ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ (ΜΕΡΟΣ 1ο)

στις

Η ύψιστη τιμή για έναν επιστήμονα. Όταν μετά από χρόνια, ή ακόμη και δεκαετίες ερευνών, οι κόποι του καρποφορούν φέρνοντας στον κόσμο, σαν ένα βρέφος, τα αποτελέσματα που ήλπιζε και ονειρευόταν. Θέλει να τρέξει μέσα στο πλήθος ως άλλος Αρχιμήδης φωνάζοντας ξανά και ξανά τη ρηματική φράση “Εύρηκα – Εύρηκα”, γνωστοποιώντας σε όλους το απόσταγμα των πολύχρονων και κοπιαστικών ερευνών του. Η ύψιστη τιμή λοιπόν για έναν επιστήμονα είναι η καθολική αναγνώριση του έργου του που έχει ως αποτέλεσμα την βράβευση του με το βραβείο Νόμπελ.

Τα βραβεία Νόμπελ είναι λίγο πολύ γνωστά σε όλους! Γνωρίζουμε ότι απονέμονται κάθε χρόνο και βραβεύουν ανθρώπους ,επιστήμονες και όχι μόνο, σε έξι τομείς. Αυτοί είναι: Η Λογοτεχνία, Η φυσική, η Χημεία, η Ιατρική, η ειρήνη και τα οικονομικά. Το Νόμπελ Ειρήνης απονέμεται στο Όσλο της Νορβηγίας, ενώ τα άλλα βραβεία απονέμονται στη της Σουηδίας. Το Βραβείο Νόμπελ θεωρείται ευρέως ως το πιο διάσημο βραβείο και αποτελεί παρακαταθήκη του εφευρέτη Άλφρεντ Νόμπελ που η διαθήκη του θεσμοθέτησε την τα βραβεία το 1895. Η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών απονέμει το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, το Βραβείο Νόμπελ Χημείας, και το Βραβείο στις Οικονομικές Επιστήμες της Τράπεζας της Σουηδίας στη μνήμη του Άλφρεντ Νόμπελ. Η Συνέλευση Νόμπελ στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα απονέμει το Βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής.

Τα διάφορα βραβεία απονέμονται κάθε χρόνο. Κάθε δικαιούχος, ή νομπελίστας, λαμβάνει ένα χρυσό μετάλλιο, ένα δίπλωμα και ένα χρηματικό ποσό, το οποίο αποφασίζεται από το Ίδρυμα Νόμπελ. Από το 2012, κάθε βραβείο ήταν ύψους 8 εκατ. SEK (περίπου 930.000 ευρώ).. Το βραβείο δεν απονέμεται μετά θάνατο. Ωστόσο, αν σε ένα άτομο έχει απονεμηθεί ένα βραβείο και πεθάνει πριν από την παραλαβή του, το βραβείο μπορεί ακόμα να δοθεί. Αν και ο μέσος αριθμός των δικαιούχων ανά βραβείο αυξήθηκε σημαντικά κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα, ένα βραβείο δεν μπορεί να μοιράζεται ανάμεσα σε περισσότερα από τρία άτομα.

Ας ξετυλίξουμε όμως το κουβάρι της θεσμοθέτησης των βραβείων από την αρχή. Ας δούμε: ποιός ήταν ο Άλφρεντ Νόμπελ που το επίθετό του έμελλε να μείνει στην ιστορία ως ιερό δισκοπότηρο των τεχνών και των επιστημών!

Ο Άλφρεντ Μπερνάρντ Νόμπελ γεννήθηκε στις 21 Οκτωβρίου του 1833 στη Σουηδία! Ήταν διακεκριμένος χημικός, μηχανικός και βιομήχανος. Γιος του επίσης μηχανικού και βιομήχανου Εμμανουήλ Νόμπελ, ο οποίος εφηύρε πριν χρόνια την υποβρύχια νάρκη. Πολυταξιδεμένος γύρισε όλο τον κόσμο και σπούδασε στην Αγία Πετρούπολη της Ρωσίας και στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής.

Ασχολήθηκε ιδιαίτερα με τη χημεία, και κυρίως με τις εκρηκτικές ύλες. Τελειοποίησε τον τρόπο παρασκευής της νιτρογλυκερίνης και ίδρυσε εργοστάσιο παραγωγής της σε μεγάλες ποσότητες. Για την αποφυγή των εκρήξεων πέτυχε την παρασκευή δυναμίτιδας με πυριτική γη, εφεύρεση που διαδόθηκε σύντομα σε όλη την Ευρώπη και την Αμερική. Το 1873 εγκαταστάθηκε στο Παρίσι, όπου εφηύρε την νεοδυναμίτιδα ή ζελατοδυναμίτιδα (1875) και την πολεμική άκαπνη πυρίτιδα (βαλλιστίτιδα, 1888). Το 1889 πούλησε την εφεύρεση του αυτή στην ιταλική κυβέρνηση και το 1891 εγκαταστάθηκε στο Σαν Ρέμο της Ιταλίας, όπου ίδρυσε χημικό εργοστάσιο.

Έλαβε πολλά διπλώματα ευρεσιτεχνίας και απέκτησε μεγάλη περιουσία, μεγάλο τμήμα της οποίας διέθεσε για φιλανθρωπικούς και ερευνητικούς σκοπούς σε διάφορα ιδρύματα. Με το υπόλοιπο της περιουσίας του καθιέρωσε τα ομώνυμα βραβεία Νόμπελ. Κλειστός χαρακτήρας από τη φύση του, ασχολήθηκε και με τη φιλοσοφία και τη λογοτεχνία. Στο τέλος της ζωής του μάλιστα έγραψε και το δράμα Βεατρίκη Τσέντσι.

To θέμα, η καλύτερα ο κλάδος των βραβείων που θα επιχειρίσει να αγγίξει η εκπομπή είναι αυτός της Φυσικής. Πριν μερικές μέρες, στις 3 Οκτωβρίου, ανακοινώθηκαν οι νικητές των βραβείων Νόμπελ Φυσικής για το 2017. Το βραβείο μοιράστηκαν τρεις διακεκριμένοι επιστήμονες και αστρονόμοι. Απονεμήθηκε κατά το ήμισυ στον καθηγητή Ράινερ Βάις του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης ΜΙΤ, και το άλλο ήμισυ στους καθηγητές Μπάρι Μπάρις και Κιπ Θορν του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια. Ο λόγος; Η τεράστια συνεισφορά τους στην απόδειξη ύπαρξης των βαρυτικών κυμάτων στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015!

Ας πραγματοποιήσουμε μια βουτιά πίσω στο χρόνο και να σταματήσουμε στο μακρινό 1916, δηλαδή 100 χρόνια πριν. Τότε ήταν που ο Άλμπερτ Αινστάιν διατύπωσε τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας. Σε αυτή τη μεγάλη ανακάλυψη του διαπίστωσε ότι η βαρύτητα δεν είναι απλά μια δύναμη που έλκει, αλλά το αποτέλεσμα της παραμόρφωσης των τεσσάρων διαστάσεων του χωροχρόνου! Οποιοδήποτε κομμάτι ύλης, μικρό ή μεγάλο, πλανήτης, άστρο ή γαλαξίας παραμορφώνει τη δομή του χωροχρόνου γύρω του. Καθώς όλα αυτά τα συμπαντικά αντικείμενα κινούνται μέσα σε αυτές τις παραμορφώσεις, επηρεάζονται και επηρεάζουν τις κινήσεις. Τις παραμορφώσεις φυσικά δεν μπορούμε να τις δούμε, αφού όλα μοιάζουν να κινούνται πάνω σε ένα αόρατο σεντόνι, το χωροχρόνο.

Η θεωρία αυτή έγινε αποδεκτή απ’ την επιστημονική κοινότητα της εποχής και θεωρήθηκε η πιο ικανοποιητική από όλες όσες είχαν διατυπωθεί μέχρι τότε. Ήταν η βάση για την εξέλιξη της μελέτης της βαρύτητας μέχρι και σήμερα. Βέβαια υπήρχαν κάποια μελανά σημεία και αναπάντητα ερωτήματα. Το μεγαλύτερο είχε να κάνει με το αν η παραμόρφωση του χωροχρόνου συμβαίνει στιγμιαία ή μεταδίδεται με τη μορφή κυμάτων. Ο Αινστάιν αναζήτησε την απάντηση και κατέληξε σε μια εκπληκτική εκτίμηση: Είπε πως “όπως υπάρχουν κύματα φωτός που μεταφέρουν ενέργεια από μέρος σε μέρος, έτσι θα πρέπει να υπάρχουν και βαρυτικά κύματα τα οποία μεταφέρουν ενέργεια από τόπο σε τόπο. Θεώρησε δηλαδή ότι οι βαρυτικές δυνάμεις ακτινοβολούνται προς τα έξω σαν τα κύματα που δημιουργούνται από την πτώση μιας πέτρας στο νερό μιας λίμνης.“

Βέβαια 100 χρόνια πέρασαν και ο άνθρωπος δεν είχε την τεχνολογία να αποδείξει τα λεγόμενα του μεγάλου φυσικού. Ώσπου τον Σεπτέμβρη του 2015 η θεωρία έπαψε να υπάρχει πια σαν θεωρία και έγινε νομοτέλεια!

