- H "ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΗ" ΜΟΥΣΙΚΗ ΤΟΥ ΛΕΟΝ ΘΕΡΕΜΙΝ

Ο Λέον Θέρεμιν (Leo Theremin, στα αγγλικά) γεννήθηκε το 1896 στην Αγία Πετρούπολη της Ρωσίας, έχοντας Γαλλο-γερμανική καταγωγή.

Από μικρός έδειξε ιδιαίτερη κλίση προς τις ηλεκτρονικές κατασκευές και μάλιστα στην τελευταία τάξη του σχολείου του κατασκεύασε ένα πηνίο Tesla, τάσης ενός εκατομμυρίου βόλτ.

Τη στρατιωτική του θητεία το 1916, πέτυχε να τη συνδυάσει με σπουδές μηχανικής και ηλεκτρονικής.

Παρόλο που η Ρωσία ζούσε εκείνη την εποχή την Οκτωβριανή Επανάσταση, ο Θέρεμιν κατόρθωσε να βρεί απασχόληση σε πανεπιστημιακό εργαστήριο, όπου ασχολήθηκε ειδικότερα με τους ταλαντωτές υψηλής συχνότητας.

Μία από τις εργασίες του αφορούσε στην κατασκευή ενός ανιχνευτή κίνησης χρησιμοποιώντας ένα υψίσυχνο ταλαντωτή, ενώ είχε εφοδιάσει τη συσκευή και με ένα κύκλωμα ηχητικής προειδοποίησης.

Και είναι στη διάρκεια αυτών των δοκιμών, που παρατήρησε ότι κινώντας το χέρι του εμπρός από την κεραία ανίχνευσης, άλλαζε η συχνότητα του ήχου.

Συνέχισε να πειραματίζεται με τη συσκευή, που στην τελική μορφή της κατέληξε σ’ ένα όργανο με το οποίο μπορούσε κανείς να το δημιουργήσει «διαστημικούς» ήχους, χωρίς να χρειάζεται να το αγγίζει με κανέναν τρόπο.

Φωτογραφία: By Hutschi - Self-photographed, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=422180 
Σύγχρονη συσκευή theremin. Πλησιάζοντας το δεξί χέρι στη κατακόρυφη «κεραία» αυξάνεται η συχνότητα του ήχου, ενώ όσο πλησιάζουμε το χέρι στην αριστερή «κεραία – βρόχο», μειώνεται η έντασή του.

Το 1925 ο Θέρεμιν πήγε στη Γερμανία για να προωθήσει τη συσκευή του (που τελικά πήρε το όνομά του - theremin), ενώ παράλληλα πειραματίστηκε και με την αρχή της ασύρματης μετάδοσης τηλεοπτικών εικόνων.

Το 1927 βρέθηκε στις ΗΠΑ, όπου ασχολήθηκε με την προώθηση της theremin, σε αρκετές περιπτώσεις μάλιστα παίζοντας και ο ίδιος, ενώ το 1930 δόθηκε συναυλία στο Carnegie Hall από δέκα μουσικούς με συσκευές theremin.

Ένας από τους υποστηρικτές του ήταν και ο Α. Αινστάιν, σαν μουσικός «συνάδελφος», δηλαδή ερασιτέχνης βιολιστής.

Ο Θέρεμιν δημιουργεί μουσική εμπρός σε μια συσκευή theremin της εποχής του.

Το 1938 ο Θέρεμιν απροειδοποίητα επέστρεψε στην Σοβιετική Ένωση (για φορολογικούς λόγους όπως αποδείχθηκε αργότερα), αλλά οι Σοβιετικοί δεν τον δέχτηκαν με «ανοιχτές αγκάλες».

Αντίθετα, τον έθεσαν σε περιορισμό σε στρατόπεδο συγκέντρωσης, του έδωσαν όμως τη δυνατότητα να χρησιμοποιεί ένα κρυφό εργαστήριο ηλεκτρονικής, προκειμένου να κατασκευάσει κατασκοπευτικές συσκευές.

Δική του είναι η συσκευή παρακολούθησης συνομιλιών από απόσταση και μέσα από τζάμι, που λειτουργεί ανιχνεύοντας τις δονήσεις του τζαμιού.

Μάλιστα εκείνη την εποχή λειτουργούσε με υπέρυθρη ακτινοβολία, ενώ σήμερα χρησιμοποιούνται τα πολύ ακριβέστερα laser.

Μια άλλη συσκευή ηχητικής παρακολούθησης που κατασκεύασε, τοποθετήθηκε μέσα σε ένα μεγάλο ξυλόγλυπτο που αναπαριστούσε την επίσημη σφραγίδα των ΗΠΑ, και το οποίο προσφέρθηκε το 1945 σαν δώρο στην αμερικανική πρεσβεία της Μόσχας, δίνοντας ακουστική πρόσβαση στους Σοβιετικούς, μέχρι το 1952 που εντοπίσθηκε κατά σύμπτωση.

“The thing”. Ο «κοριός» που είχε τοποθετηθεί μέσα στο ξυλόγλυπτο που προσφέρθηκε σαν «Δούρειος Ίππος» στην αμερικανική πρεσβεία στη Μόσχα.

Η θέση της συσκευής με την κεραία της στο ξυλόγλυπτο, φαίνεται στη δεξιά «διάφανη» όψη του ξυλόγλυπτου.

Αργότερα ο Θέρεμιν εργάστηκε για 10 χρόνια στη Μουσική Ακαδημία της Μόσχας, αλλά απολύθηκε όταν ο νέος διευθυντής της δεν εντυπωσιάστηκε από την ηλεκτρονική μουσική του, δηλώνοντας: «Ο ηλεκτρισμός δεν είναι κατάλληλος για μουσική, αλλά για ηλεκτροπληξία!»

Γεγονός είναι πάντως ότι οι ήχοι της συσκευής theremin είναι κάπως «διαστημικοί» ή «απόκοσμοι», και χρησιμοποιούνται συνήθως για μουσική επένδυση ταινιών τρόμου, ή επιστημονικής φαντασίας.

