Παρασκευή, 17 Νοεμβρίου 2017

Σαν σήμερα ... 1902, γεννήθηκε ο νομπελίστας θεωρητικός φυσικός Eugene Wigner.



Σαν σήμερα, στις 17 Νοεμβρίου 1902, γεννήθηκε ο Eugene Paul Wigner (Γιουτζίν Πολ Γουίγκνερ) στη Βουδαπέστη της τότε Αυστροουγγρικής Αυτοκρατορίας με το όνομα Wigner Jenő Pál (ουγγρικά-Γουίγκνερ Γένο Πολ). Πατέρας του ήταν ο βυρσοδέψης Anthony Wigner και μητέρα του η Elisabeth Einhorn. Η οικογένεια ήταν Εβραίοι της μεσαίας τάξης. Είχε μια μεγαλύτερη αδερφή την Bertha και μια μικρότερή του την Margit, γνωστή ως Manci, που αργότερα παντρεύτηκε τον πολύ γνωστό Βρετανό θεωρητικό φυσικό Paul Dirac.

Ο νεαρός Γένο διδάχθηκε  τα πρώτα μαθήματα στο σπίτι από έναν επαγγελματία δάσκαλο  μέχρι την ηλικία των 9 ετών, οπότε και πήγε κατευθείαν στην τρίτη δημοτικού. Από τα πρώτα χρόνια ανέπτυξε ένα ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τα μαθηματικά προβλήματα.
Παρακολούθησε το Γυμνάσιο Fasori Evangélikus Gimnázium όπου η θρησκευτική εκπαίδευση ήταν υποχρεωτική. 
Στο ίδιο γυμνάσιο, μια τάξη μικρότερος ήταν ο János von Neumann
Και οι δύο ωφελήθηκαν πολύ από τη διδασκαλία ενός χαρισματικού καθηγητή των μαθηματικών, László Rátz.


Ο Γουίγκνερ με τον Χάιζεμπεργκ το 1928.

Το 1920 αποφοίτησε από το γυμνάσιο και γράφτηκε στο Budapest University of Technical Sciences (Πανεπιστήμιο Τεχνολογικών Επιστημών της Βουδαπέστης), γνωστό ως Műegyetem. Επειδή δεν ήταν ευχαριστημένος με τα μαθήματα εκεί, την επόμενη χρονιά, 1921, γράφτηκε στην Technische Hochschule του Βερολίνου (το σημερινό Πολυτεχνείο του Βερολίνου), όπου σπούδασε χημικός μηχανικός. Παράλληλα, παρακολουθούσε τα απογευματινά σεμινάρια της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας 
όπου δίδασκαν προσωπικότητες όπως οι Max Planck, Max von Laue, Rudolf Ladenburg, Werner Heisenberg, Walther Nernst, Wolfgang Pauli και Albert Einstein. Εκεί ο Γουίγκνερ  συνάντησε τον συμπατριώτη του φυσικό Leó Szilárd που έγινε αμέσως ο καλύτερος φίλος του.
Στο Βερολίνο εργάστηκε στο "Kaiser Wilhelm Ινστιτούτο Φυσικοχημείας και Ηλεκτροχημείας" (μετέπειτα "Ινστιτούτο Fritz Haber") όπου συνάντησε τον μετέπειτα μέντορά του καθηγητή  Michael Polanyi, που επόπτευσε και τη διδακτορική διατριβή του, με τίτλο "Bildung und Zerfall von Molekülen" ("Σχηματισμός και διάσπαση των μορίων").

Με το τέλος των σπουδών του ο Γουίγκνερ επέστρεψε στη Βουδαπέστη, όπου εργάσθηκε στο βυρσοδεψείο του πατέρα του. 
Το 1926, δέχθηκε την προσφορά του Αυστριακού φυσικού Karl Weissenberg και πήγε να δουλέψει μαζί του στο Ινστιτούτο Φυσικής Κάιζερ Γουλιέλμου στο Βερολίνο, ασχολούμενος με την κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, για ένα εξάμηνο.
Στη συνέχεια, τα δύο επόμενα εξάμηνα, βρέθηκε βοηθός του καθηγητή Richard Becker. Αυτή την περίοδο ήταν που ήρθε για πρώτη φορά σ' επαφή με την κβαντομηχανική, μέσα από τη δουλειά του Erwin Schrödinger.


Αναμνηστική πλάκα για τον Γουίγκνερ
στο Πολυτεχνείο του Βερολίνου.

Το επόμενο διάστημα δέχτηκε την πρόταση του Arnold Sommerfeld να εργασθεί στο Πανεπιστήμιο του Göttingen ως βοηθός του μεγάλου μαθηματικού David Hilbert, αλλά σύντομα απογοητεύτηκε από αυτή τη συνεργασία. Έτσι, μελέτησε ανεξάρτητα και έθεσε τα θεμέλια για τη θεωρία των συμμετριών στην κβαντομηχανική, εισάγοντας το 1927 αυτό που σήμερα  είναι γνωστό ως Πίνακας D του Γουίγκνερ.

Το 1930 αποδέχτηκε θέση λέκτορα στο Πανεπιστήμιο Princeton για ένα έτος με μισθό επταπλάσιο από αυτόν που είχε στην Ευρώπη. Ταυτόχρονα το Πρίνστον προσέλαβε  τον φίλο του von Neumann. Τα επόμενα χρόνια μέχρι το 1936, μισό χρόνο εργαζόταν στο  Princeton και τον άλλο μισό στην Technische Hochschule του Βερολίνου.

Το 1936, μετακινήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin. Εκεί παντρεύτηκε την πρώτη του σύζυγο, την Amelia Frank, που ήταν φοιτήτρια της Φυσικής. Ωστόσο ο πρόωρος θάνατός της το 1937 άφησε τον Γουίγκνερ σε άσχημη ψυχική κατάσταση. Έτσι, το 1938 δέχτηκε την πρόσκληση από το Πρίνστον και επέστρεψε εκεί. 
Στις 8 Ιανουαρίου 1937 ο Γουίγκνερ απέκτησε την αμερικανική υπηκοότητα. 

Στις 2 Αυγούστου 1939 ο Γουίγκνερ συνέστησε στον Αϊνστάιν τον Leó Szilárd με αποτέλεσμα πολύ σύντομα να υπάρξει η περίφημη επιστολή η οποία ζητούσε από τον Πρόεδρο των ΗΠΑ Φράνκλιν Ρούζβελτ να αρχίσει αυτό που έγινε γνωστό ως "Πρόγραμμα Μανχάταν", δηλαδή την ανάπτυξη ατομικών όπλων.

Στις 4 Ιανουαρίου 1941, ο Γουίγκνερ παντρεύτηκε τη δεύτερη σύζυγό του Mary Annette Wheeler, που ήταν καθηγήτρια Φυσικής στο Vassar College. Παρέμειναν μαζί μέχρι το θάνατό της, το Νοέμβριο του 1977 και απέκτησαν δύο παιδιά, τον David και την Martha.

Αναμνηστικό γραμματόσημο της Ουγγαρίας.

Ο Γουίγκνερ συμμετείχε στο Πρόγραμμα Μανχάταν, επικεφαλής μιας ομάδας που περιελάμβανε τους Alvin Weinberg, Katharine Way, Gale Young και Edward Creutz. Στόχος της ομάδας ήταν να σχεδιάσει τους «παραγωγικούς αντιδραστήρες» που θα μετέτρεπαν ουράνιο σε πλουτώνιο για χρήση σε πυρηνικά όπλα. Τότε δεν είχε ακόμα επιτευχθεί η αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση και πολύ περισσότερο η κατασκευή πυρηνικού αντιδραστήραΤον Ιούλιο του 1942 ο Γουίγκνερ επέλεξε ένα συντηρητικό σχέδιο υδρόψυκτου αντιδραστήρα των 100 MW, με γραφίτη ως επιβραδυντή νετρονίων. Ο Γουίγκνερ ήταν παρών στο Σικάγο στις 2 Δεκεμβρίου 1942, όταν ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας στην ιστορία πέτυχε μία αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση.  Ο Γουίγκνερ δεν μετάνιωσε για τη συμμετοχή του στο Πρόγραμμα Μανχάταν και κάποτε ευχήθηκε η ατομική βόμβα να ήταν έτοιμη ένα χρόνο νωρίτερα.


Στις αρχές του 1946 ο Γουίγκνερ δέχθηκε μία θέση διευθυντή ερευνών στο Εργαστήριο  Clinton (το σημερινό Oak Ridge National Laboratory), στο Oak Ridge του Τενεσί. Ένα χρόνο περίπου αργότερα, τον Αύγουστο του 1947, παραιτήθηκε από τη θέση και επέστρεψε στο Πανεπιστήμιο Princeton, διατηρώντας μόνο ένα ρόλο συμβούλου στο εργαστήριο του Oak Ridge.


Το 1960 ο Γουίγκνερ δημοσίευσε ένα κλασικό πλέον άρθρο στη φιλοσοφία των μαθηματικών και της φυσικής, με τίτλο "Η αδικαιολόγητη αποτελεσματικότητα των μαθηματικών στις φυσικές επιστήμες" ("The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences"). Εκεί υποστήριζε ότι η βιολογία και η συνείδηση μπορεί να αποτελούν τις γενέτειρες των φυσικών εννοιών, όπως τις αντιλαμβάνονται οι άνθρωποι, και ότι η ευχάριστη σύμπτωση πως τα μαθηματικά και η φυσική ταίριαξαν τόσο καλά, φαινόταν «αδικαιολόγητη» και δυσερμήνευτη.


Το 1963 ο Γουίγκνερ μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής "για τη συνεισφορά του στη θεωρία του ατομικού πυρήνα και των στοιχειωδών σωματιδίων, ιδίως μέσω της ανακάλυψης και εφαρμογής βασικών αρχών συμμετρίας". Το άλλο μισό βραβείο μοιράστηκαν η Maria Goeppert Mayer και o J. Hans D. Jensen "για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με τη δομή του πυρηνικού κελύφους".
Ο Γουίγκνερ τότε δήλωσε ότι δεν είχε ποτέ σκεφθεί την πιθανότητα να συμβεί αυτό, προσθέτοντας: "Δεν περίμενα ποτέ να δω το όνομά μου στις εφημερίδες χωρίς να έχω διαπράξει κάτι διεστραμμένο".

Ο Γουίγκνερ συνέλαβε και το νοητικό πείραμα κβαντομηχανικής που έμεινε γνωστό ως "Ο φίλος του Γουίγκνερ" ("Wigner's friend"), μία επέκταση της Γάτας του Σρέντινγκερ. Το πείραμα του Γουίγκνερ θέτει το ερώτημα: "Σε ποιο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας λαμβάνει χώρα μία μέτρηση;" Ο Γουίγκνερ σχεδίασε το πείραμα για να φωτίσει το πώς πίστευε ότι η συνείδηση είναι απαραίτητη στις κβαντομηχανικές διαδικασίες μέτρησης.

