το υλικό του πυρήνα του Ήλιου. Μέχρι τώρα έχουν παραχθεί από επιστήμονες του τμήματος Χημείας του Γκέτεμποργκ μικροσκοπικές μόνο ποσότητες αυτού του υλικού, ενώ οι μελέτες έχουν δείξει ότι η απόσταση μεταξύ των ατόμων του υλικού αυτού είναι πολύ μικρότερη σε σχέση με την κανονική ύλη.

“Ένας σημαντικός λόγος για την έρευνά μας είναι ότι το υπέρπυκνο δευτέριο μπορεί να είναι ένα πολύ αποτελεσματικό καύσιμο στις πυρηνικές συντήξεις που γίνονται με λέιζερ. Είναι δυνατόν να επιτευχθεί η πυρηνική σύντηξη πυρήνων δευτερίου χρησιμοποιώντας υψηλής ισχύος λέιζερ, απελευθερώνοντας έτσι τεράστια ποσά ενέργειας “, λέει ο ερευνητής Leif Holmlid.

Η τεχνολογία λέιζερ εδώ και καιρό έχει δοκιμαστεί πάνω σε κατεψυγμένα δευτέριο, που είναι γνωστός και ως “πάγος δευτερίου”, αλλά τα αποτελέσματα ήταν άσχημα. Έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ δύσκολο μα συμπιεστεί αρκετά ο πάγος του δευτερίου για την επίτευξη των υψηλών θερμοκρασιών που απαιτούνται για την ανάφλεξη της σύντηξης.

Όμως το υπέρπυκνο δευτέριο είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο πυκνό από το παγωμένο δευτέριο, γεγονός που καθιστά σχετικά πιο εύκολη τη δημιουργία αντίδρασης πυρηνικής σύντηξης με τη χρήση υψηλής ισχύος παλμών φωτός λέιζερ.

“Εάν μπορούμε να παράγουμε μεγάλες ποσότητες από το εξαιρετικά πυκνό δευτέριο, τότε η διαδικασία σύντηξης μπορεί να γίνει η πηγή ενέργειας του μέλλοντος. Και μπορεί να γίνει διαθέσιμη πολύ νωρίτερα από ό,τι θεωρούσαμε παλιά “, πιστεύει ο Leif Holmlid.

“Επιπλέον, πιστεύουμε ότι μπορούμε να σχεδιάσουμε τη σύντηξη του δευτερίου με τέτοιο τρόπο που να παράγει μόνο ήλιο και υδρογόνο, τα οποία και τα δύο είναι εντελώς ακίνδυνα. Δεν θα είναι αναγκαίο να αντιμετωπίσουμε το εξαιρετικά ραδιενεργό τρίτιο, που έχει προγραμματιστεί για χρήση σε άλλα είδη μελλοντικών αντιδραστήρων σύντηξης, και αυτό σημαίνει ότι με πυρηνική σύντηξη που καθοδηγείται με λέιζερ όπως οραματιζόμαστε θα είναι πιο βιώσιμη και λιγότερο επιβλαβής για το περιβάλλον από οποιαδήποτε άλλη μέθοδος που σχεδιάζεται. “

Το δευτέριο είναι ένα ισότοπο του υδρογόνου, που βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στο νερό, πάνω από ένα άτομο ανά δέκα χιλιάδες άτομα κανονικού υδρογόνου, κι έχει ένα πυρήνα με ένα νετρόνιο και ένα πρωτόνιο. Το ισότοπο αυτό παριστάνεται με D, και είναι συνήθως γνωστό ως “βαρύ υδρογόνο”. Το δευτέριο χρησιμοποιείται σε μια σειρά από συμβατικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες με τη μορφή βαρέος ύδατος, και είναι επίσης πιθανόν να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο σε αντιδραστήρες σύντηξης στο μέλλον.