Το 1970, ο Θέρεμιν έγινε καθηγητής της Φυσικής στο πανεπιστήμιο της Μόσχας, και το 1989 συνοδευόμενος από την κόρη του ξεκίνησε μια περιοδεία στη Γαλλία και κατόπιν τις ΗΠΑ, ενώ το 1993 έκανε μια μουσική επίδειξη με τη συσκευή του στη Βασιλική Ακαδημία της Χάγης.

Πέθανε το ίδιο έτος στη Μόσχα, σε ηλικία 97 ετών.

Εικόνα: By DF5GO - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30234604

Η συσκευή thermin αποτελείται από τρία μέρη. Με κίτρινο, το τμήμα όπου διαμορφώνεται η συχνότητα του ήχου και περιλαμβάνει έναν ταλαντωτή σταθερής συχνότητας γύρω στα 500 kHz (reference), και έναν μεταβλητής συχνότητας (pitch) η συχνότητα του οποίου βρίσκεται κατ’ αρχήν κοντά στου πρώτου. Η συχνότητα όμως αυτή εξαρτάται και από την χωρητικότητα C ενός κυκλώματος LC η οποία επιρρεάζεται από την παρουσία ενός χεριού κοντά στην κατακόρυφη κεραία (pitch antenna). Οι συχνότητες των δύο ταλαντωτών συγκρίνονται, και το αποτέλεσμα (η διαφορά τους) φιλτράρεται και προωθείται προς τον ενισχυτή στο κόκκινο (τρίτο) τμήμα.

Το δεύτερο τμήμα (μπλε), αποτελείται από έναν μόνον ταλαντωτή, η συχνότητα του οποίου εξαρτάται επίσης από την χωρητικότητα C ενός (άλλου) κυκλώματος LC, η οποία επίσης επιρρεάζεται από την παρουσία ενός χεριού κοντά στην κεραία – βρόχο (volume antenna), και μάλιστα με τρόπο ώστε όσο το χέρι απομακρύνεται τόσο να δυναμώνει ο ήχος. Η ταλάντωση αυτή φιλτράρεται και παράγεται ένα σήμα που εξαρτάται από τη συχνότητά της, που στη συνέχεια προωθείται προς τον ενισχυτή στο κόκκινο (τρίτο) τμήμα, με τρόπο ώστε να ρυθμίζει την ενίσχυσή του.

Οπότε το σήμα που έχει εισέλθει στον ενισχυτή από το κίτρινο τμήμα ενισχύεται τελικά σύμφωνα με το σήμα που δέχεται ο ενισχυτής από το μπλε τμήμα, και το τελικό αποτέλεσμα προωθείται προς το ηχείο.

Είναι τώρα φανερό ότι οι δύο «κεραίες» δεν είναι πραγματικές κεραίες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, αλλά ουσιαστικά τμήματα πυκνωτών, η τιμή των οποίων μεταβάλλεται από την παρουσία του χεριού στην περιοχή τους, παίζοντας (το χέρι μαζί με το σώμα) το ρόλο της «γείωσης».

Γ. Μεταξάς

- H MAΓΕΙΑ ΤΩΝ ΟΛΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ

Τα ολογράμματα δεν είναι κάτι το καινούργιο, ο εφευρέτης τους Dennis Gabor είχε περιγράψει τη δυνατότητα παραγωγής τους από το 1948 (πήρε μάλιστα και βραβείο Νόμπελ γι’ αυτό), αρκετά χρόνια μάλιστα πριν εφευρεθεί το laser (1960) που αποτέλεσε την ιδανική πηγή της απαιτούμενης μονοχρωματικής ακτινοβολίας.

Πριν δούμε όμως πώς λειτουργεί η ολογραφία, είχαι χρήσιμο να δούμε πως λειτουργεί το laser και τι είναι το φαινόμενο της συμβολής.

Το laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), είναι μια οπτική συσκευή που παράγει μονοχρωματική ακτινοβολία, δηλαδή φως ενός πολύ συγκεκριμένου μήκους κύματος.

Είναι γνωστό ότι το φως είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, και επίσης ότι το «λευκό» φως αποτελείται από ένα μίγμα διαφορετικών χρωμάτων (τα βασικά είναι τα γνωστά επτά του ουράνιου τόξου), στα οποία όπως έδειξε ο Νεύτωνας μπορεί να αναλυθεί το λευκό φως χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα.

Όμως, η κάθε απόχρωση του φωτός αντιστοιχεί σε διαφορετική συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, και αυτό δεν επιτρέπει να πάρουμε μια ξεκάθαρη εικόνα σε μια διάταξη συμβολής, για την οποία θα μιλήσουμε παρακάτω.

Στην παραπάνω εικόνα φαίνονται καθαρά οι διαφορετικές συχνότητες των διαφόρων χρωμάτων που αποτελούν το λευκό φως.

Το βασικό πλεονέκτημα του laser είναι ότι εξαιτίας του τρόπου που παράγεται η φωτεινή δέσμη του (με εκπομπή της ενέργειας αποδιέγερσης των ηλεκτρονίων των ατόμων του αερίου που περιέχει, η οποία είναι συγκεκριμένη και χαρακτηριστική για κάθε αέριο), το φώς του αποτελείται από μονοχρωματική ακτινοβολία, δηλαδή μιας μόνο συχνότητας.

 Πώς μία διέγερση (από εξωτερική πηγή ενέργειας) ενός ηλεκτρονίου ώστε να μεταπηδήσει σε τροχιά υψηλότερης ενέργειας προκαλεί στη συνέχεια την αυτόματη επαναφορά του ηλεκτρονίου στην προηγούμενη ευσταθέστερη κατάσταση, εκπέμποντας την πλεονάζουσα ενέργεια σαν φωτόνιο. Επειδή τα άτομα είναι του ίδιου στοιχείου, τα φωτόνια που εκπέμπονται έχουν την ίδια ενέργεια, δηλαδή την ίδια συχνότητα, άρα και χρώμα. Η δέσμη αυτή μπορεί να γίνει πολύ στενή και να διατηρηθεί έτσι για χιλιόμετρα, επιτρέποντας τη μεγάλη συγκέντρωση φωτεινής (και θερμικής) ενέργειας σ΄ένα σημείο, και απ’ αυτή την ιδιότητα προκύπτουν οι πιο γνωστές χρήσεις των lasers.

