Νετρίνα εναντίον Νεύτωνα

Η πρώτη ηλιοκεντρική υπόθεση – το αστρονομικό μοντέλο σύμφωνα με το οποίο η Γη και οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, το κέντρο του σύμπαντος, προτάθηκε από τον Αρίσταρχο τον Σάμιο τον 3ο αιώνα π.Χ. Μερικούς αιώνες αργότερα εμφανίστηκε το γεωκεντρικό μοντέλο του Κλαύδιου Πτολεμαίου που περιέγραφε με ακρίβεια την κίνηση των πλανητών όπως φαίνεται από τη Γη, και αποτέλεσε το καθιερωμένο μοντέλο για το σύμπαν μέχρι και το 1550 μ.Χ.

Παρά το προχωρημένο επίπεδο της επιστήμης των αρχαίων Ελλήνων, δεν είναι ξεκάθαρο αν είχε διατυπωθεί θεωρία (από την Υπατία;) σχετικά με την ελλειπτική φύση της τροχιάς της Γης. Ας σημειωθεί ότι κατά την αρχαιότητα ήταν γνωστή και η καμπύλη της έλλειψης ως μια κωνική τομή, αλλά και το ότι η απόσταση Γης – Ήλιου μεταβάλλεται.

Πολλούς αιώνες αργότερα, με την άνθιση των τεχνών και των επιστημών στην εποχή της Αναγέννησης, το ηλιοκεντρικό μοντέλο εμφανίστηκε ξανά το 1543 χάρη στον Κοπέρνικο, ο οποίος για πρώτη φορά επανασχεδίασε το ηλιοκεντρικό μοντέλο προσεγγίζοντας με κύκλους τις κινήσεις των πλανητών. Αργότερα, ο Johannes Kepler, εκμεταλλευόμενος τις αστρονομικές μετρήσεις υψηλής ακρίβειας του μέντορά του Tycho Brahe, βελτίωσε το ηλιοκεντρικό μοντέλο διατυπώνοντας τους τρείς νόμους για την κίνηση των πλανητών. Συγκεκριμένα, ο πρώτος νόμος του Κέπλερ δηλώνει ότι όλες οι πλανητικές τροχιές είναι ελλειπτικές και ο Ήλιος καταλαμβάνει μία από τις δύο εστίες του.

Η εκκεντρότητα του Νεύτωνα

Οι νόμοι του Κέπλερ επέτρεψαν στον Ισαάκ Νεύτωνα να διατυπώσει τον νόμο της παγκόσμιας έλξης στο έργο του Philosophiae Naturalis Principia Mathematica που δημοσιεύτηκε το 1687, και μέχρι στιγμής θεωρείται ένα από τα τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της ανθρώπινης σκέψης.

διαβάστε σχετικά: Μια ‘σχολική’ απόδειξη του πρώτου νόμου του Κέπλερ

Ένα χαρακτηριστικό της έλλειψης και γενικότερα των κωνικών τομών είναι η εκκεντρότητα \epsilon. Η τιμή της μας δείχνει πόσο μια κωνική τομή «απέχει» από το να είναι τέλειος κύκλος. Η εκκεντρότητα του κύκλου ισούται με μηδέν.

Για την ελλειπτική τροχιά της Γης (αλλά και κάθε πλανήτη) η εκκεντρότητα ορίζεται ως το πηλίκο της διαφοράς προς το άθροισμα, αφηλίου r_{max} και περιηλίου r_{min} :

\epsilon=\frac{r_{max}-r_{min}}{r_{max}+r_{min}}

Ο Νεύτωνας βρήκε την εκκεντρότητα της ελλειπτικής τροχιάς της Γης ίση με \epsilon=0,0169, πολύ κοντά στην σημερινή (στρογγυλοποιημένη) τιμή που δίνουν οι αστρονόμοι, \epsilon=0,0167.

Ο ανιχνευτής Borexino μετρά την εκκεντρότητα της ελλειπτικής τροχιάς της Γης

Από τις αρχές του 2012, η ερευνητική ομάδα του ανιχνευτή Borexino πραγματοποιεί μετρήσεις ακριβείας της ροής των ηλιακών νετρίνων προς τη Γη, τα οποία παράγονται στο εσωτερικό του Ήλιου διαμέσου του κύκλου των πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης πρωτονίου-πρωτονίου και του κύκλου άνθρακα-αζώτου-οξυγόνου (CNΟ).

Ο ανιχνευτής Borexino (Boron solar neutrino Experiment) έχει σχεδιαστεί για την ανίχνευση νετρίνων. Βρίσκεται στην Ιταλία, κάτω από τo βουνό Gran Sasso για να προστατεύεται από την κοσμική ακτινοβολία και περιέχει 300 τόνους υγρού σπινθηριστή που περιβάλλεται από το 2212 φωτοπολλαπλασιαστές.

Πριν από μερικές ημέρες η εν λόγω ερευνητική ομάδα δημοσίευσε μια εργασία με τίτλο ‘Independent determination of the Earth’s orbital parameters with solar neutrinos in Borexino’. Σ’ αυτή την εργασία γίνεται η πρώτη ακριβής μέτρηση της εκκεντρότητας της τροχιάς της Γης χρησιμοποιώντας την διακύμανση της ροής νετρίνων που παράγονται στον πυρήνα του Ήλιου και ανιχνεύονται από τον Borexino στη Γη.

Η ροή των νετρίνων εξαρτάται από την μεταβολή της απόστασης Γης-Ήλιου συναρτήσει του χρόνου, εξαιτίας της ελλειπτικής της τροχιάς. Ας σημειωθεί ότι η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της, δεν επηρεάζει ουσιαστικά την ροή κατά της διάρκεια ενός 24ώρου, δεδομένου ότι τα νετρίνα μπορούν να ταξιδέψουν ανεπηρέαστα μέσα από τη Γη και να φτάσουν στον ανιχνευτή και την νύχτα. Η πειραματική ευαισθησία που επιτεύχθηκε στη Φάση-ΙΙ και Φάση-ΙΙΙ της συλλογής δεδομένων του Borexino κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της εκκεντρότητας της τροχιάς της Γης, με στατιστική ακρίβεια μεγαλύτερη από 5σ. Έτσι, υπολογίστηκε η τιμή:

\epsilon =0.0184 \pm 0.0032

Πρόκειται για την πιο ακριβή μέτρηση μιας παραμέτρου της τροχιάς της Γης, όπως η εκκεντρότητα, που βασίζεται αποκλειστικά σε ηλιακά νετρίνα και την ανίχνευσή τους στη Γη. Μπορεί να μην φτάνει ακόμα την ακρίβεια των υπολογισμών του Νεύτωνα, δείχνει όμως ότι η φυσική των νετρίνων έχει κάνει εντυπωσιακή πρόοδο.

Στο σχήμα που ακολουθεί συγκρίνονται επιστημονικοί υπολογισμοί που απέχουν χρονικά περίπου 3,5 αιώνες!

Σύγκριση της μέτρησης εκκεντρότητας της γήινης τροχιάς του Borexino με τα προηγούμενα πειράματα ηλιακών νετρίνων: SNO, Super-Kamiokande και Gallex/GNO. Το μπλε σημείο αντιστοιχεί στην τιμή που υπολόγισε Νεύτωνας πριν από 3,5 αιώνες και η κατακόρυφη μαύρη γραμμή είναι η τωρινή ακριβέστατη αστρονομική μέτρηση.

πηγή: https://arxiv.org/abs/2204.07029



Κατηγορίες:ΒΑΡΥΤΗΤΑ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: , , , ,

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: