Nie chciałbym zabrzmieć arogancko, jednak staram się na bieżąco śledzić wydarzenia w tym cokolwiek niewielkim jednak światku i jak dotąd poza westchnieniami zachwytu nad matematyczną elegancją teorii strun niewiele więcej dobrego o niej słyszałem. Początkowo teoria ta otrzymała ode mnie spory kredyt zaufania, z tego prostego względu, że konkurencyjne teorie zdają się wypadać jeszcze gorzej a coś przecież dziać się musi – wymarzona przez fizyków teoria unifikująca wszystkie siły przyrody ciągle jest równie odległa jak kilkadziesiąt lat temu, kiedy to zaczęto podejrzewać jej istnienie. Z biegiem lat jednak teoria strun, może i rzeczywiście piękna jak i fascynująca, nie potrafiła przeskoczyć fundamentalnego progu – swej własnej sprawdzalności.

Cóż nam po teorii, która nie przewiduje niczego, co moglibyśmy zmierzyć, zobaczyć lub po prostu sprawdzić? Mimo ogromnego aparatu matematycznego za nią się kryjącego wszystkie przewidywania, które pozwoliłyby dowieść (lub wręcz przeciwnie zaprzeczyć) jej prawdziwości są ciągle poza zasięgiem współczesnej techniki, ba, z tego co mi wiadomo, nie wiemy, czy kiedykolwiek będziemy w stanie tego dokonać. Teoria staje się w pewnym sensie bezużyteczna – nie można powiedzieć, że jest fałszywa, jednocześnie jednak nie ma sposobu na potwierdzenie jej prawdziwości.

Trudno się więc dziwić, że nastawiłem szybko uszu na wieść, iż w końcu w męczarniach udało się z teorii strun wycisnąć coś, co – być może – mogłoby pozwolić na sprawdzenie jej przewidywań i, niewiarygodne, dotyczy to rzeczywistego świata! Wieść tę uznałem za wystarczająco ciekawą, by zainaugurować nią nowy etap w egzystencji Cytadeli wpisem numer 401.

Cieszyłem się wprawdzie trochę na wyrost – sami naukowcy, przedstawiający zaskakujące w sumie informacje, nie wyglądają czy – bo nie wiem w sumie, jak wyglądają – też bardziej nie brzmią zbyt entuzjastycznie, jak ludzie, którzy przynoszą zatopionej w mroku ludzkości kaganek oświecenia. Im dalej w tekst brnąłem, tym bardziej zaczynałem kręcić nosem, a jednak… Może to pierwszy, nieśmiały znak nadchodzącej rewolucji?

W czym rzecz? Pewien bliżej nieokreślony naukowiec zwący się Michael Duff, pracujący na co dzień na wydziale fizyki teoretycznej w Imperial College w Londynie, wybrał się swego czasu na egzotyczną Tasmanię (tak, dobrze kojarzycie, to ta sama wyspa, z której pochodził rewelacyjny diabeł tasmański Disneya), by tam brać udział w konferencji teoretyków. Pomińmy może fakt, że życie fizyka teoretyka wcale nie musi być aż tak nudne, jak się na pierwszy rzut oka wydaje – aż za Australię wybierać się biedaki muszą by tam radzić nad problemami świata – i pozostańmy przy ciekawym w pewnym sensie wydarzeniu, które miało tam miejsce.

Pan Duff, zrelaksowany zapewne przyjemnymi okolicznościami przyrody, przysłuchiwał się swemu koledze po fachu, który przedstawiał skomplikowane formuły matematyczne, służące do opisu tajemniczego zjawiska, zwanego splątaniem kwantowym. Nie wnikajmy lepiej w istotę tego mechanizmu – dość powiedzieć, że jest to diabelnie skomplikowana i nieintuicyjna materia, podobnie jak cała mechanika kwantowa zresztą. Nie o to też w sumie chodzi – Duff zauważył ku swemu zaskoczeniu, że owe matematyczne formuły są bliźniaczo podobne do matematycznego formalizmu, zastosowanego przez niego kilka lat wcześniej w ramach teorii strun do opisu… specyficznego rodzaju czarnych dziur. Był to zadziwiający zbieg okoliczności i Duff po powrocie do swej deszczowej ojczyzny czym prędzej zajrzał do swoich notatek – faktycznie, matematyka obu tak odległych przecież obszarów nauki była w dziwny sposób taka sama.

Ta dziwna koincydencja nie dawała naszemu naukowcowi spokoju. Razem z kolegami ze swej uczelni oraz ze Stanford University podjął się dociekań, które doprowadziły go do wniosku, iż owa zbieżność nie jest złudzeniem. Niedaleko było już stąd do kolejnego, ważniejszego jeszcze wniosku – okazało się, że być może uda się zastosować teorię strun do przewidzenia czegoś, co faktycznie da się sprawdzić (!). W oparciu o matematykę opisującą czarne dziury w teorii strun przewidzieli pewien „wzorzec” (w oryginale „pattern”) splątania dla czterech kubitów. Podobnie jak w przypadku samego splątania nie zagłębiajmy się lepiej w tematykę kubitów – dość powiedzieć w dużym uproszczeniu, że kubit to taka kwantowomechaniczna wersja „bitu”, czyli najmniejsza porcja informacji.

Niezależnie od zawiłych zagadnień, z jakimi borykali się Duff i koledzy, jedno wydaje się tutaj najważniejsze – nigdy wcześniej nikt nie podjął się obliczenia rozwiązania takiego problemu. Tym samym w oparciu o teorię strun naukowcy przewidzieli coś, czego wcześniej nie obliczono w inny sposób, dodatkowo – co najważniejsze – coś, co można będzie sprawdzić eksperymentalnie. Co prawda eksperyment taki ma być bardzo trudny technicznie, jednak nie będzie – jak to bywa z innymi przewidywaniami teorii strun – absolutnie poza zasięgiem ludzkości i tym samym już wkrótce jacyś zapaleńcy być może podejmą się jego realizacji.

Wtedy to uda się dokonać czegoś naprawdę ważnego – dojdzie do porównania wyników eksperymentu z przewidywaniami, które powstały na podstawie teorii strun. Sami naukowcy studzą jednak brutalnie zapał miłośników teorii:  jeśli eksperyment dowiedzie, że przewidywania są prawidłowe, wówczas będzie można zaledwie powiedzieć, że teoria kwantowa „działa” w przypadku przewidywania zachowania kwantowych układów splątanych. Stąd jeszcze daleka droga do stwierdzenia, że teoria strun jest wytęsknioną teorią „wszystkiego”.

Nikt nie ma pojęcia, dlaczego teoria tworzona do innych zadań wydaje się mieć zastosowanie akurat w zakresie stanów splątanych. Jak zauważa sam Duff – być może to po prostu zwykły przypadek, być może jednak – i tutaj robi się ciekawiej – związek ten mówi nam coś bardzo ważnego o otaczającej nas rzeczywistości.

Opis eksperymentu (dla tych z Was, którzy chcieliby spróbować samodzielnie:)

Źródła:

Link 1

Link 2

Grafika: Związek to zdjęcie ma z tekstem niemal zerowy… (ale ma!)

Źródło zdjęcia

Credit: http://www.wild-facts.com

Od kilku tygodniu już próbowałem coś napisać – wielokrotnie kończyło się na fazie pierwszych zdań, akapitów, które później lądowały w elektronicznym śmietniku. O ile przez długie miesiące co jakiś czas tylko zerkałem na stronę,  ciekaw przemiłych nieraz komentarzy, pojawiających się tu i ówdzie, o tyle jakiś czas temu coraz poważniej zaczynałem traktować myśl o przywróceniu strony do życia.

Przy czym – Cytadela nigdy nie umarła, nawet jeśli sprawiać mogła takie słuszne wrażenie. Sporo pracy w powstanie oraz żywot strony włożyłem, zbyt wiele, by pozwolić jej całkowicie zniknąć z Sieci, nie byłoby to chyba rozwiązaniem najbliższym moim zamiarom. Cytadela na długie miesiące zanurzyła się w śpiączce, z której niniejszym chciałbym ją wybudzić.

Decydującym impulsem do napisania tych słów stały się koniec końców ostatnie komentarze – tak się składa, że trafiły na podatny grunt, gdyż w ostatnich dniach coraz częściej odczuwałem przemożną chęć kontynuacji tej cokolwiek marnej, jednak zwykle jak sądzę życzliwie przyjmowanej twórczości. Proszę o wybaczenie, że nie odpisywałem na nie bezpośrednio – byłoby to niestosowne, bo na wcześniejsze też nie odpowiadałem. Ubzdurałem sobie za to, że odpowiem na nie w formie „zbiorowej”, ciachając wszystkie za jednym zamachem.

Co u mnie? By nie zagłębiać się niepotrzebnie w szczegóły – jest OK. Bywało drzewiej lepiej, bywało jednak i gorzej, nie mogę narzekać, choć nie jest też zbyt łatwo. Ogromną rolę, jak to zwykle bywa w takich sytuacjach, odgrywa psychika – najwięcej pracy wymaga jej odpowiednie wymodelowanie, nauka i przyzwyczajenie do nowej rzeczywistości, która jest odmienna od tej, która towarzyszyła nam przez wiele wcześniejszych lat. Kiedy uda się już dokonać tej sztuki, wszystko się zmienia, mechanizmy zaczynają powoli na nowo się obracać i wszystko toczy się dalej. Jeśli powyższe zdania nawiasem mówiąc brzmią bzdurnie i brak w nich sensu – cóż, czasem lubię dreptać naokoło tematu niż dotykać go bezpośrednio.

W każdym bądź razie dziękuję serdecznie za przemiłe komentarze, które pojawiały się na przestrzeni ostatnich miesięcy. Świadom jestem, że długa cisza nie wpłynęła zapewne zbyt dobrze na „oglądalność” Cytadeli, jednocześnie jednak mam nadzieję, że kilka najwytrwalszych osób ciągle tutaj zagląda. Nie obiecuję niczego, bo wiele razy już się okazywało, iż obietnice płonnymi mogą być, nie napiszę więc, że wpisy pojawiać się będą regularnie, bo tego nie wiem. Mogę jedynie obiecać (a jednak), że w miarę możliwości co ciekawsze wieści z naszego ulubionego światka „astro-kosmo” wyłapywać będę i tutaj przedstawiać.

Wystarczy już tego gadania o niczym – w najbliższych dniach, o ile urodzaj w postaci ciekawych informacji dopisze, postaram się o tym napisać. Rozpoczynając tym samym nową „erę” w życiorysie Cytadeli.

Pozdrawiam serdecznie!

Akceptacja niezmiennej prędkości światła, zupełnie niezależnej od ruchu źródła je emitującego, wprowadza do świata fizyki sporo zamętu i w konsekwencji zmusza nas do pogodzenia się z istnieniem niekiedy mocno nieintuicyjnych zjawisk w rzeczywistości fizycznej, w której dane jest nam istnieć. Jedną z nich jest tzw. dylatacja czasu – zjawisko polegające na tym, że dokonując pomiaru czasu w dwóch układach odniesienia, z których jeden porusza się względem drugiego, nie otrzymamy identycznych wyników. O ile na naszej wygodnej planecie ze względu na jej maleńkość w kosmicznych skalach niełatwo o doświadczenie dylatacji w sposób mierzalny, o tyle astronomowie posiadają tutaj o wiele większe pole manewru – ogromne odległości dzielące obiekty kosmiczne pozwalają testować teorię względności do woli i jak dotąd – o ile mi wiadomo – potwierdzać tylko jej przewidywania z rosnącą dokładnością.

Zastanówmy się przez chwilę, gdzie i w jaki sposób efekt dylatacji czasowej mógłby manifestować się w Kosmosie. Zgodnie z najbardziej prawdopodobną obecnie wersją zdarzeń Wszechświat powstał ok. 13,7 miliardów lat temu w trakcie wielce tajemniczego wydarzenia, określanego jako Wielki Wybuch. Od tego czasu Wszechświat, znów zawierzając twierdzeniom naukowców, stale podlega ekspansji, więcej nawet, ekspansja ta od bliżej nieokreślonego momentu w przeszłości zdaje się przyspieszać. Pisząc o dylatacji czasu znowuż wspomniałem, że decydującym założeniem związanym z tym zjawiskiem jest to, iż jeden z układów odniesienia musi poruszać się względem drugiego. Łącząc te dwa fakty otrzymujemy tym samym najwspanialsze laboratorium eksperymentalne, jakie tylko sobie można wymarzyć – staje się nim cały Wszechświat.

Ekspansja Wszechświata powoduje, że (z kilkoma wyjątkami w lokalnej części Wszechświata) wszystkie galaktyki zdają się oddalać od Drogi Mlecznej, im taka galaktyka bardziej odległa, tym większa jest prędkość, z jaką obiekt ten zdaje się uciekać w dal. Ponieważ światło przemieszcza się, jak pamiętamy, ze stałą prędkością, coś dziwnego zdaje się zachodzić w takich warunkach z nim samym – światło docierające w bezchmurne noce do zwierciadeł teleskopów na naszej planecie ma do pokonania coraz większą odległość a poprzez ekspansję samej przestrzeni fale elektromagnetyczne ulegają wydłużeniu, tzw. przesunięciu ku czerwieni („redshift”). Im większe poczerwienienie światła docierającego z odległego obieku, tym większa jego odległość od Ziemi.