Αρχή λειτουργίας του λέιζερ:
1. Ενεργό υλικό του λέιζερ
2. Προσφερόμενη ενέργεια άντλησης
3. Υψηλής ανακλαστικότητας κάτοπτρο
4. Διάταξη εξόδου δέσμης
5. Δέσμη Λέιζερ

Αφού λοιπόν εξασφαλίσαμε την πηγή του μονοχρωματικού φωτός, ας δούμε τι είναι το φαινόμενο της συμβολής.

Πριν όμως απ’αυτό, πρέπει να δούμε τι είναι περίθλαση.

Το φαινόμενο της περίθλασης (όπως και της συμβολής) αναφέρεται σε κύματα οποιασδήποτε μορφής, αλλά τα πιο χαρακτηριστικά και εύκολα παρατηρήσιμα είναι τα κύματα της θάλασσας, που όταν περάσουν μέσα από ένα στενό άνοιγμα «ανοίγουν» δημιουργώντας ένα τόξο προς τα έξω.

Περίθλαση κυμάτων. Όσο πιο μικρό το άνοιγμα, τόσο πιο έντονη η περίθλαση.

Αν τώρα έχουμε δύο ανοίγματα, δημιουργούνται δύο φαινόμενα περίθλασης που συνδυάζονται μεταξύ τους ώστε να δημιουργήσουν ένα «μοτίβο» κορυφών και κοιλάδων, καθώς σε άλλα σημεία το αποτέλεσμα είναι να προστίθενται και σε άλλα μηδενίζεται (κάτω εικόνα). Αυτή είναι η εικόνα της συμβολής δύο κυμάτων από αρχική κοινή πηγή, αλλά μπορεί το ίδιο να συμβεί και με δύο διαφορετικές πηγές που έχουν ακριβώς την ίδια συχνότητα και βρίσκονται σε φάση.

Συμβολή δύο κυμάτων. Το ενδιαφέρον είναι ότι καθώς το αρχικό κύμα (και στη συνέχεια τα δύο κύματα που δημιουργούνται με την περίθλαση) προχωρούν, αν πέσουν πάνω σε κάθετη και σταθερή επιφάνεια αφού έχουν συμβάλλει, δημιουργούν μόνιμα σημεία υψηλής και χαμηλής έντασης. 

Πώς δημιουργούνται οι έντονες και ασθενείς περιοχές στη συμβολή. Αριστερά ενισχυτική συμβολή όταν οι κορυφές συμπίπτουν, δηλαδή τα κύματα βρίσκονται σε φάση, και δεξιά ακυρωτική συμβολή όταν η κορυφή του ενός κύματος συμπίπτει με το κοίλωμα του άλλου, δηλαδή τα κύματα βρίσκονται σε διαφορά φάσης 180 μοιρών.

Ένα απλό παράδειγμα διαφορετικών βαθμών συμβολής είναι οι ιριδισμοί στις φυσαλίδες των απορυπαντικών ή πολύ λεπτών στρωμάτων λαδιών, πετρελαίου κλπ. Ανάλογα με την γωνία παρατήρησης και το πάχος της μεμβράνης, δηλαδή το βάθος της ανάκλασης, ορισμένες συχνότητες (δηλαδή χρώματα του φωτός) συμβάλλουν ενισχυτικά , ενώ άλλες συχνότητες συμβάλλουν ακυρωτικά. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και με τους δίσκους των CD και DVD, που ιριδίζουν στο φως.

Τώρα λοιπόν αφού έχουμε εξασφαλίσει μια πηγή laser και καταλάβαμε και την αρχή της συμβολής, μπορούμε να στήσουμε τη διάταξή μας για πάρουμε μια ολογραφική εικόνα.

Η αρχή της ολογραφίας βασίζεται στη συμβολή δύο φωτεινών δεσμών από κοινή πηγή μονοχρωματικής ακτινοβολίας, που μέσω καθρεφτών πέφτουν επάνω σε φωτοευαίσθητη επιφάνεια, η μία κατευθείαν και ή άλλη αφού έχει ανανακλαστεί επάνω στο αντικείμενο που μας ενδιαφέρει. Επειδή η αρχική δέσμη του laser είναι πολύ στενή, φακοί την «ανοίγουν» ώστε να μπορέσει να φωτίσει όλο το αντικείμενο. Η συμβολή των δύο «διευρυμένων» δεσμών μονοχρωματικού φωτός θα δώσει επάνω στη φωτοευαίσθητη επιφάνεια φωτεινές και σκούρες περιοχές σαν αποτέλεσμα της συμβολής τους, η εικόνα όμως θα μπορέσει να φανεί μόνο εφόσον η φωτοευαίσθητη επιφάνεια (μετά την επεξεργασία για τη σταθεροποίησή της) φωτιστεί από μια δέσμη με τα ίδια χαρακτηριστικά συχνότητας και αντίστοιχη θέση με τη δέσμη αναφοράς (REFERENCE BEAM).

Το πιο «ευαίσθητο» σημείο, είναι να επιτύχουμε την απόλυτη ακινησία της διάταξης, επειδή εξαιτίας του πολύ μικρού μήκους κύματος του φωτός (γύρω στο 0.5 μm), και η παραμικρή διαταραχή (δονήσεις από διερχόμενα αυτοκίνητα, ομιλίες, ρεύματα αέρα κλπ) θα παραμόρφωνε την εικόνα της συμβολής.

Εάν μάλιστα το laser δεν είναι πολύ ισχυρό, ο χρόνος έκθεσης πρέπει είναι της τάξης των μερικών λεπτών, που κάνει την απαίτηση της απόλυτης ακινησίας ακόμη δυσκολότερη.

Η φωτοευαίσθητη επιφάνεια αποτελείται από υλικό παρόμοιο με το φωτογραφικό φιλμ, αλλά με πολύ πυκνότερο κόκκο (πολλά περισσότερα pixel θα λέγαμε αν επρόκειτο για ψηφιακή κάμερα), που στερεώνεται επάνω σε γυάλινη ή πλαστική διάφανη επιφάνεια.

Καταγραφή και αναπαραγωγή μιάς ολογραφικής εικόνας. Δεξιά φαίνεται μία μεγέθυνση τμήματος της εικόνας που αντιπροσωπεύεται από τις σκούρες και φωτεινές περιοχές (όχι από τις γραμμώσεις που φαίνονται). Οι περιοχές αυτές όμως δεν έχουν καμμία σχέση με την πραγματική εικόνα κάτω από κοινό φως, και «αποδίδουν» την πληροφορία τους μόνο αν φωτιστούν με το αρχικό laser και από την ίδια γωνία, οπότε θα δούμε και το τρισδιάστατο «φάντασμα» του αντικειμένουν στην αντίστοιχη αρχική του θέση.

Τι ΔΕΝ είναι ολογραφία, παρά αντανάκλαση μιας εικόνας (κανένα πρόβλημα να είναι και κινούμενη) σε ημιπερατό καθρέφτη, που χρησιμοποιείται συχνά σε θέατρα σήμερα και παλαιότερα για «εμφανίσεις» φαντασμάτων. Παρόμοια μέθοδος που ονομάζεται HUD (Head Up Display) χρησιμοποιείται και για την προβολή εικόνον στο παρμπρίζ μαχητικών αεροπλάνων ή και ορισμένων αυτοκινήτων, ώστε να μην αποσπάται η προσοχή του χειριστή από τον εξωτερικό χώρο όταν πρέπει να ενημερωθεί με σημαντικές πληροφορίες (εικόνα κάτω). 

 

Παιδικό (και όχι μόνο) κιτ της Litiholo κόστους 100$, για την παραγωγή πραγματικής ολογραφικής εικόνας στο σπίτι, για εκπαιδευτικούς λόγους.

Γ. Μεταξάς

- O "ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΣ" ΠΡΟΣΚΟΠΟΣ

Ο David Hahn, μετά τη «ραδενεργή» περιπέτειά του με τη στολή του προσκόπου και το σύνολο των σημάτων που είχε συγκεντρώσει μέχρι τότε. Το σήμα της Ατομικής Ενέργειας είναι το επάνω αριστερά.

Όταν στις 02:40 στις 31 Αυγούστου 1994, ένα περιπολικό της αστυνομίας στο προάστειο Clinton κοντά στο Ντιτρόιτ, σταμάτησε το αυτοκίνητο ενός νεαρού για να το ελέγξει, οι αστυνομικοί έψαχναν για κλεμμένα λάστιχα αυτοκινήτου μετά από καταγγελία που είχε γίνει.

Το μόνο που βρήκαν όμως όταν άνοιξαν το πορτ μπαγκάζ του αυτοκινήτου που οδηγούσε ο 18-χρονος David Hahn, ήταν μια εργαλειοθήκη κλειδωμένη με λουκέτο και τυλιγμένη με ταινία συσκευασίας, που όταν θέλησαν να την ανοίξουν ο νεαρός έντρομος τους πληροφόρησε ότι ήταν ραδιενεργή!

Ο David είχε μια ισχυρή έφεση προς τη Χημεία, και μια εμμονή με τον προσκοπισμό.

Ήδη στα 14 του είχε προκαλέσει έκρηξη στο υπόγειο του σπιτιού που έμενε με τον πατέρα του (οι γονείς του ήταν χωρισμένοι) με μικρή ποσότητα νιτρογλυκερίνης που είχε παρασκευάσει μόνος του, έχοντας υποστεί ευτυχώς μόνο ελαφρά τραύματα.

Για να αντιμετωπίσει την κατά συνέπεια απαγόρευση πειραματισμών στο σπίτι του πατέρα του, μετέφερε το εργαστήριό του σε αποθήκη στο σπίτι της μητέρας του στο Commerce του Όκλαντ, θέτοντας παράλληλα στον εαυτό του ένα πολύ πιο φιλόδοξο στόχο, να κατασκευάσει έναν μίνι πυρηνικό αντιδραστήρα για την παραγωγή ενέργειας!

Η ενασχόληση του David με την πυρηνική ενέργεια μετρούσε ήδη ορισμένα χρόνια, μάλιστα το 1991 είχε κερδίσει το σήμα της Ατομικής Ενέργειας για τη στολή του των προσκόπων, ανεβάζοντας τον συνολικό αριθμό σημάτων στα 21, γεγονός που του επέτρεψε να πραγματοποιήσει το όνειρό του και να φτάσει στο επίπεδο του «Αετού» των προσκόπων.

Ξεκίνησε λοιπόν να συγκεντρώνει ανιχνευτές καπνού (που εκείνη την εποχή περιείχαν μικρή ποσότητα αμερικίου-241), μάλιστα από μία εταιρεία αγόρασε "πακέτο" 100 μεταχειρισμένους ανιχνευτές.

Για να εντοπίσει και να αφαιρέσει το αμερίκιο έγραψε σε εταιρεία ηλεκτρονικών, απ' όπου του προσέφεραν ευχαρίστως οδηγίες.

Στη συνέχεια έβαλε όλη την ποσότητα του αμερικίου σε έναν κλειστό μολύβδινο σωλήνα που είχε μόνο μία μικρή τρύπα σε ένα από τα πώματα, την οποία κάλυψε με αλουμίνιο, κατασκευάζοντας με τον τρόπο αυτό ένα υποτυπώδες «πυροβόλο» νετρονίων.

Παράλληλα, από το πυρίμαχο φυτίλι λαμπών αερίου ανέκτησε θόριο-232, και όταν μάζεψε αρκετό υλικό το ανέμιξε με λίθιο από μπαταρίες, και θερμαίνοντας το μίγμα απέκτησε ένα υλικό που «βομβαρδίζοντάς» το με τα νετρόνια του «πυροβόλου», θα μπορούσε να το μετατρέψει σε σχάσιμο.

Ευτυχώς για τον ίδιο (σ’ αυτή τη φάση), το πυροβόλο του δεν ήταν αρκετά ισχυρό γι’ αυτή τη ραδιενεργή μετατροπή.

Ο David όμως δεν αποθαρύνθηκε, και συνέχισε να εργάζεται μετά τις ώρες του σχολείου σε διάφορα καταστήματα ώστε να μπορεί να χρηματοδοτεί τις αγορές των υλικών του, ενώ οι βαθμοί του στο σχολείο έπεφταν, εκτός βέβαια από αυτούς της Φυσικής και Χημείας!

Αποφάσισε λοιπόν να κατασκευάσει ένα ισχυρότερο πυροβόλο νετρονίων χρησιμοποιώντας ράδιο, το οποίο ανέκτησε ξύνοντάς δείκτες παλιών ρολογιών που το χρησιμοποιούσαν για να λάμπουν στο σκοτάδι (εκείνη την εποχή το ράδιο είχε ήδη απαγορευτεί για χρήση στα νέα ρολόγια).

Συγκέντρωσε όση ποσότητα μπόρεσε, και τώρα τα πράγματα άρχισαν να γίνονται πραγματικά επικίνδυνα για τον ίδιο.

Αλληλογραφώντας με το NRC (Nuclear Regulatory Commission) και παριστάνοντας τον καθηγητή της Φυσικής, έμαθε πώς θα κατασκεύαζε ένα ισχυρό πυροβόλο νετρονίων βάζοντας το ράδιο στο μολύβδινο σωλήνα, και εμπός από την τρύπα του πώματος μία «φέτα» βηρυλλίου.

Απέκτησε λοιπόν βηρύλλιο μέσω γνωριμιών (και όχι τόσο «καθαρών» διαδικασιών), και στη συνέχεια έστρεψε το νέο πυροβόλο του προς μια ποσότητα κονιορτοποιημένου πισουρανίτη (ορυκτό που περιέχει ουράνιο σε μικρές ποσότητες), που είχε επίσης φροντίσει να προμηθευτεί.

Αυτή τη φορά φάνηκε ότι η κατασκευή δούλευε, καθώς μέρα με την ημέρα η ραδιενέργειά της που ο David μετρούσε με συσκευή Geiger, αυξάνονταν.

Ενάντια σε κάθε κανόνα ασφαλείας αλλά και λογικής, ο David ανάμιξε τα «σχάσιμα» υλικά που είχε βρεί ή παρασκευάσει και τα τύλιξε με αλουνιμόχαρτο, ενώ απ’ έξω έβαλε τα υλικά που παρήγαγαν νετρόνια, φτιάχνοντας ουσιαστικά έναν ασθενικό πυρηνικό αντιδραστήρα σε μικρογραφία.

Τώρα όμως επιτέλους ο David αντιλήφθηκε ότι το είχε παρατραβήξει, και όταν έφτασε να ανιχνεύει αυξημένη ραδιενέργεια ένα τετράγωνο μακριά από την αποθήκη του, τρομοκρατήθηκε και αποφάσισε να διαλύσει τον αντιδραστήρα του σε τμήματα, τα οποία θα έθαβε σε διαφορετικά μέρη. 

Έτσι φτάνουμε στην αρχή της ιστορίας μας, όταν το σχέδιο και η κατασκευή του David αποκαλύφθηκε, με αποτέλεσμα να προκληθεί μια μεγάλη κινητοποίηση στις κρατικές υπηρεσίες για την ανάκτηση και ταφή των τμημάτων του αντιδραστήρα, σε ειδικές περιοχές για ραδιενεργά υλικά.

Συνολικά απομακρύνθηκαν 39 βαρέλια υλικών συμπεριλαμβανομένης της αποθήκης σε κομμάτια και του γύρω εδάφους, με κάποια απ’ αυτά να περιέχουν υλικό 1000 φορές πιο ραδιενεργό από το κανονικό επίπεδο.

Η ιστορία έκανε όμως ήταν φυσικό μεγάλη αίσθηση, κυρίως για το πόσο εύκολα μπορούσε κάποιος να προμηθευτεί ραδιενεργά υλικά και ενδεχομένως να τα χρησιμοποιήσει για εγκληματικούς σκοπούς.

Όσο για τον David, δεν απαγγέλθηκαν κατηγορίες εναντίον του, γιατί οι αγορές των υλικών του ήταν κατά βάση νόμιμες.

Στη συνέχεια ο David υπηρέτησε στο Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ, δεν μπόρεσε όμως να εκπληρώσει το όνειρό του που ήταν να εργαστεί για την Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας των ΗΠΑ.

Ο ίδιος πάντως παρέμεινε μάλλον αισιόδοξος για τις επιπτώσεις της ραδιενέργειας επάνω του και στην οποία τόσο απερίσκεπτα εκτέθηκε, δηλώνοντας ότι δεν πιστεύει ότι θα του κοστίσει περισσότερα από 5 χρόνια από τη ζωή του!

H ιστορία είναι βασισμένη στο άρθρο: http://www.dangerouslaboratories.org/radscout.html

- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ. ΜΙΑ ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑ.

Η ηλεκτρολυτική (ή ηλεκτροχημική) διάβρωση είναι ένα φυσικό φαινόμενο που συμβαίνει όταν δύο διαφορετικά μέταλλα βρίσκονται σε αγώγιμη επαφή, και ταυτόχρονα σε ηλεκτρολυτικό περιβάλλον.

Στην περίπτωση αυτή δημιουργείται μια μπαταρία και μάλιστα «βραχυκυκλωμένη», καθώς θετικά ιόντα διαφεύγουν από την επιφάνεια του λιγότερου «ευγενούς» μετάλλου, ενώ ταυτόχρονα ηλεκτρόνιά του κινούνται μέσω της αγώγιμης επαφής του, προς το πιο ευγενές μέταλλο.

