انرژی تاریک

در دهه‌ی ۱۹۹۰، تئوری بیگ‌بنگ (مِه‌بانگ) درمورد انبساط جهان مورد تأیید بود، اما سوالاتی باقی مانده بود. مهم‌ترین آن‌ها سرنوشت جهان بود. بیشتر کارشناسان بر این باور بودند که کشش گرانشی جرم در سراسر جهان درحال کند

کردن روند انبساط زمین است. اما برخی این موضوع را مطرح کردند که آیا جرم کافی وجود دارد تا روند انبساط را به کلی معکوس کند و جهان را به بیگ کرانچ یا مِه‌رُمب تبدیل کند. برخی نیز معتقد بودند که جهان برای همیشه درحال انبساط است؛ حتی اگر سرعت آن درحال کم شدن باشد.

این داستان در سال ۱۹۹۸ یعنی زمانی که دو گروه از ستاره‌شناسان اندازه‌گیری‌هایی از نور ابرنواخترهای دور را گزارش کردند، دگرگون شد. طبق این گزارش‌ها که بعدا با داده‌های اضافی تأیید شدند، انبساط جهان درحال کند شدن نیست

بلکه درحال شتاب گرفتن است. ظاهرا نوعی نیروی دافعه که در غیاب دانش محکمی درمورد ماهیت حقیقی آنچه به نام «انرژی تاریک» معروف است، جهان را فرا گرفته است. ساینس نیوز گزارش کرد «پژوهشگران از اینکه دریافتند جهان در گذشته ۱۰ تا ۱۵ درصد آرام‌تر، درحال انبساط بوده است، حیرت‌زده شدند».

بمب اتمی و شکافت هسته‌ای

از زمان کشف رادیواکتیویته، فیزیکدانان درمورد انرژی پنهان موجود در هر ذره از ماده حدس‌هایی زده بودند. پس از اینکه انیشتین معادله معروف خود را منتشر کرد (E = mc2)، مشخص بود مقدار آن انرژی بسیار زیاد خواهد بود

. اما بیشتر کارشناسان شک داشتند که راهی عملی برای آزاد کردن چنین انرژی برای اهداف مفید یا سلاح‌های جنگی وجود داشته باشد.

اما در اواخر سال ۱۹۳۸، دو شیمیدان به نام‌های اتو هان و فریتس اشتراسمان در آزمایش‌های بمباران اورانیوم با نوترون‌ها شواهدی از عنصر بسیار سبک‌تر باریم را پیدا کردند.

لیزه مایتنر (که پیش از فرار از آلمان نازی با هان همکاری کرده بود) و اوتو فریش متوجه شدند که چه اتفاقی افتاده است: هسته اورانیوم به قطعاتی تقسیم شده بود.

ساینس نیوز لتر در سال ۱۹۳۹ این داستان را با عنوان «انرژی اتمی آزاد شد»، پوشش داد و به نقل از فیزیکدانان به خوانندگان اطمینان داد آزمایش‌ها تهدیدی برای جهان نخواهد بود.

هرچند به‌زودی، شکافت هسته‌ای به پروژه جنگی عظیمی برای ساخت ماده منفجره بسیار قدرتمندی تبدیل شد و جهان را با قدرت تخریب خود بهت‌زده کرد. این درحالی بود که تنها بخشی از تلاش‌ها درجهت ایجاد منبع قابل اطمینانی از انرژی مفید صرف شد.

ساینس نیوز بمب‌های فروریخته روی ژاپن را «صاعقه‌های روز رستاخیر» خواند که قاصد تحولی در جنگ‌ها بود که از زمان اولین استفاده از باروت دیده نشده بود.

پادماده

در سال ۱۹۳۰، ساینس نیوز لتر پیشنهاد بسیار جسورانه‌ی فیزیکدان بریتانیایی جوانی به نام پل دیراک را گزارش کرد. او استدلال کرد ماده درواقع چیزی بیش از مجموعه‌ای از حفره‌ها در خلاء فضا نیست. بنا به پیشنهاد او، فضا خالی نیست، بلکه پر از الکترون‌هایی است که دارای انرژی منفی هستند.

این الکترون‌های دارای انرژی منفی تشخیص‌پذیر نیستند؛ اما در نقاطی که در آن یک الکترون با انرژی منفی به اندازه کافی انرژی دریافت می‌کند تا از دریای انرژی منفی جدا شود، حفره‌ای مانند حبابی خالی در اقیانوس تشکیل می‌شود.

نبود الکترون موجب می‌شود حفره دارای بار الکتریکی مثبت شود.

دیراک تصور می‌کرد چنین حباب‌های دارای بار مثبتی در اقیانوس دارای انرژی منفی با پروتون‌ها مطابقت دارد. پروتون ذره بنیادینی است که بیشتر جرم تمامی اتم‌ها و به عبارت دیگر، تمام ماده را تشکیل می‌دهد.

اما او در اشتباه بود و به‌زودی متوجه شد حفره‌های دارای بار مثبت نمی‌توانند پروتون باشند، بلکه باید بسیار سبک‌تر و دارای همان جرمی باشند که یک الکترون معمولی با بار منفی دارد؛ بنابراین، دیراک وجود پادماده را پیش‌بینی کرد که ایده‌ی کاملا جدیدی بود. یک الکترون معمولی که با پادماده خود برخورد می‌کند.

با پر کردن حفره ناپدید می‌شود و طی این فرایند انفجاری از انرژی را آزاد می‌کند. پادالکترون دیراک خیلی زود در اشعه‌های کیهانی توسط فیزیکدانی به نام کارل اندرسون شناسایی شد که حاکی از وجود احتمالی ذره‌ای با بار مثبت با جرم برابر الکترون معمولی دارای بار منفی بود.

گازهای بی‌اثر در ایجاد ترکیبات شرکت می‌کنند

آن اتم‌های مقاوم دربرابر واکنش به‌عنوان گازهای نجیب یا بی‌اثر شناخته شدند؛ زیرا در شرایط عادی همه‌ی آن‌ها در حالت گازی وجود داشتند.

در همه کتاب‌های درسی آمده بود که آرایش الکترون‌ها در اطراف اتم‌های گاز بی‌اثر مانع از این می‌شود که این گازها بتوانند در ایجاد ترکیب شیمیایی جدیدی شرکت کنند.

در دهه‌ی ۱۸۹۰، شیمیدانان خانواده جدیدی از عناصر یعنی گازهای بی‌اثر را به جدول تناوبی دمیتری مندلیف اضافه کردند.

هلیوم (ده‌ها سال پیش‌تر در خورشید شناسایی شده بود اما تا سال ۱۸۹۵ روی زمین کشف نشده بود)، نئون، آرگون، زنون، کریپتون و رادون قبلا مورد غفلت داشمندان قرار گرفته بودند، زیرا با عناصر دیگر ترکیباتی ایجاد نمی‌کردند.

با‌این‌حال در سال ۱۹۶۲، مطلبی با عنوان «ترکیب غیرممکن ساخته‌شده با گاز بی‌اثر» در ساینس نیوز لتر منتشر شد. آن مقاله ترکیبی از زنون به نام زنون تترافلورید را گزارش کرد که در آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینوی تولید شده بود و به این موضوع نیز اشاره کرده بود که قبلا، در سال ۱۹۶۲ شیمیدانی به نام نیل بارتلت ترکیب دیگری از زنون به نام زنون-پلاتین هگزافلوراید را تولید کرده بود.

شیمیدانان مجبور شدند کتاب‌های خود را بازنگری کنند و به دانشمندان یادآوری شد که همیشه نباید آنچه را که به آن‌ها گفته می‌شود، باور کنند.