Η ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

                        ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ ΜΑΣ, 
                Η ΜΟΝΙΜΗ ΣΥΝΟΔΗΓΟΣ  

Microsoft: Σε 3 χρόνια ο πρώτος λειτουργικός «σκληρός δίσκος» από DNA

A, G, C, και T εναντίον «0» και «1»

Posted on 29/05/2017

0

Microsoft: Σε 3 χρόνια ο πρώτος λειτουργικός «σκληρός δίσκος» από DNA

O σκληρός δίσκος από DNA, αντί των ψηφιακών δεδομένων «0» και «1» του δυαδικού συστήματος των υπολογιστών χρησιμοποιεί τα βιολογικά δεδομένα, τις τέσσερις βάσεις-νουκλεοτίδια A (αδενίνη), G (γουανίνη), C (κυτοσίνη) και Τ (θυμίνη) του μορίου του DNA.

Αν χρησιμοποιούσαμε γενετικό υλικό, αντί για τις υπάρχουσες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων, τότε θεωρητικά ένας χώρος λίγο μεγαλύτερος από γκαράζ θα ήταν αρκετός για να αποθηκευτούν όλες οι πληροφορίες που έχουν καταγραφεί στην ιστορία της ανθρωπότητας. Το πλεονέκτημα αυτό, δηλαδή η δυνατότητα φύλαξης μεγάλου όγκου δεδομένων σε συσκευές που θα έχουν μικρό όγκο, είναι ο βασικός λόγος που οι επιστήμονες του τμήματος Έρευνας της Microsoft προσπαθούν να αναπτύξουν ένα σύστημα το οποίο θα χρησιμοποιεί ως μέσο αποθήκευσης μικρές αλυσίδες DNA. [διαβάστε σχετικά: «Αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων σε DNA«, «Σκληροί δίσκοι από DNA, «Το DNA ως σκληρός δίσκος» ]

Μάλιστα, όπως φαίνεται από τις δηλώσεις στο MIT Technology Review του Νταγκ Κάρμαν, ερευνητή από το συγκεκριμένο τμήμα, οι προσπάθειες αυτές δεν θα αργήσουν να καρποφορήσουν. Κι αυτό γιατί το πρώτο ανάλογο λειτουργικό σύστημα αναμένεται να είναι έτοιμο μέχρι το τέλος της δεκαετίας, ώστε να εγκατασταθεί σε ένα κέντρο δεδομένων της Microsoft.

Ο πρώτος «σκληρός δίσκος» από DNA πιθανότατα θα αναλάβει κάποια πιλοτική εφαρμογή, για την επίδειξη της τεχνολογίας. Ωστόσο, απώτερος στόχος της Microsoft είναι με την αποθήκευση πληροφοριών σε γενετικό υλικό να αντικαταστήσεις τις μαγνητικές ταινίες που ακόμη χρησιμοποιούνται στα κέντρα δεδομένων.

Όσο απαρχαιωμένη κι αν ακούγεται η χρήση μαγνητικών ταινιών, ακόμη και σήμερα αποτελεί έναν από τους καλύτερους τρόπους για τη φύλαξη πληροφοριών, καθώς δεν απαιτεί μεγάλους χώρους, έχει μικρό κόστος και εγγυάται πως οι πληροφορίες θα μείνουν άθικτες έως και για 30 χρόνια. Παρ’ όλα αυτά, με δεδομένο πως η παραγωγή δεδομένων έχει πλέον κυριολεκτικά εκτιναχθεί, καθώς μέσα στα δύο μόλις προηγούμενα χρόνια ο όγκος τους έφτασε την ποσότητα που έχει παραχθεί σε όλη την υπόλοιπη ανθρώπινη ιστορία, σύντομα θα χρειασθεί μία εναλλακτική τεχνολογία για να καλύψει τις ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις.

Μπορεί οι ζωντανοί οργανισμοί να χρησιμοποιούν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια το DNA για την κωδικοποίηση και τη μεταβίβαση γενετικών πληροφοριών, ωστόσο ο δρόμος για την ανάπτυξη «σκληρών» δίσκων με DNA άνοιξε μόλις πριν από 5 χρόνια όταν ο γενετιστής Τζορτζ Τσερτς από το πανεπιστήμιο Χάρβαρντ αποθήκευσε ένα βιβλίο σε 55.000 μικρές αλυσίδες γενετικού υλικού.

Από τότε, η τεχνολογία έχει κάνει σημαντικά βήματα, αφού για παράδειγμα πέρυσι η Microsoft κατάφερε να κωδικοποιήσει 100 κλασικά λογοτεχνικά έργα (ανάμεσα στα οποία και το Πόλεμος και Ειρήνη του Λέοντος Τολστόι), δηλαδή περίπου 200 ΜΒ δεδομένων, σε ποσότητα γενετικού υλικού που το μέγεθός της δεν ξεπερνούσε τη μύτη ενός μολυβιού.

Ωστόσο, η διαδικασία παραμένει ακριβή και χρονοβόρα. Έτσι, παρόλο που η Microsoft δεν αποκάλυψε το κόστος της κρυπτογράφησης, το MIT Review εκτιμά πως στοίχισε περίπου 800.000 δολάρια. Ένα ποσό που θα πρέπει να μειωθεί κατακόρυφα, για να μπορέσει η αποθήκευση πληροφοριών σε DNA να αποκτήσει πρακτική εφαρμογή.

Παράλληλα, θα πρέπει να αυξηθεί η ταχύτητα της κρυπτογράφησης, η οποία αυτή τη στιγμή είναι περίπου 400 bytes ανά δευτερόλεπτο. Εξάλλου, και η ίδια η Microsoft παραδεχόταν πέρυσι πως χρειάζεται να βελτιωθεί δραστικά, φθάνοντας τουλάχιστον τα 100 megabytes ανά δευτερόλεπτο.

Το τριετές χρονοδιάγραμμα για τον πρώτο “σκληρό δίσκο”, που έχει θέσει η αμερικανική εταιρεία, δείχνει πως έχει βρει απαντήσεις στα παραπάνω προβλήματα. Ακόμη κι έτσι, πάντως, οι πρώτες εφαρμογές αναμένεται να αφορούν πελάτες με ιδιαίτερες ανάγκες αποθήκευσης, όπως ιατρικών αρχείων ή κρίσιμων πληροφοριών, που για να τις καλύψουν θα είναι διατεθειμένοι να πληρώσουν μεγαλύτερα ποσά απ’ ό,τι με τα συμβατικά μέσα.

Του Κώστα Δεληγιάννη, naftemporiki.gr – technologyreview.com

 ΠΑΙΖΟΝΤΑΣ....

ΤΡΩΓΟΝΤΑΣ .....ΧΟΡΤΑΡΑΚΙ!!!!

ΑΡΧΙΣΕ Η ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟΥ ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΟΥ ΤΟΥ ΚΟΣΜΟΥ ELT ΣΤΗ ΧΙΛΗ

Τέθηκε ο θεμέλιος λίθος του ευρωπαϊκού Υπερβολικά Μεγάλου Τηλεσκοπίου (European Extremely Large Telescope-ELT), που άρχισε να κατασκευάζεται στην έρημο Ατακάμα της Χιλής και τα οποίο θα αποτελέσει τμήμα του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (European Southern Observatory-ESO).