Αλλά ενώ η μετακίνηση ηλεκτρονίων δεν είναι πρόβλημα, τα θετικά ιόντα ΕΙΝΑΙ υλικό, και σημαίνει τη σταδιακή διάλυσή του.

Με αυτόν το τρόπο, το λιγότερο ευγενές μέταλλο θα φθαρεί τελικά μέχρις της εξαφάνισής του.

Η πιο συνηθισμένη περίπτωση ηλεκτρολυτικής διάβρωσης είναι η επαφή σιδήρου με χαλκό, σε θαλασσινό περιβάλλον ή μέσα στο έδαφος.

Πώς τα διαφορετικά μέταλλα λειτουργούν σαν μπαταρία, εφόσον υπάρχει αγώγιμη επαφή μεταξύ τους. Κατά συνέπεια, η άνοδος της μπαταρίας, στην οποία πηγαίνουν τα (αρνητικά) ανιόντα ενώ η ίδια παρέχει τα θετικά ιόντα, φθείρεται.

Τυπικό και μάλιστα έντονο ηλεκτρολυτικό περιβάλλον, είναι το θαλασσινό νερό αλλά και το έδαφος, αν και το δεύτερο λιγότερο έντονο και μεγαλύτερης ηλεκτρικής αντίστασης (που καθορίζει και τον τρόπο αντιμετώπισης του προβλήματος).

Επιπλέον μεταλλικοί σωλήνες που μεταφέρουν υγρά καύσιμα υποφέρουν και από τη διάβρωση που δημιουργεί ο στατικός ηλεκτρισμός που αναπτύσσουν οι υδρογονάνθρακες κατά τη ροή τους, εξαιτίας της τριβής τους με τα τοιχώματα.

Τέλος, ακόμα και απλές σιδερένιες ράβδοι μέσα στο έδαφος μπορούν να διαβρωθούν ηλεκτρολυτικά, εφόσον κυκλοφορεί ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτές χωρίς να γίνεται αντιληπτό (πχ από επαγωγική τάση, όταν βρίσκονται κοντά σε γραμμές υψηλής τάσης, υποσταθμούς κλπ).

Κάθε μέταλλο του πίνακα, προστατεύεται από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο βρίσκεται χαμηλότερά του στη σειρά, εφόσον βρίσκονται σε επαφή. Τα πιο συνηθισμένα μέταλλα που χρησιμοποιούνται για προστασία και προφανώς βρίσκονται στον «πάτο» του πίνακα, είναι ο Ψευδάργυρος (Zinc) και το Μαγνήσιο (Magnesium).

 

Ο καλύτερος και απλούστερος τρόπος αντιμετώπισης, όταν υπάρχουν οι συνθήκες που μπορούν να προκαλέσουν ηλεκτρολυτική διάβρωση, είναι η ηλεκτρική απομόνωση των δύο διαφορετικών μεταλλικών υλικών έτσι ώστε να μην έχουν αγώγιμη επαφή μεταξύ τους, παρεμβάλλοντας ακόμα και ένα πολύ μικρό κομμάτι λάστιχου, πλαστικού ή ξύλου, καθώς η διαφορά δυναμικού (τάση) που αναπτύσσεται είναι ελάχιστη.

Θα πρέπει να δοθεί όμως προσοχή, ώστε και οποιαδήποτε συνδετικά στοιχεία μεταξύ των μεταλλικών υλικών που μονώθηκαν, πχ μπουλόνια κλπ, να είναι επίσης κατάλληλα μονωμένα, ώστε να μην «βραχυκυκλώνουν» τη βασική μόνωση.

Η πιο συνηθισμένη μέθοδος προστασίας όμως, είναι η παθητική και η ενεργητική καθοδική προστασία (ονομάζονται έτσι επειδή προστατεύεται η κάθοδος), που επεξηγούνται στο παρακάτω σχήμα.

Οι δύο συνηθισμένες μέθοδοι προστασίας, όταν δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η απομόνωση των διαφορετικών μετάλλων. Αριστερά η «παθητική» μέθοδος της θυσιαζόμενης ανόδου, συνήθως ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου ή μαγνησίου, και δεξιά η «ενεργητική» μέθοδος με την επιβολή ηλεκτρικού ρεύματος συνεχούς τάσης, ώστε το προστατευόμενο υλικό να γίνει λίγο πιο αρνητικό από το ηλεκτρόδιο. Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως στα καράβια, ενώ η δεύτερη στους σωλήνες.  Στην πρώτη μέθοδο δεν είναι απαραίτητη η άμεση επαφή της ανόδου, αρκεί να συνδέεται με μονωμένο καλώδιο με την προστατευόμενη επιφάνεια. Η δεύτερη μέθοδος συνδυάζεται συχνά και με κάποιου είδους μονωτικής επικάλυψης της επιφάνειας.

Η εφαρμογή των θυσιαζόμενων ανοδίων σε σκάφος (τα λευκά διάσπαρτα πλακίδια). Στα σκάφη, το πρόβλημα είναι επικεντρωμένο στηνπεριοχή της πρύμνης, όπου βρίσκεται η συνήθως μπρούτζινη έλικα και τα επίσης μπρούτζινα έδρανα της ίδιας αλλά και του τιμονιού. Εξαιτίας λοιπόν της επαφής με τον μπρούτζο που αποτελείται κυρίως από χαλκό, το σίδερο της περιοχής της πρύμνης θα διαβρώνονταν. Τα ανόδια συνήθως αλλάζονται κατά τον δεξαμενισμό του σκάφους, για τις συνηθισμένες εργασίες καθαρισμού, βαφής κλπ.

Μία επίσης συνηθισμένη μέθοδος προστασίας είναι η εν θερμώ επιψευδαργύρωση του σιδήρου, που χρησιμοποιείται στις δομικές σιδηροκατασκευές και στην αυτοκινητοβιομηχανία (στην τελευταία τουλάχιστον για το κάτω μέρος του αμαξώματος), για την αυξημένη προστασία που απαιτείται από το αλάτι που ρίχνεται τον χειμώνα στους δρόμους.

Η επιψευδαργύρωση έχει μάλιστα το διπλό όφελος να προστατεύει τον σίδηρο και από την ατμοσφαιρική διάβρωση, που εφόσον δεν υπάρχει επαφή με διαφορετικό μέταλλο είναι η πρωταρχική αιτία διάβρωσης.

Για το τέλος, αφήσαμε την ενδιαφέρουσα ιστορία για το πώς ξεκίνησε η καθοδική προστασία, και μάλιστα με επιτυχία που προκάλεσε την αποτυχία της!

Το έτος ήταν το 1824, και το πρόβλημα προς αντιμετώπιση ήταν η διάβρωση της χάλκινης επικάλυψης της γάστρας του HMS Samarang, για την οποία χρησιμοποιήθηκαν θυσιαζόμενα ανόδια από σίδηρο.

Η ιδέα ήταν σωστή από ηλεκτροχημικής πλευράς και δούλεψε, αλλά με μία απροσδόκητη παρενέργεια.

Οι μικροοργανισμοί που προηγουμένως δηλητηριάζονταν από τα ιόντα χαλκού που διαλύονταν στην θάλασσα, τώρα έκαναν «πάρτι» στα ύφαλα του σκάφους, μειώνοντας σημαντικά την ταχύτητά του!

Οπότε το Ναυαρχείο αποφάσισε ότι το μικρότερο κακό ήταν η διάβρωση του χαλκού, και τα σιδερένια ανόδια καταργήθηκαν!

- ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΑΙΩΡΗΣΗ

Η αιώρηση, χωρίς προφανή εξωτερική αιτία, συνδέονταν από τα πολύ παλιά χρόνια με τη μαγεία, τη θρησκεία και γενικά με τις υπερφυσικές δυνάμεις.

Και πάνω που η επιστήμη απομυθοποίησε όλες τις σχετικές περιπτώσεις, έρχεται η σύγχρονη μαγεία της Κβαντομηχανικής να δημιουργήσει μια εξίσου θεαματική και δυσεξήγητη περίπτωση, τη μαγνητική κβαντική αιώρηση.       

Όταν δεν πρόκειται για photoshop, η «αιώρηση» διαφόρων γκουρού οφείλεται σε καθισματάκι κάτω από τη ρόμπα και μία βάση κάτω από το χαλί, που ενώνονται με το μπαστούνι. Μάλιστα στην αρχή και στο τέλος της παράστασης οι γκουρού σκεπάζονται μ’ ένα σεντόνι από έναν βοηθό, για να μην αποκαλυφθεί το τρικ.

Η μαγνητική αιώρηση, έχει πολλές μορφές.

Υπάρχει η κλασική αιώρηση, που βασίζεται στην άπωση των ομώνυμων πόλων (και στην έλξη των ετερώνυμων), και χρησιμοποιείται πχ στην τεχνολογία των τρένων MAGLEV.

Εκεί, είτε με στατική έλξη, είτε με δυναμική άπωση, το τρένο αιωρείται σε μικρή απόσταση από τις "ράγες" του, έτσι ώστε να μην υπάρχει αντίσταση κύλισης και μαζί να καταργηθούν και όλα τα προβλήματα που συνοδεύουν ένα συμβατικό σύστημα ανάρτησης (φθορές σε τροχούς, ρουλεμάν, άξονες κλπ).

Βλ. και σχετικό άρθρο στο ίδιο blog, με ετικέτα: «Τεχνολογία τρένων».

Η κλασική και ευρύτερα γνωστή μέχρι τώρα αιώρηση μαγνήτη πάνω από υπεραγώγιμο υλικό, σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία.

Υπάρχει επίσης η αιώρηση που προκαλείται σ’ ένα κομμάτι ενός μικρού αλλά ισχυρού μαγνήτη, το οποίο τοποθετείται επάνω από ένα κομμάτι υπεραγωγού (αγώγιμο υλικό, συνήθως κράμμα, που σε θερμοκρασία περίπου -200 ^οC παρουσιάζει μηδενική ωμική αντίσταση).  
Η απώθηση οφείλεται σε κυκλικά επαγωγικά ρεύματα που αναπτύσσονται πολύ εύκολα στην επιφάνεια του υπεραγωγού (αφού δεν υπάρχει ωμική αντίσταση), έτσι ώστε το μαγνητικό πεδίο που δημιουργούν να εξουδετερώνει το εξωτερικό πεδίο που προσπαθεί να εισχωρήσει μέσα του.

Σε όλα τα αγώγιμα υλικά η αντίστασή τους μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας, αλλά αυτά που χαρακτηρίζονται σαν υπεραγωγοί έχουν μια κρίσιμη θερμοκρασία μετάβασης στην υπεραγώγιμη φάση, κάτω από την οποία η αντίστασή τους μηδενίζεται απότομα.

Πώς επηρεάζει ένα αγώγιμο υλικό το μαγνητικό πεδίο, όταν βρίσκεται πιο πάνω (αριστερά) και πιο κάτω (δεξιά) από την κρίσιμη θερμοκρασία υπεραγώγιμης μετάβασης Tc (που βρίσκεται συνήθως μερικούς βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν). Είναι αυτή η «απώθηση» των μαγνητικών γραμμών έξω από τη μάζα του υλικού (φαινόμενο Meissner), που προκαλεί την αιώρηση. Στις θερμοκρασίες αυτές τα υπεραγώγιμα υλικά συμπεριφέρονται σαν διαμαγνητικά. Τα τελευταία, μπορούν επίσης να αιωρηθούν και μάλιστα χωρίς ψύξη, αλλά σε πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Υπάρχει ακόμα η αιώρηση που προκαλείται από πολύ ισχυρά πεδία σε μη μαγνητικά (διαμαγνητικά) υλικά, όπως βάτραχοι, φρούτα κλπ, που μπορούν να αιωρηθούν μέσα στο πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ειδικό πηνίο, τύπου Bitter.

