Θα γίνουν πραγματικότητα τα Lightsabers του Star Wars στο εγγύς μέλλον;

Είναι απίθανο τα φωτόσπαθα να γίνουν πραγματικότητα στο εγγύς μέλλον καθώς υπάρχουν πολλά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν για να τα κατασκευάσουμε. Ακόμα κι αν οι επιστήμονες είναι σε θέση να καταλάβουν πώς να φτιάξουν μια λειτουργική λεπίδα, θα ήταν πολύ δύσκολο να γίνει ασφαλής για τους ανθρώπους να τη χρησιμοποιούν.

Ως η κορυφή των ταινιών επιστημονικής φαντασίας, Star Wars διαθέτει πλήθος δροσερής φουτουριστικής τεχνολογίας, μερικές που θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι αληθινές…και άλλες που πιθανότατα θα παραμείνουν ως μέρος της σφαίρας της φαντασίας. Ωστόσο, η φύση υψηλής τεχνολογίας αυτών των εφευρέσεων δεν εμπόδισε τους λάτρεις των geeky να προσπαθήσουν να ζωντανέψουν μια τέτοια τεχνολογία – ή τουλάχιστον να καταλάβουν την επιστήμη πίσω από αυτήν! Ο πιο περιζήτητος από όλους αυτούς τους Star Wars Το techno-toys είναι, φυσικά, το Lightsaber.

Προς όφελος όσων δεν είναι μυημένοι στο Star Wars (πολύ απογοητευτικό…), ένα φωτόσπαθο είναι ακριβώς αυτό που υποδηλώνει το όνομα. είναι ένα ελαφρύ σπαθί – ένα όπλο που χρησιμοποιούν οι Τζεντάι και οι Σιθ με λεπίδα από πλάσμα, που τροφοδοτείται από κρύσταλλο Kyber, που εκπέμπεται από μια μεταλλική λαβή. Τα φωτόσπαθα χρησιμοποιούνται γενικά για μάχη και άμυνα από τους Τζεντάι, αλλά μπορούν να κόψουν τα πάντα, συμπεριλαμβανομένων και των θυρών! Τα μόνα πράγματα που δεν μπορεί να κόψει είναι υλικά που μεταφέρουν παρόμοια επίπεδα ενέργειας, όπως ένα ηλεκτρικό στέλεχος ή ένα άλλο φωτόσπαθο. Ένας έμπειρος χειριστής μπορεί ακόμη και να εκτρέψει τα μπουλόνια εκτοξευτήρα και μερικές φορές να τα αντανακλά πίσω στους εχθρούς του. Ένα φωτόσπαθο δεν κάνει απλώς πολύ ωραία πράγματα, αλλά φαίνεται και απίστευτο! Αυτή είναι μια περιγραφή ενός φωτόσπαθου που είναι αληθινός Star Wars Οι θαυμαστές μπορούν να μείνουν πίσω.

πηγή:Neil Lockhart/Shutterstock.com

Τώρα, όλοι γνωρίζουμε ότι δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως κρύσταλλος kyber… και δεν έχουμε βρει καμία παρόμοια ουσία εκεί έξω στο σύμπαν. Επομένως, πρέπει να βρούμε άλλους τρόπους για να φτιάξουμε ένα τροποποιημένο φωτόσπαθο. Μερικοί επιστήμονες έχουν πουληθεί σε αυτήν την ιδέα της κατασκευής ενός φωτόσπαθου και έχουν υπάρξει αρκετές εικασίες για το πώς θα μπορούσε να επιτευχθεί. Ο Don Lincoln, Ανώτερος Επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi, έχει αναλύσει και έχει βρει ορισμένες λεπτομέρειες της πιθανής κατασκευής τους. Ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτό που έχει προτείνει και, στη συνέχεια, θα εξερευνήσουμε μερικά άλλα ενδιαφέροντα πράγματα από επιστήμονες του MIT και του Χάρβαρντ που προσπαθούν να στερεοποιήσουν το φως για τον ίδιο σκοπό.

