Πυρηνική ενέργεια

Η πυρηνική ενέργεια αν και σήμερα θεωρείται επικίνδυνη στο μέλλον προβλέπεται η χρήση της σε παγκόσμια κλίμακα. Λόγω της υψηλής αποδοτικότητας της είναι σήμερα η ενέργεια με μικρότερο κόστος και επιβάρυνση στο περιβάλλον. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι σε περίπτωση πυρηνικού ατυχήματος μολύνει το περιβάλλον με κατάλοιπα ραδιενέργειας, τα οποία είναι επικίνδυνα για όλους τους έμβιους οργανισμούς. Η εξέλιξή της καθιερώνει την χρήση της πυρηνικής σύντηξης, η οποία έχει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με την πυρηνική σχάση που χρησιμοποιείται σήμερα για να καλύψει τις ανάγκες του ανθρώπου που σχετίζονται με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σύντομα η χρήση της πυρηνικής σύντηξης θα είναι εφικτή αφού γίνονται έρευνες σχετικά με την κατασκευή του πρώτου αντιδραστήρα σύντηξης υδρογόνου. Η δυσκολία κρύβεται στην υψηλή θέρμανση του υδρογόνου, που απαιτεί τεράστια ποσά ενέργειας όμως σύντομα θα αντιμετωπιστεί. 

Στην εικόνα απεικονίζεται η σύντηξη ενός πρωτονίου υδρογόνου με ένα άλλο
πρωτόνιο σχηματίζοντας δευτέριο. Σε αυτήν την διεργασία ένα σωματίδιο
μετασχηματίζεται σε νετρόνιο. Ταυτόχρονα, εκπέμπεται ένα νέτρινο και ένα
ποζιτρόνιο, τα οποία διαθέτουν σχεδόν μηδενική μάζα. Στη συνέχεια το δευτέριο
ενώνεται με άλλο πρωτόνιο, για την παραγωγή ηλίου-3. Αυτό πάλι συντήκεται με
άλλο σωματίδιο ήλιο-3 για να σχηματίσουν ήλιο-4 ( 2 πρωτόνιο, 2 νετρόνια).
Τα εναπομείναντα 2 πρωτόνια συμμετέχουν με τη σειρά τους τους σε νέες
περαιτέρω αντιδράσεις. Σε κάθε μία από της περιγραφείσες αντιδράσεις ένα
τμήμα μάζας μετατρέπεται σε ενέργεια με μορφή ακτινοβολίας.
   

   Τα πλεονεκτήματα της σύντηξης από την σχάση είναι ότι η σχάση αφήνει πυρηνικά απορρίμματα σε αντίθεση με την σύντηξη. Επιπλέον σε περίπτωση πυρηνικού ατυχήματος η διακοπή της αλυσιδωτής αντίδρασης είναι δύσκολη έως ακατόρθωτη. Το μόνο μειονέκτημα της σύντηξης είναι στην έναρξη της αντίδρασης. Αλλά τα αποθέματα ουρανίου σύντομα θα τελειώσουν, ενώ το υδρογόνο παράγεται από τους ανθρώπους. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι στη ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνει η σύντηξη, η  οποία είναι πολύ μεγαλύτερη.

   Σύντηξη είναι η διαδικασία συνένωσης ελαφρών πυρήνων σχηματίζοντας βαρύτερους πυρήνες σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης απελευθερώνοντας ενέργεια.

Στην εικόνα βλέπουμε την διάσπαση ουρανίου-235.  

Ενώ σχάση είναι η διαδικασία της διάσπαση βαρέων πυρήνων με την επίδραση ενός νετρονίου και την ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας. 

   Η χρησιμοποίηση της πυρηνικής ενέργειας είναι προκαθορισμένη, ωστόσο έχουμε ακόμα μερικές δεκαετίες για την εξάντληση των ορυκτών καυσίμων.

Η ύλη και το αντί της

Ένα πρόβλημα που απασχολεί τους επιστήμονες σήμερα είναι η παραγωγή και η διατήρηση της αντιύλης σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Σε προσπάθειες που έχουν γίνει έχουν καταφέρει να την διατηρήσουν για μερικά δευτερόλεπτα χωρίς να ενωθεί με την ύλη. Όμως αυτό δεν σημαίνει ότι το πρόβλημα με τη διατήρησή της έχει λυθεί. Με την πρόοδο της τεχνολογίας ίσως αυτό παύσει να αποτελεί πρόβλημα.  

Εικόνα: NASA - Διαστημικών Πτήσεων Goddard Κέντρο Στούντιο Οπτικοποίηση

  Η αντιύλη είναι σαν την ύλη έχοντας αντίθετα χαρακτηριστικά από αυτήν (φορτίο, σπίν κ.α). Η ένωση της με την ύλη  απελευθερώνει ενέργεια με μορφή φωτονίων υψηλής ενέργειας γ με την διαδικασία της εξαΰλωσης, όπου η ύλη μετατρέπεται σε ενέργεια (E = mc²). Η εμφάνισή της στην φύση σε ελεύθερη μορφή είναι μηδαμινή επειδή ενώνεται με την ύλη και για αυτό χρειάζεται να την παράγουμε. Η παραγωγή της απαιτεί μεγάλα ποσά ενέργειας. Στο μέλλον μπορεί να χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας εξ' αιτίας της μεγάλης ενέργειας που απελευθερώνει.
  Ίσως οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις μπορούν να κρατήσουν την αντιύλη συγκεντρωμένη σε κενό χώρο, ώστε να αποτρέψουν την ένωσή της με την ύλη. Πιο αναλυτικά το φορτίο του ποζιτρονίου είναι θετικό και αν ασκήσουμε ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις με θετικό φορτίο σε κενό χώρο τα ποζιτρόνια θα συγκεντρωθούν στο κέντρο λόγω ίδιου φορτίου.
  Σίγουρα στο μέλλον όλα θα ανατραπούν, όμως και τότε θα υπάρχουν κενά σχετικά με την επιστήμη. 

Τα νετρίνα ξεπερνούν το όριο της ταχύτητας.

   Αν και ακούγεται παράλογο, σε έρευνες που έγιναν στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ανακοινώθηκαν τα αποτελέσματα του ερευνητικού προγράμματος OPERA. Σύμφωνα με τον ισχυρό ανιχνευτή OPERA τα νετρίνα διένυσαν μια απόσταση στην Ιταλία σε 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου ταχύτερα από το φως. Ωστόσο το μέλη του ερευνητικού προγράμματος συνεχίζουν να είναι επιφυλακτικοί για το περιθώριο λάθους που αν και είναι πολύ μικρό διαψεύδει την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν όπου τίποτα δεν είναι ταχύτερο από το φως. Μετά όμως από νέες μετρήσεις  οι πιθανότητες για λάθος μικραίνουν ενώ ταυτόχρονα όλο και περισσότεροι 
ερευνητές υπογράφουν για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προκειμένου να δημοσιευτούν στην Ευρωπαϊκή επιστημονική επιθεώρηση, αφού τα αποτελέσματα από τις έρευνες συνεχίζουν να είναι τα ίδια.     




    Ποιες θα είναι οι συνέπειες; 


  Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι είναι πολύ νωρίς για να βγάλουμε συμπεράσματα ωστόσο, αυτό θα σηματοδοτούσε την μαζική αλλαγή της φυσικής αφού η θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν θέτει τα θεμέλια της σημερινής επιστήμης. Άραγε το φράγμα του ορίου της ταχύτητας αποτελεί μύθο η μήπως το όριο της ταχύτητας είναι απλώς ένα "κομμάτι" της θεωρίας της Σχετικότητας. Ωστόσο κανένας δεν είναι σίγουρος αν έφτασε το τέλος της θεωρίας της Ειδικής Σχετικότητας που φαίνεται να μην απέχει και πολύ.


Πηγές:


http://tvxs.gr/sites/default/files/imagecache/node_image/article/2011/46/76484-netrina.jpg

Μικρόκοσμος

Τι είναι ο μικρόκοσμος;

     Μικρόκοσμος, είναι ο κλάδος της φυσικής που μελετά τη δομή της ύλης στο μικρότερο δυνατόν επίπεδο. Λόγω της μεγάλης προόδου της τεχνολογίας και της επιστήμης σήμερα γνωρίζουμε την ύπαρξη μικρών σωματιδίων τα οποία θεωρούνται ως τα δομικά στοιχεία της ύλης. Η πλήρης γνώση σχετικά με των μικρόκοσμο και η εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα είναι ένας από τους στόχους του μέλλοντος για την ανθρωπότητα. 

             
            Πόσα ξέρουμε για τον μικρόκοσμο;
   Μέχρι σήμερα γνωρίζουμε τα άτομα, τα οποία  αποτελούνται από τα:

1. Πρωτόνια είναι αδρόνια και έχουν βαρυονικό αριθμό 1 με σπιν 1/2 επίσης κατατάσσονται και στα φερμιόνια. Το πρωτόνιο αποτελείται από τρία κουάρκ (2 up και 1 down) τα οποία συνδέονται με ισχυρή αλληλεπίδραση του πυρήνα που είναι υπεύθυνη για τις δυνάμεις συγκράτησης των πρωτονίων και των νετρονίων. Το πρωτόνιο έχει θετικό φορτίο.
2. Νετρόνια δεν έχει φορτίο και είναι λίγο μεγαλύτερο από πρωτόνιο. Είναι φερμιόνιο και αποτελείται από τρία κουάρκ (2 down και 1 up). Είναι επίσης βαρυόνιο.
3. Ηλεκτρόνια είναι λεπτόνιο και έχει μάζα 1836 φορές μικρότερη του πρωτονίου και 1838 φορές μικρότερη του νετρονίου. Έχει αρνητικό φορτίο και σπιν 1/2.               

   Ωστόσο στοιχειώδη σωματίδια θεωρούνται τα κουάρκ από τα οποία αποτελούνται τα πρωτόνια και τα νετρόνια.


            Υπάρχουν σωματίδια μικρότερα από τα κουάρκ;
Η ερώτηση απασχολεί ειδικότερα τους επιστήμονες οι οποίοι δεν έχουν καταφέρει να δώσουν ακόμη απάντηση στο ερώτημα.  
Στα επόμενα χρόνια ίσως με την εξέλιξη αρκετά της τεχνολογίας
το ζήτημα λήθη. Αν όμως τα κουάρκ δεν είναι τα στοιχειώδη σωματίδια τότε ποια είναι αυτά και πόσο πιο μικρά είναι. Ίσως η απάντηση απασχολεί αιώνια τους ανθρώπους 


Πηγές:


  http://lh5.ggpht.com/_bRtUFW7SKvY/SYFNzbzGT5I/AAAAAAAAAaI/4bP78zgmNjU/image9.png