Του Γιώργου Μουζλάνοβ

Στις 6 Οκτωβρίου του 2020 η Σουηδική Ακαδημία των Επιστημών ανακοίνωσε πως απονέμει το Βραβείο Nobel κατά το ήμισυ στον Roger Penrose για την ανακάλυψη του ότι οι μαύρες τρύπες αποτελούν μία συνεπή πρόβλεψη της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και το υπόλοιπο μισό του βραβείου εξ ημισείας στον Reinhard Genzel και στην Andrea Ghez για την ανακάλυψη ενός υπερμεγέθους συμπαγούς αντικειμένου στο κέντρο του Γαλαξία μας. Το αντικείμενο που ονομάζουμε Μαύρη Τρύπα (1) έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον τόσο του επιστημονικού κόσμου όσο και του κόσμου της επιστημονικής φαντασίας, καθώς συχνά αποτελεί αφηγηματικό μηχανισμό για να «υποστηρίξει» την πλοκή. Στο παρόν άρθρο θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε τι είναι αυτό που ονομάζουμε Μαύρες Τρύπες (ΜΤ).

Γράφει η Αφροδίτη Νάση και η Πηνελόπη Αγγελοπούλου

Στα προηγούμενα Τεύχη του Physics Time, αναφερθήκαμε στους διάφορους πληθυσμούς  φορτισμένων σωματιδίων που περιέχει η γήινη μαγνητόσφαιρα (βλέπε Άρθρο 1ου Τεύχους: Παγιδευμένα φορτισμένα σωματίδια γύρω από τη Γη), και εξετάσαμε τον τρόπο με τον οποίο ένα φορτισμένο σωματίδιο καταλήγει να εκτελεί γυροκίνηση γύρω από μία μαγνητική δυναμική γραμμή (βλέπε Άρθρο 2ου Τεύχους: Γυροκίνηση – ο Lorentz και η έλικα). Σε αυτό το άρθρο θα δούμε κάποιες χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτής της κίνησης, που θα μας υποδείξουν το πώς οδηγούμαστε στην κίνηση ανάκλασης/αναπήδησης κατά μήκος μιας μαγνητικής δυναμικής γραμμής.
Σύμφωνα με τη γενικότερη περίπτωση, η οποία αναλύθηκε στο 2ο Τεύχος, σε ένα σωματίδιο μάζας m και φορτίου q, το οποίο κινείται με ταχύτητα V και επιτάχυνση a, σε περιοχή με μαγνητικό πεδίο B και ηλεκτρικό πεδίο E, στο οποίο ασκείται και μια εξωτερική δύναμη F, θα ασκείται η συνολική δύναμη:

Του Γιώργου Μουζλάνοβ

11 Φεβρουαρίου 2016. Η επιστημονική ομάδα του LIGO και του VIRGO ανακοινώνει πως πέντε μήνες νωρίτερα, στις 14 Σεπτεβρίου 2015, παρατηρήθηκαν άμεσα για πρώτη φορά, βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο μαύρων οπών. 'Εκτοτε, συνεχίζει να ανιχνεύει όλο και περισσότερα γεγονότα. Μάλιστα, την επόμενη χρονιά, το 2017, δόθηκε το βραβείο Nobel στους Rainer Weiss, Kip Thorne και Barry Barish για τη συνεισφορά τους πάνω στην ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων. Ακούγοντας κάποιος αυτή την ειδηση και σκεπτόμενος πως το Nobel  εχει δωθεί  σε μερικούς μεγάλους επιστήμονες στο παρελθόν (αποφεύγουμε την αναφορά σε ονόματα για να μήν αδικήσουμε κάποιον που μπορεί να ξεχάσουμε, άλλωστε η πλήρης λίστα υπάρχει στην ιστοσελίδα των βραβείων Νόμπελ), προκύπτει ότι μάλλον ειναι κάτι σημαντικό αυτό που ονομάζουμε βαρυτικά κύματα. Τι είναι όμως τα βαρυτικά κύματα, και γιατί έχουν αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε το σύμπαν;

Γράφει η Αφροδίτη Νάση και η Πηνελόπη Αγγελοπούλου

Η γήινη μαγνητόσφαιρα περιέχει διάφορους πληθυσμούς πλάσματος φορτισμένων σωματιδίων, οι οποίοι προέρχονται είτε από τη γήινη ιονόσφαιρα είτε από τον ηλιακό άνεμο (βλέπε και άρθρο 1ου Τεύχους: Παγιδευμένα φορτισμένα σωματίδια γύρω από τη Γη). Οι πληθυσμοί αυτοί αλληλεπιδρούν και επηρεάζουν ταυτόχρονα τις δομές των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, οι οποίες με τη σειρά τους καθορίζουν και την ίδια την κίνηση των σωματιδίων, οδηγώντας τα στο να πραγματοποιούν τις τρεις χαρακτηριστικές κινήσεις τους (Εικόνα 1): τη γυροκίνηση (gyro-motion), την κίνηση αναπήδησης (bounce motion) και την κίνηση ολίσθησης (drift motion). Ποιοι μηχανισμοί όμως οδηγούν σε αυτό το αποτέλεσμα; Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τον τρόπο με τον οποίο ένα φορτισμένο σωματίδιο καταλήγει να εκτελεί γυροκίνηση γύρω από μία μαγνητική δυναμική γραμμή.

Γράφει η Αφροδίτη Νάση και η Πηνελόπη Αγγελοπούλου

Η Γη αποτελεί έναν από τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος ο οποίος διαθέτει ενδογενές μαγνητικό πεδίο, δηλαδή πεδίο που παράγεται από μηχανισμούς στο εσωτερικό του (βλ. ‘’γεωδυναμό’’). Το μαγνητικό πεδίο της Γης, κοντά στην επιφάνειά της, ακολουθεί προσεγγιστικά την κλασική μορφή ενός διπόλου (Εικόνα 1), όπως αυτή που παράγεται από έναν γραμμικό μαγνήτη. Αυτό συμβαίνει περίπου μέχρι την απόσταση των 6 ακτίνων Γης (ή περίπου των 38.000 χιλιομέτρων). Όσο απομακρυνόμαστε από την επιφάνεια της Γης, η μορφή του πεδίου αποκλίνει από την ιδανική διπολική εξαιτίας της αλληλεπίδρασής του με τον ηλιακό άνεμο, μια συνεχή ροή σωματιδίων που ρέει από τον Ήλιο προς όλες τις διευθύνσεις. Ο ηλιακός άνεμος παραμορφώνει το μαγνητικό πεδίο της Γης, συμπιέζοντάς το στην προσήλια πλευρά, και επιμηκύνοντάς το στην αφήλια, δίνοντάς του τη χαρακτηριστική του μορφή, που μοιάζει με σταγόνα νερού (Εικόνα 2). Η κοιλότητα αυτή μέσα στην οποία επικρατεί το μαγνητικό πεδίο της Γης, ονομάζεται γήινη μαγνητόσφαιρα.