Εκείνη τη Σεπτεμβριάτικη Δευτέρα λοιπόν γράφτηκε μια ακόμα ένδοξη σελίδα στον μεγάλο τόμο των ανακαλύψεων της Φυσικής και της Αστρονομίας! Τότε ήταν που στα δύο εργαστήρια LIGO, που είχαν στηθεί και εξοπλιστεί ακριβώς για αυτό το λόγο, την αναζήτηση των βαρυτικών κυμάτων, σήμανε συναγερμός! Ας δούμε τι ακριβώς έγινε.

Τα δύο εργαστήρια που αναφέραμε βρισκόντουσαν σε μια απόσταση 3.000 χλμ μεταξύ τους. Ένα στη Λουιζιάνα και το άλλο στην Ουάσινγκτον. Πριν λίγες μέρες είχαν αναβαθμιστεί με σκοπό να έχουν μεγαλύτερη ευαισθησία και ακρίβεια στα αποτελέσματά τους. Τότε ήταν που χτύπησαν διάνα! Εκείνη τη μέρα, στις 12:51 ώρα Ελλάδος, εντόπισαν μια κολοσσιαία σύγκρουση δύο γιγάντων στο Σύμπαν, 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Δύο Μαύρες Τρύπες, η μία με μάζα 36 ηλιακών μαζών και η άλλη με 29, είχαν στήσει το δικό τους συμπαντικό χορό, αφού περιφέρονταν η μία γύρω από την άλλη 250 φορές το δευτερόλεπτο και η ταχύτητα περιφοράς τους έφτανε τα 150.000 χλμ το δευτερόλεπτο, δηλαδή περίπου τη μισή ταχύτητα απ’ αυτήν του φωτός!

Μετά την αναπόφευκτη σύγκρουση δημιουργήθηκε μια μεγαλύτερη μαύρη τρύπα περίπου 62 ηλιακών μαζών! Οι χαμένες ηλιακές μάζες μετετράπησαν σε ενέργειες βαρυτικών κυμάτων, η οποία ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ήταν αντίστοιχη με την ενέργεια που εκπέμπουν ένα δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια ήλιοι ή 50 φορές όλοι οι γαλαξίες του Σύμπαντος!

Όλα αυτά όμως έγιναν εν έτη 2017. Είναι τα πιο φρέσκα γεγονότα που μας έρχονται από τη Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών! Τώρα θα κάνουμε ένα ταξίδι πίσω στο χρόνο με αφετηρία το μακρινό 1901, και θα μελετήσουμε διακεκριμένους επιστήμονες που βραβεύθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής αυτά τα 116 χρόνια! Είστε έτοιμοι; Ας ξεκινήσουμε!

Το 1901 το πρώτο βραβείο απονεμήθηκε στον καθηγητή Βίλχεμ Κόνραντ Ρέντγκεν. Ο Ρέντγκεν γεννήθηκε το μακρινό 1845! Ηταν Γερμανός Φυσικός. Σπούδασε στο ETH Ζυρίχης. Διετέλεσε υφηγητής στο πανεπιστήμιο του Στρασβούργου το 1874, τακτικός καθηγητής της Φυσικής και διευθυντής του εργαστηρίου Φυσικής του πανεπιστημίου Γκίσεν, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Βύρτσμπουργκ το 1885 και τελικά καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Μονάχου από 1900 έως το 1920. Ο Ρέντγκεν βραβεύθηκε από τη Σουηδική Βασιλική Ακαδημία για την ανακάλυψη των Ακτίνων Χ.

Κατά το 1895, ενώ έκανε στο Βίρτσμπουργκ πειράματα για τη σπουδή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των αερίων, ανακάλυψε τις ακτίνες Χ (ή τις ακτίνες Ρέντγκεν, όπως λέγονται εις τιμήν του). Απέδειξε ότι οι ακτίνες Χ διαδίδονται σε ευθεία γραμμή και δεν είναι δυνατό να διαθλαστούν ή να ανακλαστούν και ότι δεν επηρεάζονται από τα ηλεκτρικά μαγνητικά πεδία.

Ως Ακτίνες Χ αποκαλείται ένα τμήμα του Ηλεκτρομαγνητικού Φάσματος με περιοχή μήκους κύματος μεταξύ 10 νανόμετρα με 10 πικόμετρα, που αντιστοιχεί σε περιοχή συχνότητας από 30 Πεταχέρτζ μέχρι 30 έξαχερτζ και σε περιοχή ενέργειας 120 ηλεκτρονιοβόλτ έως 120 κιλοηλεκτρονιοβόλτ.Αυτό το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος βρίσκεται μεταξύ των τμημάτων της υπεριώδους ακτινοβολίας και των ακτίνων γ.

Οι ακτίνες Χ πρωταρχικά χρησιμοποιήθηκαν από την Ιατρική ως διαγνωστικό εργαλείο με τη μορφή της ακτινογραφίας και από τη Φυσική και τη Χημεία με τη μορφή της κρυσταλλογραφίας. Όμως, οι ακτίνες Χ ανήκουν στις ιονίζουσες ακτινοβολίες, αφού η ενέργειά τους είναι ικανή να προκαλέσει τον ιονισμό ατόμων και μορίων από αριθμό εσωτερικών τους ηλεκτρονίων. Επομένως παρουσιάζει κινδύνους βλαβών σε ζωντανούς οργανισμούς και όχι μόνο.

Ο Βίλχεμ Κόνραντ Ρέντγκεν έκανε επίσης μελέτες σχετικές με την ελαστικότητα των σωμάτων, την ειδική θερμότητα των αερίων, τη θερμική αγωγιμότητα των κρυστάλλων, την απορρόφηση των θερμικών ακτίνων από τα αέρια κλπ. Πριν παραλάβει το βραβείο Νόμπελ το 1901, τιμήθηκε με το βραβείο Ρούμφορ της Βασιλικής εταιρίας το 1896.

Την αμέσως επόμενη χρονιά το βραβείο μοιράστηκε στα δύο! Το παρέλαβαν κατά το ήμισυ δύο σπουδαίοι επιστήμονες, ο Χέντρικ Αντόον Λόντρετζ και ο Πιέτερ Ζέεμαν, για τις έρευνές τους πάνω στην επιρροή του Μαγνητισμού σε φαινόμενα ακτινοβολίας, το λεγόμενο φαινόμενο Ζέεμαν! Το 1903 όμως μοιράστηκε σε τρεις! Στους λεγόμενους Πατέρες, και Μητέρα της Ραδιενέργειας. Ποιοι ήταν αυτοί; Μα φυσικά ο Ανρί Μπεκερέλ, και το Ζεύγος Κιουρί! Ο Πιέρ και η Μαρί!

Ο Αντουάν Ανρί Μπεκερέλ ήταν Γάλλος φυσικός, γεννημένος στο Παρίσι στις 15 Δεκεμβρίου του 1852. Προερχόταν από μία οικογένεια η οποία ανέδειξε σημαντικούς επιστήμονες. Σπούδασε φυσικές επιστήμες στο École Polytechnique και μηχανολογία στο École des Ponts et Chaussées. Το 1890 νυμφεύθηκε τη Λουίζ Ντεζιρέ Λοριέ. Το παιδί τους, Ζαν Μπεκερέλ έγινε και αυτός λαμπρός επιστήμονας.

Ας δούμε όμως πως ανακαλύφθηκε η Ραδιενέργεια και ποιος ήταν ο ρόλος του Πιέρ και της Μαρί Κιουρί. Το 1896 ο Μπεκερέλ έκανε κάποια πειράματα ερευνώντας τον φθορισμό στα άλατα του Ουρανίου. Κάνοντας ένα πείραμα σχετικά με τις ακτίνες Χ που είχε ανακαλύψει πρόσφατα ο Βίλχελμ Ρέντγκεν, που αναφέραμε παραπάνω, τύλιξε θειικό ουρανυλιοκάλιο με ένα φωτογραφικό φιλμ και το τοποθέτησε σε ηλιακό φως. Όσο το θειικό ουρανυλιοκάλιο βρισκόταν στο ηλιακό φως θα έπρεπε να παράγει ακτίνες Χ, οι οποίες ακτίνες θα διαπερνούσαν ένα μαύρο χαρτί και θα θόλωναν την φωτογραφική πλάκα. Ο Μπεκερέλ παρατήρησε σε μία από τις δοκιμές του πως η φωτογραφική πλάκα επηρεαζόταν ακόμα και αν το σκεύασμα παρέμενε στο σκοτάδι. Με αυτό το πείραμα ο Μπεκερέλ ανακάλυψε πως το υλικό αυτό εξέπεμπε αυθόρμητα ακτινοβολία, η οποία ονομάστηκε ραδιενέργεια.

Ο Πιέρ Κιουρί και η Μαρί Σκουοντόφσκα (μετέπειτα Κιουρί) γνωρίστηκαν μέσω ενός καθηγητή φυσικής του Πανεπιστημίου Φριμπούρ στην Πολωνία.  Ο Πιέρ Κιουρί είχε σπουδάσει Φυσική στη Σορβόνη και ήταν μερικά χρόνια μεγαλύτερος της. Στην αρχή της γνωριμίας τους αναπτύχθηκε αμοιβαίος αλληλοσεβασμός που εξελίχθηκε σε βαθύτερο αίσθημα. Η χαρά και ο ενθουσιασμός της Μαρίας δεν περιγραφόταν όταν ο Πιέρ της χάρισε το βιβλίο του «Περί της συμμετρίας στα φυσικά φαινόμενα. Συμμετρία μεταξύ ηλεκτρικού πεδίου και μαγνητικού πεδίου» με αφιέρωση που έγραφε: «Στη δεσποινίδα Σκουοντόφσκα με τον σεβασμό και τη φιλία του συγγραφέα Πιέρ Κιουρί». Τον Μάιο του 1894 ο Πιέρ έκανε πρόταση γάμου στη Μαρία Σκουοντόφσκα, αλλά εκείνη απάντησε αρνητικά λόγω της προοπτικής να εγκαταλείψει για πάντα τη Βαρσοβία και τον πατέρα της. Τελικά, μετά από ένα χρόνο, η Μαρία αποδέχθηκε την πρόταση του Πιέρ και παντρεύτηκαν με πολιτικό γάμο στο δημαρχείο του Παρισιού. Στον γάμο δεν είχαν καν δαχτυλίδια επειδή ο Πιέρ Κιουρί δήλωνε άθεος. Ο μήνας του μέλιτος που ακολούθησε ήταν μάλλον ασυνήθιστος αφού πραγματοποίησαν τον γύρο της Γαλλίας με ποδήλατα. Από τότε η Μαρία Σκουοντόφσκα απέκτησε το επώνυμο Κιουρί, με το οποίο έγινε ευρέως γνωστή. Στις 12 Σεπτεμβρίου του 1897 απέκτησαν την κόρη τους Ειρήνη και το 1903 την δεύτερη κόρη τους, Εύα. Η Εύα πέθανε σε ηλικία 104 ετών στις 22 Οκτωβρίου του 2007.

Η Μαρία Κιουρί έγινε γνωστή για την ανακάλυψη του ραδίου και τις μελέτες για τη ραδιενέργεια. Από το 1891 η Μαρία μελετούσε τις εργασίες του Μπεκερέλ με κύριο θέμα τις ακτινοβολίες που εξέπεμπαν τα άλατα του ουρανίου με αποτέλεσμα, ύστερα από παρότρυνση του ίδιου του Μπεκερέλ, να διαλέξει για θέμα της διατριβής της αυτά τα φαινόμενα.

Στις 18 Ιουλίου του 1898 οι Κιουρί ανακοινώνουν στην επιστημονική κοινότητα την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου, του πολωνίου, που ονομάστηκε έτσι προς τιμήν της πατρίδας της Μαρίας Κιουρί. Στις 26 Δεκεμβρίου του ίδιου έτους αναγγέλλεται από το ζεύγος Κιουρί η ανακάλυψη του ραδίου. Τα συγκεκριμένα στοιχεία είχαν ανιχνευθεί με τη βοήθεια της ραδιενέργειας.

Ας επικεντρωθούμε για λίγο όμως στην Μαρί Κιουρί και κάποιες απ’ τις σπουδαίες διακρίσεις της στο χώρο της επιστήμης. Το 1906 θα γινόταν η πρώτη γυναίκα στην ιστορία της Γαλλίας που θα της δινόταν έδρα σε πανεπιστήμιο και η πρώτη γυναίκα επίσης που έδωσε διάλεξη στο πανεπιστήμιο της Σορβόνης. Το 1911 βραβεύθηκε και με το βραβείο Νόμπελ Χημείας για την ανακάλυψη των στοιχείων ράδιο και Πολώνιο και έιναι ο πρώτος άνθρωπος που κέρδισε δύο βραβεία Νόμπελ και ο μοναδικός μέχρι σήμερα που βραβεύθηκε σε διαφορετικές επιστήμες.

Πέθανε στις 4 Ιουλιου του 1934 από απλαστική αναιμία που είναι πιθανόν να προκλήθηκε από την χρόνια έκθεση της στην ακτινοβολία. Οι βλαβερές επιπτώσεις της έκθεσης στην ιονίζουσα ακτινοβολία ήταν άγνωστη την εποχή εκείνη, και οι παράμετροι ασφαλείας που λαμβάνονταν υπόψην τα επόμενα χρόνια δεν υπήρχαν. Ιστορικοί και μελετητές κάνουν λόγο για ραδιενεργούς σωλήνες με ισότοπα που κουβαλούσε στην τσέπη της και είχε αποθηκευμένους στο συρτάρι του γραφείου της.

Ο σύζυγός της, Πιέρ, είχε πεθάνει 28 χρόνια νωρίτερα όταν μια άμαξα τον χτύπησε τραυματίζοντάς τον θανάσιμα την ώρα που περνούσε το δρόμο!

