Μεγάλη Επιστήμη: Οι δέκα κολοσσοί

[Κασσάνδρα]

Ας γνωρίσουμε τα πιο περίπλοκα πειράματα και τα μεγαλύτερα όργανα ερευνών που σχεδίασε ο άνθρωπος.

Η εικόνα του μοναχικού επιστήμονα που είναι κλεισμένος στο εργαστήριό τουκαι περιτριγυρίζεται από περίπλοκα όργανα και δοκιμαστικούς σωλήνες ανατράπηκε από τα μέσα του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου. Εκείνη την εποχή μια πολυπληθής ομάδα κορυφαίων ερευνητών άρχισε να εργάζεται σε ένα άκρως απόρρητο σχέδιο, το Πρόγραμμα Μανχάταν, το οποίο τελικά οδήγησε στην κατασκευή της ατομικής βόμβας. Ήταν ένα επιστημονικό και τεχνολογικό επίτευγμα πρωτοφανές για τα δεδομένα της εποχής. Ο λόγος; Οι επιστημονικές ανακαλύψεις που ακολούθησαν στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα αποτέλεσαν λίγο έως πολύ συλλογικές εργασίες.

Η Μεγάλη Επιστήμη, BigScience, όπως την ονόμασαν οι ειδικοί, ανέκαθεν υπήρξε μεγαλειώδης. Τα χρηματικά ποσά φτάνουν τα δισεκατομμύρια ευρώ, ο αριθμός των επιστημόνων είναι απίστευτος –ποτέ λιγότεροι από εκατό–, τα όργανα είναι υπερσύγχρονα όπως επιταχυντές σωματιδίων και πολλά άλλα μηχανήματα. Και φυσικά, τα εργαστήρια είναι τεράστια, όπως το CERN στη Γενεύη ή το Εθνικό Εργαστήριο LawrenceLivermore στις ΗΠΑ.

Ελιτισμός και πολιτική
Κάποιοι αντιμετωπίζουν με επιφυλακτικότητα αυτό το είδος ερευνών επειδή πιστεύουν ότι υπονομεύει τις βασικές αρχές της επιστήμης. Για παράδειγμα, την αρχή σχετικά με την επανάληψη των πειραμάτων από ανεξάρτητους ερευνητές. Πώς μπορεί να επιβεβαιωθεί ότι μια ομάδα επιστημόνων έκανε μια μεγάλη ανακάλυψη αν όλοι όσοι είναι σε θέση να το επαληθεύσουν εμπλέκονται σε αυτή; Επιπλέον, η πρόσβαση στις γιγαντιαίες εγκαταστάσεις όπου πραγματοποιούνται οι έρευνες εγκρίνεται από μια επιτροπή από την οποία δεν λείπουν οι προσωπικές διαφορές και οι πολιτικές πιέσεις.

Όπως και να έχει, πρόκειται για μεγαλόπνοα σχέδια. Στις επόμενες σελίδες παρουσιάζουμε τα δέκα μεγαλύτερα πειράματα της εποχής μας σε ποικίλα επιστημονικά πεδία: τηλεσκόπια, επιταχυντές, λέιζερ, διαστημόπλοια, υπολογιστές, όλα στην υπηρεσία της γνώσης.

1. Arecibo, το πελώριο αφτί
Αποστολή των ραδιοτηλεσκόπιων είναι η ανίχνευση των ραδιοκυμάτων που ταξιδεύουν στο Σύμπαν. Το μεγαλύτερο στον κόσμο, που αποτελείται από ένα και μοναδικό πιάτο, είναι το Arecibo. Βρίσκεται στην κοιλάδα του Πουέρτο Ρίκο και λειτουργεί από το 1963. Έχει διάμετρο 305 μέτρα και εντάσσεται στο Εθνικό Κέντρο Αστρονομίας και Ιονόσφαιρας του Πανεπιστημίου Κορνέλ των ΗΠΑ. Με αυτό μελετούν τους πάλσαρ, αστέρες νετρονίων με μάζα έως και δύο φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου, αλλά με διάμετρο μόλις μερικές δεκάδες χιλιόμετρα. Οι πάλσαρ πραγματοποιούν χιλιάδες περιστροφές γύρω από τον άξονά τους κάθε δευτερόλεπτο και λειτουργούν ως φάροι ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μέσα στο σκοτεινό διάστημα.

Πυραμιδοειδείς κεραίες
Η ραδιοαστρονομία δεν έχει ανάγκη από ολοένα και μεγαλύτερες κεραίες για να ερευνήσει το σύμπαν. Αν έχουμε δύο ραδιοτηλεσκόπια που βρίσκονται σε απόσταση δέκα χιλιομέτρων μεταξύ τους και παρακολουθήσουμε με αυτά το ίδιο σημείο στον ουρανό, είναι σαν να έχουμε ένα ραδιοτηλεσκόπιο με κεραία δέκα χιλιομέτρων. Η μεγαλύτερη εγκατάσταση ραδιοτηλεσκοπίων είναι η επονομαζόμενη VeryLargeArray στο Νέο Μεξικό των ΗΠΑ. Εκεί, 27 κεραίες –καθεμία με διάμετρο 25 μέτρα- σχηματίζουν ένα πελώριο Υ. Η ερευνητική τους ισχύς είναι ισοδύναμη με ενός ραδιοτηλεσκόπιου 36 χιλιομέτρων. Αναμφισβήτητα, το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο βρίσκεται στην Ευρώπη. Στη θέση των κλασικών παραβολικών κεραιών, Ολλανδοί επιστήμονες αποφάσισαν να σπείρουν μικρές πυραμιδοειδείς κεραίες στους κάμπους της χώρας τους και σε ένα τμήμα της Γερμανίας. Οι κεραίες επικοινωνούν μέσω οπτικών ινών και ελέγχονται από τον ταχύτερο υπερυπολογιστή στον κόσμο, τον BlueGene/L της IBM. Η συγκεκριμένη εγκατάσταση αντιστοιχεί σε ένα ραδιοτηλεσκόπιο διαμέτρου 604 μέτρων.


2. LHC, ο επιταχυντής-γίγαντας
Το 2007 θα τεθεί σε λειτουργία ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο. Πρόκειται για τον LargeHadronCollider ή LHC, Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, που βρίσκεται στο CERN, έξω από τη Γενεύη. Σε έναν δακτύλιο 27 χιλιομέτρων τα σωματίδια θα αναπτύσσουν ταχύτητες σχεδόν ίσες με του φωτός. Στόχος; Να δοθεί απάντηση στην ερώτηση που απασχολεί τους φυσικούς επί δεκαετίες, για το ποια είναι η δομή της ύλης.
Ο LHC είναι θαμμένος ογδόντα μέτρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, στα σύνορα Γαλλίας– Ελβετίας. Τα σωματίδια θα επιταχύνουν μέσω ισχυρών μαγνητικών πεδίων, τα οποία θα παράγονται από υπεραγώγιμους μαγνήτες. Σκοπός των ερευνητών είναι να ανακαλύψουν το λεγόμενο μποζόνιο του Higgs, από το οποίο προέκυψαν, σύμφωνα με τις υπάρχουσες θεωρίες, όλα τα γνωστά σωματίδια. Αν το μποζόνιο του Higgs εξακολουθήσει ακόμη και με τη χρήση του LHC να διαφεύγει από τις ανιχνευτικές μας διατάξεις, θα ανακύψει σοβαρό πρόβλημα για το Βασικό Μοντέλο της φυσικής.

Κατάσκοπος συγκρούσεων
Εκτός από τον επιταχυντή υπάρχει και ο ATLAS, ο μεγαλύτερος ανιχνευτής συγκρούσεων σωματιδίων στον κόσμο. Οι διαστάσεις του είναι εντυπωσιακές: 46 μέτρα μήκος, 25 μέτρα ύψος και βάρος 7.000 τόνοι. Η συσκευή καταγράφει τις μεγαλύτερες συγκρούσεις που έχουν πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο. Φυσικά, τέτοιου είδους έρευνες έχουν και το ανάλογο κόστος. Στα δύο δισεκατομμύρια ευρώ φτάνει ο προϋπολογισμός του LHC και στα 365 εκατομμύρια εκείνος που αφορά στον ανιχνευτή ATLAS. Σημαντικό είναι ότι αυτές οι πελώριες συσκευές είναι σχεδιασμένες να καταγράφουν ακόμη και ανεπαίσθητες αλληλεπιδράσεις. Για παράδειγμα, καταγράφουν την απόκλιση που επιφέρει η σεληνιακή βαρύτητα στην κίνηση των στοιχειωδών σωματιδίων. Ο αριθμός αυτός αντιστοιχεί σε 1 χιλιοστό απόκλιση ανά 27 χιλιόμετρα ευθύγραμμης πορείας.

3. ITER, ένα αστέρι σε μπουκάλι
Η εμφιάλωση ενός αστέρα είναι ο σκοπός όλων των προγραμμάτων θερμοπυρηνικής σύντηξης στον κόσμο. Στην πραγματικότητα οι ειδικοί επιχειρούν να αναπαράγουν τις δραστηριότητες που παρατηρούνται στο εσωτερικό των αστεριών. Θερμαίνουν ένα μείγμα ισότοπων υδρογόνου –άτομα υδρογόνου με μεγάλο αριθμό νετρονίων στον πυρήνα τους- σε θερμοκρασία 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Με αυτή τη διαδικασία παράγονται ήλιο και νετρόνια, ενώ απελευθερώνονται τεράστια ποσά ενέργειας. Η απαιτούμενη θερμοκρασία επιτυγχάνεται μέσω ραδιοκυμάτων, ηλεκτρικού ρεύματος και ριπών σωματιδίων. Κάτω από αυτές τις συνθήκες το άτομο υδρογόνου χάνει το ηλεκτρόνιό του και μετατρέπεται σε πλάσμα, ρευστή κατάσταση της ύλης. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι δεν υπάρχει υλικό που αντιστέκεται σε τέτοια θερμοκρασία, οπότε το πλάσμα υδρογόνου περιορίζεται από λέιζερ ή μαγνητικά πεδία. Ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας θερμοπυρηνικής σύντηξης σε λειτουργία είναι ο JointEuropeanTorus, JET, στη Μεγάλη Βρετανία. Στο πρόγραμμα αυτό εργάζονται 600 ερευνητές από είκοσι χώρες.

Ενεργοβόρες διατάξεις
Σε λίγα χρόνια ο JET θα θεωρείται ξεπερασμένος, αφού στην πόλη Κανταράς της Γαλλίας θα αρχίσει να κατασκευάζεται ένας πολύ μεγαλύτερος αντιδραστήρας σύντηξης. Πρόκειται για τον ITER, ο οποίος, όταν ολοκληρωθεί, θα μας δώσει το πρώτο πλάσμα από σύντηξη το 2016. Σκοπός του ITER, ο αντιδραστήρας του οποίου είναι έξι φορές μεγαλύτερος από του JET, είναι να αποδείξει ότι μπορεί να κατασκευαστεί ένας εμπορικός αντιδραστήρας που θα παράγει περισσότερη ενέργεια από εκείνη που θα καταναλώνει. Ο χρονικός ορίζοντας μέσα στον οποίο οι ειδικοί αναμένουν τη βιωσιμότητα της θερμοπυρηνικής σύντηξης είναι σαράντα χρόνια μετά την έναρξη λειτουργίας του ITER. Η πρόκληση είναι μεγάλη, καθώς το κόστος του προγράμματος είναι τεράστιο -220 εκατομμύρια ευρώ τον χρόνο-, χωρίς εγγυήσεις για την απόδοσή του.

4. IceCube: Νετρίνα στην κατάψυξη
Στην Ανταρκτική κατασκευάζεται το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο νετρίνων στον κόσμο, το IceCube. Τα νετρίνα είναι γνωστά ως σωματίδια-φαντάσματα, αφού μπορούν να διασχίσουν μια στήλη μόλυβδου πάχους πολλών ετών φωτός χωρίς να ανακοπεί η πορεία τους. Για την ανίχνευσή τους χρησιμοποιούνται ευμεγέθη ερευνητικά όργανα τα οποία τοποθετούνται σε βαθιά σπήλαια ή στον βυθό των θαλασσών. Τέτοια είναι η περίπτωση του προγράμματος «Νέστωρ», που πραγματοποιείται στα ανοιχτά της Πύλου. Το γεγονός ότι επιλέχθηκε η Ανταρκτική ως βάση ενός μεγάλου τηλεσκοπίου νετρίνων διέπεται από μια συγκεκριμένη λογική. Ο πάγος είναι αρκετά διαφανής ώστε το φως που παράγουν τα νετρίνα να φτάνει στους ανιχνευτές, ταυτοχρόνως όμως είναι αρκετά σκούρος ώστε να μην υπάρχουν παρεμβολές από το φυσικό φως.

Λάμψεις φωτός
Ο πρόγονος του IceCube ήταν το AMANDA –Ανταρκτικός Ανιχνευτής Νετρίνων– που ολοκληρώθηκε το 2000, όταν οι επιστήμονες έθαψαν 750 ανιχνευτές κάτω από το χιόνι. Με αυτούς εντόπισαν τις δυσδιάκριτες λάμψεις φωτός που παράγουν τα μικροσκοπικά νετρίνα όταν διασχίζουν τον πάγο του Νότιου Πόλου. Η κατασκευή του IceCube αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2009 και θα καταλάβει έκταση ενός κυβικού χιλιομέτρου, ένα χιλιόμετρο πλάτος και ένα χιλιόμετρο ύψος. Οι ειδικοί ελπίζουν ότι με το IceCube θα έχουν τη δυνατότητα να ανιχνεύουν το πέρασμα 100.000 νετρίνων υψηλής ενέργειας ανά έτος. Με αυτόν τον τρόπο ευελπιστούν ότι θα μπορέσουν να κατανοήσουν τις εκρήξεις που σημειώνονται στο εσωτερικό του Γαλαξία μας αλλά και σε κοντινούς γαλαξίες. Όλες οι πειραματικές διατάξεις θα τοποθετηθούν κάτω από τον Σταθμό Άδμουνσεν-Σκοτ στον Νότιο Πόλο και η κατασκευή τους θα χρηματοδοτηθεί από τις ΗΠΑ, που θα πληρώσουν 300 εκατομμύρια δολάρια.

5. Cassini, ο νομάς του διαστήματος
Στις 15 Οκτωβρίου του 1997 εκτοξεύτηκε το μεγαλύτερο σκάφος διαστημικής εξερεύνησης που κατασκευάστηκε ποτέ. Πρόκειται για το Cassini-Huygens, το οποίο έφτασε στον Κρόνο την 1η Ιουλίου του 2004 αφού πέρασε προηγουμένως από τους πλανήτες Αφροδίτη, Γη και Δία. Οι διελεύσεις αυτές, γνωστές ως βαρυτικής βοήθειας, ουσιαστικά λειτούργησαν ως σφεντόνες που έδωσαν στο Cassini την απαιτούμενη ώθηση για να φτάσει στον Κρόνο. Το διαστημικό σκάφος πέρασε δύο φορές κοντά από την Αφροδίτη και μία φορά κοντά από τον πλανήτη μας. Έτσι ανέπτυξε την απαιτούμενη ταχύτητα ώστε να φτάσει στον προορισμό του.

Διαστημικός ήχος
Το σκάφος έχει ύψος 6,7 και μήκος 4 μέτρα. Το κόστος κατασκευής του έφτασε τα 3,27 δισεκατομμύρια δολάρια. Στα επτά χρόνια του ταξιδιού του διένυσε 4 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μεταφέροντας 18 επιστημονικά όργανα μαζί με τη διαστημοσυσκευή Huygens. Ζυγίζει 320 κιλά και τα Χριστούγεννα του 2004 εκτοξεύτηκε με επιτυχία προς τον δορυφόρο του Κρόνου, τον Τιτάνα, στον οποίο και προσεδαφίστηκε 21 μέρες αργότερα. Το Huygens συνέλεξε και έστειλε στη Γη πληροφορίες και ήχους από την ατμόσφαιρα και την επιφάνεια του Τιτάνα. Όμως το Cassini δεν είναι η μεγαλύτερη ανθρώπινη κατασκευή που εκτοξεύτηκε στο διάστημα.

Το βραβείο σε αυτή την κατηγορία παίρνει ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός. Το μέγεθός του εκτιμάται στα 110 μέτρα μήκος –περιλαμβανομένων των ηλιακών κυψελών- και το βάρος του φτάνει τους 460 τόνους. Η NASA διαβεβαιώνει ότι η κατασκευή όλων των διαμερισμάτων του σταθμού θα έχει ολοκληρωθεί μέχρι το 2010. Το κόστος του εγχειρήματος φτάνει τα 100 δισεκατομμύρια ευρώ, από τα οποία τα 8 δισεκατομμύρια αναλογούν στην Ευρώπη. Παρότι η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, η ESA, υποστηρίζει ότι το ποσό αυτό ισοδυναμεί με έναν καφέ για κάθε πολίτη της Ευρωπαϊκής Ένωσης, όλο και αυξάνονται εκείνοι που αμφισβητούν την αξία του προγράμματος.

6. BlueGene/L, ο υπολογιστής-βολίδα
Το 2004 κατασκευάστηκε ο πιο γρήγορος υπερυπολογιστής στο Ινστιτούτο Επιστημών της Γης στη Γιοκοχάμα της Ιαπωνίας. Ήταν ένα «τέρας» από 5.000 επεξεργαστές οι οποίοι ενώνονταν με καλώδια 2.800 χιλιομέτρων. Συνολικά η εγκατάσταση ήταν ίση με τέσσερα γήπεδα τένις. Και όμως σήμερα, μόλις δύο χρόνια μετά, ο υπολογιστής βρίσκεται στην έβδομη θέση, αφού την πρωτιά κατέχει ο BlueGene/L, ο υπερυπολογιστής που κατασκεύασαν για λογαριασμό της IBM οι ερευνητές του LawrenceLivermoreNationalLaboratory στις ΗΠΑ. Είναι μια μηχανή την οποία απαρτίζουν πάνω από 65.000 επεξεργαστές οι οποίοι πραγματοποιούν 280 δισεκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο. Για τον σκοπό αυτό καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια της τάξης των 15MW, όση παράγει ένα μικρό εργοστάσιο φυσικού αερίου. Σκοπός του υπερυπολογιστή των 200 εκατομμυρίων δολαρίων είναι να εξομοιώσει πυρηνικές εκρήξεις και περίπλοκες βιοχημικές αντιδράσεις.

Την ίδια στιγμή κάποιοι άλλοι ερευνητές εργάζονται στο πρόγραμμα GridPP, που έχει ως στόχο την κατασκευή ενός ακόμη ταχύτερου και ισχυρότερου υπολογιστή. Σκοπός του να διαχειριστεί την τεράστια ποσότητα πληροφοριών που θα συγκεντρωθεί όταν τεθεί σε λειτουργία ο νέος επιταχυντής σωματιδίων LHC στο CERN της Γενεύης.

Γυναικεία υπεροχή
Μαθηματικές πράξεις δεν κάνουν μόνο οι υπολογιστές. Και ο άνθρωπος είναι ένα μικρό κινητό κομπιούτερ. Το 2003 ολοκληρώθηκε στο Λονδίνο της Αγγλίας ένα τριετές μαθηματικό πείραμα με τη συμμετοχή 7.000 ατόμων. Το αίνιγμα αφορούσε στους δύο τρόπους με τους οποίους μπορούμε να επιλύουμε μαθηματικά προβλήματα. Ο ένας είναι άμεσος, εμπειρικός και δεν προϋποθέτει τη χρήση μαθηματικών πράξεων. Ο άλλος διδάσκεται στο σχολείο και έχει ως βάση τις κλασικές τεχνικές που μας επιτρέπουν να προσθέτουμε, να αφαιρούμε, να πολλαπλασιάζουμε και να διαιρούμε. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι γυναίκες υπερέχουν στους γρήγορους υπολογισμούς.

7. LBA, το πιο φιλόδοξο περιβαλλοντικό πείραμα
Τα αέρια του θερμοκηπίου μπορεί να προκαλέσουν σημαντική και καταστροφική άνοδο στην παγκόσμια θερμοκρασία, όπως προβλέπει η Διακυβερνητική Ομάδα Κλιματικών Μεταβολών (IPCC) των Ηνωμένων Εθνών. Αυτά είναι τα πρώτα αποτελέσματα που προέκυψαν από το μεγαλύτερο πείραμα κλιματολογικής πρόβλεψης που βρίσκεται σε εξέλιξη και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature. Για την υλοποίησή του χρησιμοποιήθηκε τεχνική υπολογισμού αντίστοιχη με εκείνη που ακολουθεί το πρόγραμμα SETΙ, το οποίο αναζητά σήματα εξωγήινων πολιτισμών. Χιλιάδες συμμετέχοντες έθεσαν τους υπολογιστές τους στη διάθεση των επιστημόνων. Στη συνέχεια κατέβασαν στον υπολογιστή τους ένα λογισμικό που ανέλυε μέρος από τα κλιματολογικά δεδομένα ακόμη και όταν οι συσκευές βρίσκονταν εκτός λειτουργίας. Με τον τρόπο αυτό δημιουργήθηκε ένα παγκόσμιο δίκτυο οικιακών υπολογιστών με τεράστια ισχύ. Το συγκεκριμένο πρόγραμμα άρχισε να τρέχει στις 12 Σεπτεμβρίου του 2003. Σήμερα περιλαμβάνει πάνω από 95.000 συμμετέχοντες από 150 χώρες. Για να γίνει κάποιος συνεργάτης αρκεί να επισκεφτεί στο Ιντερνέτ τη σελίδα www.climateprediction.net.

Η ζούγκλα του Αμαζονίου
Οι επιστήμονες θα ολοκληρώσουν το μεγαλύτερο περιβαλλοντικό πείραμα στην ιστορία, το LargeScaleBiosphereAtmosphereExperimentinAmazonia (LBA). Η μελέτη επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο η ζούγκλα του Αμαζονίου και οι αλλαγές στη χρήση των εδαφών της θα επιδράσουν στην ατμόσφαιρα τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο. Επιπλέον, το LBA μελετά τη διαδικασία με την οποία οι κλιματολογικές αλλαγές επηρεάζουν τον κύκλο του νερού και της γεωργίας στη ζούγκλα του Αμαζονίου. Όλοι οι παραπάνω παράγοντες λαμβάνονται υπόψη προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση που θα έχει η καταστροφή των δασών στον μεγαλύτερο πνεύμονα του πλανήτη. Είναι χαρακτηριστικό ότι κάθε χρόνο χάνονται 20.000 τετραγωνικά χιλιόμετρα δάσους μόνο στο τμήμα της ζούγκλας που ανήκει γεωγραφικά στη Βραζιλία. Σε αυτό το μεγάλο περιβαλλοντικό πείραμα σημαντικό ρόλο παίζουν οι δορυφόροι, τους οποίους η NASA έχει θέσει σε τροχιά και παρακολουθούν διαρκώς τις αλλαγές που συντελούνται στην Αμαζονία.

8. Η πορεία προς τα γιγάντια υπερτηλεσκόπια
Αν θέλουμε να παρατηρήσουμε τα πιο μακρινά και δυσδιάκριτα αντικείμενα στον κόσμο πρέπει να κατασκευάσουμε τηλεσκόπια με μεγάλο άνοιγμα, δηλαδή με ένα μεγάλο κάτοπτρο. Εδώ και πολλά χρόνια το ρεκόρ ανήκε στο μυθικό τηλεσκόπιο Hale, στο όρος Παλομάρ της Καλιφόρνια, που έχει κάτοπτρο πέντε μέτρων. Τα πιο εξελιγμένα, που βρίσκονται υπό κατασκευή, όπως το Μεγάλο Τηλεσκόπιο των Καναρίων, έχουν διάμετρο οκτώ και δέκα μέτρα.

Όπως συμβαίνει και με τα ραδιοτηλεσκόπια, η πρόοδος της μικροηλεκτρονικής και της πληροφορικής δίνει τη δυνατότητα σύνδεσης πολλών μεμονωμένων τηλεσκοπίων ώστε να επιτύχουμε μεγαλύτερη ανάλυση. Το μεγαλύτερο από τα τηλεσκόπια του είδους είναι το VeryLargeTelescope (VLT) του Νότιου ΕυρωπαϊκούΠαρατηρητηρίου που βρίσκεται στην έρημο της Ατακάμα, στη Χιλή. Αποτελείται από τέσσερα τηλεσκόπια διαμέτρου 8,2 μέτρων που λειτουργούν ταυτοχρόνως και έχουν ανάλυση ανάλογη με εκείνη ενός τηλεσκοπίου με κάτοπτρο 16,4 μέτρων. Ακολουθούν τα δύο τηλεσκόπια Keck στο νησί Μαούνα Κέα της Χαβάης, καθένα από τα οποία έχει διάμετρο 10 μέτρα και δίνουν ανάλυση ανάλογη με εκείνη ενός τηλεσκοπίου με διάμετρο 14,6 μέτρα.

Κοσμικές ακτίνες
Η προσπάθεια για την κατασκευή ενός υπερτηλεσκόπιου δεν σταματά εδώ. Το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, σε συνεργασία με το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια, σχεδίασαν το CaliforniaExtremelyLargeTelescope (CELT), ένα τηλεσκόπιο με διάμετρο 30 μέτρα. Όμως ούτε οι Ευρωπαίοι χάνουν χρόνο. Ετοιμάζουν το δικό τους τεράστιο τηλεσκόπιο που θα διαθέτει κάτοπτρο με διάμετρο 50-100 μέτρα. Το ευρωπαϊκό σούπερ τηλεσκόπιο αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία το 2015. Οι αστρονόμοι σωματιδίων υψηλών ενεργειών κατασκεύασαν ένα δικό τους παρατηρητήριο κοσμικών ακτινών στην Μεντόζα της Αργεντινής. Πρόκειται για το παρατηρητήριο PierreAuger, οι ανιχνευτές του οποίου καταλαμβάνουν επιφάνεια 3.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Συλλαμβάνουν σωματίδια με ενέργεια 10 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από των σωματιδίων που παράγονται στους πιο ισχυρούς επιταχυντές του κόσμου.

9. LIGO: Ατέλειωτοι βραχίονες
Στα προάστια του Λίβινγκστον, στην Πολιτεία της Λουιζιάνα και στο Χάνφορντ της Ουάσινγκτον, βρίσκονται οι μεγαλύτεροι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων στον κόσμο, οι LIGO. Πρόκειται για διατάξεις σχήματος L, όπου ο κάθε βραχίονας έχει μήκος τέσσερα χιλιόμετρα. Το σύστημα περιλαμβάνει τρεις καθρέφτες κρεμασμένους από υπέρλεπτες οπτικές ίνες. Ο κεντρικός καθρέφτης βρίσκεται στο σημείο που ενώνονται οι βραχίονες, ενώ οι άλλοι δύο στα άκρα τους. Μέσα στο ανιχνευτικό σύστημα εκπέμπεται μια ακτίνα λέιζερ υψηλής σταθερότητας η οποία χωρίζεται σε δύο μισά. Αυτά αντανακλώνται μεταξύ του κεντρικού καθρέφτη στους καθρέφτες στα άκρα των βραχιόνων. Μόνο αφού γίνουν εκατό ακριβώς αντανακλάσεις, οι δύο μισές ακτίνες ξαναενώνονται σε μία. Αν όμως διέλθει ένα βαρυτικό κύμα, θα προξενήσει πολύ μικρές κινήσεις των καθρεφτών, κατά συνέπεια οι ακτίνες είτε δεν θα ενωθούν καθόλου είτε θα ενωθούν μετά από διαφορετικό αριθμό αντανακλάσεων.

Σκοπός των ανιχνευτών LIGO είναι να ελέγξουν μία από τις προβλέψεις της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Άλμπερτ Άινσταϊν, ότι δηλαδή αστρονομικά φαινόμενα όπως η έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα δημιουργεί αναταραχές στον χωροχρονικό ιστό του σύμπαντος όμοιες με τα κύματα που προκαλεί μια πέτρα όταν πέφτει στα νερά μιας ήρεμης λίμνης.


Επουράνια τρίγωνα
Τα δύο παρατηρητήρια τοποθετούνται εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά το ένα από το άλλο ώστε να εντοπίσουν την κατεύθυνση από την οποία προέρχονται τα συμβάντα που προξενούν τα βαρυτικά κύματα. Ένας ακόμη λόγος είναι ότι πρέπει να εξασφαλιστεί ότι τα σήματα έρχονται από το διάστημα και δεν τα προκαλούν σεισμικές δονήσεις ή κάποια άλλα τοπικά φαινόμενα.
Για να προσδιορίσουμε την ουράνια πηγή από την οποία προέρχονται τα σήματα είναι απαραίτητος ένας τρίτος ανιχνευτής. Γι’ αυτό οι Αμερικανοί του LIGO συνεργάζονται με άλλα προγράμματα όπως το ευρωπαϊκό VIRGO, στην Ιταλία. Εντάσσεται σε ένα ιταλογαλλικό πρόγραμμα και είναι μικρότερος από τον αμερικανικό, αφού οι βραχίονές του έχουν μήκος τρία χιλιόμετρα.

10. NIF, το υπερλέιζερ θερμοπυρηνικής σύντηξης
Στο NationalIgnitionFacility (NIF) στο LawrenceLivermoreLaboratory της Καλιφόρνια κατασκευάζεται το μεγαλύτερο λέιζερ στον κόσμο που αναμένεται να τεθεί σε πλήρη λειτουργία το 2010. Αποτελείται από 192 υπεριώδεις ακτίνες που περικλείονται σε έναν χώρο όσος ένα ποδοσφαιρικό γήπεδο. Σκοπός αυτού του κέντρου είναι η μελέτη της επίδρασης των υψηλών θερμοκρασιών και της υψηλής πυκνότητας στην ύλη. Για να το επιτύχουν, οι επιστήμονες θα βομβαρδίσουν με ακτίνες ένα σημείο με μέγεθος όσο μια μικρή μπίλια. Ο μικροσκοπικός στόχος θα αποτελείται από βαρύ υδρογόνο το οποίο διαθέτει στον πυρήνα του ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο – ο πυρήνας του κανονικού υδρογόνου αποτελείται αποκλειστικά από πρωτόνια.

Βομβαρδισμός με ακτίνες
Κάθε ριπή λέιζερ θα έχει διάρκεια 3.000 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Οι ριπές θα προκαλέσουν μια σύντομη έκρηξη ακτίνων Χ οι οποίες με τη σειρά τους θα βομβαρδίσουν μια πλαστική σφαίρα στην οποία θα βρίσκεται το βαρύ υδρογόνο. Οι τεχνικοί του NIF βεβαιώνουν ότι θα είναι σε θέση να φτάσουν τους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, απαιτούμενη θερμοκρασία για τη δημιουργία θερμοπυρηνικής σύντηξης. Στην πράξη το NIF είναι ένα εναλλακτικό σχέδιο του ITER. Με τη διαφορά ότι το τελευταίο λειτουργεί με βάση τα μαγνητικά πεδία, ενώ το NIF επιχειρεί να προκαλέσει θερμοπυρηνική σύντηξη μέσω βομβαρδισμού λέιζερ. Θα τα καταφέρουν οι επιστήμονες του NIF να παράγουν περισσότερη ενέργεια από εκείνη που θα καταναλώσουν για να γίνει το πείραμα; Οι ειδικοί θεωρούν ότι θα παράξουν δεκαπέντε φορές περισσότερη ενέργεια από όση θα καταναλώνει το σύστημα. Το κόστος κατασκευής εκτιμάται ότι θα φτάσει τα 3,4 δισεκατομμύρια ευρώ και στα πειράματα συμμετέχουν περισσότεροι από εκατό επιστήμονες.

focusmag.gr