Το 1979, ο Γουίγκνερ παντρεύτηκε την τρίτη του σύζυγο, Eileen Clare Pat Hamilton, που ήταν χήρα του φυσικού Donald Ross Hamilton, πρώην πρύτανη του Princeton.


Το εξώφυλλο του βιβλίου με τις αναμνήσεις του.

Το 1992, σε ηλικία 90 ετών, ο Γουίγκνερ σε συνεργασία με τον Andrew Szanton  δημοσίευσε τις αναμνήσεις του στο βιβλίο με τίτλο "The Recollections of Eugene P. Wigner" ("Οι αναμνήσεις του Γιουτζίν Π. Γουίγκνερ").


Ο Γιουτζίν Γουίγκνερ πέθανε από πνευμονία, την 1η Ιανουαρίου 1995, στο Πανεπιστημιακό Ιατρικό Κέντρο του Princeton, σε ηλικία 92 ετών.

Στη διάρκεια της ζωής του, εκτός από το βραβείο Νόμπελ, τιμήθηκε με μια σειρά βραβείων για ένα έργο που υπήρξε πολύ πλούσιο και σημαντικό. Το όνομά του δόθηκε στον αστεροειδή 75570 Jenowigner, που ανακαλύφθηκε την πρώτη νύχτα του 21ου αιώνα

Φωτογραφικό υλικό για τον Γιουτζίν Γουίγκνερ  ΕΔΩ.


Συνέντευξη του Γιουτζίν Γουίγκνερ στους Charles Weiner και Jagdish Mehra για το Oral History Interviews του American Institute of Physics (AIP), στις 30 Νοεμβρίου 1966. 



Η ομιλία (Γερμανικά) του Γιουτζίν Γουίγκνερ το 1982 στο Lindau, στην 32η συνάντηση των κατόχων βραβείου Νόμπελ (πλούσιο φωτογραφικό υλικό).


Πηγή:  Today in Science HistoryΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ

Διατήρηση της Ορμής (pptx).



(ανανεωμένο)


Φυσική Β' Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού

Στις 37 διαφάνειες της ανάρτησης pptx θα βρείτε παρουσίαση της θεωρίας εμπλουτισμένη με πολλές προσομοιώσεις και εικόνες gif (με κίνηση), παραπομπή σε ιστοσελίδες άλλων συναδέλφων και πολλές ερωτήσεις - ασκήσεις για εξάσκηση.

Υπενθυμίζω πως ό,τι εμφανίζεται υπογραμμισμένο σε μια διαφάνεια συνδέεται με διαδικτυακή υπερσύνδεση. Δηλαδή, όταν το pptx είναι σε κατάσταση προβολής, βάζοντας τον δείκτη του ποντικιού στο υπογραμμισμένο εμφανίζεται "χεράκι", οπότε κάνοντας αριστερό κλικ εκεί, μεταφέρεστε σε μια εικόνα, σ' ένα βίντεο ή σε μία προσομοίωση (animation) που είναι σχετικά με το θέμα.

Μπορείτε να κατεβάσετε την ανάρτηση pptx από  ΕΔΩ.  

Πέμπτη, 16 Νοεμβρίου 2017

Σαν σήμερα ... 1922, πέθανε ο Γερμανός θεωρητικός φυσικός Max Abraham.


Ο Abraham το 1915 (από το αρχείο του Caltech).

Σαν σήμερα, στις 16 Νοεμβρίου 1922, πέθανε στο Μόναχο ο φυσικός Max Abraham, σε ηλικία μόλις 47 ετών.

Ο Abraham είχε γεννηθεί στις 26 Μαρτίου 1875 στο Danzig της αυτοκρατορικής Γερμανίας (τώρα Gdańsk της Πολωνίας) προερχόμενος από ευκατάστατη εβραϊκή οικογένεια εμπόρων. Πατέρας του ήταν ο Moritz Abraham και μητέρα του η Selma Moritzsohn.

Σπούδασε στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου και το 1897, υπό την καθοδήγηση του Max Planck, πήρε το διδακτορικό του. Πέρασε τα επόμενα τρία χρόνια στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου εργαζόμενος ως βοηθός του Planck.

Το 1900 ο Abraham αποδέχτηκε θέση άμισθου λέκτορα στο Πανεπιστήμιο του Göttingen. Εκεί παρέμεινε μέχρι το 1909, ένα ασυνήθιστα μεγάλο χρονικό διάστημα για κάποιον που κατέχει μια τέτοια απλήρωτη θέση διδασκαλίας. Ο λόγος της μη απόκτησης μιας μόνιμης θέσης στο πανεπιστήμιο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν οφειλόταν σε μειωμένη ικανότητα, αλλά μάλλον ήταν αποτέλεσμα της προσωπικότητάς του. 
Όπως έχει γραφεί, δεν είχε υπομονή με ό,τι θεωρούσε ότι είναι ανόητη και παράλογη επιχειρηματολογία. Είχε την τάση να είναι επικριτικός και δεν είχε κανένα δισταγμό να ψέξει δημόσια τους συναδέλφους του, ανεξάρτητα από το βαθμό ή τη θέση τους. Το χιούμορ του ήταν αιχμηρό  και συνοδευόταν από μια εξίσου αιχμηρή γλώσσα. 

Το 1909 ο Abraham δέχθηκε θέση στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στις Ηνωμένες Πολιτείες, όμως μην αντέχοντας την ατμόσφαιρα του μικρού πανεπιστημιακού ιδρύματος του Ιλινόις, επέστρεψε στο Göttingen μετά από λίγους μήνες. 
Ο επόμενος σταθμός του ήταν στην Ιταλία. Μετά από πρόσκληση του Ιταλού μαθηματικού Tullio Levi-Civita ο Abraham έγινε καθηγητής Λογικής Μηχανικής (Rational Mechanics) στο Πολυτεχνείο του Μιλάνου, όπου παρέμεινε μέχρι το 1914. Στη διάρκεια αυτής της περιόδου ο Abraham, μέσω αλληλογραφίας, διαφώνησε έντονα με τον Αϊνστάιν για τη θεωρία της σχετικότητας, αλλά ακόμη έπαιξε ενεργό ρόλο σε παρόμοια διαφωνία ανάμεσα στον Αϊνστάιν και τον Levi-Civita.

Με την έναρξη του Α' Παγκοσμίου Πολέμου αναγκάστηκε να επιστρέψει στη Γερμανία κι εκεί εργάστηκε πάνω στη θεωρία της μετάδοσης των ραδιοφωνικών κυμάτων.
Μετά τον πόλεμο, μη μπορώντας να επιστρέψει στο Μιλάνοεργάστηκε στη  Στουτγκάρδη μέχρι το 1921, αντικαθιστώντας τον καθηγητή της Φυσικής στο Technische Hochschule (Τεχνικό Πανεπιστήμιο). 

Μετά από αυτή την περίοδο αποδέχτηκε θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Άαχεν. Μέχρι να πάει στο Άαχεν, αρρώστησε και τελικά διαγνώστηκε με όγκο στον εγκέφαλο.  Ποτέ δεν επανήλθε και όπως υπέφερε στη ζωή του, έτσι και το τέλος του ήταν επώδυνο. 

Σχεδόν όλο το έργο του Abraham είναι σχετικό με τη θεωρία του Maxwell. Έγραψε ένα δίτομο έργο για την ηλεκτροδυναμική με τίτλο "Theorie der Elektrizität" ("Θεωρία της Ηλεκτρικής Ενέργειας"). Το βιβλίο αυτό έκανε πέντε εκδόσεις στη διάρκεια της ζωής του Abraham και για τη Γερμανία υπήρξε ένα πρότυπο έργο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά του κειμένου ήταν ότι σε κάθε νέα έκδοση ο Abraham θεωρούσε σωστό να περιλαμβάνει, όχι μόνο τις τελευταίες πειραματικές εργασίες, αλλά και τις πιο πρόσφατες θεωρητικές συνεισφορές, ακόμη και αν οι εισφορές αυτές βρίσκονταν σε αντιπαλότητα. Επιπλέον, δεν είχε κανένα δισταγμό, αφού εξηγούσε και τις δύο πλευρές ενός ζητήματος, να υποστηρίξει τη δική του άποψη.


Το εξώφυλλο του έργου του "Theorie der Elektrizität".

Το 1902, σε κείμενό του ανέπτυξε τη θεωρία του για το ηλεκτρόνιο, αλλά το 1904 ο Λόρεντζ με τον Αϊνστάιν διατύπωσαν μια διαφορετική θεωρία. Η μελέτη του Abraham  για τη δομή και τη φύση των ηλεκτρονίων τον οδήγησε στην ιδέα της ηλεκτρομαγνητικής φύσης της μάζας του ηλεκτρονίου και κατά συνέπεια, στην εξάρτηση από την ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε ένα βαρυτικό πεδίο. Στην αρχή, οι ιδέες του υποστηρίχθηκαν πειραματικά, ιδιαίτερα από πειράματα του Walter Kaufmann, αλλά αργότερα άλλες πειραματικές εργασίες ευνόησαν τη θεωρία που αναπτύχθηκε από τους Λόρεντζ, Αϊνστάιν.

Ο Abraham ήταν αντίθετος με τη θεωρία της σχετικότητας σε όλη του τη ζωή. Στην αρχή οι αντιρρήσεις του είχαν να κάνουν τόσο με τα αξιώματα στα οποία βασιζόταν η σχετικότητα, όσο και με το γεγονός ότι ένιωθε ότι η πειραματική απόδειξη δεν υποστήριζε τη θεωρία. Από το 1912, έχοντας κατανοήσει πολύ καλά τη θεωρία της σχετικότητας, μετρίασε τις αντιρρήσεις του, δεχόμενος ότι η θεωρία ακουγόταν λογική. Ωστόσο, δεν δεχόταν ότι αυτή ήταν μια θεωρία που μπορούσε να περιγράψει με ακρίβεια τον φυσικό κόσμο.

Ο Abraham πάντα πίστευε στην ύπαρξη του "αιθέρα" και ήλπιζε ότι καινούρια αστρονομικά δεδομένα θα επιβεβαίωναν αυτή την άποψη. Ακόμη, πίστευε ότι ένα ηλεκτρόνιο ήταν μια απόλυτα άκαμπτη σφαίρα με φορτίο που κατανέμεται ομοιόμορφα πάνω στην επιφάνειά του. Δεν επρόκειτο να εγκαταλείψει αυτές τις πεποιθήσεις εύκολα, κυρίως επειδή ένιωθε ότι οι απόψεις του βασίζονται στην κοινή λογική. 

Μετά το θάνατό του, ο Max Born και ο Max von Laue έγραψαν σ' έναν επικήδειο: 
"(Ο Abraham) αγαπούσε τον απόλυτο αιθέρα, τις εξισώσεις του για το πεδίο, το άκαμπτο ηλεκτρόνιό του, όπως ένας νεαρός αγαπά στον πρώτο έρωτά του και του οποίου την ανάμνηση καμιά κατοπινή εμπειρία δεν μπορεί να σβήσει".

Εργογραφία  (Γερμανικά) του Max Abraham.

Τετάρτη, 15 Νοεμβρίου 2017

Σύστημα σωμάτων - Ορμή - Μεταβολή Ορμής (pptx)



(ανανεωμένο)


Φυσική Β' Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού

Στις 47 διαφάνειες της ανάρτησης pptx θα βρείτε παρουσίαση της θεωρίας εμπλουτισμένη με πολλές προσομοιώσεις και εικόνες gif (με κίνηση), παραπομπή σε ιστοσελίδες άλλων συναδέλφων και πολλές ερωτήσεις - ασκήσεις για εξάσκηση.

Υπενθυμίζω πως ό,τι εμφανίζεται υπογραμμισμένο σε μια διαφάνεια συνδέεται με διαδικτυακή υπερσύνδεση.

Μπορείτε να κατεβάσετε την ανάρτηση pptx από  ΕΔΩ.  

"Ορμή - Διατήρηση Ορμής" Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής με το πρόγραμμα Hot Potatoes.



Φυσική Β' Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού

Η ανάρτηση περιέχει ένα αρχείο με 35 Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής. 

Μπορείτε να το κατεβάσετε από  ΕΔΩ.

Για να μπορέσει ν' ανταποκριθεί ο μαθητής σε όλες τις ερωτήσεις χρειάζεται να έχει ολοκληρώσει την διδακτέα ύλη για το σύνολο του 2ου κεφαλαίου "Ορμή - Διατήρηση της Ορμής", του βιβλίου Φυσικής Β' Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού.

Στις ερωτήσεις που θα συναντήσετε, κάποιες απαντήσεις απαιτούν σύντομους αλγεβρικούς υπολογισμούς.

Κυριακή, 12 Νοεμβρίου 2017

Σαν σήμερα,... 1732, ο Henri Pitot παρουσιάζει τη συσκευή "σωλήνας Pitot".


Σωλήνες Pitot από ελικόπτερο τύπου Kamov Ka-26 (αρ.)
και αυτοκίνητο Φόρμουλα 1 της Ρενό (δεξ.).

Σαν σήμερα, στις 12 Νοεμβρίου 1732, ο Γάλλος φυσικός Henri Pitot ανακοίνωσε στη Βασιλική Ακαδημία Επιστημών του Παρισιού την δημιουργία ενός πρωτότυπου οργάνου για την μέτρηση της ταχύτητας ροής του νερού σε διαφορετικά βάθη, στον ποταμό Σηκουάνα.

Η κατασκευή είχε μια κλίμακα και δύο ανοικτούς κάθετους γυάλινους σωλήνες σε ένα ξύλινο πλαίσιο. Το κατώτερο άκρο του ενός σωλήνα έβλεπε προς τα κάτω, ενώ το άλλο παρουσίαζε κλίση 90°, ευρισκόμενο απέναντι από την ροή. 

Ο Henri Pitot.

Αυτό που πιστευόταν εκείνη την εποχή ήταν ότι η ταχύτητα ροής σε δεδομένο βάθος ήταν ανάλογη με τη μάζα πάνω από αυτήν, κάτι που σήμαινε ότι σε μεγαλύτερα βάθη θα είχαμε αυξανόμενη ταχύτητα.
Ο Pitot, καταγράφοντας μετρήσεις με βάση τη διαφορά στα επίπεδα των υγρών στους δύο σωλήνες, απέδειξε ότι αληθές ήταν το αντίθετο  απ' ότι πιστευόταν. 
Ο σωλήνας αυτός πήρε το όνομα Pitot από τον εφευρέτη του Henri Pitot. 

Αρχή λειτουργίας σωλήνα Pitot.

Αργότερα, ο Henry Darcy με την υποστήριξη του Henri Bazin βελτίωσε το σωλήνα. 

Το κείμενο παρουσίασης της συσκευής από τον Pitot,
στις 12 Νοεμβρίου 1732.

Σήμερα, ο σωλήνας Pitot έχει σημαντική εφαρμογή στην αεροδυναμική για τη μέτρηση της ταχύτητας ενός αεροσκάφους, αλλά όχι μόνον.

Πηγή: Today in Science History 

Σαν σήμερα ... 1746, γεννήθηκε ο Jacques Charles.


Ο Jacques Charles το 1820.

Σαν σήμερα, στις 12 Νοεμβρίου 1746, γεννήθηκε ο Jacques Alexandre César Charles  στη Beaugency της Ορλεάνης στη Γαλλία.

Ήταν μαθηματικός, φυσικός και εφευρέτης. Όταν ο Βενιαμίν Φραγκλίνος επισκέφθηκε τη Γαλλία το 1779, ο Charles εμπνεύστηκε απ΄αυτόν και ξεκίνησε να μελετά Φυσική. Σύντομα ξεκίνησε να δίνει διαλέξεις και να κάνει επιδείξεις πειραμάτων σε μη επιστημονικό κοινό, με  στόχο τη διάδοση των απόψεων του Φραγκλίνου για τον ηλεκτρισμό. 

Ο Charles, έχοντας μελετήσει το έργο του Robert Boyle που είχε δημοσιευτεί 100 χρόνια νωρίτερα, αλλά και το έργο συγχρόνων του, όπως του Henry Cavendish, του Joseph Black ή του Tiberius Cavallo, συνέλαβε την ιδέα πως το υδρογόνο θα ήταν κατάλληλο ανυψωτικό αέριο για αερόστατα.
Σχεδίασε το σκάφος και συνεργάστηκε με τους αδελφούς Robert (Anne-Jean και Nicolas) για την κατασκευή του στο εργαστήριο τους στην Place des Victoires στο Παρίσι.

Το πρώτο αερόστατο του Charles και των αδελφών Robert
δέχεται επίθεση από τρομοκρατημένους χωρικούς στη Gonesse.

Ο Charles και οι αδελφοί Robert απογείωσαν το πρώτο 
στον κόσμο αερόστατο με υδρογόνο, στις 27 Αυγούστου 1783, από το Πεδίο του Άρεως (Champ de Mars), (εκεί που σήμερα βρίσκεται ο Πύργος του Άιφελ) και μεταξύ των θεατών βρισκόταν ο Βενιαμίν Φραγκλίνος, τότε, διπλωματικός αντιπρόσωπος των ΗΠΑ στο Παρίσι. Το αερόστατο ήταν σχετικά μικρό, πέταξε βόρεια για 45 λεπτά ακολουθούμενο από έφιππους κυνηγούς και προσγειώθηκε μετά από 21 χιλιόμετρα στο χωριό Gonesse, όπου σύμφωνα με αναφορές, τρομοκρατημένοι χωρικοί το κατέστρεψαν με αξίνες και μαχαίρια.

Όμως, στις 1:45 μμ της 1ης Δεκεμβρίου 1783, ο Charles και οι αδελφοί Robert κατάφεραν να απογειώσουν το πρώτο επανδρωμένο αερόστατο από τον Κήπο του Παλατιού του Κεραμεικού (Jardin des Tuileries) στο Παρίσι. Ο Charles και ο Nicolas Robert ήταν οι πρώτοι επιβάτες που κατάφεραν ν' ανυψωθούν σε ύψος 550 μέτρων και να προσγειωθούν 36 χιλιόμετρα μακρύτερα, μετά από πτήση 2 ωρών και 5 λεπτών.


Η πρώτη πτήση με μπαλόνι του Charles
με τον Ν. Robert to 1783 (αναπαράσταση).

Σε μας ο Charles είναι περισσότερο γνωστός για το νόμο των αερίων που φέρει το όνομά του και διατύπωσε γύρω στο 1787. Όμως, αυτόν το νόμο πρώτος τον παρουσίασε γραπτά το 1802 ο Joseph Louis Gay-Lussac και γι' αυτό ο νόμος αυτός παρουσιάζεται και με το όνομα του Gay-Lussac.

Ο Charles πραγματοποίησε αρκετές χρήσιμες εφευρέσεις. Μεταξύ άλλων κατασκεύασε βαλβίδα για την ελευθέρωση υδρογόνου από το αερόστατο, αραιόμετρο και γωνιόμετρο ανάκλασης. Ακόμη απέδειξε τα ηλεκτρικά πειράματα του Βενιαμίν Φραγκλίνου.

Το 1795 εξελέγη στην Γαλλική Ακαδημία Επιστημών και στη συνέχεια έγινε καθηγητής Φυσικής στο Conservatoire des Arts et Métiers (CNAM).

Ο Jacques Charles πέθανε στο Παρίσι, στις 7 Απριλίου 1823, σε ηλικία 77 ετών.

Από τον Ανδρέα Ι. Κασσέτα υπάρχει μια ενδιαφέρουσα παρουσίαση για το όνομα του  νόμου του Charles και πώς αυτός εμφανίζεται στην ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία ΕΔΩ.

Πηγή: Today in Science History 

Δυναμική σε μία διάσταση (pptx).


(ανανεωμένο)


Φυσική Α' Λυκείου

Στις 39 διαφάνειες της ανάρτησης pptx θα βρείτε παρουσίαση της θεωρίας εμπλουτισμένη με πολλές προσομοιώσεις και εικόνες gif (με κίνηση), παραπομπή σε ιστοσελίδες άλλων συναδέλφων και πολλές ερωτήσεις - ασκήσεις για εξάσκηση.

Υπενθυμίζω πως ό,τι εμφανίζεται υπογραμμισμένο σε μια διαφάνεια συνδέεται με διαδικτυακή υπερσύνδεση.

Μπορείτε να κατεβάσετε την ανάρτηση pptx από  ΕΔΩ.  

Παρασκευή, 10 Νοεμβρίου 2017

Σαν σήμερα ... 1974, ανακοινώθηκε η ανακάλυψη του κουάρκ charm.



Σαν σήμερα, στις 10 Νοεμβρίου 1974, ανακοινώθηκε ταυτόχρονα από δύο ερευνητικές ομάδες η ανακάλυψη του υποατομικού σωματιδίου κουάρκ "charm" ("χαριτωμένο"). Η μία ομάδα ήταν του Brookhaven National Laboratory στο MITΜασαχουσέτη, ΗΠΑ και η άλλη του SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) στο ΜπέρκλεϊΚαλιφόρνια, ΗΠΑ.

Το νέο σωματίδιο με μάζα 3095 MeV είχε διάρκεια ζωής περίπου 1000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη άλλων σωματιδίων συγκρίσιμης μάζας. Η ανακοίνωση αυτή πυρπόλησε τον κόσμο της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών και πλέον στον κόσμο της Φυσικής έχει χαρακτηριστεί ως "η επανάσταση του Νοεμβρίου". 

Μέσα σε 2 χρόνια, το 1976, στους επιστήμονες που καθοδηγούσαν αυτές τις ομάδες, τον Samuel Ting (ΜΙΤ) και τον Burton Richter (SLAC), απονεμήθηκε το  βραβείο  Νόμπελ  στη Φυσική "για την πρωτοποριακή εργασία τους στην ανακάλυψη ενός βαρέος στοιχειώδους σωματιδίου, ενός νέου είδους".


Τα 6 διαφορετικά κουάρκ. 

Το 1964, δύο φυσικοί, οι Murray Gell-Mann και George Zweig, είχαν την ιδέα ότι τα πρωτόνια, τα νετρόνια και όλα τα καινούρια σωματίδια θα μπορούσαν να εξηγηθούν από μια ομάδα ακόμη μικρότερων αντικειμένων που ο Gell-Mann ονόμασε κουάρκ. Μπόρεσαν να εξηγήσουν όλα τα βαρυόνια και τα μεσόνια που είχαν παρατηρηθεί με τρία είδη κουάρκ - σήμερα ονομάζονται up (πάνω), down (κάτω), και strange (παράξενο)- καθώς και τα αντικουάρκ τους. Το επαναστατικό μέρος της ιδέας τους ήταν ότι έπρεπε να ορίσουν για τα κουάρκ ηλεκτρικό φορτίο 2/3 και -1/3 του φορτίου του πρωτονίου. Τέτοιο κλασματικό φορτίο δεν είχε ποτέ παρατηρηθεί!

Τα αντικουάρκ είναι τα αντίστοιχα σωματίδια αντιύλης των κουάρκ. Έχουν την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο με τα αντίστοιχα κουάρκ. Όταν ένα κουάρκ βρεθεί με ένα αντικουάρκ, τότε εξαϋλώνονται, και εξαφανίζονται δίνοντας κάποια άλλη μορφή ενέργειας.

Σχεδόν τριάντα χρόνια μετά και αφού πραγματοποιήθηκαν πολλά πειράματα, η ιδέα των κουάρκ επιβεβαιώθηκε. Τώρα, αποτελεί μέρος του Καθιερωμένου Πρότυπου των Στοιχειωδών Σωματιδίων και Αλληλεπιδράσεων. Νέες ανακαλύψεις απέδειξαν ότι υπάρχουν έξι είδη κουάρκ (που έχουν μάλιστα παράξενα ονόματα όπως up (πάνω), down (κάτω), strange (παράξενο), charm (χαριτωμένο), bottom (χαμηλό), και top (ψηλό), κατά αύξουσα σειρά σύμφωνα με την μάζα τους). Επίσης υπάρχουν έξι είδη σωματιδίων, συπεριλαμβανομένου του ηλεκτρονίου, που ονομάζονται λεπτόνια. Το Καθιερωμένο Πρότυπο μπορεί να αιτιολογήσει τις ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις των κουάρκ και των λεπτονίων και μ' αυτό τον τρόπο εξηγεί την γενική εικόνα της πυρηνικής σύνδεσης και των διασπάσεων.


Ο πίνακας των στοιχειωδών σωματιδίων
του standard model (καθιερωμένο πρότυπο).

Ο λόγος που κλασματικά ηλεκτρικά φορτία όπως αυτά των κουάρκ δεν έχουν ποτέ παρατηρηθεί είναι επειδή τα κουάρκ δεν μπορούν ποτέ να βρεθούν μόνα τους παρά μόνο σε σύνθετα σωματίδια που ονομάζονται αδρόνια. Υπάρχουν δύο είδη αδρονίων: τα βαρυόνια που περιέχουν τρία κουάρκ και τα μεσόνια που περιέχουν ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Σωματίδια που αποτελούνται από τα πρώτα πέντε είδη κουάρκ έχουν παραχθεί και παρατηρηθεί στους επιταχυντές. Επειδή το κουάρκ τύπου t (top) έχει τόσο μεγάλη μάζα, χρειάστηκαν πολλά χρόνια και επιταχυντές με πάρα πολύ μεγάλη ενέργεια για να παραχθεί. Το κουάρκ τύπου t ανακαλύφθηκε τον Απρίλιο του 1995 στο Fermilab.

Ιστορικό αρχείο φωτογραφιών από το πείραμα στο SLAC.


Τετάρτη, 8 Νοεμβρίου 2017

Σαν σήμερα ... 1895, ο Ρέντγκεν παρατηρεί ακτίνες Χ για πρώτη φορά.


Ο Ρέντγκεν στο εργαστήριό του.

Σαν σήμερα, στις 8 Νοεμβρίου 1895, ο Wilhelm Conrand Röntgen (Βίλχελμ Κόνραντ Ρέντγκεν) παρατηρεί για πρώτη φορά τις ακτίνες Χ στο εργαστήριό του στο  Πανεπιστήμιο του Würzburg. Η παρατήρηση έγινε τυχαία κατά τη διάρκεια ενός πειράματος για τη μελέτη της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των αερίων. 

Συγκεκριμένα, ο Ρέντγκεν πειραματιζόμενος με σωλήνες Lenard και Crookes και στην προσπάθειά του να παράξει καθοδικές ακτίνες, παρατήρησε με έκπληξη ένα κομμάτι φθορίζοντος υλικού να λάμπει από την έκθεσή του στις καθοδικές ακτίνες. 