Αρκετά χρόνια αργότερα,το 1914, το βραβείο παρέλαβε ο γερμανός φυσικός Μαξ Φον Λάουε ο οποίος ασχολήθηκε με τις ακτίνες Χ και ανακάλυψε τη σκέδαση τους από Κρυστάλλους. Εκτός από τις επιστημονικές έρευνες του με συνεισφορά στην οπτική, την κρυσταλλογραφία, την κβαντική θεωρία, την υπεραγωγιμότητα, καθώς και στην θεωρία της σχετικότητας, κατέλαβε σημαντικές διοικητικές θέσεις από τις οποίες καθοδηγούσε τη γερμανική επιστημονική έρευνα και ανάπτυξη για τέσσερις δεκαετίες. Διαδραμάτισε ρόλο στην ανάπτυξη και οργάνωση της γερμανικής επιστήμης μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. Υπήρξε γνωστός πολέμιος του Εθνικοσοσιαλισμού.

Οι ακτίνες Χ του Ρέντεμεντ έδωσαν τροφή για έρευνα και σπουδαίες ανακαλύψεις, αφού και τις επόμενες δύο χρονιές, το 1915 και το 1917, το αντικείμενο των ερευνών των βραβευθέντων ήταν αυτές. Το 1915 το βραβείο ήταν οικογενειακή υπόθεση αφού μοιράστηκε στον Σερ Γουίλιαμ Χένρικ Μπραγκ και στον υιό του Γουίλιαμ Λόρενς Μπραγκ, για την συμβολή τους στην ανάλυση της κρυσταλλικής δομής των ακτίνων Χ. Το 1916 δεν δόθηκε βραβείο Νόμπελ Φυσικής και το 1917 ο Τσαρλς Γκρόβερ Μπάρκλα βραβεύθηκε για την ανακάλυψη της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας Ρέντγκεν των στοιχείων.

Την επόμενη χρονιά ήταν η σειρά ενός άλλου σπουδαίου επιστήμονα να βραβευθεί. Ο Μαξ Πλανκ παρέλαβε το Νόμπελ φυσικής το 1918 ως αναγνώριση για τη συμβολή του στην εξέλιξη της φυσικής με την ανακάλυψη των κβάντων ενέργειας.

Ο Μαξ Πλανκ είναι τεράστιο κεφάλαιο στον τομέα της Φυσικής αφού την έπιασε από το χέρι και την πήγε ένα βήμα παραπέρα. Θεωρείται ότι επηρέασε πολλούς επιστήμονες της εποχής και επίσης ανέδειξε τον Άλμπερτ Αινστάιν αφού ήταν από τους λίγους που κατανόησαν την θεωρία της ειδικής σχετικότητας. Χάρη στη μεγάλη επιρροή του Μαξ Πλανκ, η θεωρία έγινε σύντομα ευρύτατα αποδεκτή στη Γερμανία, και από εκεί και στη διεθνή κοινότητα των Φυσικών. Ο Πλανκ είχε εξάλλου ο ίδιος σημαντική συνεισφορά στην επέκταση της θεωρίας.

Ας τα πάρουμε όμως απ’ την αρχή. Ο Μαξ Πλανκ ήταν Γερμανός στην καταγωγή και γεννήθηκε στις 23 Απριλίου του 1858 στο Κιέλο. Το όνομα του μνημονεύεται στις τάξεις των φυσικών μέσω του διάσημου Νόμου του Πλανκ.

Το 1894 ο Πλανκ έστρεψε την προσοχή του στο πρόβλημα της ακτινοβολίας μέλανος σώματος. Είχε αναλάβει να ανακαλύψει για λογαριασμό εταιρειών ηλεκτρισμού τον τρόπο παραγωγής του περισσότερου δυνατού φωτός με λαμπτήρες που θα κατανάλωναν την ελάχιστη ενέργεια .Το ζήτημα είχε ήδη μελετηθεί πειραματικά, αλλά ο νόμος Rayleigh-Jeans που εξαγόταν με τη βοήθεια της Κλασικής Φυσικής αποτύγχανε να εξηγήσει την παρατηρούμενη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, δίνοντας πυκνότητα ενέργειας αποκλίνουσα προς το άπειρο, από όπου και ο όρος «υπεριώδης καταστροφή». Ο Βίλχελμ Βίεν πρότεινε τον ομώνυμο νόμο (Νόμος του Βίεν), που προέβλεπε με ακρίβεια τη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, αλλά αποτύγχανε στις χαμηλές. Στην προσπάθειά του να συμφιλιώσει τη θεωρία με το πείραμα, ο Πλανκ ανακάλυψε τον περίφημο Νόμο του Πλανκ για την ακτινοβολία μέλανος σώματος, που θα συγκλόνιζε την επιστήμη της Φυσικής από τα θεμέλιά της. Ο νόμος πρωτοπαρουσιάστηκε σε μία συνάντηση της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας, στις 19 Οκτωβρίου 1900, και δημοσιεύθηκε το 1901.