Dylatacja czasu w tym przypadku oznacza jednak coś jeszcze – nie tylko dochodzi do poczerwienienia światła odległych galaktyk, zgodnie z teorią Einsteina bowiem zachodzące w nich zdarzenia muszą „trwać dłużej” w naszych oczach. Nie bez powodu użyłem cudzysłowu – zjawiska te przebiegają w takim samym czasie jak w każdym innym miejscu Wszechświata (zakładając, że przed wieloma miliardami lat przykładowo supernowe wybuchały w taki sam sposób jak obecnie), jednak ze względu na stałą prędkość światła oraz ekspansję Wszechświata ziemski obserwator rejestruje co innego. Eksperymentalnie potwierdzono zjawisko dylatacji czasu we Wszechświecie na podstawie supernowych – naukowcy podejrzewali, że bardzo odległe supernowe musiałyby blednąć zauważalnie wolniej niż supernowe które eksplodowały, załóżmy, w połowie drogi do supernowej odleglejszej. Zależność tą udało się zarejestrować, rzeczywiście wraz z rosnącą odległością supernowe zdają się przechodzić kolejne etapy swej ewolucji odpowiednio wolniej.

Zawsze jednak znajdzie się taki jeden z drugim, kto drąży głębiej i głębiej oraz psuje harmonię w rajskim świecie fizyków. Kimś takim okazał się niedawno niejaki Mike Hawkins, pracujący w Royal Observatory of Edinburgh (Wielka Brytania). Czy to z braku zajęć czy też w ramach najprawdziwszej pasji astronom ten zabrał się za niełatwe zadanie – przeanalizował dane obserwacyjne dotyczące ok. 900 kwazarów, zebrane w ciągu ostatnich 28 lat.

Kwazar to obiekt mimo wszystko ciągle jeszcze tajemniczy – są to najodleglejsze chyba obiekty kosmiczne, jakie jesteśmy w stanie zaobserwować, wszystko to dlatego, że są to źródła promieniowania o ogromnej mocy i jasności całych galaktyk. Jak podpowiada sama nazwa (pochodząca od angielskiego „quasar”, będącego znowuż skrótem od „quasi-stellar radio source”, czyli „pozornego gwiezdnego źródła radiowego”) mamy do czynienia z czymś, co w pewnym sensie przypomina zwykłą gwiazdę. Chwileczkę, powiecie, pojedyncza gwiazda którą widzimy z odległości miliardów lat świetlnych? Oczywiście, niewykonalne to zadanie, niemniej jednak kiedy odkryto pierwsze kwazary, do czego doszło już w XIX wieku, sądzono rzeczywiście, że chodzi o gwiazdy, znajdujące się we wnętrzu naszej Galaktyki. Jak okazało się z czasem, nic bardziej mylnego.

Większość galaktyk, jak uważa się dzisiaj, posiada w swym centrum supermasywną czarną dziurę. W kontekście naszych rozważań najważniejsze jest, że owe monstra zachowują się w sposób bardzo zróżnicowany – czasem, jak w przypadku naszej Drogi Mlecznej, wiemy tylko, że są, bowiem smacznie śpią i ich aktywność jest niemal zerowa, czasem jednak stają się niezwykle aktywne i wówczas stają się centralnym elementem kwazarów właśnie. Jak obecnie przypuszczamy kwazary to hiperaktywne jądra pewnego rodzaju galaktyk, w których centralna czarna dziura dosłownie „wpada w szał” i pożera zachłannie ogromne ilości materii. Materia ta, zmierzając na swej drodze bez powrotu ku czarnej dziurze, zostaje podgrzana do gigantycznych temperatur, co skutkuje znowuż emisją potężnych ilości promieniowania. Wiemy więc, czym z grubsza są kwazary. Biorąc pod uwagę to, co napisałem o supernowych powyżej, wydaje się być logicznym, że podobna zasada związana z dylatacją czasu powinna odnosić się również do kwazarów. I tutaj wspomniany wcześniej Mike Hawkins powiada stanowczo: nie.

Ku zaskoczeniu astronoma przeprowadzona przez niego analiza danych wykazała, że okresowość zachowania kwazarów wydaje się być identyczna w przypadku kwazarów w odległości ok. 6 miliardów lat świetlnych oraz kwazarów niemal dwa razy dalej się znajdujących, bo w odległości 10 miliardów lat świetlnych. Stwierdzenie to jest dość kłopotliwe, bo trudno zaprawdę podać powód, dlaczego kwazary właśnie miałyby być tymi obiektami, które wyłamują się z ram teorii względności.

Sam Hawkins w miarę ostrożnie wysunął kilka propozycji ze swej strony – można podzielić je na bardzo… „odważne” oraz „mniej odważne”. Pierwsza z nich brzmi naprawdę rewolucyjnie: Wszechświat po prostu się nie rozszerza. Mając jednak z jednej strony pojedynczą analizę Hawkinsa, z drugiej zaś niezliczone obserwacje potwierdzające fakt ekspansji, trudno wróżyć temu pomysłowi wielkie powodzenie. Trochę lżejszego kalibru, choć ciągle dość drastyczne, jest stwierdzenie, iż kwazary po prostu nie znajdują się w odległościach takich, na jakie wskazuje ich poczerwienienie.

Sensowniejsze wydaje się w tym kontekście – mimo to ciągle mocno kontrowersyjne – założenie, że tak naprawdę mamy do czynienia ze złudzeniem optycznym: na drodze światła pomiędzy kwazarem a Ziemią znajdować się muszą dość kompaktowe (wielkości gwiazdy?) obiekty, które zniekształcają rejestrowany obraz i „pojaśniają” odległe kwazary. Wydaje się to dość kuriozalne – skoro mowa o setkach kwazarów, badanych przez Hawkinsa, musielibyśmy założyć, że albo niezwykle dziwny przypadek ustawił owe tajemnicze obiekty dokładnie między nami a kwazarami, albo też… obiektów tych jest bez liku.

I w tym właśnie tkwi haczyk – jeśli obiekty te rzeczywiście fałszowałyby obserwacje kwazarów, musiałoby ich być tak dużo, że cała ciemna materia Wszechświata zmagazynowana byłaby właśnie w nich. Najlepszym kandydatem wg Hawkinsa są tutaj tzw. pierwotne czarne dziury, które miały zgodnie z niektórymi teoriami powstawać tuż po Wielkim Wybuchu. Sęk w tym, że większość naukowców niechętnie podchodzi do takiego pomysłu – przeważająca ich ilość wierzy, że ciemna materia to raczej jakieś egzotyczne cząstki, nie czarne dziury.

Przyznam szczerze, że praca Hawkinsa wydała mi się mocno intrygująca – na chwilę obecną nie istnieje żadne sensowne wytłumaczenie dla dokonanego przez niego odkrycia. Nie jestem co prawda wielbicielem „przełomowych” rozwiązań tej zagadki – sądzę, że Wszechświat i tak się rozszerza i kwazary niewiele w tym zmienią – jednak z przyjemnością poczekam na kolejnych badaczy, próbujących wyjasnić tajemnicę.

Źródła:

Link 1

Link 2

Drobna jasna plamka na tle części Księżyca kryjącej się w cieniu nie jest ani poświatą wybuchu jądrowego ani też blaskiem gorejącego wulkanu, można też wykluczyć z góry, że to obca cywilizacja, mająca siedzibę na Srebrnym Globie a przez nas dotąd niewykryta, organizuje jakiegoś sortu księżycowe dożynki. Wprawdzie plamka ta nie jest bogata w szczegóły i z tego względu może znaleźć się wśród Was malkontent, który mi na słowo nie uwierzy, jednak reszta jak sądzę z pewnym zaskoczeniem zaakceptuje stwierdzenie, iż plamka ta to nic innego jak wytwór ludzkiej cywilizacji – Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS), wędrująca w swej orbitalnej podróży na tle satelity Ziemi.

Zdjęcie wykonane zostało przez fotografa Fernando Echeverria, który w tajemniczy sposób zdołał uchwycić maleńką stację przemykającą niezwykle szybko przed tarczą Księżyca. Fotograf wykonał zdjęcie zaledwie kilka dni temu – dokładniej 5. kwietnia, ok. kwadrans przed startem promu “Discovery” w kierunku rzeczonej stacji. Punktem obserwacyjnym było Kennedy Space Center na Florydzie, z którego to sam prom również startował.

Źródło zdjęcia

Credit: Fernando Echeverria/NASA

Jedną z ciągle nierozwiązanych do końca zagadek związanych z naszą planetą jest bez wątpienia prawdziwa istota najgłębiej ukrytej w jej wnętrznościach części, czyli planetarnego jądra. Dzięki badaniom sejsmologicznym wiemy co prawda sporo już o jego naturze, mimo to ambitni badacze nie muszą jeszcze przez bardzo długi czas martwić się o brak zajęć. Sejsmologia w ich rękach to naprawdę potężne narzędzie, nie jest to jednak jedyny instrument, dzięki któremu w stanie jesteśmy Ziemi wyrywać po kawałku jej tajemnice – w pierwszej chwili może okazać się to zaskakujące, jednak bardzo dobrze to zadanie realizuje również zmyślnie zastosowana wiedza z dziedziny fizyki cząstek.

Międzynarodowy zespół naukowców, złożony z badaczy z Włoch, Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Francji oraz Rosji wykorzystywał w swej pracy badawczej (o której za chwilę) dobrodziejstwa oferowane przez placówkę naukową pod dźwięczną nazwą Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ukrytą we wnętrzu włoskiego masywu górskiego Gran Sasso (umiejscowioną w okolicy miejscowości L’Aquila). W ramach tej placówki funkcjonuje niecodzienny projekt pod „włosko” brzmiącym akronimem BOREXINO (od BORon EXperiment), który w istocie jest niczym innym, jak po prostu „najzwyklejszym na świecie” detektorem neutrin.

Zanim powiemy słów kilka o samych badaniach, słów może kilka o „delikwentach” badaniom podlegającym. Neutrina to bardzo „specyficzne” cząstki elementarne – nie dość, pod względem liczebności są chyba bezkonkurencyjne w całym Wszechświecie, to mają do tego zaskakujące cechy: nie oddziaływują niemal w ogóle z materią, przenikając bez żadnego wysiłku obiekty wielkości na przykład Ziemi, do tego ich masa jest bardzo niewielka i bliska zeru. Biorąc pod uwagę taką charakterystykę cząstek nietrudno się domyśleć, że ich detekcja sprawia niemałe problemy – rzeczywiście, rejestrowanie neutrin do wdzięcznych zadań nie należy. Istnienie neutrin zostało przewidziane – w teorii – przez wybitnego szwajczarskiego fizyka Wolfganga Pauliego, który już w 1930 roku stwierdził, iż cząstki takie muszą istnieć (nie wnikajmy może dlaczego, bo to regiony, w których mogę się niemiłosiernie zaplątać). Zanim jednak potwierdzono eksperymentalnie ich obecność upłynęły niemal trzy dekady – dokonano tego w drugiej połowie lat pięćdziesiątych XX. wieku, i to nie bez wysiłku. Trudności związane z zarejestrowaniem cząstki mogą wydawać się niewiarygodne, gdy uzmysłowimy sobie (zgodnie z naszą obecną o niej wiedzą), że w kazdej sekundzie przez organizm każdego z nas „przelatuje” bez mała… 50 bilionów tych cząstek, jednak wymienione wcześniej egzotyczne cechy neutrin usprawiedliwiają całkowicie biednych badaczy.

Wszystkich zainteresowanych szczegółowszymi informacjami o tych fascynujących cząstkach zachęcam do szperania w materiałach dostępnych w Internecie, tutaj dodam tylko, że neutrina powstają – między innymi – w trakcie tzw. rozpadów „beta”, rozróżniamy ich trzy rodzaje (neutrina elektronowe, mionowe i taonowe) i, co bardzo ciekawe, cząstki te potrafią w trakcie swej podróży zmieniać swój rodzaj, podlegają tzw. oscylacji neutrinowej. W kontekście tego wpisu jednak najważniejszym faktem jest pierwszy z wyżej wspomnianych – neutrina powstają przy radioaktywnym rozpadzie niestabilnych jąder atomowych.

Kiedy do takiego rozpadu dochodzi, wydzielana jest między innymi energia cieplna. I tutaj szczęśliwie w końcu wracamy to zasadniczego tematu wpisu – mimo że sporo jeszcze tajemnic jądro Ziemi przed nami kryje, to raczej pewne wydaje się, iż duży udział w generowaniu ciepła we wnętrzu planety ma właśnie rozpad pierwiastków takich jak uran, tor oraz potas. Naturalna radioaktywność jądra Ziemi uważana jest za jeden z głównych „generatorów” ciepła naszej planety.

Rozpad radioaktywny generuje więc neutrina – badając energię takiej ulotnej cząstki, docierającej do nas z wnętrza Ziemi (zwanej geoneutrinem, by odróżnić je od neutrin słonecznych, docierających do nas od naszej rodzimej gwiazdy, czy też neutrin atmosferycznych, powstających w wyniku kolizji promieniowania kosmicznego z cząsteczkami górnych warstw atmosfery), sporo można dowiedzieć się o charakterystyce jądra, które uległo rozpadowi. W ten sposób to naukowcy uzyskują dostęp do wiedzy o składzie tej części planety, której bezpośrednie badanie jest, jak łatwo się domyśleć, po prostu niemożliwe.

Wykrywanie neutrin to zadanie ze względu na ich kłopotliwą charakterystykę niełatwe – w celu ich detekcji buduje się zaawansowane technologicznie detektory, wśród których najszerzej chyba znanym jest potężny detektor SuperKamiokande, umiejscowiony w Japonii. Zasada działania takiego detektora jest (oczywiście w uproszczeniu, i to znacznym) zwykle taka sama: głęboko pod ziemią, najlepiej z dala od sztucznych źródeł neutrin (którymi są elektrowni e jądrowe) umieszcza się potężne zbiorniki z płynem, tzw. scyntylatorem. Scyntylator to inaczej mówiąc substancja, która emituje światło, gdy przenika przez nią promieniowanie. Ogromne zbiorniki pełne scyntylatora umieszczane są więc pod ziemią, gdzie poza zbiornikiem drugim najistotniejszym elementem są fotopowielacze, inaczej mówiąc detektory światła o ogromnej czułości (rejestrujące pojedyncze fotony) i szybkości rejestracji. Takich fotopowielaczy komora zawierająca zbiornik posiada bez liku, wystarczy zajrzeć (gorąco polecam!) do galerii detektora BOREXINO pod tym adresem, by zobaczyć od groma fascynujących zdjęć.

Dobrze więc, zbudowaliśmy w pocie czoła detektor, w jaki sposób jednak detektor ten wykrywa neutrina, które przecież nie są „światłem”, do tego niemal nie oddziałują z materią? Otóż wielkość zbiornika ma swoje uzasadnienie – ogromna ilość scyntylatora konieczna jest właśnie dlatego, że neutrina tak bardzo wymykają się detekcji: kiedy przypomnimy sobie, iż na każdy centymetr kwadratowy powierzchni na Ziemi w ciągu sekundy dociera kilkadziesiąt miliardów neutrin, liczba rejestrowanych przez detektory neurin będzie śmiesznie mała – w przypadku detektora BOREXINO mowa jest bowiem o kilku neutrinach słonecznych na dzień, nie wspominając już o geoneutrinach, których rejestrowane jest zaledwie ok. 10 na… rok. Działanie detektora neutrin wymaga więc ogromnej cierpliwości. Neutrina, jak już wiemy, niemal nie posiadają masy i niemal nie oddziaływują z materią, jednak to słowo – niemal – jest tutaj kluczowe. Stwarzając dla neutrin idealne warunki (ogromna ilość scyntylatora), przyprawiając to niezwykle czułą aparaturą (fotopowielacze) i dokładając do tego całe oprzyprządowanie i oprogramowanie oraz anielsko cierpliwą ekipę badaczy w końcu sprawimy, że jedno z nieliczonej liczby neutrin, przenikających w każdej chwili detektor, siłą rzeczy wychwycone zostanie przez szczęśliwe jądro w komorze i doprowadzi do jego rozpadu, a tym samym do wygenerowania ultrakrótkiego błysku światła.

Detektor BOREXINO, który jest czternastometrową kulą zawierającą 300 ton scyntylatora otoczoną przez 2.200 fotopowielaczy, powstał właściwie w celu badania neutrin słonecznych, jednak nie powstrzymało to naukowców przed wykorzystaniem detektora do rejestracji geoneutrin. Jak poinformowali badacze biorący udział w kolaboracji nie było to zadanie pozbawione widoków na przysżłość – badacze poinformowali właśnie, że udąło się osiągnąć założony cel. Wnioskując o naturze rozpadających się jąder atomowych na podstawie „przechwyconych” neutrin badacze stwierdzili, że neutrina pochodziły z rozpadu uranu oraz toru, potwierdzając tym samym przypuszczenia geologów odnośnie składu chemicznego wnętrza planety. To jednak dopiero początek – aby poznać skład jądra oraz płaszcza Ziemi w szczegółach sam detektor BOREXINO nie wystarcza, do tego celu konieczne byłoby stworzenie globalnej sieci detektorów neutrin. Naukowcy przypuszczają, że wśród wówczas wykrytych neutrin powinne znaleźć się i takie, które powstały w trakcie rozpadu jąder potasu i rubidu.

Wyniki zebrane przez badaczy we włoskich górach nie są wprawdzie pierwszą próbą rejestracji geoneutrin – podobne zadanie realizowane było już w 2004 roku w Japonii, jednak wyniki wówczas uzyskane były co najmniej kontrowersyjne, gdyż detektor zastosowany do ich uzyskania znajdował się w sąsiedztwie kilku elektrowni atomowych, mogących zafałszować rejstrację. Niezależnie od tego jednak dzięki takim badaniom naukowcy bliżsi są znów o krok do poznania prawdziwej natury tysięcy kilometórów skał, po których dzień w dzień stąpamy.

Źródło:

Link 1

Zdjęcie: Detektor BOREXINO w całej swej krasie

Źródło zdjęcia

Credit: BOREXINO-Collaboration

Podwójnych, czy generalnie rzecz ujmując, wielkrotnych układów gwiazdowych znamy w Kosmosie względnie sporo. Układy te są bardzo zróżnicowane – od relatywnie prostych układów dwóch gwiazd obracających się wokół wspólnego środka ciężkości do niezwykle skomplikowanych układó, gdzie składników jest kilka, w których trudno w pierwszym momencie dostrzec który z obiektów krąży wokół którego i jak w ogóle cały ten układ się nie „rozlatuje”. Zwykle jednak wyobrażamy sobie, że układy takie (podwójne czy większe) są, w porównaniu z rozmiarowo takim sobie Układem Słonecznym, dosyć spore – gwiazdy ze względu na swą wielkość niespecjalnie nadają się do egzystencji w naprawdę bliskim sąsiedztwie. Są jednak od tej reguły wyjątki – gwiazdy, które pod względem wymiarów są wręcz mikroskopijne, pod względem masy jednak wcale nie odstają od swych pełnowymiarowych kolegów.

Mowa oczywiście – w tym przypadku – o białych karłach. Białe karły to pośmiertne szczątki „normalnych” gwiazd, których wielkość oscyluje wokół średnicy naszej maleńkiej Ziemi, masa natomiast porównwalna jest z masą Słońca. Jak nietrudno sobie wyobrazić gęstość materii w takiej gwieździe musi „co nieco” przekraczać znane nam z codziennego doświadczenia wartości – średnia gęstość materii w białym karle to podobno mniej więcej jedna tona na 1 centymetr sześcienny! Tak silnie upakowane obiekty są same w sobie fascynujące, kiedy jednak gromadzą się w pary, zaczyna się prawdziwie zadziwiający spektakl.

W 1999 roku astronomowie wykorzystując dawno już zapomnianego satelitę ROSAT (ROentgen SATellite), który odliczał wówczas ostatnie dni swej aktywności zanim zastapił go nowocześniejszy – i z pewnością lepiej przez Was kojarzony - teleskop kosmiczny Chandra, zauważyli na niebie dziwne źródło silnego promieniowania rentgenowskiego. W ten sposób doszło do odkrycia układu podwójnego białych karłów, który uzyskał miano RX J0806.3+1527 lub, co brzmi chyba znacznie lepiej, HM Cancri. W odległości ok. 16 tysięcy lat świetlnych od Ziemi zaobserwowano wówczas układ karłów, który pod pewnym względem wydawał się mieć niesamowite właściwości – naukowcy przecierając oczy ze zdumienia stwierdzili bowiem, że wszystko wskazuje na to, iż obie gwiazdy obracają się wokół siebie w rekordowo krótkim czasie. Obserwacje z 1999 roku sugerowały, że gwiazdy w układzie HM Cancri wykonują pełen obrót wokół wspólnego środka masy w czasie zaledwie… niewiele ponad pięciu minut. Większość naukowców nie potrafiła uwierzyć, że coś takiego jest możliwe, prawdą jest też to, że obserwacje były dalekie od doskonałości i tym samym na ostateczny dowód – lub zaprzeczenie – czekać trzeba było jedenaście lat. W końcu jednak tajemnica została wyjaśniona a o jej rozwiązaniu międzynarodowy zespół naukowców postanowił napisać w ostatnim wydaniu „Astrophysical Journal Letters” z 10 marca tego roku.

Grupa astronomów kierowana przez doktora Gija Roelofsa z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge (USA) ciekawa prawdziwej natury układu HM Cancri uzyskała dostęp do najpotężniejszych teleskopów na naszej planecie – teleskopów Kecka na Hawajach. Wykorzystując teleskop Keck I (jeden z dwóch gigantów o śrenicy lustra 10 metrów) i angażując najnowsze oprzyrzadowanie tych potężnych instrumentów obserwacyjnych, naukowcy prowadzili intensywne obserwacje układu gwiazd. O ile w latach wcześniejszych najczęściej warunki pogodowe zapobiegały odkryciu prawdziwej natury HM Cancri, o tyle tym razem, dzięki połączonym wysiłkom astronomów, pięknej pogodzie oraz potencjałowi teleskopu w końcu udało się potwierdzić niewiarygodne dane o tym gwiezdnym systemie. Naukowcy rejestrowali w krótkich odstępach czasu światło docierające z układu gwiazd, by analizować następnie linie spektralne HM Cancri. Poszukiwali oni w ten sposób ledwie widocznych przesunięć w widmie gwiazd, które – w wyniku wszędobylskiego efektu Dopplera – pojawiały się w wyniku ruchu składników układu. Wraz z przemieszczaniem się gwiazd linie spektralne regularnie przesuwały się to w stronę niebieską to w stronę czerwoną widma, pozwalając w ten sposób precyzyjnie obliczyć prawdziwy okres orbitalny gwiazd.

Okazało się, że obie gwiazdy, choć brzmi to niedorzecznie w sumie, wykonują pełny obrót wokół wspólnego środka ciężkości w czasie krótszym zapewne niż poświęcacie na przeczytanie tego wpisu. HM Cancri to układ podwójny, w którym składniki układu potrzebują zaledwie 5,4 minuty na pełny obrót wokół wspomnianego środka! Ma to oczywiście przełożenie na inne, fascynujące cechy układu – szalona prędkość gwiazd wymaga, by sam układ był maleńki, i tak też jest w istocie – odległość pomiędzy gwiazdami jest nie większa niż 8 średnic Ziemi, mówiąc inaczej jedna czwarta odległości Ziemi od Księżyca lub – liczbowo – 100 tysięcy kilometrów. W skali kosmicznej wartości te są śmiechu warte – a jednak, doktor Gij wraz z ekipą udowodnili ich poprawność.

Tym samym układ HM Cancri stał się z miejsca najmniejszym i posiadającym najkrótszy okres orbitalny układem podwójnym, jaki jest nam znany. Wedle naukowców jest to również układ, który ociera się o prawdziwe ekstremum – wygląda na to, że niewiele krótszy okres orbitalny prowadziłby nieuchronnie do niemal natychmiastowego zlania się obu karłów. Stanie się to zresztą najprawdopodobniej w trudnej do określenia przyszłości, gdyż taka bliskość gwiazd zmusza je do wyhamowywania się nawzajem i dodatkowo, ponieważ niemal „ocierają” się o siebie, dochodzi do przepływu materii z partnera większego (choć brzmi dziwnie, to w tym przypadku im mniejsza gwiazda, tym ma większą masę), zniekształconego do formy kropli, na mniejszego. Materia ta dociera w okolice równika większej gwiazdy, gdzie dochodzi do wytworzenia promieniowania rentgenowskiego silniejszego, niż emitowane jest przez nasze Słońce.

Sama obserwacja była wielkim wyzwaniem – układ HM Cancri zgodnie z wypowiedziami naukowców jest układem niezwykle „bladym” o jasności miliony razy mniejszej niż najbledszej gwiazdy widocznej gołym okiem. Ultrakrótki okres obrotowy dodatkowo utrudniał wykonanie pomiarów. Astronomowie dumnie przyznają, że ich obserwacje były na granicy współczesnych możliwości sprzętu astronomicznego. Poza stwierdzeniem co do niezwykle egzotycznych cech układu nasuwa się tutaj oczywiście niemal natychmiast kolejna uwaga – skoro mamy do czynienia z tak ciasnym układem dwóch ciał niebieskich, krążących wokół siebie z szalonymi prędkościami, łatwo powiązać ten obraz z ideałem, poszukiwanym przez wytrawnych tropicieli fal grawitacyjnych. Zgodnie z założeniami projektów mających na celu udowodnienie istnienia tychże fal, przewidywanych przez Einsteina daawno już temu, ciasne układy gwiazd są idealnymi kandydatkami do tego celu. Można więc śmiało zakładać, że jeśli już w końcu komuś uda się zarejestrować efemeryczne fale, stać się to może wielce prawdopodobnie właśnie w przypadku układu HM Cancri.

Artykuł naukowców

Źródła:

Link 1

Link 2

Link 3

Link 4

Link 5

Link 6

Link 7

Link 8

Link 9

Link 10

Link 11

Link 12

Grafika: Prawdopodobny wygląd układu (symulacja komputerowa)

Źródło grafiki

Credit: Rob Haynes, Louisiana State University

Trudno się więc dziwić, że jako niedoszły „Trekkie” z niemałym zainteresowaniem wczytałem się w artykuł, który pojawił się na łamach portalu Space.com. W artykule tym autor donosi o niejakim Williamie Edelsteinie, fizyku z Johns Hopkins University (Baltimore, USA), który podczas konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego (American Physical Society), odbywającej się w Waszyngtonie 13-tego lutego, zaprezentował wyniki swego cokolwiek frapującego aczkolwiek kontrowersyjnego – o czym później – opracowania. Edelstein zaprezentował słuchaczom w pierwszej kolejności kultowy fragment każdego chyba z filmów „Star Trek”: kapitana Kirka rozkazującego Scotty’emu wejście w prędkość „warp”. Natychmiast po zademonstrowaniu tego soczystego kawałka filmowej klasyki skomentował widziane słowami: „Well, they’re all dead”.

Dlaczego aż tak kiepsko? Dwadzieścia lat temu syn Edelsteina postawił mu pozornie błahe pytanie – czy w przestrzeni kosmicznej istnieje coś takiego jak tarcie? Edelstein bez namysłu odpowiedział, że tak, przestrzeń kosmiczna bowiem, mimo iż w porównaniu z warunkami dla nas swojskimi jest niemal idealnie „pusta”, to zawiera średnio dwa atomu wodoru na centymetr sześcienny, w przypadku poruszającego się „czegoś” atomy te „ocierają się” więc o „to”. Bardzo to niewielkie zagęszczenie atomów i w przypadku teoretycznych pojazdów, poruszających się z małymi prędkościami, nie gra żadnej roli, jednak w przypadku prędkości relatywistycznych już jak najbardziej. Jak się okazuje pytanie to nurtowało Edelsteina przez następne dwadzieścia lat (miejmy nadzieję, że znalazł w międzyczasie jeszcze czas na inne zajęcia) aż do momentu, gdy w ostatnim czasie – wspólnie z dorosłym już synem – zajął się fachowymi obliczeniami. Na tapetę obaj panowie wzięli scenariusz, w którym statek kosmiczny miałby przebyć połowę Drogi Mlecznej w czasie 10 lat. Powiecie: niemożliwe, jednak teoretycznie nie można temu pomysłowi nic zarzucić – teoria względności mówi w końcu, że w przypadku prędkości relatywistycznych (czyli bliskich prędkości światła w próżni) czas ulega znacznemu skróceniu.

Załóżmy więc, że taki statek Edelstein wraz z synem Arthurem zbudowali i gnają przez otchłanie Galaktyki. Zdaniem Edelsteina taka podróż byłaby skazana z góry na niepowodzenie – podróż przy „tylko” 99% prędkości światła (ciągle za małej, by pokonać wspomniany dystans w ciągu 10 lat) powodowałaby, że statek kosmiczny byłby bombardowany cząsteczkami wodoru, które raziłyby pojazd promieniowaniem przekraczającym dawkę skuteczną 61 siwertów na sekundę. Jednostka ta brzmi dość egzotycznie i dla mnie – wystarczy powiedzieć, że już dawka 1 siwerta na cały organizm człowieka prowadzić może do ostrego zespołu popromiennego, co najczęściej kończy się śmiercią. Doświadczenia załogi na takim statku porównywalne stałyby się więc przeżyciom inżynierów placówki CERN, którzy przypadkowo dostali się pod „ostrzał” Wielkiego Zderzacza Hadronów, „strzelającego” do nich wysokoenergetycznymi protonami. Niezależnie od wszystkich innych „kłopotów” związanych z podróżą kosmiczną promieniowanie to zabiłoby wszelakie życie na statku kosmicznym, nie wspominając o elektronice, która padłaby równie łatwo.

Ratunkiem mogłyby być tutaj osłony przed zabójczym promieniowaniem, problem jednak wcale nie staje się przez to bliższy rozwiązania – osłony z ołowiu, pierwiastka cokolwiek ciężkiego, musiałyby posiadać grubość nawet do kilku kilometrów! Biorąc pod uwagę fakt, że wraz z rosnącą prędkością energia konieczna do przyspieszania obiektu rośnie w szalonym tempie, dodatkowe miliony ton (strzelam) z pewnością nie byłyby zbyt ekonomiczne.

Warto tutaj zaznaczyć, że rewelacje Edelsteina nie są zbyt oryginalne – o tym, że promieniowanie byłoby bardzo kłopotliwe w trakcie podróży podświetlnych, wiadomo już od dawna. Kiedy jednak zajrzycie do gorącej dyskusji pod samym artykułem, dojrzycie również sedno problemu: nieporadne wiązanie przez Edelsteina czystego science-fiction z faktami naukowymi, przy czym Edelstein wybiórczo dobiera zarówno elementy tego pierwszego jak i drugiego. Fizyk twierdzi, że promieniowanie zabiłoby załogę statku Enterprise, kiedy to kapitan Kirk zleciłby Scotty’emu przejście w „warpa”. Otóż – pozostając w świecie „Star Treka” rzecz jasna – to całkowicie nieprawda, gdyż o problemie promieniowania myślał sam twórca serii, Roddenberry, wyposażając statek w osłony i deflektory, mające za zadanie eliminiowanie takich (i nie tylko) zagrożeń. Co gorsza jednak Edelstein trochę miesza pojęcia – napęd warp nie ma nic wspólnego z przyspieszaniem statku do prędkości świetlnej, ba, nie ma nic wspólnego z ruchem jako takim. Z samej definicji napęd warp sluży do zakrzywiania przestrzeni – statek Kirka nie przemieszcza się w „zwykłej” przestrzeni, jedynie napęd wytwarza podprzestrzenną bańkę, która przemieszcza się do miejsca przeznaczenia – sam statek nie porusza się w niej wcale. Można to zauważyć choćby wtedy, gdy Enterprise przechodzi do prędkości warp – samo przyspieszenie musiałoby z załogi pozostawić mokre plamy.

Możemy sobie żartować ze „Star Treka”, jednak problem leży tak naprawdę w tym, że Edelstein jako naukowiec nie do końca przemyślał chyba swój referat – skoro już sięgamy do napędu rodem z fantastyki naukowej to trzeba go akceptować wraz z jego przypadłościami, a więc wspomnianymi deflektorami i podprzestrzenną podróżą. Wtedy przykładanie fizycznych właściwiości rzeczywistego Wszechświata do takiej technologii mija się z celem – to prawda, że próby przyspieszania statku kosmicznego w naszym świecie skończyłyby się ugrillowaniem załogi przez wodór, jednak w naszym świecie nie istnieje również napęd warp jako taki. Prezentacja tematu przez Edelsteina pozostawia pewien niesmak, gdyż brak w niej naukowej konsekwencji.

Źródło:

Link 1

Zdjęcie: Hm…

Źródło zdjęcia

Credit: locustsandhoney.blogspot.com

Samo wydarzenie, którego konsekwencją były – nawet jeśli niezbyt widoczne – fale tsunami, było piątym najsilniejszym trzęsieniem ziemi, jakie udało się dotąd zarejestrować. Zaskakująca – szczęście w nieszczęściu – jest w związku z tym względnie niska szacowana liczba ofiar, która obejmuje obecnie niespełna 1000 osób, mimo to wydarzenie to rzuciło Chile w chaos, dochodziło do sporych rozrób, plądrowania czego popadnie i aktów przemocy. Nie tylko jednak mieszkańcy Chile odczuli bezpośrednio to trzęsienie – okazuje się, że miało ono wpływ na całą planetę.

Choć w żadnen sposób nie potrafię sobie wyobrazić w jaki sposób tak precyzyjne obliczenia są dokonywane, już w poniedziałek geofizycy z amerykańskiej agencji NASA opublikowali informacje, zgodnie z którymi trzęsienie ziemi w Chile przyczyniło się do skrócenia długości… doby. Zanim jednak zaczniecie psioczyć na coraz krótsze dni, w ciągu których i tak już zawsze jest za mało czasu na załatwienie spraw najpilniejszych, doczytajcie do końca – doba skrócona została bowiem o zaledwie… 1,26 milionowych sekundy. Prawda, że niewiele? Nie dość, że nie jest to jakaś nowa jakość w naszym codziennym życiu, to jeszcze podobno nie da się tego w żaden sposób wymiernie zmierzyć – obliczyć jednak, a jakże, się da (ale nie wiem jak).

Ziemia obracając się wokół własnej osi robi to od miliardów lat stopniowo coraz wolniej – głównym winowajcą jest tutaj nasz naturalny satelita, Księżyc, który działa na Ziemię jak przysłowiowy papier ścierny i wyhamowuje prędkość obrotową planety.  Z tego powodu co kilka lat dodajemy też w sylwestra jedną dodatkową sekundę (tzw. sekundę przestępną, o której pisałem jakiś czas temu tutaj). Czasem jednak dzieją się rzeczy „nadplanowe”, które – choć globalne – wpływają na ruch całej Ziemi w sposób niemal natychmiastowy.