Το ELT, που θα ανεγερθεί στην κορυφή του όρους Αρμαζόνες της βόρειας Χιλής σε υψόμετρο 3.046 μέτρων, θα είναι το μεγαλύτερο «μάτι» που έχει ποτέ στραφεί στους ουρανούς και αναμένεται να φέρει επανάσταση στην αστρονομία και στην κατανόηση του σύμπαντος.

Στη σχετική τελετή που έγινε χθες στην περιοχή Παρανάλ, παρευρέθηκε και η πρόεδρος της Χιλής Μιτσέλ Μπατσελέ, η κυβέρνηση της οποίας στηρίζει ποικιλοτρόπως το έργο, δωρίζοντας μεταξύ άλλων την έκταση όπου θα κτισθεί το τηλεσκόπιο, καθώς φιλοδοξεί να αναδείξει τη Χιλή σε αστρονομική «πρωτεύουσα» του κόσμου. Η ξηρή έρημος Ατακάμα με τον πεντακάθαρο ουρανό θεωρείται ιδανικό μέρος για αστρονομικές παρατηρήσεις, γι’ αυτό συγκεντρώνει όλο και περισσότερα διεθνή τηλεσκόπια.

Όταν το ELT -το κόστος του οποίου αναμένεται να ξεπεράσει το ένα δισεκατομμύριο ευρώ- ολοκληρωθεί και τεθεί σε λειτουργία το 2024, θα είναι το μεγαλύτερο οπτικό και υπέρυθρο τηλεσκόπιο στον κόσμο, περίπου πενταπλάσιο από τα μεγαλύτερα σημερινά τηλεσκόπια, έχοντας διάμετρο κατόπτρου περίπου 39 μέτρων. Το τεράστιο κάτοπτρο θα στεγάζεται σε ένα ακόμη πιο γιγάντιο θόλο διαμέτρου 85 μέτρων και μάζας 5.000 τόνων, με έκταση όσο περίπου ένα γήπεδο ποδοσφαίρου.

Μεταξύ άλλων, το νέο τηλεσκόπιο θα μπορεί να παρατηρήσει εξωπλανήτες γύρω από άστρα, πιθανώς ακόμη και τις ατμόσφαιρες γύρω από ορισμένους από αυτούς τους πλανήτες, κάτι που θα δώσει πολύτιμες ενδείξεις για την πιθανότητα να είναι φιλόξενοι για ζωή. Ακόμη θα ρίξει περισσότερο φως σε μυστήρια, όπως η σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια, καθώς η αρχέγονη φάση δημιουργίας του σύμπαντος.

The official trailer for the ELT

ΕΚΤΟΣ ΕΔΡΑΣ,,,,ΧΩΡΙΣ ΛΟΓΙΑ

                                 ΑΠΟ ΜΑΚΡΙΑ....... ΧΩΡΙΣ  ΛΟΓΙΑ

Η γέννηση και η εξέλιξη του ηλιακού μας συστήματος

… σε ένα βίντεο διάρκειας έξι λεπτών

Ο θεωρητικός φυσικός David Kaplan μας παρουσιάζει την ιστορία του ήλιου, της γης, της σελήνης και των πλανητών του ηλιακού μας συστήματος:

ΟΣΑ ΔΕΝ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΚΑΝΟΥΝ ΟΙ ΜΗΧΑΝΕΣ

Βαδίζουμε σίγουρα προς μια εποχή εκπληκτικής τεχνολογικής προόδου. Τα κομπιούτερ μπορούν ήδη να κινούν αυτοκίνητα χωρίς οδηγό και να κερδίζουν τους ανθρώπους στο σκάκι. Όπως επισημαίνουν ο Erik Brynjolfsson και Andrew McAfee  στο βιβλίο τους «The Second Machine Age», οι υπολογιστές θα έχουν όλο και μεγαλύτερες δυνατότητες να εκτελούν εργασίες με αυξημένες γνωσιακές απαιτήσεις, όπως να διαλέγουν κερδοφόρες μετοχές ή να διαγιγνώσκουν ασθένειες.

Αναπόφευκτα, ορισμένες διανοητικές δεξιότητες θα γίνουν λιγότερο πολύτιμες, γιατί θα τις αναλάβουν οι υπολογιστές. Το να έχεις δυνατή μνήμη θα είναι πιθανότατα λιγότερο πολύτιμο, όπως και το να είσαι άριστος φοιτητής ή, γενικά, να μπορείς να εκτελείς διανοητικές δραστηριότητες που συνεπάγονται την εφαρμογή προσδιορισμένων κανόνων.

   Ωστόσο, ποιες ανθρώπινες ικανότητες θα γίνουν περισσότερο πολύτιμες; Στον τομέα της ειδησεογραφίας, μερικές από αυτές τις δεξιότητες έχουν γίνει ήδη προφανείς. Η τεχνολογία ανταμείβει τους «σπρίντερ» (εκείνους που μπορούν να αναγνωρίσουν και αμέσως να στείλουν μήνυμα για κάποιο ενδιαφέρον γεγονός) και τους «μαραθωνοδρόμους» (εκείνους που μπορούν να γράψουν μεγάλα περιεκτικά ρεπορτάζ), αλλά όχι τους «δρομείς μεσαίων αποστάσεων» (εκείνους που μπορούν να γράψουν περιλήψεις 800 λέξεων για τη χθεσινή ειδησεογραφία).

  Γενικότερα, η εποχή των έξυπνων μηχανών φαίνεται να ανταμείβει τον ενθουσιασμό. Η ποσότητα των πληροφοριών μπροστά μας είναι πρακτικά άπειρη. Οι άνθρωποι που τα καταφέρνουν καλύτερα διαθέτουν μια σχεδόν ακόρεστη επιθυμία να ακολουθήσουν την περιέργειά τους και την ικανότητα να συγκεντρώνονται προσπαθώντας να βγάλουν νόημα από τους απύθμενους ωκεανούς δεδομένων.

Η εποχή ευνοεί επίσης τους ανθρώπους με ευρύ χρονικό ορίζοντα και στρατηγική πειθαρχία. Οταν ο Γκάρι Κασπάροφ «συμμάχησε» με έναν υπολογιστή για να παίξουν σκάκι με ένα άλλο ζεύγος σκακιστή-υπολογιστή, ανέφερε ότι ο μηχανικός συνεταίρος του διέθετε μεγαλύτερη «τακτική ευφυΐα», ενώ ο ίδιος υπερτερούσε σε στρατηγική ικανότητα.

   Αυτό δεν είναι παράξενο. Ενας υπολογιστής μπορεί να αποτιμήσει εκατομμύρια δυνατότητες, αλλά ένας άνθρωπος μπορεί να προσφέρει μια συνολική αίσθηση κατεύθυνσης. Στον κόσμο των ψηφιακών περισπάσεων, όποιος μπορεί να διατηρήσει μακρόχρονη υπακοή σε ένα σκοπό και να φιλτράρει κάθε τι άσχετο, θα είναι προφανώς πολύτιμος.

Θα ανταμείβονται επίσης εκείνοι που εστιάζουν στην ουσία. Οποιοδήποτε παιδί μπορεί να πει «εγώ είμαι σκύλος» και να παραστήσει τον σκύλο. Οι υπολογιστές παλεύουν για να εννοήσουν την ουσία του «εγώ» και του «σκύλου», αλλά και να προσδιορίσουν ποια συστατικά του «εγώ» και ποια του «σκύλου» πρέπει να αναμειχθούν ώστε να παραστήσει κάποιος τον σκύλο. Αυτή είναι πολύ σημαντική δεξιότητα, γιατί η δημιουργικότητα μπορεί να περιγραφεί ως η ικανότητα να συλλαμβάνεις την ουσία ενός πράγματος και κατόπιν την ουσία κάποιου άλλου πολύ διαφορετικού, και να τα συμπτύσσεις για να φτιάξεις ένα εντελώς καινούργιο πράγμα.

   Το 1950, ο υπολογιστής ήταν η γραφειοκρατία, η οργάνωση τεχνοκρατικών συστημάτων ώστε οι άνθρωποι να φέρνουν σε πέρας διαδικασίες πληροφόρησης. Τώρα όμως υπολογιστής είναι ο υπολογιστής. Ο ρόλος του ανθρώπου δεν είναι να λειτουργεί απρόσωπα, ουδέτερα, χωρίς πάθος. Τα συναισθηματικά χαρακτηριστικά είναι αυτά που ανταμείβονται: η ακόρεστη δίψα για κατανόηση, ο ενθουσιασμός, η ευαισθησία στο σημαντικό, η ικανότητα να συλλαμβάνεις το ουσιώδες.

DAVID BROOKS / THE NEW YORK TIMES – Καθημερινή

Η ΠΡΩΤΑΓΩΝΙΣΤΡΙΑ

ΤΟ ΚΑΤΑΦΕΡΑΜΕ (ΜΕ ΧΑΜΗΛΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, ΔΥΣΤΥΧΩΣ) ΝΑ ΤΟ ΑΝΟΙΞΟΥΜΕ ΚΑΙ ΝΑ ΦΑΝΕΙ Η ΜΕΓΑΛΗ ΄΄ΠΡΩΤΑΓΩΝΙΣΤΡΙΑ΄΄ ΣΤΟΝ ΠΑΡΑΔΕΙΣΟ. ΑΡΡΩΣΤΗΣΕ ΑΠΟ ΤΗΝ ΧΑΡΑ ΤΗΣ. ΘΑ ΑΝΟΙΞΟΥΜΕ ΚΑΙ ΤΑ ΑΛΛΑ.
ΤΟ ΕΠΟΜΕΝΟ ΘΑ ΕΙΝΑΙ ΤΑΙΝΙΑ ΣΤΑ ΙΔΙΑ ΜΕΡΗ ΜΕ ΠΑΡΤΝΕΡΣ. ΕΤΟΙΜΑΖΟΜΑΣΤΕ!!

ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΙΓΙΔΑ... Η ΗΡΕΜΙΑ

ΙΑΤΡΙΚΑ ΜΙΚΡΟΡΟΜΠΟΤ ΘΑ ΚΟΛΥΜΠΟΥΝ ΣΤΙΣ ΑΡΤΗΡΙΕΣ

Αρκετά πολύπλοκες εγχειρήσεις με αφορμή εγκεφαλικά επεισόδια, βουλωμένες αρτηρίες ή αιμοφόρα αγγεία πρόκειται να γίνουν πιο ασφαλείς στο μέλλον, καθώς οι ερευνητές ολοκλήρωσαν το σχεδιασμό μικροσκοπικών μικρο-κινητήρων που θα μπαίνουν με ενέσεις στην κυκλοφορία του αίματος, λένε οι επιστήμονες.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι της ελάχιστα παρεμβατικής χειρουργικής σήμερα γίνονται με την χρήση καθετήρων που εισέρχονται στο σώμα και τις αρτηρίες. Οι καθετήρες ωστόσο είναι άκαμπτοι, και παρά το μικρό τους μέγεθος ενδέχεται να τρυπήσουν τα λεπτά αρτηριακά τοιχώματα.

Σε μια δημοσίευση στο Journal of Micromechanics και Microengineering δόθηκαν λεπτομέρειες για τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές αξιοποιούν τον πιεζοηλεκτρισμό – την ενέργεια που συχνά χρησιμοποιείται για να ανάψει ένα φούρνο με αέριο – για την παραγωγή "μικρορομπότ κινητήρων" με μήκος το ένα τέταρτο του ενός χιλιοστού.

Το 1966, στην ταινία "Φανταστικό Ταξίδι" μια ομάδα γιατρών μπήκε στο ανθρώπινο σώμα με τη βοήθεια ενός μικροσκοπικού υποβρύχιου, ταξιδεύοντας στα διάφορα όργανα μέσω των αρτηριών.

Σήμερα όμως, μετά από σαράντα περίπου χρόνια το σενάριο της ταινίας είναι κοντά στην πραγματικότητα χάρη στη μεγάλη πρόοδο στη σμίκρυνση. Φυσικά δεν υπάρχει κανένα υποβρύχιο, ούτε οι επιστήμονες θα γίνουν μικροσκοπικοί, αλλά θα υπάρχει στη θέση του ένα μηχανοκίνητο ρομπότ τόσο μικρό ώστε να κυκλοφορήσει μέσα στο αίμα.

Τα τηλε-ελεγχόμενα ρομπότ, που είναι αρκετά μικρά για να μπορέσουν να κολυμπήσουν μέχρι τις αρτηρίες, έχουν σχεδιαστεί για να σώσουν ζωές φθάνοντας σε απομακρυσμένα μέρη της κυκλοφορίας του αίματος χωρίς να καταστρέψουν λεπτούς ιστούς. Είναι εξοπλισμένες με αισθητήρα προσαρτημένο στο μικρορομπότ, που βοηθούν τον χειρούργο να δει, ας πούμε, αν μπορεί μια αρτηρία να βελτιωθεί. Υπάρχει επίσης η ελπίδα ότι η ικανότητα του να δουλεύει από εξ αποστάσεως, θα αυξήσει την επιδεξιότητα του χειρουργού. 
Υπάρχει αρκετή τεχνολογία σήμερα για να φτιάξουμε μικροσκοπικά ρομπότ για να κυκλοφορήσουν μέσα στο αίμα, δήλωσε ο James Friend, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο Monash της Αυστραλίας.

"Υπάρχουν κατάλληλοι αισθητήρες, LED, τσιπ μνήμης, κλπ., που αποτελούν την τελευταία λέξη της τεχνολογίας και της μικρογράφησης," λέει. Αλλά οι κινητήρες είναι σχεδόν οι ίδιοι με μερικές αλλαγές από τη δεκαετία του 1950."