Η θεμελιώδης παραδοχή για να μπορεί να εξαχθεί ο Νόμος του Πλανκ είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να εκπέμπεται μόνο σε κβαντισμένη μορφή, σε «κβάντα» ή «πακέτα», η ποσότητα της ενέργειας που περιείχε το καθένα από τα οποία ήταν υποχρεωτικώς ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδους ποσότητας. Στην περίπτωση αυτή, η στοιχειώδης ποσότητα είναι ανάλογη της συχνότητας της ακτινοβολίας, E = hν, όπου h μία σταθερά που σήμερα ονομάζεται «σταθερά του Πλανκ» και είναι η θεμελιώδης σταθερά της Κβαντομηχανικής.

Οι ανακαλύψεις του και η συνεισφορά όπως ήταν φυσικό του έδωσαν το βραβείο Νόμπελ το 1918. Ο Πλανκ πέθανε στις 4 Οκτωβρίου του 1947 σε ηλικία 89 ετών, αφήνοντας πίσω του σπουδαίο έργο.

Την επόμενη χρονιά, το 1919 ήταν η σειρά ενός άλλου Γερμανού φυσικού να παραλάβει το βραβείο απ’ τη Σουηδική Βασιλική ακαδημία των επιστημών, του Γιόχανες Σταρκ, για την ανακάλυψη του Φαινομένου Ντόπλερ και τον διαχωρισμό των φασματικών γραμμών σε ηλεκτρικά πεδία. Αυτό το τελευταίο είναι γνωστό ως φαινόμενο Σταρκ.

Ο Γιόχανες Σταρκ σίγουρα ήταν ένας λαμπρός επιστήμονας και αυτό το αποδεικνύουν οι πολλές διακρίσεις και βραβεύσεις πέραν του Νόμπελ Φυσικής. Η φήμη του όμως αμαυρώθηκε απ’ τις στενές σχέσεις του με το Ναζισμό.

Κατά τη διάρκεια του ναζιστικού καθεστώτος, ο Σταρκ επιχείρησε να γίνει ο Φύρερ της γερμανικής φυσικής μέσω του κινήματος Deutsche Physik («γερμανική φυσική»), μαζί με τον Φίλιπ Λέναρντ, έναντι της «Εβραϊκής Φυσικής» του Άλμπερτ Αϊνστάιν και του Βέρνερ Χάιζενμπεργκ (ο οποίος δεν ήταν εβραϊκής καταγωγής). Μετά την υπεράσπιση της θεωρίας της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν από τον Βέρνερ Χάιζενμπεργκ, ο Σταρκ έγραψε ένα οργισμένο άρθρο στην εφημερίδα των SS, αποκαλώντας τον Χάιζενμπεργκ «λευκό Εβραίο».

Το 1934, στο βιβλίο του «Εθνικοσοσιαλισμός και Επιστήμη» ο Σταρκ υποστήριξε ότι η προτεραιότητα του επιστήμονα είναι να υπηρετεί το έθνος. Έτσι, σημαντικός στους τομείς της έρευνας ήταν εκείνος που θα μπορούσε να βοηθήσει τη γερμανική παραγωγή όπλων και τη βιομηχανία. Επιτέθηκε στη θεωρητική φυσική και τόνισε ότι οι επιστημονικές θέσεις στη ναζιστική Γερμανία θα πρέπει να κατέχονται από καθαρόαιμους Γερμανούς.

Ο Σταρκ υποστήριξε επίσης ότι Εβραίοι επιστήμονες δεν είχαν «την ικανότητα πραγματικής δημιουργικής δραστηριότητας στις φυσικές επιστήμες.»

Το 1947, μετά την ήττα της Γερμανίας στον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, ο Σταρκ είχε χαρακτηριστεί ως «μείζων δράστης» και του επιβλήθηκε ποινή τεσσάρων ετών φυλάκισης.

Ας επικεντρωθούμε όμως στο φαινόμενο Ντόπλερ. Φανταστείτε ότι βρίσκεστε στο διαμέρισμά σας ένα ήσυχο βράδυ. Την απόλυτη σιωπή ξαφνικά διαταράσει ο μακρινός ήχος της σειρήνας ενός ασθενοφόρου. Όσο περνούν τα δευτερόλεπτα ο ήχος της γίνεται όλο και πιο δυνατός και τη στιγμή που βρίσκεται ακριβώς κάτω απ΄το διαμέρισμα που βρισκόμαστε κορυφώνεται! Μετά με τον ίδιο τρόπο σβήνει ώσπου χάνεται τελείως! Με άλλα λόγια το φαινόμενο Ντόπλερ είναι η παρατηρούμενη αλλαγή στη συχνότητα και το μήκος ενός κύματος από παρατηρητή που βρίσκεται σε σχετική κίνηση με την πηγή των κυμάτων.