Λέμες πλάσματος / κοπτήρες

Σε όλη τη διάρκεια του σχολείου, μας είπαν ότι υπάρχουν τρεις καταστάσεις της ύλης:στερεά, υγρή και αέρια. Ωστόσο, υπάρχει και μια τέταρτη κατάσταση της ύλης που ονομάζεται πλάσμα. Το πλάσμα δημιουργείται απογυμνώνοντας τα άτομα ενός αερίου από τα ηλεκτρόνια τους σε μια διαδικασία που ονομάζεται ιονισμός, η οποία προκαλεί τη λάμψη του υλικού. Το πλάσμα το συναντάμε σχεδόν καθημερινά με τη μορφή λαμπτήρων φθορισμού και νέον, καθώς και φωτιά. Τα πλάσμα μπορεί να ζεσταθούν πολύ (προφανώς… Φωτιά!), αλλά επειδή η πυκνότητα του αερίου στους λαμπτήρες φθορισμού είναι τόσο χαμηλή, δεν θερμαίνονται τόσο πολύ. Ωστόσο, αν θέλετε να φτιάξετε ένα φωτόσπαθο που μπορεί να τεμαχίσει σχεδόν τα πάντα, τότε δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι θα χρειαστείτε πλάσμα υψηλής πυκνότητας που θα εκπέμπει μεγάλες ποσότητες θερμότητας. Ευτυχώς, υπάρχουν πυρσοί πλάσματος ή κόφτες πλάσματος.

πηγή:OZER ONER/Shutterstock.com

Δεν κόβουν απευθείας το υλικό, αλλά το ίδιο το πλάσμα είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και μπορεί να μεταφέρει ένα μεγάλο ηλεκτρικό φορτίο στο υλικό στόχο για να το θερμάνει και να το λιώσει. Voila! Έχετε την εξαιρετικά αιχμηρή λεπίδα του σπαθιού σας.

Το θέμα είναι ότι η δημιουργία μιας τόσο μεγάλης ροής ηλεκτρικού ρεύματος θα ήταν πρόβλημα για ένα φωτόσπαθο με σωλήνα πλάσματος. Η λαβή δεν φαίνεται να έχει αρκετό χώρο για αυτό. Σε έναν λαμπτήρα, για παράδειγμα, το πλάσμα περιέχεται στο εξωτερικό γυάλινο περίβλημα. Πώς θα εγκλωβίσετε το πλάσμα σε σωληνοειδές σχήμα, ενώ θα διατηρήσετε ανέπαφες τις ιδιότητες του στόχου-θέρμανσης (ή κοπής); Ο Δρ. Λίνκολν φαίνεται να έχει μια απάντηση και για αυτό… μαγνητικά πεδία!

Impact Electric Buzz and Saber Duels

Μέχρι στιγμής, έχουμε μια λεπίδα που λειτουργεί (αλλά δεν έχουμε λύσει το πρόβλημα του υψηλού ρεύματος) και έχουμε έναν τρόπο να δημιουργήσουμε το σχήμα της. Ωστόσο, αυτό είναι μόνο το κομμάτι τήξης και κοπής. Εάν δύο λεπίδες πλάσματος που περιέχονται σε μαγνητικό πεδίο έρχονταν σε επαφή μεταξύ τους, απλώς θα περνούσαν η μία από την άλλη. Θα είχατε λοιπόν ένα φωτόσπαθο, αλλά δεν θα μπορούσατε να υπερασπιστείτε τον εαυτό σας ή να έχετε επικές μάχες; Θα ήταν σαν να έχετε ένα φανταχτερό νυχτερινό φως χωρίς δυνατότητες ως όπλο.

Περίμενε λίγο! Το μόνο που χρειαζόμαστε είναι να βρούμε ένα υλικό που θα μπορούσε να λειτουργήσει ως πυρήνας για να περιβάλλει το πλάσμα και μετά να μονομαχήσουμε. Αυτή η ουσία πρέπει να είναι ικανή να διατηρεί υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να λιώνει. Ο Δρ Λίνκολν προτείνει κεραμικά, αλλά πώς θα μπορούσε να ανασυρθεί το Φωτόσπαθο έτσι ώστε η λαβή να μπορεί να μεταφερθεί χωρίς να βλάψει τον εαυτό του.

