ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Κυριακή 17 Ιούνη 2001
Σελ. /24
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Ενα αστέρι στη γυάλα

Οσο κι αν φαίνεται απίθανο, κάποιοι επιστήμονες έχουν αρχίσει να μελετούν μέσα σε εργαστήρια, μερικές από τις πιο βίαιες εκρήξεις που συμβαίνουν στο σύμπαν

Το Εργαστήριο Ενέργειας Λέιζερ του Πανεπιστημίου Ρότσεστερ της Νέας Υόρκης έχει μέγεθος ποδοσφαιρικού γηπέδου. Περιέχει εκατοντάδες τόνους γυαλιού, ατσαλιού και πλαστικού, που σχηματίζουν την ισχυρότερη πηγή ακτίνων λέιζερ στον πλανήτη, το σύστημα «Ωμέγα». Κάθε μία ώρα, συστοιχίες τεράστιων πυκνωτών εκφορτίζουν στιγμιαία τα φορτία τους τάσης 15.000 βολτ μέσα από πανίσχυρες λάμπες που παράγουν 60 διαφορετικά ρεύματα φωτονίων. Τα ρεύματα αυτά ακολουθούν γυάλινες δοκούς μήκους 60 μέτρων, που τα οδηγούν σε ένα θάλαμο μεγέθους διώροφου σπιτιού. Στο κέντρο της μεγάλης μπλε σφαίρας που βρίσκεται στο θάλαμο αυτό, οι ακτίνες συγκλίνουν σε ένα σημείο με ακρίβεια εκατοντάκις χιλιοστού του μέτρου. Η ενέργεια που συγκεντρώνεται σ' αυτό το σημείο μεγέθους κεφαλιού καρφίτσας είναι ασύλληπτη: 60 εκατομμύρια μεγαβάτ! Περισσότερη από την ισχύ που καταναλώνουν ολόκληρες οι ΗΠΑ.

Οσα συμβαίνουν στο εργαστήριο του συστήματος «Ωμέγα» ίσως αποδειχτούν ορόσημο για την αστροφυσική. Μέχρι τώρα, η επιστήμη αυτή είχε να κάνει περισσότερο με την παρατήρηση παρά με το πείραμα. Οι αστροφυσικοί δεν είχαν μπορέσει ποτέ πριν να κάνουν δοκιμές και πειράματα πάνω σ' αυτό που μελετούν, όπως μπορούν να κάνουν οι χημικοί ή οι φυσικοί. Ολα τους τα δεδομένα ήταν ό,τι παρατηρούσαν στον ουρανό: μερικά φωτόνια που συνέλαβε το τηλεσκόπιο, τα φασματικά δακτυλικά αποτυπώματα μακρινών άστρων, γαλαξιών και διαστρικών νεφών. Ξεκινώντας από αυτά τα περιορισμένα στοιχεία έπρεπε να κάνουν υποθέσεις και να χτίσουν θεωρίες για την εξήγηση του σύμπαντος. Τώρα, γιγαντιαία λέιζερ όπως το «Ωμέγα», αλλά και άλλες μηχανές μελέτης της σύντηξης, ίσως επιτρέψουν στους αστρονόμους να αναπαραγάγουν -σε μικροσκοπική κλίμακα- τα πιο βίαια στοιχεία του ουρανού: τα ωστικά κύματα που δημιουργεί η έκρηξη αστέρων που ονομάζονται υπερκαινοφανείς (σουπερνόβα), τις τεράστιες πιέσεις στον πυρήνα των γιγάντιων αεριωδών πλανητών όπως ο Δίας, ακόμη και τις «κραυγές» των άστρων που είναι στη φάση της γέννησής τους.

Για να λειτουργήσει το σύστημα λέιζερ «Ωμέγα» μόλις για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου απαιτεί ηλεκτρική ενέργεια ίση με την κατανάλωση ολόκληρων των ΗΠΑ κάθε χρονική στιγμή. Η ενέργεια αυτή που αποθηκεύεται σιγά σιγά σε τεράστιους πυκνωτές, ρέει απότομα στα λέιζερ (λευκά κουτιά) που κατευθύνουν τις ακτίνες τους στο θάλαμο - στόχο (κουτί μεταλλικού χρώματος στο κέντρο). Το «Ωμέγα» μπορεί να δημιουργήσει πιέσεις που είναι δεκάδες δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση στη Γη
Για να λειτουργήσει το σύστημα λέιζερ «Ωμέγα» μόλις για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου απαιτεί ηλεκτρική ενέργεια ίση με την κατανάλωση ολόκληρων των ΗΠΑ κάθε χρονική στιγμή. Η ενέργεια αυτή που αποθηκεύεται σιγά σιγά σε τεράστιους πυκνωτές, ρέει απότομα στα λέιζερ (λευκά κουτιά) που κατευθύνουν τις ακτίνες τους στο θάλαμο - στόχο (κουτί μεταλλικού χρώματος στο κέντρο). Το «Ωμέγα» μπορεί να δημιουργήσει πιέσεις που είναι δεκάδες δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση στη Γη
Η κατανόηση των ωστικών κυμάτων των υπερκαινοφανών, μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν πώς τα αστέρια αυτά μπολιάζουν την επόμενη γενιά αστεριών και πλανητών με βαριά στοιχεία. Σε ένα τυπικό άστρο, η σύντηξη οδηγεί στο σχηματισμό βαρύτερων από το υδρογόνο στοιχείων, φτάνοντας μέχρι και το σίδηρο. Αλλά τα στοιχεία με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό από το σίδηρο, όπως το ιώδιο, ο ψευδάργυρος, ο χρυσός και αρκετά από τα απαραίτητα για τη ζωή, μπορούν να γεννηθούν μόνο σε πολύ μεγάλα άστρα, που θα καταλήξουν να γίνουν υπερκαινοφανείς. Τότε, τα στοιχεία αυτά «ψεκάζονται» από τους υπερκαινοφανείς μέσα στους γαλαξίες τους, δίνοντας κρίσιμα συστατικά στοιχεία στους άλλους ήλιους και τους πλανήτες που σχηματίζονται στη γύρω περιοχή. Παραμένει μυστήριο ο μηχανισμός που γίνεται αυτό το «ψέκασμα». Σε έναν τυπικό υπερκαινοφανή, τα βαρύτερα στοιχεία βρίσκονται κοντά στον πυρήνα κι ωστόσο οι παρατηρήσεις δείχνουν τα στοιχεία αυτά να βρίσκονται στο μέτωπο του ωστικού κύματος, όταν εκραγεί το αστέρι. Κάτι γίνεται και το αστέρι γυρίζει τα μέσα έξω.

Οι τεχνικές που αναπτύσσονται μπορεί να επιτρέψουν τη διερεύνηση αστρονομικών μυστηρίων πιο κοντινών στη Γη. Οπως είναι το τι συμβαίνει στον πυρήνα πλανητών σαν το Δία. Οι αστρονόμοι ξέρουν ότι η πίεση στο κέντρο τέτοιων πλανητών πρέπει να είναι μεγάλη, αλλά δεν μπορούν να πουν αν είναι αρκετή για να συμπιέσει το υδρογόνο τόσο, ώστε να γίνει στερεό (μεταλλικό υδρογόνο). Μερικά προκαταρκτικά πειράματα φαίνεται να πέτυχαν ήδη τη μετατροπή υδρογόνου στη μεταλλική του μορφή μέσα στο εργαστήριο.

Στο εσωτερικό του λέιζερ «Ωμέγα» 60 ακτίνες συγκλίνουν σε ένα στόχο όχι μεγαλύτερο από το κεφάλι μιας καρφίτσας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται δημιουργεί στιγμιαία συνθήκες ανάλογες με εκείνες ενός άστρου
Στο εσωτερικό του λέιζερ «Ωμέγα» 60 ακτίνες συγκλίνουν σε ένα στόχο όχι μεγαλύτερο από το κεφάλι μιας καρφίτσας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται δημιουργεί στιγμιαία συνθήκες ανάλογες με εκείνες ενός άστρου
Τα γιγαντιαία λέιζερ δεν είναι η μόνη τεχνική που έχουν οι αστροφυσικοί, για να αναπαράγουν ουράνια φαινόμενα. Μηχανήματα που διοχετεύουν στιγμιαία τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικών φορτίων μέσα από αγωγούς πετυχαίνουν την εξαέρωση και μετατροπή των αγωγών αυτών σε πλάσμα τεραστίων θερμοκρασιών. Χρησιμοποιώντας τέτοια μηχανήματα οι επιστήμονες μπόρεσαν να δημιουργήσουν σε μικροσκοπική κλίμακα το ανάλογο ενός καταπληκτικού φαινομένου που παρατηρείται στα άστρα που βρίσκονται σε φάση σχηματισμού. Τα άστρα αυτά εκλύουν ένα λεπτό πίδακα αερίων, που εκτείνεται μέχρι και 10 έτη φωτός μακριά. Για να γίνει κατανοητό το παράξενο του φαινομένου μπορεί να παρομοιαστεί με την εκτόξευση ενός πίδακα νερού σε ύψος 500 χιλιομέτρων!

Οι ΗΠΑ κατασκευάζουν ήδη τον απόγονο του «Ωμέγα»: ένα σύστημα με 192 ακτίνες λέιζερ, που θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή νέων όπλων (που θα στρέφονται ενάντια σε ποιους;), αλλά και για να πετύχει σύντηξη που θα παράγει περισσότερη ενέργεια απ' όση καταναλώνει. Η συσκευή αυτή ίσως επιτρέψει τη μελέτη της πιο βίαιης έκρηξης που παρατηρείται στο σύμπαν, της έκρηξης ακτίνων γάμα. Οι επιστήμονες αποδίδουν το φαινόμενο αυτό στη δημιουργία δύο μαζών ύλης και αντιύλης κατά τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων ή την έκρηξη ενός πολύ μεγάλου υπερκαινοφανούς.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Discover»




Διαβάστε στο «Ρ»
Ο καιρός
Weather data from openweathermap.org