Αυτή ήταν η αφορμή για την παραπέρα προσεκτική μελέτη του φαινομένου και τη συγγραφή ενός κειμένου με τον τίτλο "On a new kind of ray: A preliminary communication" ("Για ένα νέο είδος ακτίνων: Μια προκαταρκτική κοινοποίηση") που παρέδωσε στο περιοδικό Würzburg's Physical-Medical Society στις 28 Δεκεμβρίου 1895. Αυτή ήταν η πρώτη δημοσίευση για τις ακτίνες "Χ" όπως ο ίδιος ο Ρέντγκεν τις ονόμασε αρχικά.

Χέρι με δαχτυλίδι: Η πρώτη "ιατρική" ακτινογραφία
του χεριού της συζύγου του 
Ρέντγκεν.  

Ο Ρέντγκεν βγήκε στο εργαστήριό του και διενήργησε μια σειρά πειραμάτων για να καταλάβει καλύτερα την ανακάλυψή του. Ανακάλυψε ότι οι ακτίνες Χ διεισδύουν στην ανθρώπινη σάρκα, αλλά όχι το ίδιο εύκολα σε ουσίες υψηλότερης πυκνότητας, όπως οστά ή μόλυβδο και ότι μπορούν να φωτογραφηθούν.

Η ανακάλυψη του Ρέντγκεν χαρακτηρίστηκε ως ιατρικό θαύμα και οι ακτινογραφίες έγιναν σύντομα ένα σημαντικό διαγνωστικό εργαλείο στην ιατρική, επιτρέποντας στους γιατρούς να βλέπουν μέσα στο ανθρώπινο σώμα για πρώτη φορά χωρίς χειρουργική επέμβαση. 
Το 1897, οι ακτίνες Χ χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά από στρατιωτικούς γιατρούς στο πολεμικό πεδίο, για να εντοπίσουν σφαίρες και σπασμένα οστά σε τραυματισμένους στρατιώτες. 

Οι επιστήμονες γρήγορα συνειδητοποίησαν τα οφέλη των ακτίνων Χ, αλλά καθυστέρησαν να κατανοήσουν τις βλαβερές συνέπειες της ακτινοβολίας. 
Αρχικά, θεωρήθηκε ότι οι ακτίνες Χ περνούν από τη σάρκα χωρίς να προκαλούν βλάβη, όπως συμβαίνει με το φως. Ωστόσο, σε λίγα χρόνια, οι ερευνητές άρχισαν να αναφέρουν περιπτώσεις εγκαυμάτων και βλάβης του δέρματος μετά από έκθεση σε ακτινογραφίες και το 1904 ο βοηθός του Thomas Edison, Clarence Dally, που είχε εργαστεί εκτεταμένα με ακτινογραφίες, πέθανε από καρκίνο του δέρματος. Ο θάνατος του Dally θορύβησε μερικούς επιστήμονες που άρχισαν να παίρνουν σοβαρότερα υπ' όψη τους τους κινδύνους της ακτινοβολίας, αλλά ακόμη δεν μπορούσαν να κατανοήσουν την έκταση του προβλήματος από την υπερβολική έκθεση στην ακτινοβολία. 

Δεξιά στην εικόνα φαίνεται σωλήνας Ρέντγκεν toy 1912
της εταιρείας Siemens und Halske (Μουσείο Ρέντγκεν, Würzburg).
 

Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1930, του '40 και του '50, πολλά αμερικανικά καταστήματα παπουτσιών χρησιμοποιούσαν φθοριοσκόπια (fluoroscopes), όπου με την βοήθεια των ακτίνων Χ, μπορούσαν οι πελάτες να τοποθετούν το πόδι με το παπούτσι τους στη συσκευή και να βλέπουν τα οστά του ποδιού τους. 
Αυτή η πρακτική κράτησε μέχρι την δεκαετία του 1950, γιατί πλέον είχε διαπιστωθεί πόσο επικίνδυνη είναι η συχνή έκθεση στην ακτινοβολία.   
Σήμερα, η τεχνολογία ακτίνων Χ χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική, στην ανάλυση υλικών και σε συσκευές όπως οι σαρωτές ασφάλειας αεροδρομίων.

Αξίζει να επισημάνουμε, ότι τις ακτίνες αυτές δεν ήταν ο Röntgen που τις παρατήρησε πρώτος. Οι ακτίνες Χ παρήχθησαν και ανιχνεύτηκαν για πρώτη φορά το 1891 από τον Fernando Sanford, καθηγητή Φυσικής που δημιούργησε το τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Stanford, στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ. 

Ο Fernando Sanford.

Όμως, το γεγονός ότι ο Ρέντγκεν μελέτησε σε βάθος αυτή την ακτινοβολία, του προσέφερε την τιμή ενός Νόμπελ το 1901 για την ανακάλυψή του και την απόδοση από τον επιστημονικό κόσμο του ονόματος "ακτίνες Röntgen" σ' αυτή την κάποτε άγνωστη ακτινοβολία Χ. Ο Ρέντγκεν υπήρξε ο επιστήμονας που τιμήθηκε με το πρώτο Νόμπελ Φυσικής. 

O Ρέντγκεν ήταν πολύ μετριόφρονας και άνθρωπος που απέφευγε τη δημοσιότητα. Πέρα από τη φήμη όμως, απέφευγε και τα χρήματα. Ποτέ δεν κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τις ακτίνες-Χ, οι οποίες θεωρούσε ότι θα έπρεπε να είναι ελεύθερα διαθέσιμες σε άλλους ερευνητές και την ιατρική κοινότητα. Σύμφωνα με το περιοδικό ΤΙΜΕ, όταν πέθανε δώρισε τα περίπου 40.000 δολάρια που πήρε με το βραβείο Νόμπελ σε μία επιστημονική κοινότητα.

Πηγή: Today in Science History , This day in History