Ο Friend με συνάδελφους του ξεκίνησε εδώ και δέκα χρόνια χρόνια με την πεποίθηση ότι ο πιεζοηλεκτρισμός ήταν η καλύτερη ενέργεια για να τροφοδοτήσει μικρούς κινητήρες, επειδή οι κινητήρες μπορούν να μειωθούν σε μέγεθος ενώ παραμένουν αρκετά ισχυροί, ακόμη και σε μεγέθη που είναι αναγκαία για να εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος, με τους κινητήρες να κολυμπούν αντίθετα από την ροή του αίματος και να φθάνουν σε σημεία που δύσκολα εγχειρίζονται.

Ο πιεζοηλεκτρισμός βρίσκεται συχνότερα σε ρολόγια χαλαζία και σε θερμάστρες αερίου. Βασίζεται στην ικανότητα ορισμένων κεραμικών υλικών να παράγουν ηλεκτρική τάση κάτω από την πίεση. Έτσι οι μικρομηχανές θα εκμεταλλεύονται αυτή την τάση.

Στην περίπτωση της διάταξης που προκαλεί την ανάφλεξη σε φούρνο αερίου υπάρχει ένα ελατήριο για να πιέσει τα υλικά, και έτσι συχνά παράγεται τάση πάνω από 10.000 βολτ. Αυτή φθάνει στο αέριο που το ανάβει.

Στην διάταξη του Friend τα υλικά πάλλουν μια μικρο-κατασκευή σε σχήμα βίδας, μέσα σε μια μηχανή που κινεί μια προπέλα. Σαν ένα βακτήριο που κολυμπά καθοδηγούμενο από εξωτερικό χειριστήριο, το ρομπότ θα μπορεί να κινείται ακόμη και αντίθετα στη ροή του αίματος, τουλάχιστον στις αρτηρίες που η ροή δεν είναι δυνατή, σύμφωνα με τους επιστήμονες.

Η διάταξη θα μπορούσε να μεταδίδει εικόνες, να μεταφέρει μικροσκοπικά φορτία φαρμάκων, και τελικά, να πραγματοποιεί επεμβάσεις, αναφέρει ο Friend. Η περισυλλογή του μικρομπότ θα γίνεται με σύριγγα από το σημείο εισόδου. "Προς το παρόν, ελπίζουμε να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση. Από εκεί και πέρα, θα επιδιώξουμε και άλλες χρήσεις, όπως το κόψιμο".

"Τα μικρο-ρομπότ έχουν έναν απλό σχεδιασμό", διευκρινίζει ο Friend. Η ομάδα του έχει παράγει πρωτότυπα των κινητήρων και εργάζεται τώρα για την εξεύρεση τρόπων να βελτιώσει την συναρμολόγηση καθώς και τη μηχανική συσκευή που ελέγχει τους μικρο-κινητήρες. Πάντως, οι ερευνητές έχουν ήδη καταλήξει στην ονομασία του, το οποίο θα βαφτίσουν «Πρωτέας», όπως ήταν το όνομα του υποβρυχίου που χρησιμοποιήθηκε στην ταινία «Φανταστικό Ταξίδι».

ΜΙΑ ΑΠΟΨΗ ΤΗΣ ΒΑΣΗΣ....

Πιστεύω οτι οι πληροφορίες που σας έστειλα, αγαπητέ πρόεδρε, να είναι ικανές ώστε να βρείτε τις περιοχές που με ρωτήσατε. Άλλωστε εσεις είστε εθισμένοι σε περιπέτειες και εξορμήσεις. 
Στην διάθεση και των τριών συλλόγων που επικοινωνήσατε μαζί μου.
Θα βρεθούμε κάποια στιγμή στους τόπους αυτούς. 

ΤΑ ΄΄ΛΑΦΥΡΑ΄΄ ΤΗΣ ΕΚΔΡΟΜΗΣ ΜΑΣ

                                              Ο ΘΑΥΜΑΣΤΟΣ ΚΟΣΜΟΣ ΤΟΥ ΜΟΝΑΧΙΣΜΟΥ

                                     ΤΟ ΝΕΡΟ ΒΡΙΣΚΕΙ ΔΙΑΦΥΓΗ  ΧΑΡΑΣΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΓΗ

                                      ΚΑΙ ΤΟ ΜΟΝΑΧΙΚΟ ΣΠΙΤΙ. ΚΑΠΟΤΕ ΕΜΑΘΑ ΦΙΛΟΞΕΝΟΥΣΕ ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ. ΣΗΜΕΡΑ ΕΙΝΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΜΑΣ ΕΛΚΕΙ ΝΑ ΞΑΝΑΠΑΜΕ ΕΚΕΙ. ΚΑΙ ΘΑ ΠΑΜΕ ΣΥΝΤΟΜΑ

                                   ΚΙ ΟΜΩΣ ΑΛΗΘΙΝΟ. ΣΧΕΤΙΚΑ ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΑΘΗΝΑ

                                     
                                         ΕΝΑ ΓΕΦΥΡΙ ΣΤΟ ΠΟΥΘΕΝΑ

                                           ΚΑΙ Η ΒΑΣΗ ΜΟΥ ΤΗΝ ...ΝΥΧΤΑ



ΑΝ ΚΑΠΟΙΟΙ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΑΙ ΝΑ ΒΡΟΥΝ ΑΥΤΑ ΤΑ ΜΕΡΗ ΝΑ ΜΟΥ ΣΤΕΙΛΟΥΝ ΜΗΝΥΜΑ ΚΑΙ ΘΑ ΑΠΑΝΤΗΣΩ.

Μια σύνθεση τζαζ από το σύστημα εξωπλανητών ΤRAPPIST-1

Πριν από τρεις μήνες περίπου ανακοινώθηκε η ανακάλυψη του πλανητικού συστήματος TRAPPIST-1, το οποίο διαθέτει επτά εξωπλανήτες στο μέγεθος της Γης. Το σύστημα απέχει περίπου 40 έτη φωτός από τη Γη και βρίσκεται στον Αστερισμό του Υδροχόου. Τουλάχιστον τρεις από αυτούς τους εξωπλανήτες μπορεί να διαθέτουν ωκεανούς νερού στην επιφάνειά τους, συνεπώς θεωρούνται  ιδανικοί «στόχοι» για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής στο μέλλον (διαβάστε σχετικά:  Πόσο σημαντική είναι η ανακάλυψη των 7 «γήινων» εξωπλανητών για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής;)

Ο Daniel Tamayo από το Πανεπιστημίου του Toronto και οι συνεργάτες του μελέτησαν τις συντονισμένες τροχιές των πλανητών του πολύπλοκου συστήματος TRAPPIST-1. Οι πλανήτες ενός συστήματος λέμε ότι κινούνται σε «συντονισμένες» τροχιές» όταν οι λόγοι των περιόδων περιφοράς τους έχουν το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό να βρίσκονται πολύ κοντά σε αναλογίες ακεραίων αριθμών (π.χ. 3:2, 4:3). Υπολόγισαν ότι το σύστημα σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια θα γίνει ασταθές, ένα χρονικό διάστημα πολύ μικρότερο από τα δισεκατομμύρια έτη που πέρασαν από τον σχηματισμό του! Σε μια νέα δημοσίευση οι προσομοιώσεις τους δείχνουν ότι τελικά το σύστημα θα παραμείνει σταθερό για περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια. Όμως ακόμα κι αυτό το νούμερο δεν μπορεί εξηγήσει το γιατί εμείς βλέπουμε ακόμα μια σταθερή διάταξη.

Ενώ λοιπόν ο Tamayo επεξεργαζόταν τις προσομοιώσεις του για το εξωπλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, προσεγγίστηκε από τον Matt Russo, έναν συνάδελφο ερευνητή αλλά και κιθαρίστα της τζαζ, ο οποίος παρατήρησε ότι οι συντονισμοί του TRAPPIST-1 έδειχναν οικείοι με την μουσική θεωρία. Έτσι, οι Tamayo, Russo, και ο μουσικός Andrew Santaguida συνεργάστηκαν μεταξύ τους για να μετατρέψουν τις κινήσεις των εξωπλανητών του συστήματος TRAPPIST-1 σε μουσική σύνθεση.

Καλλιτεχνική απεικόνιση των πλανητών του συστήματος ΤRAPPIST-1 βασισμένη στα διαθέσιμα δεδομένα σχετικά με το μέγεθος, τη μάζα και την ακτίνα περιφοράς των εξωπλανητών

Ο έβδομος πλανήτης h ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από το άστρο του κάθε 3 εβδομάδες. Αυξάνοντας την συχνότητα περιφοράς του 200 εκατομμύρια φορές και εκφράζοντας την σε ηχητικά κύματα, τότε παίρνουμε τη νότα ντο. Στη συνέχεια, εφόσον ο λόγος των περιόδων των εξωπλανητών είναι γνωστός (και μάλιστα σε αναλογία ακεραίων αριθμών), η συχνότητα περιφοράς του κάθε εξωπλανήτη αντιστοιχείται με κάποια νότα του πενταγράμμου. Όλες αυτές οι νότες μαζί σχηματίζουν την ματζόρε ένατη συγχορδία.

Στη συνέχεια, πρόσθεσαν στην σύνθεση και τον ρυθμό των τυμπάνων, που ακούγονται κάθε φορά που ένας εσωτερικός πλανήτης ξεπερνά τον εξωτερικό του γείτονα – τότε η βαρυτική δύναμη μεταξύ των δυο πλανητών παίρνει την μέγιστη τιμή της. Σε σύγκριση με τα κρουστά που παίζει ένας μουσικός, προκύπτει ένας σουπερ-δημιουργικός ντράμερ που παράγει έναν εντελώς πρωτότυπο ρυθμό. Η ίδια ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να κάνει το ίδιο και με τους μεγάλους δορυφόρους του Δία. Αν και εκεί δεν παίρνουμε τον πλούσιο ήχο του συστήματος των εξωπλανητών.

Τελικά το πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, εκτός από το ενδιαφέρον που έχει από δυναμική άποψη, μας δίνει την ωραία και πρωτότυπη σύνθεση που ακούγεται στο βίντεο που ακολουθεί. Ο ήχος κροταλίσματος στο τέλος προκύπτει από την καμπύλη φωτός των δεδομένων της λαμπρότητας του μητρικού άστρου:

Άραγε θα βρεθεί εξωπλανητικό σύστημα που να αναπαράγει μια σύνθεση(*) σαν αυτή που ακούγεται στο φινάλε της ταινίας Whiplash;

(*) «Caravan» σύνθεση των Duke Ellington και Juan Tizol.

πηγή: https://www.quantamagazine.org/exoplanet-puzzle-cracked-by-jazz-musicians/

ΥΔΡΑΤΜΟΙ ΒΡΕΘΗΚΑΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΕΝΟΣ ΖΕΣΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ ΣΑΝ ΤΟΝ ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ

Αμερικανοί και Βρετανοί επιστήμονες ανακάλυψαν μια πρωτόγονη ατμόσφαιρα με υδρατμούς και εξωτικά νέφη γύρω από ένα μακρινό εξωπλανήτη που έχει μέγεθος περίπου όσο και ο Ποσειδώνας του ηλιακού μας συστήματος. Είναι όμως είναι πολύ πιο ζεστός, επειδή περιφέρεται σε τροχιά πιο κοντινή στο άστρο του από ό,τι ο παγωμένος Ποσειδώνας γύρω από τον Ήλιο.

Ο εξωπλανήτης HAT-P-26b βρίσκεται σε απόσταση περίπου 430 ετών φωτός από τη Γη και ολοκληρώνει μία πλήρη περιφορά γύρω από το άστρο του (η διάρκεια του έτους του) σε μόνο 4,2 γήινες μέρες.

Η ατμόσφαιρά του αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο, σε ποσότητες πολύ μεγαλύτερες από ό,τι του Ποσειδώνα. Απουσιάζουν σχεδόν τα βαρύτερα χημικά στοιχεία και μέταλλα από την ατμόσφαιρά του, σε σχέση με αυτό που θα περίμεναν οι αστρονόμοι για έναν τόσο μεγάλο πλανήτη.

Αυτό μάλλον σημαίνει ότι ο HAT-P-26b σχηματίσθηκε κοντύτερα στο μητρικό άστρο του από ό,τι οι αέριοι γίγαντες πλανήτες στο δικό μας ηλιακό σύστημα.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή αστροφυσικής Ντέιβιντ Σινγκ του βρετανικού Πανεπιστημίου του Έξετερ και την Χάνα Γουέικφορντ της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, πραγματοποίησαν τις παρατηρήσεις τους με τα αμερικανικά διαστημικά τηλεσκόπια Ηubble και Spitzer.

«Η νέα συναρπαστική ανακάλυψη δείχνει ότι υπάρχει πολύ μεγαλύτερη ποικιλία στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών από ό,τι νομίζαμε προηγουμένως» δήλωσε ο Σινγκ.

Όσο για τον ουρανό του εξωπλανήτη, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχουν διάσπαρτα ασυνήθιστα σύννεφα όχι υδρατμών αλλά από κάποια άλλη ουσία, που θα δίνει μια γκρίζα και όχι μπλε απόχρωση στον ουρανό.

ΜΙΑ ΑΛΛΗ (ΠΡΟΣΦΑΤΗ) ΕΚΔΡΟΜΗ. ΣΤΑ ΠΙΟ ΔΙΚΑ ΜΟΥ

Ποντίκια στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

Για πρώτη φορά Ιάπωνες επιστήμονες απέδειξαν ότι το κοντινό διάστημα δεν κάνει σοβαρή ζημιά στο σπέρμα ενός θηλαστικού ζώου, συγκεκριμένα των τρωκτικών. Υγιή ποντικάκια γεννήθηκαν από σπερματοζωάρια που είχαν ταξιδέψει και παραμείνει κατεψυγμένα για ένα διάστημα στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).

Η ανακάλυψη αυτή – εφόσον ισχύει τόσο για τους ανθρώπους όσο και για το βαθύ διάστημα- δίνει ελπίδες για τις μελλοντικές αποστολές αστροναυτών και για την προοπτική μόνιμης αποίκισης άλλων πλανητών με ανθρώπους που θα έχουν γεννηθεί στο διάστημα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η δυνατότητα αυτή -δηλαδή της αναπαραγωγής στο διάστημα- «θα είναι πολύ χρήσιμη, όταν φθάσει η διαστημική εποχή».

Η μέση ημερήσια δόση ακτινοβολίας στον ISS είναι πάνω από 100 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στη Γη και οι επιστήμονες φοβούνταν ότι μπορεί να δημιουργεί βλάβες στο DNA των γεννητικών κυττάρων και άρα προβλήματα γονιμότητας, κάτι που όμως δεν φαίνεται να συμβαίνει στα ποντίκια.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή βιοτεχνολογίας Τερουχίκο Γουακαγιάμα του Πανεπιστημίου Γιαμανάσι, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS), έστειλαν στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό δείγματα σπέρματος 12 τρωκτικών, το οποίο διατήρησαν εκεί για πάνω από εννέα μήνες (288 μέρες) σε θερμοκρασία μείον 95 βαθμών Κελσίου.

Οι αναλύσεις μετά την επιστροφή των δειγμάτων σπέρματος στη Γη έδειξαν ότι υπήρξε μια ελαφρώς αυξημένη βλάβη στο DNA τους μετά την μακρόχρονη παραμονή στο διάστημα, όμως αυτή η ζημιά αποκαταστάθηκε από τον ίδιο τον οργανισμό των πειραματόζωων. Έτσι, η εξωσωματική γονιμοποίηση ωαρίων θηλυκών ποντικών με τη χρήση του «διαστημικού» σπέρματος οδήγησε -με τη βοήθεια παρένθετων μητέρων- στη γέννηση υγιών ποντικιών. Αυτά στη συνέχεια μεγάλωσαν και έγιναν φυσιολογικά ενήλικα ποντίκια, τα οποία ήσαν εξίσου γόνιμα.

Οι Ιάπωνες επιστήμονες δήλωσαν ότι παραμένει ζήτημα προς διερεύνηση το πόσο μεγάλο είναι το χρονικό διάστημα που μπορεί να παραμείνει το σπέρμα ενός θηλαστικού στο διάστημα, χωρίς να υποστεί σοβαρή γενετική βλάβη. Εξάλλου, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η διαστημική ακτινοβολία πέρα την «ασπίδα» του γήινου μαγνητικού πεδίου (που προστατεύει εν μέρει και τον ISS), σε ένα μακρινό πλανήτη όπως ο ‘Αρης, είναι πολύ μεγαλύτερη, άρα και οι κίνδυνοι για το σπέρμα επίσης μεγαλύτεροι.

Πάντως, σύμφωνα με τους ερευνητές, αν η NASA θέλει να αποικίσει τον ‘Αρη, θα πρέπει επίσης να στείλει εκεί σπέρμα από διάφορους ανθρώπους αλλά και ζώα, προκειμένου να διασφαλίσει την αναγκαία γενετική ποικιλομορφία της μελλοντικής αποικίας.

Μερικοί επιστήμονες προτείνουν να δημιουργηθεί μια τράπεζα σπέρματος στο διάστημα ως μια «διαστημική κιβωτός του Νώε», σε περίπτωση που μια κατακλυσμική καταστροφή απειλήσει τη Γη και τον ανθρώπινο πολιτισμό. Ο Γουακαγιάμα πρότεινε να γίνει κάτι τέτοιο στη Σελήνη, αν και παραδέχτηκε ότι είναι πρόωρο να πει κανείς κατά πόσο μια τέτοια ιδέα είναι εφικτή.

πηγή: amna.gr – telegraph.co.uk

ΕΣΥ ΚΑΙ Η ΦΥΣΗ 2

Η ΧΑΡΑ ΤΗΣ ΦΑΝΕΡΗ

Η ΔΙΚΗ ΜΟΥ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ

ΘΑ ΕΠΑΝΑΛΗΦΘΕΙ....

ΕΣΥ ΚΑΙ Η ΦΥΣΗ 1

Η ΑΠΟΔΡΑΣΗ

ΤΟΣΟ ΑΝΑΓΚΑΙΑ

ΧΑΡΑ ΚΑΙ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΣΗ

ΛΗΣΜΟΝΙΑ ΚΑΙ ΑΝΑΝΕΩΣΗ

ΤΟ ΛΙΖΑΚΙ

 ΠΙΣΤΗ ΚΑΙ ΑΦΟΣΙΩΜΕΝΗ

ΑΜΟΙΒΑΙΑ ΤΑ ΑΙΣΘΗΜΑΤΑ... 

Η ΧΑΡΑ ΤΗΣ ΑΠΙΣΤΕΥΤΗ...

ΜΟΝΟ ΕΓΩ ΞΕΡΩ...

Η παραβίαση της απαγορευτικής αρχής του Pauli …

… και η απέχθεια του Pauli για τους χημικούς

Η απαγορευτική αρχή του Pauli αποτελεί μια από τις πιο θεμελιώδεις αρχές της φυσικής. Η αρχή αυτή αποτελεί την βάση της ερμηνείας του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων, της αγωγιμότητας των μετάλλων, του σιδηρομαγνητισμού, της πίεσης εκφυλισμού που κρατά τους λευκούς νάνους και τους αστέρες νετρονίων σταθερούς, καθώς επίσης και άλλα φαινόμενα στη φυσική, την χημεία και την βιολογία.

Η ισχύς της απαγορευτικής αρχής του Pauli για τα ηλεκτρόνια θα ερευνηθεί στα πειράματα VIP (VIolation of Pauli exclusion principle) και VIP-2 στο εργαστήριο του Gran Sasso. Τα πειράματα αυτά θα ψάξουν για ακτίνες Χ από ατομικές μεταβάσεις σε άτομα χαλκού, οι οποίες δεν επιτρέπονται σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli. Τα υποψήφια γεγονότα, αν υπάρχουν, προέρχονται από την μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από το τροχιακό 2p στην θεμελιώδη κατάσταση, η οποία καταλαμβάνεται ήδη από δυο ηλεκτρόνια.

Όταν ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο του χαλκού επιστρέφει στην κενή θέση της  θεμελιώδους κατάστασης, εκπέμπεται φωτόνιο ακτινοβολίας Χ ενέργειας 8,040 keV. To πείραμα VIP ψάχνει για την απαγορευμένη μετάβαση η οποία, αν συμβαίνει, προκαλεί την εκπομπή φωτονίου με ενέργεια μετατοπισμένη κατά 300 eV, από τα 8.040 στα 7.729 keV.

Προς το παρόν, το όριο στην πιθανότητα παραβίασης της απαγορευτικής αρχής του Pauli από ηλεκτρόνια που θέτει το πείραμα VIP είναι 4,7×10⁻²⁹. Το επερχόμενο πείραμα VIP-2 θα βελτιώσει το όριο του VIP κατά δυο τάξεις μεγέθους [Test of the Pauli Exclusion Principle in the VIP-2 underground experiment].

Ας σημειωθεί ότι δεν υπάρχει κάποιο μοντέλο στην κβαντική θεωρία πεδίου που να περιλαμβάνει μικρές παραβιάσεις της απαγορευτικής αρχής. Tα ηλεκτρόνια του χαλκού που θα παραβίαζαν την αρχή του Pauli, δεν θα μπορούσαν να ιδωθούν ούτε ως φερμιόνια ούτε ως μποζόνια. Γι αυτό οι ερευνητές του πειράματος VIP αναφέρονται στην περίπτωση του κβαντικού φαινομένου Hall [μια παιδαγωγική ανασκόπηση εδώ: https://arxiv.org/abs/0711.4697], το οποίο αποτελεί ένα παράδειγμα συστήματος συμπυκνωμένης ύλης δυο διαστάσεων, στο οποίο ο διαχωρισμός φερμιονίων και μποζονίων δεν δουλεύει. Εμπνεόμενοι από αυτή την φυσική αυτών των ειδικών συστημάτων οι ερευνητές του VIP, αναζητούν την παραβίαση της απαγορευτικής αρχής σε άλλα συστήματα.

Όμως, επειδή μάλλον θα αργήσουν πολύ για να ανακαλύψουν κάποια παραβίαση της  αρχής του Pauli, εμείς ας υπενθυμίσουμε λίγα πράγματα για την αρχή που αποτελεί την βάση της ερμηνείας του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων.

Η απαγορευτική αρχή του Pauli

Στην κβαντομηχανική εισάγονται τρεις κβαντικοί αριθμοί για τον καθορισμό της κατανομής των ηλεκτρονικού νέφους ή ατομικού τροχιακού. Οι κβαντικοί αυτοί αριθμοί προκύπτουν από την επίλυση της εξίσωσης Schrödinger για το άτομο του υδρογόνου και είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός (n=1,2, 3,..) – καθορίζει το μέγεθος του τροχιακού, ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός ή αζιμουθιακός (ℓ=0,1,2, … , n-1) –  καθορίζει το σχήμα του τροχιακού και ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (m_ℓ=- ℓ, -ℓ+1, …-1,, 0, +1, … ℓ-1, ℓ) – καθορίζει τον προσανατολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους σε σχέση με τους άξονες x, y, z. Κάθε δυνατή τριάδα κβαντικών αριθμών (n, ℓ, m_ℓ) οδηγεί σε μια λύση της εξίσωσης Schrödinger, καθορίζοντας ένα συγκεκριμένο τροχιακό του ατόμου.

O Wolfgang Pauli

Ο Pauli ήταν ο πρώτος που διαπίστωσε πως οποιοδήποτε ηλεκτρόνιο σε οποιοδήποτε άτομο έπρεπε να χαρακτηρίζεται και από έναν τέταρτο κβαντικό αριθμό με δυο δυνατές τιμές. Aυτός είναι ο κβαντικός αριθμός του spin (m_s=±1/2), ο οποίος όμως δε συμμετέχει στη διαμόρφωση της τιμής της ενέργειας του ηλεκτρονίου και κατά συνέπεια στο καθορισμό του ατομικού τροχιακού.

Και για να εξηγηθεί ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων, πρέπει να αποδεχτούμε πως είναι αδύνατον να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δυο ηλεκτρόνια με την ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, m_l, m_s). Πρόκειται για την περίφημη απαγορευτική αρχή του Pauli, μια ονομασία που δόθηκε από τον Paul Dirac.

Έτσι, δυο ηλεκτρόνια με τους ίδιους κβαντικούς αριθμούς δεν μπορούν να καταλαμβάνουν το ίδιο τροχιακό. Για τον λόγο αυτό ο κανόνας 2n² του Bohr έδινε σωστά αποτελέσματα – δυο ηλεκτρόνια στον εσώτερο φλοιό, οκτώ στον επόμενο, δεκαοκτώ στον αμέσως επόμενο κ.ο.κ. Αυτός επίσης είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο δεν πέφτουν στην θεμελιώδη κατάστασή του.

Γιατί ο Pauli μισούσε τους χημικούς

Η πεμπτουσία των χημικών, ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων, βασίζεται στην απαγορευτική αρχή του Pauli. Όμως παρά την τεράστια συνεισφορά του Pauli στην Χημεία, κατά βάθος μισούσε τους χημικούς για δυο λόγους κυρίως:
Κατ’ αρχήν, ο πατέρας του, που ήταν χημικός διεθνούς φήμης στο πανεπιστήμιο της Βιένης, εγκατέλειψε την μητέρα του για μια γυναίκα  συνομήλικη του γιού του – τότε ο Pauli ήταν 27 ετών – και το γεγονός αυτό οδήγησε την μητέρα του σε αυτοκτονία.
Από την άλλη, προς το τέλος της δεκαετίας του 1920, ο Pauli ερωτεύτηκε και παντρεύτηκε μια εντυπωσιακή γυναίκα από τον χώρο του θεάματος. Είχε διατυπώσει την απαγορευτική αρχή του και ήταν ήδη μεγάλο όνομα στον χώρο της φυσικής, γεγονός που χρησιμοποίησε απροκάλυπτα για να σαγηνέψει την γυναίκα του,  η οποία όμως τον εγκατέλειψε πριν καν συμπληρώσουν έναν χρόνο γάμου.  Κι όπως ανέφερε ο ίδιος, αυτό που τον είχε πικράνει περισσότερο ήταν ότι τον παράτησε για έναν χημικό! «Μακάρι να ήταν ταυρομάχος – κάποιος με τον οποίο δεν θα μπορούσα να αναμετρηθώ. Αλλά για έναν χημικό;»
Επομένως, αν ζούσε σήμερα ο Pauli, σίγουρα θα γινόταν έξαλλος αν μάθαινε πως μεταξύ των ερευνητών που προσπαθούν να αποδείξουν την παραβίαση της απαγορευτικής αρχής του βρίσκονται και χημικοί, με εξειδίκευση στην ατομική φασματοσκοπία.

Η απαγορευτική αρχή του Pauli βασίζεται στην θεμελιώδη διαφορά μεταξύ κλασικής και κβαντική φυσικής ως προς τη δυνατότητα διάκρισης των ταυτόσημων σωματιδίων ενός συστήματος. Όταν λέμε ταυτόσημα σωματίδια εννοούμε τα σωματίδια που έχουν τις ίδιες ακριβώς φυσικές ιδιότητες όπως μάζα, φορτίο, σπιν και όλους τους κβαντικούς αριθμούς που απαιτούνται για τον πλήρη καθορισμό της ταυτότητάς τους.

Φερμιόνια και Μποζόνια

Στην κλασική φυσική τα ταυτόσημα σωματίδια μπορούν πάντα να διακριθούν μεταξύ τους, δεδομένου ότι το κάθε σωματίδιο διαθέτει την δική του τροχιά. Έτσι σε κάθε χρονική στιγμή, σύμφωνα πάντα με την κλασσική φυσική, μπορούμε να γνωρίζουμε κάθε χρονική στιγμή που βρίσκεται το κάθε σωματίδιο και έτσι να τα διακρίνουμε μεταξύ τους. Αντίθετα, στην κβαντική φυσική σωματίδια που ανήκουν στο ίδιο φυσικό σύστημα είναι αδύνατον να διακριθούν το ένα από το άλλο εφόσον περιγράφονται από επικαλυπτόμενες κυματοσυναρτήσεις που επιτρέπουν τα σωματίδια του συστήματος να βρίσκονται στο ίσιο σημείο του χώρου, γεγονός που καθιστά την διαφοροποίησή τους αδύνατη.

Αυτή η θεμελιώδης διαφορά απεικονίζεται καθαρά στο επόμενο σχήμα:

Η διαφορά μεταξύ κλασικής και κβαντικής φυσικής ως προς τη διακρισιμότητα των ταυτόσημων σωματιδίων. Τα ηλεκτρόνια ενός «κλασικού ατόμου» (Σχ. α) μπορούν πάντα να διακριθούν χάρις στη μοναδικότητα της τροχιάς τους ενώ το αντίστοιχο «κβαντικό άτομο» (Σχ. β) η διάκρισή τους είναι αδύνατη, αφού τα σωματίδια περιγράφονται από επικαλυπτόμενες κυματοσυναρτήσεις και συνπώς μπορούν να βρεθούν στο ίδιο σημείο του χώρου.

Στην κβαντική μηχανική λοιπόν τα ταυτόσημα σωματίδια που ανήκουν στο ίδιο φυσικό σύστημα είναι αδύνατον να διακριθούν μεταξύ τους και αυτό αποτελεί ένα θεμελιώδες φυσικό γεγονός που είναι γνωστό ως αρχή της μη διακρισιμότητας  των ταυτόσημων σωματιδίων.

Μια αυτονόητη συνέπεια αυτής της αρχής είναι ότι τα ταυτόσημα σωματίδια που ανήκουν στο ίδιο φυσικό σύστημα – και επομένως έχουν επικαλυπτόμενα νέφη πιθανότητας  – θα πρέπει να περιγραφούν κατά τέτοιο τρόπο ώστε η διάκρισή τους – ποιο είναι το 1, ποιο το 2 κ.λπ. – να είναι θεμελιωδώς αδύνατη. Όσο αθώα κι αν ακούγεται αυτή η απαίτηση έχει δραστικές συνέπειες στην κβαντομηχανική περιγραφή ενός συστήματος ταυτόσημων σωματιδίων.

Πολύ εύκολα μπορεί να δειχθεί πως η αρχή της μη διακρισιμότητας των ταυτόσημων σωματιδίων μας οδηγεί στο εξής συμπερασμα: Η κυματοσυνάρτηση ενός συστήματος δυο ταυτόσημων σωματιδίων πρέπει να είναι συμμετρική ή αντισυμμετρική ως προς την εναλλαγή των μεταβλητών της: Ψ(1,2)= ±Ψ(2,1)

Πιο από τα δυο πρόσημα πρέπει να επιλεγεί; Η απάντηση περιέχεται στην (γενικευμένη) αρχή του Pauli: Όλα τα σωματίδια με ακέραιο σπιν (s=0, 1, 2,…) – περιγράφονται από συμμετρικές κυματοσυναρτήσεις, ενώ όλα τα σωματίδια με ημιακέραιο σπιν (s=1/2, 3/2,…) – τα αποκαλούμενα φερμιόνια – από κυματοσυναρτήσεις που είναι αντισυμμετρικές ως προς την εναλλαγή των μεταβλητών τους.

Εξαιτίας της αρχής αυτής δυο ηλεκτρόνια με παράλληλα (ίδιο) σπιν κρατούνται μακριά το ένα από το άλλο, αφού η χωρική κυματοσυνάρτηση αντισυμμετρική, οπότε ψ(r₁,r₂)=-ψ(r₂,r₁) και για r₁=r₂=r προκύτπει ψ(r,r)=-ψ(r,r), οπότε ψ(r,r)=0, που σημαίνει ότι η πυκνότητα πιθανότητας να βρούμε δυο ηλεκτρόνια στο ίδιο σημείο του χώρου είναι ακριβώς μηδέν! Και δεν χρειάζεται καμία ιδιαίτερη φαντασία για να αντιληφθεί κανείς ότι αυτή είναι μια ειδική εκδήλωση της απαγορευτικής αρχής του Pauli. Αφού τα σωματίδια έχουν το ίδιο σπιν, προφανώς δεν μπορούν να βρεθούν και στο ίδιο σημαίο του χώρου, διότι τότε θα είχαν τους ίδιους «κβαντικούς αριθμούς», δηλαδή τα ίδια ακριβώς χαρακτηριστικά: μετά από μια μέτρηση που θα τα εντόπιζε στο ίδιο ακριβώς σημείο και με το ίδιο σπιν, τα δυο σωματίδια θα περιγράφονταν από την ίδια κβαντική κατάσταση. Δηλαδή αυτό που αποκλείει η απαγορευτική αρχή. Δυο ηλεκτρόνια που έχουν παράλληλα σπιν  κρατιούνται μακριά το ένα από το άλλο! Ενώ δεν υπάρχει καμιά τέτοια … διάθεση αποφυγής όταν τα σωματίδια έχουν αντιπαράλληλα σπιν, ιότι τα΄τοε η χωρική κυματοσυνάρτηση είναι συμμετρική και δεν μηδενίζεται για r₁=r₂=r αφού ψ(r₁,r₂)=ψ(r₂,r₁). Τα παράλληλα σπιν αλληλοαποφεύγονται, ενώ τα αντιπαράλληλα «θέλουν» να βρίσκονται κοντά!

Φερμιόνια είναι τα ηλεκτρόνια,τα πρωτόνια, τα νετρόνια και γενικότερα όλα τα σωματίδια που αποτελούν τους βασικούς δομικούς λίθους της ύλης. Και ως φερμιόνια υπακούουν στην απαγορευτική αρχή του Pauli – αλλιώς δεν θα υπήρχαν ούτε πολυηλεκτρονικά άτομα ούτε οι πυρήνες τους. Αντίθετα, όλα τα σωματίδια φορείς των αλληλεπιδράσεων, όπως τα φωτόνια, είναι μποζόνια. Και πρέπει να είναι μποζόνια ώστε να μην υπακούουν στην αρχή Pauli για να είναι δυνατή η συνύπαρξή τους στην ίδια κβαντική κατάσταση, που είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την δημιουργία ενός μακροσκοπικού κυματικού φαινομένου.

περισσότερες λεπτομέρειες για την απαγορευτική αρχή του Pauli, σε λυκειακό επίπεδο ΕΔΏ: ebooks.edu.gr και σε λίγο πιο προχωρημένο επίπεδο ΕΔΩ: Τραχανάς Στέφανος, ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