Πηγή: www.enet.gr

Τα πυρηνικά καύσιμα για την εξερεύνηση στο βαθύ διάστημα έχουν τελειώσει

Το τέλος της κατασκευής των πυρηνικών όπλων του Ψυχρού Πολέμου σημαίνει ότι η NASA δεν διαθέτει αρκετό πλουτώνιο για τις μελλοντικές διαστημικές μακρινές της αποστολές – εκτός από κάποιες αποστολές που έχουν ήδη προγραμματιστεί – σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Τα διαστημικά σκάφη που πηγαίνουν πέρα από τον Δία δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ηλιακή ενέργεια μόνο και μόνο επειδή είναι πολύ μακριά από τον ήλιο. Έτσι βασίζονται σε ένα συγκεκριμένο τύπο του πλουτωνίου, το πλουτώνιο-238. Το στοιχείο αυτό τροφοδοτεί τα διαστημόπλοια με τη θερμότητα που βγαίνει από την φυσική διάσπαση του. Όμως το πλουτώνιο-238 δεν βρίσκεται στη φύση, είναι ένα υποπροϊόν των πυρηνικών όπλων.

Οι ΗΠΑ σταμάτησαν μα το φτιάχνουν περίπου πριν 20 χρόνια και η NASA στηρίζεται στους Ρώσους. Αλλά τώρα και οι Ρώσοι ξέμειναν διότι το σταμάτησαν κι αυτοί να το φτιάχνουν.

Το Υπουργείο Ενέργειας ανακοίνωσε ότι θα ξαναρχίσει το πρόγραμμα για να φτιάξει πλουτώνιο-238. Η NASA έχει προτείνει ένα προϋπολογισμό 30 εκατομμυρίων το επόμενο έτος για το σχεδιασμό και την κατασκευή του. Η Εθνική Ακαδημία σε μια μελέτη της λέει ότι είναι απαραίτητη, είπε.

“Εάν δεν υπάρχει αυτό το υλικό δεν θα μπορούμε να κάνουμε βαθιές διαστημικές αποστολές”, ανέφερε Ralph McNutt, του Johns Hopkins, που έχει συμμετάσχει σε πολλές αποστολές της NASA στο βαθύ διάστημα.

Οι προσεχείς αποστολές περιλαμβάνουν τη χρήση πλουτωνίου μεταξύ των άλλων στην αποστολή Mars Science Laboratory, που πρόκειται να ξεκινήσει το 2011, και μια αποστολή που θα κάνει περιοδεία στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα κι έχει προγραμματιστεί για το 2020.

Οι τελευταίες δύο αποστολές με χρήση πλουτωνίου ήταν το σκάφος New Horizons που έχει στόχο τον Πλούτωνα και η διαστημοσυσκευή Cassini που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο. Τα σκάφη με πλουτώνιο έχουν ενέργεια για πολύ πολύ καιρό. Τα δίδυμα διαστημόπλοια Voyager που πετάνε πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, που ξεκίνησε το 1977, αναμένεται να συνεχίσουν να δουλεύουν μέχρι περίπου το 2020.

Η ηλιακή ενέργεια βέβαια είναι προτιμότερη από το πλουτώνιο, διότι είναι φθηνότερη και προκαλεί λιγότερες ανησυχίες όσον αφορά την ασφάλεια. Όμως, η ηλιακή ενέργεια απλά δεν λειτουργεί σε πιο σκοτεινές περιοχές του διαστήματος, συμπεριλαμβανομένων και στους βαθείς κρατήρες στην σεληνιακή επιφάνεια.

Ορισμένοι είχαν διαμαρτυρηθεί στο παρελθόν για τις πυρηνοκίνητες αποστολές, όπως το Cassini, διότι ανησυχούσαν για δυνητικά ατυχήματα.

Πηγή: www.physics4u.gr

Μια καινοτομία του MIT θα επιτρέπει τη δημιουργία lithium-ion μπαταριών, οι οποίες θα είναι μεν ελαφρύτερες, θα επαναφορτίζονται δε σε δευτερόλεπτα

Η τεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες στο MIT, θα επιτρέπει την τάχιστη επαναφόρτιση των μελλοντικών lithium-ion μπαταριών για συσκευές όπως τα κινητά τηλέφωνα.

Οι μπαταρίες lithium-ion χρησιμοποιούνται ευρέως στις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές αφού έχουν τη δυνατότητα αποθήκευσης μεγάλης ποσότητας ενέργειας. Το μειονέκτημα, όμως, έγκειται στο γεγονός ότι απαιτούνται πολλές ώρες για την επαναφόρτισή τους, κάτι που τις περισσότερες φορές είναι ενοχλητικό ειδικά για τους ανθρώπους που μετακινούνται συνεχώς.

Μια ομάδα επιστημόνων του MIT, με επικεφαλής τον καθηγητή Gerbrand Cedar, ανακάλυψε ότι τα lithium ions, τα οποία μεταφέρουν την ενέργεια μέσα στην μπαταρία, μπορούν να αποδώσουν γρηγορότερα εφόσον ευθυγραμμιστούν με σήραγγες οι οποίες θα είναι προσβάσιμες από την επιφάνεια της μπαταρίας.

Αυτό είναι εφικτό με την αναδιάταξη της επιφάνειας της μπαταρίας που επιτρέπει στα ιόντα λιθίου να κινούνται με ταχύτερους ρυθμούς διαμέσου της επιφάνειας. Μια πρότυπη μπαταρία που αναπτύχθηκε πρόσφατα έχει τη δυνατότητα επαναφόρτισης σε λιγότερο από 20 δευτερόλεπτα.

Πηγή: www.pcw.gr

Μια μυστηριώδης γιγάντια άμορφη μάζα, που υπήρχε τον καιρό που το σύμπαν είχε ηλικία μόλις 800 εκατ. ετών και η οποία σήμερα βρίσκεται σε απόσταση 12,9 δισ. ετών φωτός από τη γη, ανακαλύφθηκε στο διάστημα.

Οι επιστήμονες αδυνατούν μέχρι στιγμής να ερμηνεύσουν το φαινόμενο, το οποίο απειλεί να ανατρέψει κυρίαρχες θεωρίες της εξέλιξης του σύμπαντος, σύμφωνα με το BBC.

Αντικείμενα όπως αυτό, τα οποία ονομάζονται «Λίμαν-Άλφα», θεωρούνται πελώριες αέριες μάζες, πιθανώς πρόγονοι γαλαξιών. Η συγκεκριμένη μάζα πήρε το όνομα «Χιμίκο» από μια μυθική αινιγματική βασίλισσα της Ιαπωνίας. Απλώνεται σε μια έκταση 55.000 ετών φωτός, ρεκόρ για μια τόσο πρώιμη εποχή του σύμπαντος, η οποία είναι ανάλογη του μεγέθους του δικού μας γαλαξία.

Οι αστρονόμοι βρίσκονται σε αμηχανία μετά την ανακάλυψη και παρά τη μελέτη της μάζας με τα καλύτερα διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια, δεν είναι βέβαιοι για το τι ακριβώς είναι. Επειδή είναι ένα από τα πιο μακρινά αντικείμενα που έχουν ποτέ βρεθεί (μόνο άλλα τρία αντικείμενα έχουν ανακαλυφθεί μακρύτερα στο χώρο και το χρόνο), είναι πολύ αχνό και δεν είναι δυνατό να κατανοηθεί η φυσική του προέλευση.

Η ανακάλυψη έγινε από τον Ιάπωνα αστρονόμο Masami Ouchi του αστεροσκοπείου του αμερικανικού Ινστιτούτου Κάρνεγκι, με τη χρήση του τηλεσκοπίου «Σουμπαρού» στη Χαβάη. Όπως είπε, οι ερευνητές έχουν εκπλαγεί από το γεγονός ότι ένα τόσο μεγάλο αντικείμενο βρέθηκε σε ένα τόσο μακρινό (δηλαδή χρονικά πρώιμο) σημείο του σύμπαντος.

Πηγή: www.kathimerini.gr