Μενού

Ροή ειδήσεων
Παγκόσμια Ημέρα
Ημέρα της Μαϊμούς
Facebook Twitter Google+

Ένα ακόμα βήμα για την εύρεση της πηγής καθαρής ενέργειας έκαναν οι επιστήμονες!

Καινοτομία
Γραμματοσειρά

Οι ερευνητές έχουν μοντελοποιήσει τις δράσεις των ηλεκτρονίων κάτω από ακραίες θερμοκρασίες και πυκνότητες, όπως αυτές που βρίσκονται μέσα σε πλανήτες και αστέρια και ανακάλυψαν εντυπωσιακά στοιχεία. Το έργο δίνει πληροφορίες για τη συμπεριφορά της ύλης σε πειράματα σύντηξης, που μπορεί μια μέρα να οδηγήσει σε μια αναζητούμενη πηγή καθαρής ενέργειας!

Τα ηλεκτρόνια είναι ένα στοιχειώδες συστατικό του κόσμου μας και καθορίζουν πολλές από τις ιδιότητες των στερεών και των υγρών. Φέρουν επίσης ηλεκτρικό ρεύμα, χωρίς το οποίο δεν θα ήταν εφικτό το περιβάλλον υψηλής τεχνολογίας με smartphones, υπολογιστές και ακόμη και λαμπτήρες.

Παρά την πανταχού παρουσία τους, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμα καταφέρει να περιγράψουν με ακρίβεια τη συμπεριφορά μεγάλου αριθμού αλληλεπιδρώντων ηλεκτρονίων.
Αυτό ισχύει ιδιαίτερα στις ακραίες θερμοκρασίες και πυκνότητες, όπως στους πλανήτες ή στα αστέρια, όπου τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν «θερμή πυκνή ύλη». Οι επιστήμονες έχουν πολλά μοντέλα για να επιλέξουν τα οποία ωστόσο δεν έχουν ακρίβεια η σημαντική αξιοπιστία.

ilektriko (3).jpg

Τώρα, μια ερευνητική ομάδα που αποτελείται από ομάδες από το Imperial College του Λονδίνου, το Πανεπιστήμιο Kiel και το Los Alamos και τα Εθνικά Εργαστήρια Lawrence Livermore στις ΗΠΑ, κατάφερε να περιγράψει τα ηλεκτρόνια υπό αυτές τις ακραίες συνθήκες με ακριβείς προσομοιώσεις.

Τα ερευνητικά τους ευρήματα, τα οποία επιλύουν ένα πρόβλημα της φυσικής εδώ και δεκαετίες, δημοσιεύονται στο περιοδικό Physical Review Letters.

Πέντε χρόνια και τρία συμβαλλόμενα μέρη

Ο καθηγητής Matthew Foulkes, από το Τμήμα Φυσικής του Imperial, δήλωσε: «Χρειάστηκαν πέντε χρόνια και μια ομάδα επιστημόνων από τρεις χώρες για να αναπτύξουν τις νέες τεχνικές που είναι απαραίτητες για να περιγράψουν με ακρίβεια την θερμή πυκνή ύλη.

"Τώρα, επιτέλους, είμαστε σε θέση να πραγματοποιήσουμε ακριβείς και άμεσες προσομοιώσεις πλανητικών εσωτερικών χώρων, στερεά υπό έντονη ακτινοβολία λέιζερ, καταλύτες ενεργοποιούμενους με λέιζερ και άλλα θερμά πυκνά συστήματα". "Αυτή είναι η αρχή ενός νέου πεδίου της υπολογιστικής επιστήμης."

ilektriko (2).jpg

Ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρονται τα ηλεκτρόνια σε μια "μεγάλη κλίμακα" - για παράδειγμα η σχέση μεταξύ ηλεκτρικής τάσης, αντίστασης και ρεύματος - είναι συχνά εύκολο να περιγραφεί. Σε μικροσκοπικό επίπεδο, ωστόσο, τα ηλεκτρόνια σε υγρά και στερεά συμπεριφέρονται διαφορετικά, σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής.
Αυτά τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται σαν ένα κβαντικό μηχανικό «αέριο», το οποίο μπορεί να γίνει κατανοητό μόνο με την επίλυση των πολύπλοκων μαθηματικών εξισώσεων της κβαντικής θεωρίας.

Ζεστή πυκνή ύλη

Στο παρελθόν, οι προσομοιώσεις μπορούσαν να περιγράψουν μόνο το αέριο ηλεκτρονίων σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία. Πρόσφατα, όμως, αυξάνεται το ενδιαφέρον για την ύλη υπό ακραίες συνθήκες - δέκα χιλιάδες φορές θερμότερη από τη θερμοκρασία δωματίου και έως εκατό φορές πιο πυκνή από τα συμβατικά στερεά.

Στη φύση, αυτό το θερμό πυκνό υλικό συμβαίνει μέσα σε πλανήτες, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα της Γης. Μπορεί επίσης να δημιουργηθεί πειραματικά σε ένα εργαστήριο, για παράδειγμα με στοχοθετημένη λήψη στερεάς ύλης με λέιζερ υψηλής έντασης ή με ένα ελεύθερο λέιζερ ηλεκτρονίων όπως το νέο ευρωπαϊκό XFEL στο Αμβούργο.

Η ζεστή πυκνή ύλη είναι επίσης σημαντική για πειράματα με σύντηξη αδρανούς περιορισμού, όπου τα σφαιρίδια καυσίμων τίθενται υπό ακραίες πιέσεις. Αυτό μπορεί να προκαλέσει αλυσιδωτές αντιδράσεις που θα μπορούσαν να αποτελέσουν ουσιαστικά απεριόριστη πηγή καθαρής ενέργειας στο μέλλον.

ilektriko (5).jpg

Οι παλαιότερες θεωρίες της συμπεριφοράς θερμής πυκνής ύλης χρησιμοποίησαν μοντέλα βασισμένα σε προσεγγίσεις που είναι δύσκολο να επαληθευτούν. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας εξελιγμένες προσομοιώσεις σε αυτό το τελευταίο έργο, οι φυσικοί είναι πλέον σε θέση να επιλύσουν με ακρίβεια τις πολύπλοκες εξισώσεις που περιγράφουν το αέριο ηλεκτρονίων.

Βελτίωση μοντέλων 40 ετών

Η ομάδα έχει επιτύχει την πρώτη ολοκληρωμένη και τελική περιγραφή των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων των αλληλεπιδρώντων ηλεκτρονίων στην περιοχή της θερμής πυκνής ύλης. Ο καθηγητής θεωρητικής φυσικής και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας του Κίελ Μάικ Μπόιντς δήλωσε: «Τα αποτελέσματα αυτά είναι τα πρώτα ακριβή δεδομένα στον τομέα αυτό και θα κατανοήσουν την ύλη σε ακραίες θερμοκρασίες σε νέο επίπεδο».

ilektriko (4).jpg

"Μεταξύ άλλων, τα υπάρχοντα μοντέλα ηλικίας 40 ετών μπορούν πλέον να αναθεωρηθούν και να βελτιωθούν για πρώτη φορά." Η ομάδα ελπίζει ότι τα εκτεταμένα σύνολα δεδομένων και οι τύποι που δημιουργούνται στο έργο θα είναι σημαντικοί για τη σύγκριση με τα πειράματα και θα παράσχουν πληροφορίες σε περαιτέρω θεωρίες, βοηθώντας άλλους επιστήμονες στην έρευνά τους.

 

Βίντεο

Το βραβευμένο βίντεο του ΕΟΤ, «Greece-A 365-Day Destination
Το βραβευμένο βίντεο του ΕΟΤ, «Greece-A 365-Day Destination" στον «2ο Διαγωνισμό Βίντεο του Παγκόσμιου Οργανισμού Τουρισμού των Ηνωμένων Εθνών»

Δείτε το βίντεο:

 

Καβούρι - ήρωας. Πηδάει από το τηγάνι και κλείνει το μάτι για να σώσει τους φίλους του!
Καβούρι - ήρωας. Πηδάει από το τηγάνι και κλείνει το μάτι για να σώσει τους φίλους του!

Η απίστευτη αυτή... διάσωση έλαβε χώρα στην επαρχία Τζιανγκσού της Κίνας, στην πόλη Λιανιουνγκάνγκ, βόρεια της Σαγκάης. Δείτε το βίντεο!

 

Facebook