Trzęsienie ziemi w Chile nie było rzecz jasna pierwszym, które wpłynęło na ruch obrotowy naszej planety – potężne trzęsienie ziemi z 2004 roku w południowo-wschodniej Azji, po którym tsunami zabiło setki tysięcy osób, spowodowało skrócenie doby o całe 8 milionowych sekundy. Przyspieszenie to zrzucić można w obu przypadkach na karby, w znacznym uproszczeniu oczywiście, tzw. efektu łyżwiarza. Jak wiadomo osoba taka wyczyniając akrobacyjne cuda na lodzie i wykonując piruety ustala prędkość obrotową oddalając lub przybliżając kończyny do tułowia – na tej samej zasadzie działa to w przypadku Ziemi, gdzie trzęsienia ziemi, w szczególności te naprawdę wielkie, powodują przemieszczenie się ogromnych ilości skał w kierunku centrum planety.

O ile jednak trzęsienie ziemi w Chile spowodowało mniejsze przyspieszenie obrotów planety niż trzęsienie w Azji, to – bo wpływ na Ziemię na tym się nie kończy – było silniejsze pod innym względem: poza rozkręceniem planety doszło bowiem również do przesunięcia osi obrotowej globu.

Oś obrotowa Ziemi przemieściła się o 8 centymetrów (niestety w którą stronę to nie mam pojęcia). W przypadku wspomnianego trzęsienia z 2004 roku przesunięcie to wyniosło mniej (choć trzęsienie samo w sobie było o wiele potężniejsze), bo centymetrów siedem. Przyczyną takiego stanu rzeczy zgodnie z wypowiedzią badaczy z NASA jest fakt, iż w 2004 roku do katastrofy doszło znacznie bliżej równika, natomiast o Chile powiedzieć tego się nie da.

Nie koniec jednak na tym – naukowcy obawiają się również, że obecne trzęsienie może mieć długotrwałe konsekwencje dla Chile: w przypadku tak silnych trzęsień niedługo po nich dochodzi również do rozbudzenia aktywności wulkanów, które dotąd spokojnie sobie spały. Podobna sytuacja, również w przypadku nieszczęsnego Chile, miała już miejsce – w 1960 roku bardzo silne trzęsienie ziemi u wybrżeży kraju spowodowało, że w ciągu następnych trzech miesięcy rozbudziło się aż 5 wulkanów, aktywność ta natomiast odczuwalna była jeszcze przez lata.

Źródła:

Link 1

Link 2

Link 3

Grafika: Lokalizacja epicentrum trzęsienia ziemi w Chile

Źródło grafiki

Credit: sanfranciscosentinel.com

Przez długi czas nie wspominałem o LHC z jednego jak sądzę istotnego powodu – po fatalnej usterce z końca 2008 roku niewiele ciekawego dla osób spoza samej organizacji CERN działo się wokół akceleratora. Naprawy zajęły bardzo wiele czasu, wszystko to spowodowało, że cały harmonogram projektu szlag trafił i mamy na tę chwilę ponadroczne opóźnienie, mimo jesiennego odpalenia akceleratora i pierwszych, udanych doświadczeń. Teraz jednak pojawiają się nowe kontrowersyjne wypowiedzi, którym jak sądzę warto poświęcić trochę uwagi.

Jednym z wielu inżynierów biorących udział w budowie LHC był niejaki Lucio Rossi, którego działką było nadzorowanie produkcji nadprzewodzących magnesów niezbędnych do funkcjonowania urządzenia. Człek ten opublikował kilka dni temu mocno krytyczne opracowanie, którego wymowa stawia pod znakiem zapytania jakość całego projektu.

Zdaniem Rossiego pamiętna awaria z 2008 roku nie była dziełem przypadku, lecz wynikała z nieprawidłowości w samym projekcie maszyny oraz braku fachowej kontroli jakości i diagnostyki. Jak wiadomo wszystko zaczęło się od zwarcia, do którego doszło w jednym z sektorów akceleratora – zwarcie połączenia dwóch nadprzewodzących kabli doprowadziło do tego, że kable te zaczęły wykazywać niewielki a jednak istotny opór. Oporność kabli spowodowała, że zaczęły się nagrzewać, co, w przypadku kabli wymagających temperatur bliskich zera absolutnego do prawidłowego działania spowodowało, iż przestały „nadprzewodzić”. Prąd o natężeniu tysięcy amperów „przeorał” dosłownie maszynę, tworząc sporą dziurę w akceleratorze i, co miało fatalne konsekwencje, uwalniając kilka ton ciekłego helu służącego do chłodzenia całej maszynerii. Hel zmieniając błyskawicznie postać na gazową siał prawdziwe spustoszenie, wieńcząc całą demolkę.

Wnikliwa analiza awarii wykazała, że fachowcy zajmujący się lutowaniem kabli nie wykonali swej roboty zbyt dobrze. Biorąc pod uwagę, że w całym akceleratorze takich połączeń są bez mała dziesiątki tysięcy, trudno oprzeć się wrażeniu, że skoro błąd został popełniony raz, musiał siłą rzeczy zostać popełniony przy takiej liczbie i gdzie indziej. Idąc dalej – zarówno zastosowana cyna (z dodatkiem srebra) jak i kontrola wykonanych połączeń daleko były od optymalnych. Dopiero też po szkodzie zaczęło się montowanie systemu awaryjnego (QPS), który nadzoruje i w razie potrzeby monituje operatorów o wzroście temperatury.

Wiadomo już, że połączeń, które mogą prowadzić do „powtórki z rozrywki”, jest więcej – niestety musi się to odbić na terminie, w którym maszyneria osiągnie planowaną pełną moc.  W tej chwili władze CERN szacują, że LHC pełną moc osiągnie w ciągu… 18 do 24 miesięcy, czyli, będąc realistami, możemy przyjąć, że dojdzie do tego gdzieś w okolicach 2013 roku!

Rossi co prawda nikogo nie wytyka palcem i nie zarzuca bezpośrednio nikomu zepsucia „najdroższej zabawki świata”, mimo to część komentatorów przyznaje mu rację – wiele wskazuje na to, że podczas projektowania maszyny niektóre rozwiązania dobierane były tak, by zoptymalizować elementy pod względem łatwości montażu, bez odpowiedniego zabezpieczenia ich jakości. Z drugiej strony rację mają również ci naukowcy, którzy zaznaczają, iż przy tak ogromnej kompleksowości błędy są nieuniknione. Niezależnie od oceny sytuacji najbliższa przyszłość pokaże kto ma rację – Rossi ostrzega bowiem, że awaria z 2008 roku może powracać jeszcze nie raz w takiej czy innej formie, gdyż sama przyczyna usterki nie może być w tej chwili całkowicie wyeliminowana w całej maszynie.  Pozostaje nam mieć tylko nadzieję, że usterek nie będzie wcale lub będzie ich jak najmniej, w oczekiwaniu na 2013 rok, w którym – być może – LHC zademonstruje w końcu swe możliwości.

Praca Rossiego (PDF)

Źródła:

Link 1

Link 2

Link 3