Αυτό δεν είναι το μόνο εμπόδιο που αναφέρει ο Δρ Λίνκολν. Το πλάσμα που μπορεί να λιώσει μέταλλο προφανώς θα είναι εξαιρετικά ζεστό. Η θερμότητα ακτινοβολείται με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, η οποία θα κάψει τα χέρια ενός χειριστή του σπαθιού. Με άλλα λόγια, ακόμα κι αν καταλάβουμε πώς να αποκτήσουμε μια φορητή, μαζικά ισχυρή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και να εφεύρουμε ένα υλικό (απίθανο) που μπορεί να περάσει ως πυρήνας, θα εξακολουθεί να υπάρχει το ζήτημα να μην μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε με ασφάλεια.

Απογοητευμένος? Είστε έτοιμοι να εγκαταλείψετε το όνειρό σας Τζεντάι; Μπορεί να είστε έτοιμοι, αλλά οι επιστήμονες είναι ένα πολύ επίμονο είδος. Το 2013, ένα δροσερό νέο πείραμα όχι μόνο έδωσε ελπίδα στους ονειροπόλους των φωτόσπαθων, αλλά προώθησε επίσης την επιστήμη που σχετίζεται με την κατανόησή μας για το φως. Οι επιστήμονες του MIT και του Χάρβαρντ μπόρεσαν να συνδέσουν δύο φωτόνια μεταξύ τους και να τα κάνουν να λειτουργούν σαν άτομα σε ένα μόριο!

Δέσμη φωτογραφιών

πηγή:ramcreations/Shutterstock.com

Τα φωτόνια είναι οντότητες χωρίς μάζα, επομένως εάν δύο δέσμες φωτός επικαλύπτονται, δεν χτυπούν η μία την άλλη, αλλά απλώς περνούν. Παρόλο που δεν έχει μάζα, ωστόσο, ένα φωτόνιο έχει ορμή όταν ταξιδεύει. Εάν ένα τέτοιο φωτόνιο εισέλθει σε ένα νέφος αερίου Ρουβιδίου, το οποίο ψύχεται με τη βοήθεια λέιζερ, το φωτόνιο μεταφέρει μέρος της ενέργειάς του στα ψυχρά άτομα του νέφους, επιβραδύνοντας έτσι την ταχύτητά του. Αυτή η ενέργεια περνά από το ένα άτομο στο άλλο και μόλις το φωτόνιο βγει από αυτό το νέφος, ανακτά τη χαμένη ενέργεια και ανακτά την ταχύτητα. Ωστόσο, όταν ο επιστήμονας έστειλε περισσότερα από ένα φωτόνια μέσα από το σύννεφο, παρατήρησαν ότι αυτά τα σωματίδια συγκεντρώθηκαν το ένα πάνω στο άλλο για να σχηματίσουν ένα μόριο.

Μια εξήγηση για αυτό είναι η αρχή του αποκλεισμού Rydberg, η οποία δηλώνει ότι με την παρουσία ενός διεγερμένου ατόμου, ένα κοντινό άτομο δεν μπορεί να διεγερθεί στον ίδιο βαθμό. Καθώς δύο φωτόνια εισέρχονται στο ατομικό νέφος, το πρώτο διεγείρει ένα άτομο, αλλά πρέπει να κινηθεί προς τα εμπρός πριν το δεύτερο διεγείρει τα κοντινά άτομα. Στην πραγματικότητα, τα δύο φωτόνια σπρώχνουν και τραβούν το ένα το άλλο μέσω του νέφους καθώς η ενέργειά τους περνά από το ένα άτομο στο άλλο, αναγκάζοντάς τα έτσι να αλληλεπιδράσουν. Αυτό το εύρημα έχει εφαρμογές για λειτουργίες κβαντικής λογικής και υπολογισμούς.

Όπως θα έλεγε ο Γιόντα… δυνατά με τους επιστήμονές μας η Δύναμη είναι, πρέπει να περιμένεις στο μέλλον για το Φωτόσπαθο, νεαρέ Padawan!