Πιο κοντά στην ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων, 'Listening' to black holes form with gravity waves

Gravity waves are ripples in space generated by extreme cosmic events such as colliding stars, black holes, and supernova explosions, which carry vast amounts of energy at the speed of light. Credit: Werner Benger, NASAblueshift

Η πειραματική διάταξη που φέρει το όνομα LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory) έχει ως στόχο την άμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων που προβλέπονται από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Τα βαρυτικά κύματα αποτελούν κυματισμούς στον ιστό του χωρόχρονου και δημιουργούνται σε κάθε βαρυτική αλληλεπίδραση, όπως για παράδειγμα την κίνηση ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο. Όμως αυτά είναι πολύ ασθενή και σχεδόν αδύνατον να ανιχνευθούν.

Αντίθετα τα βαρυτικά κύματα που προκαλούνται από κατακλυσμικά γεγονότα στο σύμπαν, όπως συγκρούσεις αστέρων νετρονίων ή συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών είναι εφικτό να ανιχνευθούν.

Η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων έχει αποδειχθεί έμμεσα, από τις παρατηρήσεις του διπλού πάλσαρ PSR 1913+16, που έκαναν το 1975 οι Taylor και Hulse. Απέδειξαν ότι η περίοδος περιφοράς μειώνεται με ρυθμό σύμφωνο με αυτόν που προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας εξαιτίας της εκπομπής βαρυτικών κυμάτων. Το 1993 βραβεύθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής γι’ αυτή τους την ανακάλυψη.

Ο σχεδιασμός του ανιχνευτή LIGO ξεκίνησε την δεκαετία του 1980, από τους Kip Thorne, Ronald Drever και Rainer Weiss και η κατασκευή του άρχισε το 1992.

Το LIGO αποτελείται από δυο συστήματα σε σχήμα L, εκ των οποίων το ένα βρίσκεται στο Χάνφορντ της Ουάσιγκτον και το δεύτερο στο Λίβινγκστον της Λουιζιάνα. Αποτελείται από σωλήνες κενού μήκους τεσσάρων χιλιομέτρων με κάτοπτρα στις άκρες και χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ.

Μια από τις βελτιώσεις που πρόκειται να εφαρμοστούν στον αναβαθμισμένο ανιχνευτή αναφέρεται στη δημοσίευση που έκανε η ομάδα LIGO περιοδικό στο Νature Photonics. Για τα κύματα φωτός η αρχή του Heisenberg μας λέει ότι υπάρχουν αναπόφευκτες αβεβαιότητες μεταξύ πλάτους και φάσης, που συνδέονται με παρόμοιο τρόπο. Μια από τις παράξενες συνέπειες της κβαντικής θεωρίας είναι ότι στην κατάσταση του κενού το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αδυνατεί να ηρεμήσει. Ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο έχουν μέση τιμή μηδέν στην κατάσταση αυτή, αλλά παρουσιάζουν ισχυρές κβαντικές διακυμάνσεις γύρω απ’ αυτή. Σε μια κανονική κατάσταση κενού, αυτές οι «μηδενικού σημείου» διαταραχές είναι εντελώς τυχαίες και η συνολική αβεβαιότητα κατανέμεται εξίσου μεταξύ πλάτους και φάσης.

Σύμφωνα με την νέα τεχνική που αναφέρεται στην δημοσίευση της ερευνητικής ομάδας LIGO, χρησιμοποιώντας κρυστάλλους με μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες, είναι δυνατή η δημιουργία ειδικών καταστάσεων του φωτός («συμπιεσμένων» καταστάσεων), όπου η μεγαλύτερη αβεβαιότητα συγκεντρώνεται σε μια από τις δυο μεταβλητές.

Έτσι ένας τέτοιος κρύσταλλος μπορεί να μετατρέψει το σύνηθες κενό σε «συμπιεσμένο κενό», στο οποίο οι διακυμάνσεις φάσης είναι ΜΙΚΡΟΤΕΡΕΣ σε σχέση με αυτές του συνηθισμένου κενού! Ταυτόχρονα, οι διακυμάνσεις του πλάτους θα είναι μεγαλύτερες, αλλά ο θόρυβος της φάσης είναι αυτό που έχει σημασία για τον LIGO.

Οι γαλαξίες εξελίχθηκαν πολύ νωρίς… Astronomers show galaxies had 'mature' shapes 11.5 billion years ago

This image shows "slices" of the Universe at different times throughout its history (present day, and at 4 and 11 billion years ago). Each slice goes further back in time, showing how galaxies of each type appear. The shape is that of the Hubble tuning fork diagram, which describes and separates galaxies according to their morphology into spiral (S), elliptical (E), and lenticular (S0) galaxies. On the left of this diagram are the ellipticals, with lenticulars in the middle, and the spirals branching out on the right side. The spirals on the bottom branch have bars cutting through their centres. The present-day Universe shows big, fully formed and intricate galaxy shapes. As we go further back in time, they become smaller and less mature, as these galaxies are still in the process of forming. This image is illustrative. the Hubble images of nearby and distant galaxies used were selected based on their appearance; their individual distances are only approximate. Copyright: NASA, ESA, M. Kornmesser

Μια προσεκτική ματιά στα πληρέστερα σχετικά δεδομένα που διαθέτουμε αποκάλυψε κάτι απρόσμενο: ότι τα μορφολογικά και χρωματικά χαρακτηριστικά που καθορίζουν τα είδη των γαλαξιών έτσι όπως τα γνωρίζουμε σήμερα είχαν ήδη διαμορφωθεί μόλις 2,5 δισ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη  και μάλιστα με την ίδια αναλογία. Η ανακάλυψη, η οποία υποδηλώνει ότι η εξέλιξη των γαλαξιών είναι ταχύτατη, προσφέρει στους αστροφυσικούς νέα στοιχεία για τη μελέτη του σχηματισμού των γαλαξιών ενώ επίσης θα βοηθήσει στη διερεύνηση της κατανομής της ύλης στο Σύμπαν.

Γαλαξιακή κληρονομιά

Galaxies are very important fundamental building blocks of the Universe. Some are simple, while others are very complex in structure. As one of the first steps towards a coherent theory of galaxy evolution, the American astronomer Edwin Hubble, developed a classification scheme of galaxies in 1926. Although this scheme, also known as the Hubble tuning fork diagram, is now considered somewhat too simple, the basic ideas still hold. The diagram is roughly divided into two parts: elliptical galaxies (ellipticals) and spiral galaxies (spirals). Hubble gave the ellipticals numbers from zero to seven, which characterize the ellipticity of the galaxy - "E0" is almost round, "E7" is very elliptical. The spirals were assigned letters from "a" to "c," which characterize the compactness of their spiral arms. "Sa" spirals, for example, are tightly wound whereas "Sc" spirals are more loosely wound. Also it is worth noting that the sizes of the round central regions in spirals - the so-called bulges - increase in size the more tightly the spiral arms are wound. There are indications pointing to a very close connection between the bulges of certain galaxies (Hubble types "S0", "Sa" and "Sb") and elliptical galaxies. They may very well be similar objects. Copyright: NASA & ESA

Θέλοντας να μελετήσουν την εξέλιξη της δομής των γαλαξιών ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στο Άμχερστ με επικεφαλής τον Μάουρο Τζιαβαλίσκο έστρεψαν το βλέμμα τους πολύ μακριά στον χώρο και στον χρόνο. Ανέλυσαν δεδομένα από τη χαρτογράφηση CANDELS του τηλεσκοπίου Hubble (Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey, το μεγαλύτερο δείγμα πολύ μακρινών γαλαξιών που έχει συλλεχθεί ως σήμερα) επικεντρώνοντας τις έρευνές τους στην περίοδο από 1,5 ως 3,5 δισ. χρόνια μετά το Μπιγκ Μπανγκ.

Αναλύοντας 1.671 πολύ μεγάλους γαλαξίες αυτής της περιόδου (την οποία οι αστρονόμοι ονομάζουν «κοσμικό καταμεσήμερο» επειδή η δημιουργία άστρων μέσα στους γαλαξίες βρισκόταν στην κορύφωσή της) οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η διάκριση των γαλαξιακών δομών και χρωμάτων που γνωρίζουμε σήμερα (σπειροειδείς και ελλειπτικοί, γαλάζιο και κόκκινο) είχε διαμορφωθεί και μάλιστα με την ίδια αναλογία: το ίδιο με σήμερα ποσοστό γαλαξιών ήταν σπειροειδείς και γαλάζιοι ενώ οι υπόλοιποι ήταν ελλειπτικοί και κόκκινοι.

«Ήδη δυόμισι δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη οι γαλαξίες φαίνονται να έχουν τον ίδιο συσχετισμό μορφολογικών χαρακτηριστικών και σχετικών με τον σχηματισμό των άστρων ιδιοτήτων με αυτόν που βλέπουμε στο γειτονικό, σημερινό Σύμπαν» δήλωσε ο κ. Τζιαβαλίσκο στο «New Scientist». «Επομένως η διαδικασία της γαλαξιακής ποικιλομορφίας είναι πραγματικά ταχεία και αποτελεσματική».

Κόκκινο μυστήριο

Η Ανδρομέδα είναι σπειροειδής γαλαξίας και άρα δεν είναι κόκκινη, τη βλέπετε όμως εδώ σε απαστράπτον κόκκινο χρώμα σε μια από τις πρώτες λεπτομερείς απεικονίσεις της από τα υπέρυθρα «μάτια» του τηλεσκοπίου Spitzer (Πηγή NASA/JPL).

Αν και προσφέρει νέες γνώσεις για τη μελέτη των γαλαξιών και του Σύμπαντος, η ανακάλυψη, όπως τονίζει ο ερευνητής, βαθαίνει ακόμη περισσότερο ένα ήδη σκοτεινό μυστήριο που περιβάλλει τους «στείρους» κόκκινους γαλαξίες. Η διάκριση των γαλαξιών είχε γίνει στη δεκαετία του 1920 από τον Έντουιν Χαμπλ με βάση το σχήμα και το χρώμα τους: οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι ως επί το πλείστον γαλάζιοι, κάτι το οποίο σημαίνει ότι σχηματίζουν νέα άστρα, ενώ οι ελλειπτικοί είναι ως επί το πλείστον κόκκινοι, το οποίο σημαίνει ότι δεν παράγουν πια αστέρια.

«Οι δυο τύποι είναι εξίσου μεγάλοι, επομένως έχουν την ίδια βαρύτητα» ανέφερε ο κ. Τζιοβαλίσκο. «Γιατί ο ένας τύπος είναι σε θέση να παράγει αέρια, να τα μετατρέπει σε άστρα και να εξακολουθεί να εξελίσσεται ενώ ο άλλος είναι κόκκινος, νεκρός και ανενεργός;».

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal», δεν δίνει απάντηση σε αυτό το ερώτημα, υποδηλώνει όμως ότι όποια και αν είναι η αιτία που εμποδίζει τη γέννηση των άστρων στους ελλειπτικούς γαλαξίες, αυτή θα πρέπει να επέρχεται πολύ γρήγορα αφού οι γαλαξίες του είδους εμφανίζονται τόσο νωρίς στο Σύμπαν. 

Ξηρασία η αιτία της πτώσης πολιτισμών της Ανατολικής Μεσογείου; Environmental Roots of the Late Bronze Age Crisis

Μυκήνες, η Πύλη των Λεόντων.

Η κατάρρευση του Μυκηναϊκού και άλλων σημαντικών πολιτισμών της Ανατολικής Μεσογείου πριν από περίπου 3.200 χρόνια καλύπτεται με πέπλο μυστηρίου και διάφορες εξηγήσεις έχουν προταθεί γι’ αυτή την εξαφάνιση, μεταξύ των οποίων οι αλλαγές στο κλίμα και το περιβάλλον. Μια νέα επιστημονική γαλλο-βελγική έρευνα υποστηρίζει την άποψη ότι η κλιματική αλλαγή και συγκεκριμένα μια παρατεταμένη ξηρασία διάρκειας περίπου 300 ετών ήταν κυρίως υπεύθυνη για την κατάρρευση των Μυκηναίων, των Χετταίων της Ανατολίας και άλλων πολιτισμών της Ύστερης Εποχής του Χαλκού.

Map of Cyprus with an overview of the Larnaca Salt Lake (Hala Sultan Tekke) in the Larnaca Bay. Core B22 is indicated by a red star in the modern salty area. High concentrations of Posidonia oceanica fibers are highlighted in the corer, and in lower samples. doi:10.1371/journal.pone.0071004.g001

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αρχαιολόγο Ντέιβιντ Κανιέβσκι του Πανεπιστημίου Πολ Σαμπατιέ της Τουλούζης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό PLoS ONE, μελέτησαν υπολείμματα γύρης και πλαγκτού, που βρέθηκαν σε διαδοχικά ιζήματα του βυθού μιας αρχαίας λίμνης στη Λάρνακα της Κύπρου, η οποία κάποτε ήταν λιμάνι, αλλά μετά (γύρω στο 1350 π.Χ.) περικλείστηκε από την ξηρά.

This is the region where the study was performed (Salt Lake and the Hala Sultan Tekke in the background). (Credit: Geological Survey of Belgium/ David Kaniewski)

Μέσω της ανάλυσης των στοιχείων που βρήκαν στη λίμνη, οι ερευνητές δημιούργησαν μια εικόνα για τις διαχρονικές μεταβολές του κλίματος που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου και της Μέσης Ανατολής. Το βασικό συμπέρασμά τους είναι ότι η κλιματική αλλαγή και κυρίως η χρόνια ξηρασία μετά τον 13ο αιώνα π.Χ. προκάλεσαν μια σειρά από πολέμους, λιμούς και εσωτερικές αναταραχές, που με τη σειρά τους επέφεραν την κατάρρευση κάποτε ισχυρών και ένδοξων πολιτισμών, μεταξύ των οποίων αυτού που ανθούσε στην προϊστορική Ελλάδα, του Μυκηναϊκού.

Radiocarbon-based archaeology, climate and agricultural productivity from Gibala-Tell Tweini, Northwest Syria. The pollen-derived climatic and agricultural proxies are plotted against time (1500–500 cal. BC). Radiocarbon dates for the ca. 300 year dry event are indicated with red stars. The time-window of the invasions at the Bronze-Iron Age boundary is framed by radiocarbon dates from the destruction layer (blue). At the top, the cross-correlogram shows the correlation between the pollen-derived proxy of moisture availability from Hala Sultan Tekke and that from Gibala-Tell Tweini. doi:10.1371/journal.pone.0071004.g006 

Οι μεταβολές στα ισότοπα άνθρακα και στα είδη φυτών που βρέθηκαν στη λίμνη δείχνουν ότι βαθμιαία το κλίμα έγινε ολοένα πιο ξηρό και άνυδρο λόγω της σημαντικής μείωσης των βροχών, με συνέπεια οι γεωργικές καλλιέργειες να καταστραφούν.

Relief from the mortuary temple of Ramesses III at Medinet Habu. Image: Wikimedia

 

Αυτή η εξέλιξη εκτιμάται ότι οδήγησε τους πληθυσμούς της ευρύτερης περιοχής σε αδυναμία διατροφής, σε πολιτικοοικονομικές κρίσεις, μαζικές μεταναστεύσεις, πολέμους και επιδρομές (όπως των αινιγματικών «λαών της θάλασσας» κατά της Αιγύπτου περίπου το 1300 π.Χ.). Η μελέτη της κυπριακής λίμνης δείχνει ότι η γεωργία στην περιοχή είχε εισέλθει σε περίοδο κρίσης έως το 1200 π.Χ. και δεν κατάφερε να ανακάμψει πριν το 850 π.Χ.

Συνδυάζοντας στοιχεία από τη μελέτη των πινακίδων με σφηνοειδή γραφή, καθώς και την αλληλογραφία μεταξύ βασιλιάδων της περιοχής, οι ερευνητές τεκμαίρουν ότι η κρίση της Ύστερης Εποχής του Χαλκού (που ονομάστηκε και «σκοτεινή εποχή») ήταν μια πολύπλοκη διαδικασία, η οποία αρχικά «πυροδοτήθηκε» από την κλιματική αλλαγή και τελικά οδήγησε στο κάψιμο των μεγάλων πόλεων και στον αφανισμό ή το ξερίζωμα πολλών πληθυσμών.

Το Curiosity παρακολουθεί τους Φόβο και Δείμο. NASA Rover Gets Movie as a Mars Moon Passes Another

Σύγκριση των μεγεθών, Δείμου και Φόβου όπως φαίνονται από την επιφάνεια του Άρη και του μεγέθους της Σελήνης όπως φαίνεται από τη Γη. This illustration provides a comparison for how big the moons of Mars appear to be, as seen from the surface of Mars, in relation to the size that Earth's moon appears to be when seen from the surface of Earth. Earth's moon actually has a diameter more than 100 times greater than the larger Martian moon, Phobos. However, the Martian moons orbit much closer to their planet than the distance between Earth and Earth's moon. Credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M Univ. 

Το διαστημικό ρόβερ Curiosity της NASA αυτή τη στιγμή κατευθύνεται προς το όρος Σαρπ. Το ταξίδι αυτό ξεκίνησε πριν από δυο μήνες περίπου και αναμένεται να διαρκέσει ένα χρόνο. Καθώς λοιπόν συνεχίζει την μοναχική του πορεία στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη, τις νύχτες “σηκώνει το βλέμμα του” στον ουρανό και παρατηρεί τα φεγγάρια του Άρη.

This view of the two moons of Mars comes from a set of images taken by NASA's Mars rover Curiosity as the larger moon, Phobos, passed in front of the smaller one, Deimos, from Curiosity's perspective, on Aug. 1, 2013. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M Univ. 

Έτσι, την 1η Αυγούστου συνέλαβε μερικά μοναδικά στιγμιότυπα. Τον μεγαλύτερο δορυφόρο Φόβο (με διάμετρο 22.2 km – 27×21.6×18.8) να διέρχεται μπροστά από τον μικρότερο δορυφόρο Δείμο (με διάμετρο 12.6 km – 10×12×16).

Iδού η σειρά των διαδοχικών φωτογραφιών που συνέλαβε ο φακός του Curiosity:

This movie clip shows the larger of Mars' two moons, Phobos, passing in front of the smaller Martian moon, Deimos, as observed by NASA's Mars rover Curiosity. The series of 41 images is shown at increased speed. The actual elapsed time is 55 seconds. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M Univ.

 

Area 51: Τελικά δεν ήταν πάρκινγκ ιπτάμενων δίσκων. Area 51 does exist and there were strange goings on admit CIA

Μια σπάνια οπτική της περιοχής 51. A rare view of Area 51 from a light aircraft (Nevada Aerospace Hall of Fame). U.S. Confirms Area 51 Existence. The government shed some light on an age-old mystery on Thursday, releasing documents that included the location and first official government acknowledgment of the secretive Area 51 facility, a staple of conspiracy theories about alien life and futuristic government technology.

Τελικά δεν ήταν πάρκινγκ για ιπτάμενους δίσκους, ούτε χειρουργείο για νεκροτομές σε εξωγήινους: το Area 51, η διαβόητη βάση στην έρημο της Νεβάδα (και ίσως η παγκόσμια πρωτεύουσα των συνωμοσιολόγων σε όλο τον κόσμο) ήταν απλώς ένα πεδίο δοκιμών για κατασκοπευτικά αεροπλάνα, αποκαλύπτει ένα αποχαρακτηρισμένο έγγραφο της CIA.

Area 51 – Νεβάδα: Η πιο μυστική περιοχή των ΗΠΑ.The most secret spot in the US, Area 51 in Nevada. Η αμερικανική κυβέρνηση αναγνωρίζει για πρώτη φορά την ύπαρξη και τη χρησιμότητα του Area 51.

Με τη δημοσιοποίηση του εγγράφου, η αμερικανική κυβέρνηση αναγνωρίζει για πρώτη φορά την ύπαρξη και τη χρησιμότητα του Area 51, σχολιάζουν την Παρασκευή τα αμερικανικά μέσα. Είναι επίσης η πρώτη φορά που δημοσιοποιείται επίσημα ο χάρτης της περιοχής, αν και η βάση εμφανίζεται και στο Google Earth.

 Χώρος για «πρόβες» των U-2

Ένα κατασκοπευτικό αεροπλάνο U-2. A U-2 spy plane (EPA). The National Security Archive at George Washington University got their hands on the report, eight years after filing a Freedom of Information Act request. The document gives previously classified information on the development of the U-2, a spy plane that was revolutionary in 1955, when a CIA agent signed a contract with Lockheed Martin to begin producing the aircraft.

Η έκθεση των 400 σελίδων αποκαλύπτει ότι το Area 51 δημιουργήθηκε το 1954 για τις δοκιμές του αναγνωριστικού αεροπλάνου U-2, το οποίο κατασκόπευε τη Σοβιετική Ένωση και άλλες χώρες την εποχή του Ψυχρού Πολέμου.

Το U-2 πετούσε σε ύψος 60.000 ποδών, ή 18,3 χιλιομέτρων, ψηλότερα από κάθε άλλο αεροσκάφος της περιοχής, επισημαίνει η έκθεση. Το μεγάλο ύψος φαίνεται ότι προκαλούσε σύγχυση στους κατοίκους της Νεβάδα, οι οποίοι πίστευαν ότι έβλεπαν ιπτάμενους δίσκους.

To U-2 που δοκιμάστηκε στο Area 51 (Πηγή: US Airforce)

«Οι δοκιμές του U-2 σε μεγάλο ύψος σύντομα οδήγησαν σε μια απρόσμενη παρενέργεια -μια δραματική αύξηση στις αναφορές για Αγνώστου Ταυτότητας Ιπτάμενα Αντικείμενα»αναφέρεται στην έκθεση.

Μάλιστα οι πτήσεις του U-2 και ενός δεύτερου αναγνωριστικού αεροσκάφους, με την ονομασία Oxcart, αντιστοιχούσαν σε περισσότερες από τις μισές αναφορές για UFO στις ΗΠΑ τις δεκαετίες του 1950 και 1960.

 Τροφή για θεωρίες συνωμοσίας

Έκτοτε το Area 51 πέρασε στη λαϊκή κουλτούρα ως σύμβολο κυβερνητικής μυστικότητας. Και μια πληθώρα θεωριών συνωμοσίας ήθελαν τη βάση να εξυπηρετεί μια ποικιλία σκοτεινών δραστηριοτήτων: νεκροτομές σε εξωγήινους που συνετρίβησαν στη Γη, ταξίδια στο χρόνο, έλεγχος του καιρού και άλλα.

Experts had learned through previously disclosed reports that Groom Lake, Nev., which later became known as Area 51, was home base for the experimental flight program. But the less-redacted "Central Intelligence Agency and Overhead Reconnaissance: The U-2 and Oxcart Programs" report provides new information on the enigmatic site, including a map showing its location.

Η CIA υποχρεώθηκε να δημοσιοποιήσει το έγγραφο έπειτα από αίτημα που υπέβαλε οΤζέφρι Ρίκελσον, ερευνητής του Πανεπιστημίου George Washington, εκμεταλλευόμενος νόμο για την ελεύθερη πρόσβαση σε κυβερνητικά έγγραφα (Freedom of Information Act).

Η αποκάλυψη είναι πάντως απίθανο να βάλει τέλος στις θεωρίες συνωμοσίας -η CIA φρόντισε εξάλλου να κρατήσει απόρρητες ορισμένες σελίδες της έκθεσης, κίνηση που σίγουρα θα προσφέρει τροφή για το μέλλον.

Τα αρχαία θέατρα «κουρδίζονταν»! The ancient theaters "tuned"!

Το αρχαίο θέατρο στους Δελφούς. The Ancient Theatre of Delphi. 

Οι μετρήσεις είχαν δείξει εντελώς άλλα από αυτά που επιθυμούσαν οι τρεις ερευνητές. Κλεισμένοι για μέρες σε ένα άχαρο, μικρό δωμάτιο, τον θάλαμο ηχομόνωσης του Εργαστηρίου Αρχιτεκτονικής Τεχνολογίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο της Θεσσαλονίκης, μαζί με γεννήτριες θορύβου, μικρόφωνα, υπολογιστές, και διάφορα είδη αγγείων, κυρίως πήλινα πιθάρια αλλά και μπουκάλια ή βάζα, έπαιρναν μετρήσεις και μελετούσαν τις γραφικές παραστάσεις που αυτές έδιναν. Ήθελαν να καταλάβουν την επίδραση που έχουν τέτοια αντικείμενα στην ακουστική του χώρου.

Hans Schadow, Hermann von Helmholtz, 1891, oil on canvas

Με αυτό το θέμα είχε ασχοληθεί από το 1863 ήδη ο Hermann von Helmholtz, ένας από τους τελευταίους πανεπιστήμονες της Ευρώπης, και στη συνέχεια πολλοί ερευνητές που χρησιμοποίησαν προχωρημένα Μαθηματικά αλλά και πολύ εξελιγμένα ηλεκτρονικά μηχανήματα για να καταλάβουν το πώς θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ακουστική κλειστών αιθουσών αλλά και ανοικτών θεάτρων. Επί ενάμιση αιώνα γίνονται προσπάθειες με ειδικά κοίλα δοχεία, κυλινδρικά ή σφαιρικά.

Ονομάζονται «συνηχητές» Helmholtz και διεγείρεται σε έντονες παλμικές κινήσεις ο αέρας στο εσωτερικό τους με ακουστικά κύματα μιας κυρίως συχνότητας που ονομάζεται και «κεντρική» για το κάθε δοχείο. Μόνο που αιώνες πιο πριν οι Αρχαίοι Ελληνες και οι Ρωμαίοι είχαν καταφέρει να κάνουν εκπληκτικές βελτιώσεις σε αυτό το θέμα, χωρίς, εννοείται, να διαθέτουν τις σημερινές ευκολίες.

Υπόθεση μιας περισπωμένης

A drawing of an ancient theatre. Terms are in Greek language and Latin letters.

Πόσο καλλιεργημένο όμως ήταν άραγε το κοινό της εποχής ακουστικά; Έχει σωθεί, επάνω σε αυτό, μια εκπληκτική ιστορία για τον άτυχο (ή και κάπως άτεχνο;) ηθοποιό Ηγέλοχο, που έκανε λάθος και στην απαγγελία του τόνισε με τη φωνή του μια λέξη με περισπωμένη αντί για οξεία. Και έτσι θέλοντας να πει «Γαλήν ορώ», δηλαδή ότι βλέπει μπροστά του μια γαληνεμένη θάλασσα, είπε μεν «Γαλήν ορώ» αλλά προφέροντας σαν να τονιζόταν με περισπωμένη, που σήμαινε: αντικρίζω μια... γάτα. Δρέποντας άμεσα, αντί για συγκίνηση, πλούσιο το γέλιο μιας με οξύτατη ακοή και γεμάτης με κοινό κερκίδας. Ο αρχιτέκτονας του θεάτρου λοιπόν ήταν υποχρεωμένος να μπορεί μετά την ανέγερσή του να πραγματοποιεί και έναν λεπτό συντονισμό, που θα αφαιρούσε τα τυχόν ηχητικά ελαττώματα του χώρου.

Προσομοίωση της ακουστικής ενός αρχαίου θεάτρου.

Όπως λοιπόν μαθαίνουμε από την εργασία με τίτλο «Χαλκός ηχών», του αρχιτέκτονα μηχανικού Παναγιώτη Καραμπατζάκη, του ηλεκτρολόγου μηχανικού Βασίλη Ζαφρανά με ειδικό σύμβουλο τον αναπληρωτή καθηγητή αρχιτέκτονα μηχανικό και αρχαιολόγο Γιώργο Καραδέδο, που παρουσιάστηκε στο Συνέδριο Ακουστικής του Πολυτεχνείου πριν από λίγο καιρό, «στον 5ο π.Χ. αιώνα, οι βασικές αρχές σχεδίασης του ελληνικού θεάτρου είχαν φτάσει ήδη σε αρκετά υψηλό επίπεδο. Με την πάροδο του χρόνου, τα αρχαία ελληνικά θέατρα, τόσο ως προς τη γεωμετρία όσο και ως προς τη λειτουργία και τη δυνατότητα υποστήριξης παραστάσεων, μετατράπηκαν σε περίτεχνα κτίσματα, υψηλής αισθητικής και κατασκευαστικής τεχνολογίας, έχοντας ξεκινήσει από μια απλή διαμόρφωση της χωμάτινης πλαγιάς εμπρός από μια επίπεδη περιοχή. Επιπλέον, ως το τέλος του 4ου αιώνα π.Χ. χαρακτηριστική είναι η είσοδος των Μαθηματικών ( θεωρία αριθμών των Πυθαγορείων) στις γεωμετρικές χαράξεις και γενικότερα στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό των κτιρίων. Και ακόμη ειδικότερα των θεάτρων. Διότι ο σχεδιασμός τους  επηρεάστηκε σημαντικά από την ακουστική η οποία την περίοδο αυτή διαμορφώνεται ήδη ως επιστήμη. Ιδιαίτερα κατά το τέλος του 4ου π.χ. αιώνα συμβαίνει η “μεταπήδηση” από τις θεωρίες των Πυθαγορείων στις Αριστοτελικές θεωρίες και αυτή δίνει σημαντική ώθηση στην εξέλιξη των επιστημονικών θεωριών της μουσικής και της ακουστικής. Χαρακτηριστικότερη μορφή της περιόδου μεταπήδησης είναι αυτή του Αριστόξενου του Ταραντίνου στου οποίου τις μουσικές θεωρίες οφείλεται και ο μετέπειτα διαχωρισμός του μουσικού κόσμου στους “Κανονικούς” ( οπαδούς του Πυθαγορείου μουσικού συστήματος, των μαθηματικών υπολογισμών και των μαθηματικών κανόνων) και τους “Αρμονικούς” (οπαδούς της θεωρίας του Αριστόξενου σύμφωνα με την οποία καθοριστικός παράγοντας της μουσικής αρμονίας είναι η ακοή και τελικός κριτής το αφτί)».

Η βοήθεια του Βιτρούβιου

A 1684 depiction of Vitruvius (right) presenting De Architectura to Augustus.

Οι ερευνητές της Πολυτεχνικής Σχολής είχαν ξεκινήσει με δικά τους εντελώς μέσα να ψάχνουν το πώς διόρθωναν και ενίσχυαν τον ήχο οι άνθρωποι πριν από 1.600 ως και 2.500 χρόνια στο παρελθόν. Αλλά είχαν βρεθεί σε ένα αδιέξοδο. Ηξεραν ότι από την εποχή του Αριστόξενου αρχίζει η χρήση αγγείων για τη βελτίωση της ακουστικής των θεάτρων και οι σχετικές θεωρίες μεταφέρονται στην εποχή μας από τον λατίνο αρχιτέκτονα Βιτρούβιο (80 π.Χ - 15 μ.Χ), στα κεφάλαια 4 και 5 του 5ου βιβλίου του με τίτλο «De Architectura», όπου ενσωμάτωσε, όπως ο ίδιος αναφέρει, τις θεωρίες του Αριστόξενου. Ηδη πριν από το τέλος του 4ου αιώνα π.χ. είναι γνωστά τα «ιδιαίτερα» ακουστικά χαρακτηριστικά των αγγείων και εν γένει των δοχειόσχημων αντικειμένων ή χώρων. Όμως έπρεπε να παραδεχθούν ότι οι μετρήσεις τους έδειχναν καθαρά πως οι μεταβολές του ηχητικού πεδίου από όλα αυτά τα πιθάρια, τα δοχεία, τα μπουκάλια ήταν πολύ μικρότερες από όσο χρειαζόταν για να φτιάχνουν την ακουστική στον χώρο ενός ολόκληρου υπαίθριου θεάτρου.

Φαίνεται ότι τα αντικείμενα αυτά είναι ικανά να μετασχηματίζουν την ηχητική ενέργεια του χώρου σε μεγάλο ποσοστό στο εσωτερικό τους. Όπως όμως συμπεραίνεται από τις προηγούμενες μετρήσεις, το κέλυφος εξαναγκάζει την ενέργεια ή να απορροφάται ή να εκτονώνεται σχεδόν μόνο μέσω του «λαιμού», επηρεάζοντας μόνο σε μικρή απόσταση τον χώρο. Έτσι η ενέργεια, μεταφέρεται πιο πολύ στα τοιχώματα του δοχείου σαν μηχανική ενέργεια (δόνηση) και μεγάλο μέρος της απορροφάται από το αντικείμενο, δηλαδή μετατρέπεται κυρίως σε θερμική ενέργεια. Αν μάλιστα το αγγείο είναι ακλόνητα στερεωμένο ή υπερβολικά βαρύ, όπως για παράδειγμα όταν είναι ενσωματωμένο στην τοιχοποιία, τότε όλη η προσλαμβανόμενη μηχανική ενέργεια μετατρέπεται τελικά σε θερμότητα, και το αντικείμενο δρα ως ηχοαπορροφητής στον χώρο. Αν προστεθούν στο εσωτερικό του αγγείου άχυρα, στάχτη ή μαλλί, όπως έχει βρεθεί να συμβαίνει σε κάποιες μεσαιωνικές εκκλησίες, με ενσωματωμένα πιθάρια στην τοιχοποιία τους, τότε το αντικείμενο επιδρά μεν στην ακουστική του χώρου αλλά μόνο στις παραμέτρους της απορρόφησης και της διάχυσης. Το ίδιο περίπου συμβαίνει και με τα χοντρά πήλινα πιθάρια που δεν έχουν τη δυνατότητα αναμετάδοσης της προσλαμβάνουσας ενέργειας μέσω του μηχανικού συντονισμού τους. Επομένως στην ερώτηση και τώρα τι κάνουμε, η απάντηση ήταν: «ψάχνουμε κι άλλο».

Η λύση των 50 ευρώ

A Greek theater in Apollonia. (Flickr/David Stanley)

Χάρη και στην εργασία του κ. Γιώργου Καραδέδου «Technologia dell' antico teatro Greco» επέστρεψαν στις μαρτυρίες του Βιτρούβιου. Βιβλίο 5, παράγραφος 1: Εκεί υπήρχε η υπόδειξη «Μπρούτζινα βάζα θα έπρεπε να κατασκευαστούν ανάλογα με το μέγεθος του θεάτρου. Να είναι τέτοια που όταν τα αγγίζεις να βγάζουν ήχους με απόσταση τετάρτης, πέμπτης ως την επόμενη οκτάβα (δηλαδή μέχρι το διπλάσιο της αρχικής συχνότητας). Σε ειδικές θέσεις στο θέατρο αντηχεία να μπορούν να τοποθετηθούν χωρίς να ακουμπούν αλλού παρά μόνο στο έδαφος, αναποδογυρισμένα και μάλιστα με κλίση χάρη σε τάκους ύψους από 15 πόντους και πάνω».

Από αυτές τις διαφωτιστικές περιγραφές του Βιτρούβιου μπορούσαν πια να φανταστούν τα περίφημα αγγεία ως σφαιρικά ίσως στο σχήμα, μεταλλικά, που το κέλυφός τους να δονείται στις περιγραφόμενες νότες του εναρμόνιου γένους, και σε τέτοια μαθηματική αναλογία μεταξύ τους ώστε να μεταδίδεται ενέργεια από το ένα στο άλλο αποτελώντας ένα ενεργό ηχητικό σύνολο. 'Ετσι που η συμβολή τους στην τελική ακουστική του χώρου να μην είναι απαραίτητα ηχοαπορροφητική.

Ό,τι πιο πρόχειρο και οικονομικό εκείνη τη στιγμή ήταν να αγοραστούν κάποια γυάλινα σφαιρικά δοχεία των 50 ευρώ και σε πειραματικές μετρήσεις που έγιναν το φαινόμενο της επίδρασης του αγγείου στο ηχητικό πεδίο ήταν σημαντικό. Οι τιμές που καταγράφηκαν στις μετρήσεις έδειξαν ενίσχυση ως και 25dB σε σημεία του ηχητικού πεδίου απόστασης άνω των 3 μέτρων από το καθένα. Αυτό μάλιστα! Διότι έτσι, με ένα σύνολο μεταλλικών αντηχείων θα μπορούσε να επιτευχθεί σημαντική ενίσχυση στις νότες που ανήκαν στο εναρμόνιο γένος αφού βέβαια η όλη «παράθεση», δηλαδή η διάταξη των αγγείων, κουρδιζόταν κατάλληλα. Ο Βιτρούβιος αναφέρει στο 1ο βιβλίο του σχετικά με την εκπαίδευση του αρχιτέκτονα ότι θα πρέπει να έχει γνώσεις μουσικής τουλάχιστον τόσες ώστε να μπορεί να «κουρδίσει» μια παράθεση αγγείων σε ένα θέατρο. Από τη μαρτυρία αυτή συμπεραίνουμε ότι το τελικό κούρδισμα γινόταν επί τόπου κάθε φορά που το απαιτούσαν οι περιστάσεις.

Σε ποιο τόνο παίζουμε απόψε;

Το σύνολο των αγγείων που πρέπει να χρησιμοποιηθεί για μια παράσταση το ονομάζουμε «παράθεση». Γνωρίζοντας σε ποιο γένος θα παιχτεί το έργο γνωρίζουμε ταυτόχρονα και ποιες «νότες», θεωρητικά δηλαδή ήχοι ποιων συχνοτήτων θα ακουστούν. Τα αντηχεία κατασκευάζονται και με τη βοήθεια των τάκων παίρνουν την απαιτούμενη κλίση για να συντονίζεται το καθένα αντίστοιχα σε μία από αυτές. Ενώ σε άλλες περιπτώσεις μπορούν να δρουν σαν απορροφητές ενέργειας στα ανοιχτά θέατρα οι ερευνητές καταλήγουν ότι δρούσαν σαν μετασχηματιστές ενέργειας. Στην περίπτωση της απορρόφησης μετατρέπουν μεγάλο μέρος της ενέργειας των ηχητικών κυμάτων σε θερμική ενώ στην περίπτωση του μετασχηματισμού αντλούν ενέργεια από κύματα με συχνότητες γειτονικές της κεντρικής τους και ανεβάζουν ακριβώς την ενέργεια της κεντρικής. Όταν όμως είναι το ένα κοντά στο άλλο συμβαίνει και η λεγόμενη ηχητική σύζευξη. Δηλαδή οι παλμικές κινήσεις του ενός να επηρεάζουν τις δονήσεις του άλλου. Αυτό δεν μπορεί να γίνει παρά μόνο σε ελεύθερα δονούμενα και με λεπτά τοιχώματα δοχεία. Τότε πάλλονται τα ίδια όπως γίνεται με μια καμπάνα. Συντονίζονται δηλαδή τα τοιχώματα με τις παλμικές κινήσεις του αέρα στο στόμιο και έχουμε μια δόνηση σχεδόν... τρελή που την καταλαβαίνεις και με το χέρι αγγίζοντας εξωτερικά τα τοιχώματα του ανεστραμμένου αντηχείου, ιδιαίτερα κοντά στον πυθμένα του.

Η αντίστροφη και υπό κλίση τοποθέτηση ενισχύει το φαινόμενο λόγω ανακλάσεων και με την αυξομείωση της απόστασης του χείλους από το έδαφος αυξάνεται η επιφάνεια της οπής δηλαδή και η κεντρική (ιδιο)συχνότητά του. Με τον τρόπο αυτόν δεν χρειαζόταν να κατασκευάσεις με μεγάλη ακρίβεια τα αγγεία διότι μπορούσες επιτόπου να κάνεις λεπτές ρυθμίσεις. Ήταν  για να δώσουμε μια σύγχρονη αναλογία, σαν να εκτελούσαν ένα μουσικό κομμάτι ας πούμε σε Ντο Ματζόρε. Οι νότες που θα έχει θα είναι ντο ρε μι φα σολ λα σι ντο... που η κάθε μία αντιστοιχεί σε μια συχνότητα. Οι συχνότητες που παρεμβάλλονται ανάμεσα στους τόνους της κλίμακας δεν θα παιχτούν ποτέ γιατί απλά το μουσικό θέμα δεν τις περιέχει αφού θα υπάρχουν μόνο οι νότες της Ντο Ματζόρε.

Τα αγγεία (για να είναι εντάξει και με την αρχή διατήρησης της ενέργειας) απορροφούν τις συχνότητες δεξιά και αριστερά από την «κεντρική» και τη δυναμώνουν απορροφώντας ενέργεια από τις συχνότητες που δεν είναι πάνω στην κλίμακα και αποτελούν θόρυβο ή φάλτσο. Ας μην ξεχνούμε ότι οι θεατρικές παραστάσεις της εποχής ήταν και κάτι σαν μιούζικαλ ή όπερα όπου οι μουσικοί, οι ηθοποιοί και ο χορός κινούνταν αυστηρά πάνω στο πλαίσιο της κλίμακας, δηλαδή (απλουστευτικά) του γένους του κομματιού. Η ενίσχυση βρέθηκε να είναι σε κλειστούς χώρους κάπου 25 ντεσιμπέλ και σε ανοικτούς σύμφωνα με τελευταίες έρευνες 12 - 15 ντεσιμπέλ. Καθόλου άσχημα.

Το μεγάλο κόλπο

Συνοψίζοντας τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την εργαστηριακή και βιβλιογραφική έρευνα, μπορούμε να δεχτούμε τα παρακάτω:

• Οι σχετικές πηγές αναφέρουν την ευρεία χρήση χάλκινων και μπρούτζινων κυρίως συνηχητικών αγγείων προκειμένου να βελτιωθεί η ακουστική των ελληνιστικών και ρωμαϊκών θεάτρων. Γιατί δεν έχουν βρεθεί; Ίσως διότι κατά καιρούς οι επίγονοι αγνοώντας τη λειτουργία (και την αξία) τους τα έλιωναν για να καρπωθούν το μέταλλο.
• Κατά την εξέταση συνηχητών που είναι κατασκευασμένοι από άργιλο (πήλινα πιθάρια), βρέθηκε ότι ναι μεν συντονίζονται, πλην όμως αυτό συντελεί ώστε να απορροφηθεί τελικά ήχος αντί του αναμενομένου να ενισχυθεί, λόγω των υλικών κατασκευής των συνηχητών.
• Η επίδραση των συνηχητών, στην περίπτωση που η πηγή είναι «κουρδισμένη στο γένος στο οποίο είναι κουρδισμένη η παράθεση των αγγείων, εμπεριέχει διπλό ακουστικό κέρδος, πρώτον διότι ενισχύει τη διέγερση της πηγής και δεύτερον διότι απορροφά ακουστική ενέργεια από τις γειτονικές, μη «συντονισμένες» συχνότητες. 

Θέατρο Αρχαίας Κορίνθου.

Αναφέρεται ότι ίσως στο θέατρο της Κορίνθου τέτοια χάλκινα αντηχεία χρησιμοποιήθηκαν για να βελτιωθεί η κακή ακουστική του. Και η γνώση της περίπτωσης αυτής σε όλο τον ελληνόφωνο χώρο ίσως να σχετίζεται με το σχετικό απόσπασμα της επιστολής του Παύλου προς τους Κορινθίους.

Η εργασία αυτή χρηματοδοτήθηκε από τους ίδιους τους ερευνητές και μας αποδεικνύει πόσο καλά έβρισκαν λύσεις επιπέδου σε προβλήματα εκείνης της εποχής. Αν λοιπόν κάποιος μπορούσε να διαθέσει ένα σχετικά μικρό ποσό για την πειραματική κατασκευή μερικών τέτοιων μεταλλικών αντηχείων και να γίνουν μετρήσεις σε θέατρα που ήδη υπάρχουν στον ελληνικό χώρο η όλη προσπάθεια θα μπορούσε επιπλέον να διαφημιστεί και στο εξωτερικό με πολύ καλά αποτελέσματα. Έλληνες ερευνητές που προσπαθούν να βελτιώσουν την ακουστική αρχαίων θεάτρων χωρίς να εισβάλει σε αυτά ο ηλεκτρισμός και ο ηλεκτρονικά παραγόμενος ήχος. Ρομαντικό πολύ; 

ΠΕΡΙ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ...

The Significance of Sound Diffraction Effects in Predicting Acoustics in Ancient Theaters: This project examines, sound diffraction effects at the steps of ancient theatres and how significant these effects are in predicting their acoustical properties. In order to examine the significance of such effects, sound measurements were taken at the ancient theatre of Kourion in Cyprus. These measurements were then compared to simulations by modelling Kourion in OTL – Terrain which also handles sound diffraction to high orders. Sound measurements at Kourion were the apex of a series of preparatory work since the place is a monument, and the effort was to secure valid measurements during one visit only. In order to validate both hardware and software to be used in the final Kourion measurements, sound measurements were taken inside Cyprus University of Technology semi-anechoic chamber prior to the Kourion measurements. The Kourion measurements scenario was “rehearsed” at Heritage school theatre, a recently built open theatre in the fashion of ancient Greek theatres.

«Αν θάψει κανείς πιθάρι ή άδεια δοχεία από πηλό και τα σκεπάσει με πώμα, γιατί τα κτίρια αποκτούν καλύτερη ακουστική; Καθώς επίσης αν υπάρχει μέσα στο σπίτι πηγάδι ή στέρνα; Ή μήπως, επειδή η ηχώ είναι ανάκλαση, πρέπει να είναι συγκεντρωμένος ο περιεχόμενος αέρας, και να έχει επιφάνεια πυκνή και λεία, πάνω στην οποία θα ανακλαστεί; Πράγματι, έτσι παράγεται κατ' εξοχήν ήχος. Το πηγάδι, λοιπόν, και η στέρνα διαθέτουν τη στενότητα και την ιδιότητα να συγκεντρώνουν (τον αέρα), τα πιθάρια και τα δοχεία διαθέτουν επίσης την πυκνότητα των τοιχωμάτων τους, οπότε και από τα δύο προκύπτει το αποτέλεσμα. Τα κοίλα επίσης μέρη ηχούν καλύτερα, για τούτο και ο χαλκός (εννοεί τα χάλκινα αγγεία) ηχεί καλύτερα από τα υπόλοιπα...». (Αριστοτέλης, Προβλήματα 2*)

 

Σύνδεση της σκοτεινής ενέργειας με τον μηχανισμό Higgs; Dark energy could be the offspring of the Higgs boson

Energy release: conceptual computer artwork of a reaction at the atomic level. Photo: SCIENCE PHOTO LIBRARY

Σε μια πρωτότυπη ιδέα κατέληξαν δύο φυσικοί από τις Ηνωμένες Πολιτείες, στην οποία συνδέουν το σωματίδιο Χιγκς με το φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας. Σύμφωνα με τους Lawrence Krauss του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, και James Dent του Πανεπιστημίου της Λουιζιάνα, το ίδιο το μποζόνιο Χιγκς μπορεί νασυμμετέχει στην επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιλαμβάνει, πέρα από τα σωματίδια που αποτελούν την ύλη, τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων στη Φύση, πλην της βαρύτητας. Κάθε ένα από αυτά τα σωματίδια (μποζόνια), είναι αλληλένδετο με ένα αντίστοιχο πεδίο. Το μποζόνιο Χιγκς αν και δεν είναι φορέας κάποιας δύναμης είναι φορέας του πεδίου Χιγκς, που θεωρείται πως υπάρχει παντού στο Σύμπαν. Αντίθετα από τα υπόλοιπα πεδία της φύσης, δεν είναι διανυσματικό πεδίο, αλλά βαθμωτό, δεν έχει δηλαδή κατεύθυνση.

Spurred by the appearance of the long-anticipated Higgs boson, physicists Lawrence Krauss of Arizona State University in Tempe and James Dent of the University of Louisiana at Lafayette may be on the trail of why dark energy is so wimpy. "What we show is, if the Higgs exists – which it appears to – it can be a portal to new physics and in principle be associated with a new field, which could give an energy density in the universe that's of the right order of magnitude," says Krauss.

Όλα αυτά τα πεδία, δημιουργούν μια πυκνότητα ενέργειας που διαπερνά το Σύμπαν. Πριν την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, οι φυσικοί ανησυχούσαν πως ακόμη και οι πιο απλές εκδοχές του Καθιερωμένου Προτύπου έδιναν τεράστιες ποσότητες ενέργειας, που θα οδηγούσαν το Σύμπαν σε μια αυξανόμενη διαστολή. Αυτό έδειχνε σχετικά απίθανο, μέχρις ότου παρατηρήσεις μακρινών σουπερνόβα έδειξαν πως το Σύμπαν όντως επιταχύνει τη διαστολή του. Όμως, το φαινόμενο που σήμερα αποκαλούμε σκοτεινή ύλη, δε συνάδει με τις προβλέψεις της πυκνότητας ενέργειας που δίνει το Καθιερωμένο Πρότυπο: η επιτάχυνση στη διαστολή είναι πολύ μικρότερη από την αναμενόμενη.

Αυτό που έδειξαν οι δύο φυσικοί, είναι πως το σωματίδιο Χιγκς μπορεί να συνδυαστεί με ένα νέο βαθμωτό πεδίο το οποίο θα έδινε τη σωστή πυκνότητα ενέργειας για το Σύμπαν. Σε περίπτωση που κάτι τέτοιο ισχύει, θα οδηγούσε στην ανακάλυψη νέων φυσικών φαινομένων. Πρόκειται για ένα πεδίο εκτός του Καθιερωμένου Προτύπου, που εν απουσία του πεδίουΧιγκς έχει μηδενική πυκνότητα ενέργειας.

Στο σημείο αυτό οι δύο φυσικοί κάνουν την πιο τολμηρή τους σκέψη, υιοθετώντας ένα ακόμη πεδίο, το πεδίο ενοποίησης, που υποτίθεται πως είναι το πεδίο που σχηματίζεται στις υψηλές ενέργειες από την ένωση όλων των υπόλοιπων πεδίων. Πρόκειται για μια ιδέα εμπνευσμένη από το όνειρο των φυσικών να ενοποιήσουν όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις σε μία ενοποιημένη θεωρία πεδίου. Το νέο βαθμωτό πεδίο, μέσω του πεδίου Χιγκς θα αλληλεπιδρά τότε με το ενοποιημένο πεδίο και θα αποκτά ενέργεια. Οι ενέργειες των δύο πεδίων είναι τότε αντίστροφες: όσο πιο ισχυρό είναι το ένα, τόσο πιο ασθενές είναι το άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, το τελικό αποτέλεσμα είναι η σωστή πυκνότητα ενέργειας για το Σύμπαν, που θα εξηγούσε αυτή τη μικρή επιτάχυνση στη διαστολή του, και συνεπώς, το φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας.

Αν και πρόκειται για μια αξιόλογη εργασία, πέρα από το θεωρητικό κομμάτι θα πρέπει να δείξει την ισχύ της και πειραματικά, καθώς προβλέπει πεδία που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ στη φύση. Αν μη τι άλλο, πρόκειται για την πρώτη φορά που ένας ακριβής υπολογισμός δίνει τόσο μικρές ποσότητες πυκνότητας ενέργειας για το Σύμπαν, που συμφωνούν με τις παρατηρήσεις για τη Σκοτεινή Ενέργεια.