Στην περίπτωση αυτή, παρότι η δευτερεύουσα αιτία της αιώρησης είναι ίδια με τους υπεραγωγούς, δηλαδή η εκτροπή του μαγνητικού πεδίου έξω από τη μάζα τους (φαινόμενο Meissner), η πρωταρχική αιτία δεν είναι η ίδια (δηλαδή η δημιουργία επιφανειακών ρευμάτων αντίδρασης), αλλά ο κοινός προσανατολισμός του επίπεδου περιστροφής των ηλεκτρονίων των ατόμων του διαμαγνητικού υλικού. Γι’ αυτό και απαιτούνται πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία.

Βάτραχος αιωρείται σε πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο (16 Τesla). Ο βάτραχος, και μετά το πείραμα παρέμεινε υγιέστατος.

Ένα διάγραμμα που δείχνει τη συμπεριφορά διαφόρων υλικών μέσα σε μαγνητικό πεδίο.

Η: είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου χωρίς την παρουσία υλικού, ενώ

Β: είναι η μαγνητική επαγωγή, δηλαδή η ένταση του μαγνητικού πεδίου μετά την εισαγωγή στο χώρο κάποιου υλικού. Όποιο υλικό βρίσκεται επάνω από την ευθεία μ_ο ενισχύει το πεδίο, ενώ όποιο είναι κάτω από την ευθεία αυτή το μειώνει.

Η μαγνητική διαπερατότητα (μ), δείχνει τη σχέση μαγνητικής επαγωγής (Β) και έντασης μαγνητικού πεδίου(Η).

μ_{f >>1}: σιδηρομαγνητικά υλικά (σίδηρος, νικέλιο, κοβάλτιο κλπ)

μ_p>1: παραμαγνητικά υλικά (αλουμίνιο, χρώμιο κλπ)

μ_ο=1: το κενό

μ_d<1: διαμαγνητικά υλικά (άνθρακας, χαλκός, ψευδάργυρος, μόλυβδος κλπ ). Στην περίπτωση αυτή ειδικότερα, οι δυνάμεις που αναπτύσσονται είναι απωστικές, σε αντίθεση με την περίπτωση των σιδηρο- και παρα- μαγνητικών υλικών.

Η πιο θεαματική όμως περίπτωση μαγνητικής αιώρησης είναι αυτή που επιδείχθηκε πρόσφατα στο πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ στο Ισραήλ, με χιλιάδες θεάσεις στο You Tube, όπου ένα μικρός δίσκος από ειδικό γραφίτη κατεψυγμένος στους περίπου -200 ^οC με υγρό άζωτο, όχι απλά αιωρείται επάνω από μια ομάδα μαγνητών που μπορεί να σχηματίζουν και ολόκληρη τροχιά, αλλά «κλειδώνει» και σε ορισμένη «στάση», ακόμα και αν κρέμεται ανάποδα κάτω από τους μαγνήτες!

Συσκευή κβαντικής αιώρησης της εταιρείας Quantum Experience, για σχολικά πειράματα.

Αυτή τη τελευταία περίπτωση είναι και η πιο δύσκολη να εξηγηθεί, και αυτό γίνεται ανατρέχοντας στις ιδιαιτερότητες της ύλης στο ατομικό (δηλαδή το κβαντικό) επίπεδο.

Είναι ήδη γνωστό ότι ύλη με προσμίξεις, ή «ακαθαρσίες» στρατηγικά τοποθετημένες, έχει πολύ πιο ενδιαφέρουσα συμπεριφορά από την τελείως καθαρή ύλη, και η απόδειξη βρίσκεται σε όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που βασίζονται στις ιδιότητες των ημαγωγών (δίοδοι, τρανζίστορ κλπ), δηλαδή ουσιαστικά σε όλη την τεχνολογία των ηλεκτρονικών συσκευών.

Η κβαντική αιώρηση. Σε αντίθεση με τα διαμαγνητικά υλικά και τους υπεραγωγούς που η μαγνητική ροή περνάει τελείως έξω από υλικό με αποτέλεσμα να δημιουργείται μόνο απώθηση, το δισκίο του λεπτού πυρολυτικού γραφίτη που χρησιμοποιείται σ’ αυτή την περίπτωση επιτρέπει τη δημιουργία πολύ στενών «κβαντικών τούνελ» μέσα από τα οποία περνάει ένα μικρό μέρος της μαγνητικής ροής.

Το πέρασμα της μαγνητικής ροής μέσα απ' αυτά τα τούνελ προκαλεί το «κλείδωμα» του δισκίου πάνω στις μαγνητικές γραμμές, με τρόπο που να εμποδίζεται η κίνησή του παράλληλα, αλλά όχι κάθετα με αυτές. Θα μπορούσαμε να φανταστούμε το δισκίο σαν ένα "κουμπί" από ρούχο, και το μαγνητικό πεδίο σαν πολύ λεπτά σύρματα που η παραμόρφωσή τους το κρατά στον αέρα, ενώ κάποια συρματίδια που περνούν από τις τρύπες του, το σταθεροποιούν με την παραμόρφωσή τους, σε όποια θέση και να το αφήσουμε. 

Θα μπορούσαμε επίσης να σκεφτούμε, ότι η αιώρηση αυτής της τελευταίας περίπτωσης συνδυάζει τις ιδιότητες των υπεραγωγών, με "μικρή δόση" ιδιοτήτων παραμαγνητικών υλικών.

Ο συνδυασμός αυτός παράγει μια νέα ιδιότητα, αυτή του «κλειδώματος» του υπεραγώγιμου πλακιδίου σε ορισμένη «στάση» και απόσταση από τους μαγνήτες, και μάλιστα με πολύ σταθερό τρόπο.

Μην τρέξετε πάντως για να παραγγείλετε την επόμενη σανίδα του skate σας σε αιωρούμενη έκδοση. Σίγουρα θα υπάρξουν πολλές και ενδιαφέρουσες εφαρμογές της κβαντικής αιώρησης (ίσως και στο skate) στο μέλλον, αλλά προς το παρόν απολαύστε την στα κιτ επίδειξης.