Η φυσική το 2011 σύμφωνα με την ανασκόπηση του Physics World

Το κορυφαίο επίτευγμα του 2011 αφορά τις διαδρομές που ακολουθούν φωτόνια καθώς περνούν από μια διπλή σχισμή -εικόνα αρχείου 

Μια πρωτοποριακή μελέτη για την καταγραφή της διαδρομής που ακολουθούν μεμονωμένα φωτόνια ήταν το κορυφαίο επίτευγμα του 2011 στη Φυσική σύμφωνα με το έγκριτο Physics World, το οποίο εκδίδει το Ινστιτούτο Φυσικής της Βρετανίας.

Στην κορυφή του φετινού Top10 βρίσκεται η εργασία του Εφρέμ Στάινμπεργκ στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο του Καναδά. Ο ερευνητές της κβαντομηχανικής κατάφερε να δείξει πειραματικά κάτι που θεωρούνταν αδύνατο έως τώρα: την παρακολούθηση της ακριβούς διαδρομής μεμονωμένων φωτονίων που δημιουργούν σχήματα συμβολής καθώς περνούν μέσα από μια διπλή σχισμή. Χάρη στο νέο πείραμα, δεν είναι πλέον απαγορευμένη για τους κβαντικούς φυσικούς η ερώτηση σχετικά με το πού βρίσκεται ένα φωτόνιο, πριν αυτό εντοπιστεί στο χώρο.

Aephraim Steinberg wants you to throw off your quantum biases

Τις υπόλοιπες εννέα θέσεις καταλαμβάνουν:

• Μετρώντας την κυματοσυνάρτηση: Ο Τζεφ Λούντιν του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνών του Καναδά, ο  οποίος χρησιμοποίησε την τεχνική της «ασθενούς μέτρησης» για να προσδιόρισουν την κυματοσυνάρτηση ενός συνόλου όμοιων φωτονίων, χωρίς να καταστρέψουν κανένα από αυτά. Η μέχρι σήμερα χρησιμοποιούμενη μέθοδο της «κβαντικής τομογραφίας» αλλοίωνε την κατάσταση των φωτονίων.

The wavefunction of a photon, containing all the information about it at any given time, is colourfully depicted in this artist's interpretation, superimposed on an image of the experimental set-up used by Lundeen and his team. (Courtesy: Jeff Lundeen and Charles Bamber)

• Αόρατος μανδύας: Στην τρίτη θέση βρίσκονται δύο ερευνητικές ομάδες, μία στο Πανεπιστημίου Κορνέλ των ΗΠΑ με επικεφαλής Αλεξάντερ Γκαέτα και μία στο Imperial College του Λονδίνου υπό τον Μάρτιν ΜακΚολ. Οι δύο ομάδες έδειξαν, αρχικά θεωρητικά και έπειτα πρακτικά, ότι ένα συμβάν στον χώρο και τον χρόνο μπορεί να καταστεί «ανύπαρκτο» για τον παρατηρητή, εάν καλυφθεί από ένα «χωροχρονικό αόρατο μανδύα».

Cloaking space–time

• Οι μαύρες τρύπες ως μεζούρα: Στην τέταρτη θέση μια νέα τεχνική ακριβούς μέτρησης των κοσμικών αποστάσεων, η οποία χρησιμοποιεί ως σημείο αναφοράς μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Η μέθοδος προτάθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης στη Δανία και του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία, με επικεφαλής τον Ντάραχ Γουότσον. Αντίθετα με τους υπερκαινοφανείς αστέρες που χρησιμοποιούνται σήμερα ως σημεία αναφοράς για τη μέτρηση αποστάσεων, οι μαύρες τρύπες στους γαλαξιακούς πυρήνες υπάρχουν παντού και η ακτινοβολία τους διαρκεί περισσότερο χρόνο.

Galaxy cluster containing a quasar

• Και εγένετο φως: Στην πέμπτη θέση ο Κρίστοφερ Γουίλσον του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Τσάλμερς της Σουηδίας, ο οποίος, μαζί με φυσικούς από την Ιαπωνία, την Αυστραλία και τις ΗΠΑ, έριξε φως στο κβαντικό «φαινόμενο Καζιμίρ». Κατάφεραν με τη βοήθεια ενός κατόπτρου να μετατρέψουν ζεύγη εικονικών φωτονίων σε πραγματικά φωτόνια, στη ουσία γεννώντας φως από το σκοτάδι.

An illustration of the dynamical-Casimir-effect experiment. The round mirror at the top of the image symbolizes the vibrating mirror that is created in the SQUID below. (Courtesy: Philip Krantz, Chalmers University)

• Ζέστη ρεκόρ: Στην έκτη θέση, μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ, την Ινδία και την Κίνα, η οποία πραγματοποίησε την ακριβέστερη ως σήμερα εκτίμηση της θερμοκρασίας (δύο τρισεκατομμύρια βαθμοί Κέλβιν) που επικρατούσε στο νεογέννητο σύμπαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν ακόμα σχηματιστούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια από μια «σούπα» ελεύθερων κουάρκ και γλουονίων. 

• Μαγειρεύοντας νετρίνα: Στην έβδομη θέση μια διεθνής ομάδα φυσικών που εργάζονται στο ιαπωνικό πείραμα Τ2Κ. Εξέπεμψαν μια υπόγεια ακτίνα νετρίνων μυονίων σε έναν ανιχνευτή και ανακάλυψαν έξι νετρίνα που είχαν «ταλαντωθεί», ή μεταμορφωθεί σε νετρίνα ηλεκτρονίων, δείχνοντας έτσι ότι όντως μία μορφή νετρίνο μπορεί να μεταβληθεί σε μία άλλη.

The SuperKamiokande detector

• Βιολέιζερ: Στην όγδοη θέση η ομάδα του Μάλτε Γκάδερ στο Χάρβαρντ, η οποία δημιούργησε το πρώτο βιολογικό λέιζερ από ζωντανό κύτταρο, χρησιμοποιώντας μια δέσμη ισχυρού μπλε φωτός για να διεγείρουν φθορίζουσες πρωτεΐνες στο κύτταρο.

Microscope image of a single biological cell (shown in black and white) that is genetically programmed to produce green fluorescent protein (GFP). When placed inside an optical resonator, this cell can generate green laser light. Due to the irregular internal structure of the cell, the laser spot has an apparently random pattern. (Courtesy: Malte Gather)

• Κβαντικό τσιπ: Στην ένατη θέση ο Ματέο Μαριαντόνι και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, οι οποίοι πέτυχαν σημαντική πρόοδο για τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή, δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο τσιπ που εκτελεί δύο κβαντικούς αλγόριθμους.

In the centre of the image is a quantum bus. This is connected on either side to a qubit (the two squares in the image). Each of these qubits is then linked to a quantum memory. A zeroing register is included in each of the squares in the centre of the image. (Courtesy: Erik Lucero)

• Κατάλοιπα του Μπιγκ Μπανγκ: Στη δέκατη θέση, τέλος, βρίσκεται η ομάδα της Μισέλ Φουμαγκάλι στα πανεπιστήμια της Καλιφόρνια και του Βερμόντ, η οποία εντόπισε για πρώτη φορά αρχέγονα νέφη αερίων, κυρίως υδρογόνου, που θεωρούνται αυθεντικά απομεινάρια της Μεγάλης Έκρηξης. 

An artist's impression of an ancient cloud forming into a star

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ
 http://physicsworld.com/cws/article/news/48126
Επιλογή φωτογραφιών απο διαδίκτυο: Τίνα Νάντσου