Nuclear Physics, away from the bomb and power plants | Georgios Laskaris | TEDxUniversityofMacedonia - YouTube
Μετάφραση: Maria Boura Επιμέλεια: Victor Carras
Καλημέρα σας.
Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους διοργανωτές αυτού του υπέροχου συνεδρίου,
και για τη φιλοξενία στην υπέροχη πόλη σας.
Το όνομά μου είναι Γιώργος Λάσκαρης
και είμαι μέλος της Ομάδας Αδρονικής Φυσικής του ΜΙΤ.
Είμαι μεταδιδακτορικός ερευνητής σε αυτήν την ομάδα,
και σήμερα θα σας μιλήσω για την πυρηνική φυσική,
που είναι η επιστήμη στην οποία έχω ξοδέψει σχεδόν όλη την ενήλικη ζωή μου.
Μιλώντας με φίλους μου, πριν έρθω στο συνέδριο,
μου είπαν ότι
- είναι εκτός φυσικής -
και μου είπαν ότι
«Κοίτα, η πυρηνική φυσική αυτό που κάνει
είναι να ασχολείται με βόμβες και με παραγωγή ενέργειας».
Δεν θα μπορούσα, λοιπόν, να μην ξεκινήσω την ομιλία μου
με μια ειδυλλιακή εικόνα μιας έκρηξης ενός θερμοπυρηνικού όπλου,
αλλά και μια ακόμα πιο ειδυλλιακή εικόνα ενός πυρηνικού εργοστασίου,
που παράγει πυρηνική ενέργεια με βάση την πυρηνική σχάση.
Όμως, η ομιλία μου δεν θα έχει να κάνει με τίποτα από όλα αυτά,
στην αρχή θα μιλήσουμε καθαρά για φυσική.
Ποια είναι τα ερευνητικά πεδία της φυσικής,
ή μάλλον, τι είναι η φυσική;
Η φυσική είναι το πεδίο της επιστήμης, το οποίο σπουδάζει,
δηλαδή προσπαθεί να κατανοήσει την ύλη,
είτε σε πολύ μεγάλες, είτε σε πολύ μικρές διαστάσεις.
Τα ερευνητικά πεδία της φυσικής ξεκινάνε από την αστροφυσική,
η οποία ασχολείται με τα άστρα και με το Σύμπαν.
Οι τυπικές διαστάσεις των άστρων ή του Σύμπαντος
είναι περίπου 10 εις την 9 μέτρα,
των άστρων.
Ο επόμενος κλάδος της φυσικής είναι η φυσική συμπυκνωμένης ύλης.
Η φυσική συμπυκνωμένης ύλης ασχολείται με τα μόρια,
και πώς τα μόρια καθορίζουν τις ιδιότητες των σωμάτων.
Έχουν τυπικές διαστάσεις 10 εις τη μείον 9 μέτρα,
και εδώ σας δείχνω την υπεραγωγιμότητα,
που είναι μια κλασική εφαρμογή, τώρα πια, της φυσικής συμπυκνωμένης ύλης.
Προχωρώντας παρακάτω έχουμε την ατομική φυσική,
και όταν λέμε ατομική φυσική,
εννοούμε τη φυσική που έχει να κάνει με το άτομο,
και άτομο εννοούμε τον πυρήνα, αλλά και τα ηλεκτρόνια
τα οποία περιτριγυρίζουν τον πυρήνα.
Ένα άτομο έχει τυπικές διαστάσεις γύρω στα 10 εις τη μείον 12 μέτρα.
Τέλος, είναι η πυρηνική φυσική, η οποία προφανώς ασχολείται με τον πυρήνα.
Ο πυρήνας, που έχει διαστάσεις 10 εις τη μείον 15 μέτρα,
δηλαδή είναι πολύ μικρότερος από όλες τις υπόλοιπες διαστάσεις
που είπαμε πιο πριν.
Ανάλογα με το πεδίο της φυσικής που έχουμε,
κάθε πεδίο φυσικής εξετάζει μια ξεχωριστή θεμελιώδη δύναμη της φυσικής.
Αρχίζοντας από την πιο βασική θεμελιώδη δύναμη της φυσικής,
τη βαρύτητα - και τη χαρακτηρίζω πιο βασική,
γιατί η βαρύτητα είναι η δύναμη που καταλαβαίνουν όλοι οι άνθρωποι.
Η βαρύτητα, λοιπόν, εξετάζεται από την αστροφυσική.
Ο ηλεκτρομαγνητισμός, που είναι κι αυτός μια θεμελιώδη δύναμη,
εξετάζεται από το πεδίο
της φυσικής συμπυκνωμένης ύλης και από την ατομική φυσική.
Η ασθενής πυρηνική δύναμη, αλλά και η ισχυρή πυρηνική δύναμη,
προφανώς μελετάται από το πεδίο της πυρηνικής φυσικής.
Επειδή στη ζωή όλα είναι σχετικά, έτσι και στη φυσική είναι σχετικά,
και οι φυσικοί όρισαν
ότι η ισχύς της πυρηνικής δύναμης είναι ίση με τη μονάδα.
Αν η ισχύς της πυρηνικής δύναμης είναι ίση με τη μονάδα,
τότε η ασθενής πυρηνική δύναμη είναι ένα εκατομμύριο φορές ασθενέστερη
από την ισχυρή πυρηνική δύναμη,
ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι 1.000 φορές ασθενέστερος
από την ισχυρή πυρηνική δύναμη,
κι η βαρύτητα είναι 10 εις μείον 37 φορές
ασθενέστερη από την ισχυρή πυρηνική δύναμη.
Καταλαβαίνετε, λοιπόν,
ότι η πυρηνική φυσική εξετάζει τη δύναμη που είναι η ισχυρότερη δύναμη
που υπάρχει στο Σύμπαν.
Τι είναι, όμως, η πυρηνική φυσική;
Η πυρηνική φυσική είναι ένα πεδίο το οποίο ξεκίνησε
το 1910 από τον Ράδερφορντ, ο οποίος αυτό που έκανε
ήταν να σκεδάσει σωματίδια άλφα, που είναι σωματίδια ηλίου,
πάνω σε φύλλα χρυσού.
Τα περισσότερα από τα σωματίδια άλφα περνούσαν μέσα από τα φύλλα χρυσού,
ορισμένα όμως από τα σωματίδια οπισθοσκεδάζονταν.
Αυτό που παρατηρήθηκε οδήγησε στο συμπέρασμα
- επειδή τα σωματίδια άλφα ήταν θετικά φορτισμένα -
ότι μέσα στα άτομα υπήρχε κάτι θετικά φορτισμένο,
το οποίο ήταν τοπικό, δηλαδή έμοιαζε σαν τον πυρήνα.
Έτσι ανακάλυψαν τον πυρήνα,
και μετά από 20 περίπου χρόνια
ο Τσάντγουικ, ο οποίος και αυτός βραβεύτηκε με βραβείο Νόμπελ,
ανακάλυψε ότι, εκτός από τον πυρήνα,
που είναι ένα πρωτόνιο στη συγκεκριμένη περίπτωση,
υπάρχει και το νετρόνιο, το οποίο είναι ουδέτερα φορτισμένο,
δηλαδή δεν έχει φορτίο,
και το οποίο έχει περίπου την ίδια μάζα με το πρωτόνιο.
Οι δύο ανακαλύψεις αυτές μαζί οδήγησαν στην ανακάλυψη
της πυρηνικής φυσικής ως πεδίο έρευνας.
Τι κάνει, λοιπόν, η πυρηνική φυσική;
Ποιος είναι ο στόχος της έρευνάς της;
Ο στόχος της έρευνας της πυρηνικής φυσικής,
είναι να εξετάσει τον πυρήνα.
Ο πυρήνας, ο οποίος σε διαστάσεις σε σχέση με το άτομο,
είναι πολύ, πολύ, πολύ μικρός, σε ένα τεράστιο άτομο.
Ο πρώτος στόχος της πυρηνικής φυσικής,
κλασικά, είναι η κατανόηση της πυρηνικής δύναμης,
η οποία είναι σαν κόλλα,
που κολλάει τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί,
κι ο δεύτερος στόχος της πυρηνικής φυσικής
είναι να κατανοήσει ποια είναι η δομή των πρωτονίων και των νετρονίων.
Τώρα, μιλάμε για την πυρηνική φυσική και πρέπει να έχουμε κάποια εργαλεία,
για να ανακαλύψουμε πως ο πυρήνας λειτουργεί.
Και ένα από τα εργαλεία είναι τα πειράματα σκέδασης.
Το πείραμα σκέδασης -
σκέδαση είναι μια λέξη, ίσως, δύσκολη, σκέδαση σημαίνει σύγκρουση -
έχουμε λοιπόν τα πειράματα σύγκρουσης.
Οι περισσότεροι άνθρωποι όταν προσπαθούν να σπάσουν κάτι,
αυτό που προσπαθούν να κάνουν είναι να βρουν μια εσοχή,
αν είναι τυχεροί και έχουν ένα κλειδί, να το ανοίξουν με ένα κλειδί.
Στην πραγματικότητα,
όταν δεν μπορούν να κάνουν τίποτα από όλα αυτά,
αποφασίζουν να σπάσουν το αντικείμενο, και να δουν τι έχει μέσα.
Αυτή η βασική σκέψη της ανθρωπότητας,
εφαρμόζεται κατά κόρον στην πυρηνική φυσική.
Οι φυσικοί, λοιπόν, έχουν έναν στόχο, προσπαθούν να σπάσουν ένα άτομο,
ή έναν πυρήνα, ή ένα στόχο.
Βαρύτερα άτομα, δηλαδή.
Για να το κάνουν αυτό χρησιμοποιούν ένα σφυρί,
που είναι ο επιταχυντής.
Ο επιταχυντής, στη συγκεκριμένη περίπτωση,
είναι ο επιταχυντής του LHC στο CERN της Γενεύης, στην Ελβετία.
Χτυπάνε, λοιπόν, με το σφυρί το στόχο,
και ο στόχος σπάει και βγάζει κάποια σωματίδια τα οποία ανιχνεύουμε.
Στην περίπτωση των ανθρώπων,
ο ανιχνευτής είναι τα μάτια τους ή οι άλλες αισθήσεις τους,
και διαπιστώνουν ότι κάτι έσπασε.
Στη συγκεκριμένη περίπτωση είναι μια τεράστια μηχανή
που συνήθως κάνει δισεκατομμύρια ευρώ ή δολάρια,
και ανιχνεύει τα σπασμένα σωματίδια.
Όλη η εικόνα του πυρήνα που έχουμε από τον προηγούμενο αιώνα είναι
ότι είναι κάποιες μπάλες, τα νουκλεόνια,
δηλαδή πρωτόνια και νετρόνια,
που βρίσκονται μέσα σε ένα καλάθι, το καλάθι του πυρήνα.
Όμως, αυτή είναι η αίσθηση που έχουν οι πυρηνικοί φυσικοί,
όσοι σπουδάζουν το αντικείμενο.
Η αίσθηση που είχα διαμορφώσει στο δημοτικό, στο γυμνάσιο, και στο λύκειο
ήταν ότι ο πυρήνας είναι κάτι στατικό.
Υπάρχουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια, δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους,
κάθονται εκεί, και δεν κινούνται.
Αυτή η εντύπωση είναι εντελώς λανθασμένη, όπως καταλαβαίνετε.
Και νομίζω ότι αυτήν την εντύπωση
την έχουν οι περισσότεροι άνθρωποι,
με τους οποίους έχω μιλήσει, εκτός φυσικής.
Οι ανακαλύψεις, τα τελευταία χρόνια, της τεχνολογίας
οδήγησαν σε αντίστοιχες ανακαλύψεις στα επιστημονικά πεδία.
Δε θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι όλες οι ανακαλύψεις
του 20ού και του 21ου αιώνα
ισοδυναμούν με όλες τις ανακαλύψεις της ανθρωπότητας
που συνέβησαν από την αρχή της ανθρωπότητας μέχρι σήμερα.
Το ίδιο και στην πυρηνική φυσική.
Οι ανακαλύψεις που συνέβησαν τα τελευταία χρόνια,
λόγω των αντίστοιχων ανακαλύψεων της τεχνολογίας,
οδήγησαν σε ανακαλύψεις που ισοδυναμούν με όλες τις ανακαλύψεις
που συνέβησαν στις αρχές του προηγούμενου αιώνα.
Οι πρόσφατες ανακαλύψεις της πυρηνικής φυσικής
αναφέρονται στη σχέση των νουκλεονίων.
Η πυρηνική φυσική ανακάλυψε ότι τα νουκλεόνια,
αντί να κινούνται γρήγορα μέσα στον πυρήνα,
εκτός από αυτό, έχουν και κάποιου είδους σχέση.
Πώς το έκανε αυτό;
Αυτός είναι ένας πυρήνας στην κλασική του μορφή,
δηλαδή τα νετρόνια και τα πρωτόνια, δεν κινούνται στην εικόνα μου,
αλλά εσείς φανταστείτε ότι κινούνται.
Για να πάρουμε μια φωτογραφία του πυρήνα πρέπει να κάνουμε ένα πείραμα σκέδασης,
δηλαδή μια σύγκρουση.
Έχουμε ένα επιταχυνόμενο σωματίδιο, το οποίο σκεδάζεται πάνω στον πυρήνα,
πάνω σε ένα πρωτόνιο, το πρωτόνιο φεύγει από τον πυρήνα
και μπορούμε να ανιχνεύσουμε και το σκεδαζόμενο σωμάτιο,
αλλά και το πρωτόνιο.
Το αποκαλυπτικό είναι ότι ανακαλύψαμε ότι μαζί με το πρωτόνιο που σκεδάζεται,
την ίδια στιγμή εκπέμπεται και ένα νετρόνιο.
Που σημαίνει ότι το πρωτόνιο και το νετρόνιο,
μέσα στον πυρήνα είχαν μια αρχική σχέση, δηλαδή έφτιαχναν έναν μικρότερο πυρήνα.
Αυτή η ανακάλυψη είναι πολύ σημαντική,
γιατί δεν είναι ένα φαινόμενο του 1%,
αλλά είναι ένα φαινόμενο που είναι περίπου 20% των νουκλεονίων,
βρίσκονται σε κάποιου είδους σχέση το ένα με το άλλο.
Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε σε διάφορες δημοσιεύσεις
από την Ομάδα της Αδρονικής Φυσικής του ΜΙΤ,
που αναφέρονται είτε σε σωματιδιακή φυσική,
είτε στην πυρηνική φυσική, είτε στην κβαντική, στην αστροφυσική,
στα νετρίνα, και στην ατομική φυσική.
Δηλαδή, η ομάδα της αδρονικής φυσικής έκανε διάφορες ανακαλύψεις
που αναφέρονται σε διάφορα πεδία της φυσικής.
Οι ανακαλύψεις μας δημοσιεύτηκαν σε διάφορα περιοδικά,
όπως είναι το Science και το Nature,
και το CERN Courier, που είναι το επίσημο περιοδικό του CERN.
Θα μπορούσα εδώ να πω περισσότερα
για ερευνητικές εφαρμογές της πυρηνικής φυσικής,
αλλά θα ήθελα να πω για τις εφαρμογές που όλοι ξέρετε.
Εφαρμογές της πυρηνικής φυσικής είναι οι ακτίνες-Χ,
τις οποίες χρησιμοποιούμε είτε για ιατρικούς σκοπούς,
είτε για έλεγχο προϊόντων.
Mια άλλη διάσημη εφαρμογή είναι τα ραδιοϊσότοπα φάρμακα,
τα οποία χρησιμοποιούμε στη μάχη εναντίον του καρκίνου.
Μια άλλη εφαρμογή είναι -
εδώ πέρα βλέπετε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα,
και τις ράβδους καυσίμου, που παράγουμε πυρηνική ενέργεια.
Και βεβαίως, είμαι σίγουρος ότι η τελευταία εφαρμογή χρησιμοποιείται
ευρύτερα στη Θεσσαλονίκη από τους αρχαιολόγους.
Είναι η ραδιοχρονολόγηση,
όπου οι αρχαιολόγοι μπορούν να χρονολογήσουν τα ευρήματά τους,
τα ευρήματα που βρίσκονται στη γη.
Θα μπορούσα, λοιπόν,
εδώ να σταματήσω την ομιλία μου και να μην πω τίποτα άλλο.
Αλλά θα ήθελα να προσθέσω κάτι ακόμα.
Όταν οι διοργανωτές του συνεδρίου με κάλεσαν,
και μου είπαν «έλα να δώσεις μια ομιλία»,
αυτό που σκέφτηκα - ήμουν αρνητικός -
και είπα «ΟΚ, τι θέλει ένας επιστήμονας,
που συνήθως περνάει όλη του τη μέρα σε ένα εργαστήριο,
σε μια TEDx ομιλία;».
Είναι «too fancy».
Όταν ρώτησα έναν στο εργαστήριο μου
μού λέει «είναι too fancy, δεν μπορείς να πας εκεί».
Μετά το ξανασκέφτηκα και άλλαξα την άποψή μου,
και είπα ότι με ενθουσιασμό θα έρθω.
Και το ξανασκέφτηκα, γιατί όταν ήμουν μικρός
η πρώτη μου επαφή με την πυρηνική φυσική
ήταν όταν άνοιξα το βιβλίο της πέμπτης δημοτικού
και κάναμε ένα μάθημα που έλεγε ότι ο πυρήνας είναι σαν το κουκουνάρι.
Το κουκουνάρι το καλοκαίρι ανοίγει και βγάζει τους σπόρους του.
Με τον ίδιο τρόπο ο πυρήνας κάποια στιγμή, από μόνος του,
ανοίγει και εκπέμπει σωματίδια και μεταμορφώνεται ο ίδιος ο πυρήνας.
Από τη στιγμή που είδα
ότι ένα σώμα στη Γη μπορεί να μεταμορφωθεί από μόνο του,
χωρίς να του προκαλέσει τη μεταμόρφωση κάτι άλλο,
ήμουν ερωτευμένος με το πεδίο της πυρηνικής φυσικής.
Και πιστεύω ότι η ομορφιά της πυρηνικής φυσικής
δεν κρύβεται στη δύναμή της,
αλλά κρύβεται στο τι μπορεί να μας πει για τον κόσμο.
Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας.
(Χειροκρότημα)