Ονομάστηκε προς τιμήν του αυστριακού φυσικού Κρίστιαν Ντόπλερ (Christian Doppler), που το πρότεινε το 1842. Σύμφωνα με το παράδειγμα του ασθενοφόρου  η συχνότητα του ήχου αυξάνεται όταν πλησιάζει το όχημα τον παρατηρητή, ενώ μειώνεται όταν απομακρύνεται από αυτόν.

Για κύματα όπως τα ηχητικά κύματα, που διαδίδονται μέσα σε κάποιο υλικό μέσο, η ταχύτητα τόσο του παρατηρητή όσο και της πηγής, πρέπει να προσδιορίζεται σε σχέση με το μέσο διάδοσης. Το τελικό φαινόμενο Ντόπλερ μπορεί επομένως να προκύψει από την κίνηση του παρατηρητή, από την κίνηση της πηγής και από την κίνηση του μέσου διάδοσης. Για κύματα που δεν χρειάζονται ένα υλικό μέσο για τη διάδοσή τους, όπως τα ηλεκτρομαγνητικά, δηλαδή το φως, ή τα βαρυτικά κύματα στην ειδική σχετικότητα, μόνο η σχετική ταχύτητα του παρατηρητή και της πηγής παίζει ρόλο.

Είναι σημαντικό να τονίσουμε ότι η συχνότητα του εκπεμπόμενου κύματος δεν αλλάζει. Αυτό που αλλάζει είναι η συχνότητα που αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής, δηλαδή η συχνότητα με την οποία φτάνουν σ’ αυτόν τα μέτωπα του κύματος. Ειδικότερα, στην περίπτωση που κινείται η πηγή ως προς το μέσο διάδοσης, αλλάζει και το μήκος κύματος (η απόσταση που «μετράει» ο παρατηρητής ανάμεσα σε δύο διαδοχικά μέτωπα κύματος), ενώ όταν η πηγή είναι ακίνητη το μήκος κύματος δεν μεταβάλλεται.

Όσο αναφορά την εφαρμογή του: Με βάση το φαινόμενο Ντόπλερ μπορεί να υπολογιστεί η μεταβολή της θέσης της πηγής των κυμάτων. Κύρια εφαρμογή του φαινομένου Ντόπλερ είναι το ραντάρ, όπου εκπέμπονται κύματα με σκοπό να αντανακλαστούν από τα ζητούμενα αντικείμενα. Με βάση τη συχνότητα του αντανακλώμενου κύματος μπορεί να υπολογιστεί η θέση και η ταχύτητά τους.

Μερικές από τις εφαρμογές του φαινομένου Doppler είναι:

Ραντάρ ταχύτητας, που χρησιμοποιεί η αστυνομία

Αστρονομία: Εύρεση της Ακτινικής ταχύτητας των άστρων

Αστρονομία: Εύρεση της θερμοκρασίας των άστρων

Ιατρικές συσκευές για μέτρηση της ταχύτητας του αίματος στην καρδιά

Φυσικά το φαινόμενο Ντόπλερ έχει σημαντική χρήση και στο πεδίο της αστρονομίας αφού επιτρέπει στους επιστήμονες να διαπιστώσουν αν ένα μακρινό ουράνιο αντικείμενο πχ Γαλαξίας απομακρύνεται από τον παρατηρητή, στην προκειμένη περίπτωση τη Γη, μετατοπίζοντας το οπτικό φάσμα στο ερυθρό ή αντίστοιχα αν πλησιάζει. Με απλά λόγια μας βοηθάει να μετρήσουμε τη σχετική ταχύτητα με την οποία κινείται σε σχέση με τη Γη ένας μακρινός Γαλαξίας ή άστρο!

Τα 116 χρόνια ύπαρξης των βραβείων Νόμπελ φυσικής έχουν βραβευθεί αμέτρητοι επιστήμονες. Σήμερα είδαμε μόνο ελάχιστούς από αυτούς. Στην επόμενη εκπομπή Πέρα από τα Αστέρια θα συνεχίσουμε το μαγικό μας ταξίδι στο χρόνο, παρατηρώντας και μελετώντας σπουδαίους ανθρωπους και τα θαυμαστά του έργα, που άλλαξαν τον τρόπο που βλέπουμε και κατανοούμε σήμερα τη φυσική.

Σκάναρε και προχώρησε την έρευνα:Έρευνα, Κώστας Καμπάκης

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *