Πέμπτη, 5 Ιουλίου 2012

Το μυστικό της δημιουργίας του Σύμπαντος

Το μυστικό της δημιουργίας του Σύμπαντος

Η ανακάλυψη κάπου μέσα στα έγκατα των γαλλοελβετικών Aλπεων του ιερού Γκράαλ της Φυσικής, του λεγόμενου μποζονίου Χιγκς που έτεινε να λάβει διαστάσεις μύθου, έγινε δεκτή με ιδιαίτερo ενθουσιασμό από τους ερευνητές του CERN αλλά και τους φυσικούς ανά τον κόσμο, καθώς αναμένεται να ξεκλειδώσει μερικά από τα μεγαλύτερα μυστικά του Σύμπαντος.
Επρόκειτο για το χαμένο κομμάτι του παζλ του «Καθιερωμένου Μοντέλου» της Φυσικής, στο οποίο η επιστημονική κοινότητα είχε εναποθέσει τις ελπίδες της για να εξηγήσει το πώς τα πάντα απέκτησαν μάζα και ενέργεια στο Σύμπαν μετά το «Big Bang», πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Δικαιώνοντας με μισό αιώνα καθυστέρηση τον 83χρονο φυσικό Πίτερ Χιγκς, ο οποίος είχε διατυπώσει με δύο άλλους συναδέλφους του τη θεωρία του πεδίου Χιγκς, οι ερευνητές των πειραμάτων ATLAS και CMS στο Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικής Ενέργειας (CERN) ανακοίνωσαν χθες ότι ανακάλυψαν ένα νέο υποατομικό σωματίδιο το οποίο είναι συμβατό με το μποζόνιο Χιγκς ή «σωματίδιο του Θεού», όπως αποκαλείται.
Το εν λόγω σωματίδιο αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της σωματιδιακής Φυσικής, αφού εξηγεί την ύπαρξη μάζας στην ύλη.
Το «αόρατο» μποζόνιο Χιγκς ήταν το μόνο από τα σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου που διέφευγε από τα όργανα παρατήρησης των ερευνητών, επειδή εμφανίζεται μόνο σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, όπως εκείνες που παρήχθησαν αμέσως μετά τη «Μεγάλη Εκρηξη».
Καμία ανακάλυψη βέβαια δεν θα μπορούσε να γίνει χωρίς τον Επιταχυντή στο υπόγειο κυκλικό τούνελ μήκους 27 χιλιομέτρων στη Γενεύη, όπου οι επιστήμονες προκαλούν συγκρούσεις πρωτονίων.
Ωστόσο για να γίνει επισήμως δεκτή η ανακάλυψη, κάτι που αναμένεται τον Οκτώβριο, θα πρέπει να αποδειχθεί ότι το σωματίδιο συμπεριφέρεται όπως το μποζόνιο Χιγκς και το επίπεδο βεβαιότητας για τον εντοπισμό του να φτάνει τα 5 σίγμα (πιθανότητα σφάλματος 0,00006%).
Πάντως παραμένει μια μικρή πιθανότητα να αποκλειστεί η ύπαρξη του μποζονίου, κάτι που θα οδηγήσει τους επιστήμονες να ξεχάσουν όσα γνωρίζουν για το Σύμπαν, να αναθεωρήσουν το «Καθιερωμένο Μοντέλο» (το θεωρητικό οικοδόμημα που χτίστηκε τον περασμένο αιώνα και συγκεντρώνει όλες τις γνώσεις για τα στοιχειώδη συστατικά του Σύμπαντος) και να επιδοθούν σε ένα «κυνήγι» περισσότερων υποατομικών σωματιδίων.
ΦΑΒΟΡΙ ΓΙΑ ΤΟ ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ Ο ΠΙΤΕΡ ΧΙΓΚΣ
Διατύπωσε τη θεωρία του το 1964
Το αδιαφιλονίκητο φαβορί για το Νόμπελ Φυσικής είναι πλέον ο καθηγητής του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου, Πίτερ Χιγκς, θεμελιωτής της θεωρίας πεδίου Χιγκς. Το μποζόνιο έχει πάρει το όνομά του, ωστόσο για τη θεωρία που διατύπωσε το 1964 συνεργάστηκε με τους φυσικούς Ρόμπερτ Μπράουτ και Φρανσουά Ενγκλερτ.
Η εργασία του είχε απορριφθεί από την επιθεώρηση Physics Letters, ενώ η Physical Review Letters βάφτισε το μποζόνιο- για λόγους δημοσιότητας- «σωματίδιο του Θεού», κάτι που δεν άρεσε καθόλου στον άθεο δρ Χιγκς.
Η θεωρία του μάλιστα αμφισβητήθηκε από τον φυσικό Στίβεν Χόκινγκ που επέμενε ότι το μποζόνιο δεν υπάρχει. Ο 83χρονος Χιγκς, που δήλωσε ενθουσιασμένος που πρόλαβε να δει τα αποτελέσματα της έρευνας, ήταν παρών στη χθεσινή παρουσίαση των ευρημάτων στη Γενεύη.
Ο Βρετανός φυσικός υπήρξε και ακτιβιστής της Καμπάνιας για τον Πυρηνικό Αφοπλισμό, από όπου αποσύρθηκε όταν η οργάνωση τάχθηκε κατά της πυρηνικής ενέργειας, κάτι που έκανε και με την Greenpeace, όταν αυτή τάχθηκε κατά της χρήσης γενετικά τροποποιημένων οργανισμών.
ΙΣΠΑΝΟΣ ΔΗΜΟΣΙΟΓΡΑΦΟΣ TO ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΗ ΓΙΑΓΙΑ ΤΟΥ
Η Μεγάλη Εκρηξη και το «σωματίδιο του Θεού» με απλά λόγια...
  • «Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα δωμάτιο γεμάτο γιαγιάδες. Καθεμία από αυτές θα συνθέτει ένα μποζόνιο και όλες μαζί το πεδίο Χιγκς. Τότε μπαίνει μέσα ένας διάσημος και όλες μαζεύονται γύρω του. Ο διάσημος είναι το σωματίδιο»
O Αλμπερτ Αϊνστάιν είχε πει ότι δεν έχεις καταλάβει κάτι πραγματικά αν δεν μπορείς να το εξηγήσεις στη γιαγιά σου. Ο Ισπανός δημοσιογράφος Αντόνιο Μαρτίνεθ Ρον αποφάσισε να δεχτεί την πρόκληση και να εξηγήσει στη... γιαγιά του τι είναι το σωματίδιο του Χιγκς και γιατί είναι σημαντική η αναζήτησή του.
Αγαπητή γιαγιά,
Η Φυσική δεν είναι τόσο περίπλοκη όσο ακούγεται. Τους τελευταίους μήνες θα έχεις ακούσει γι' αυτό το σωματίδιο που προσπαθούν να βρουν οι επιστήμονες με τα γιγαντιαία τους μηχανήματα στη Γενεύη και που έχει τεράστια σημασία, γιατί θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε σε βάθος πώς λειτουργεί το σύμπαν. Ονομάζεται μποζόνιο του Χιγκς... Οι φυσικοί του CERN ανακοίνωσαν πως τελικά το εντόπισαν. Θα μπορούσες να ρωτήσεις πώς είναι δυνατόν κάτι τόσο μικρό, που δεν μπορούμε καν να ανιχνεύσουμε, να έχει τόσο μεγάλη σημασία;
Το ζήτημα, αγαπητή γιαγιά, πηγαίνει πίσω 13.700 εκατομμύρια χρόνια. Τότε δημιουργήθηκε η ύλη κι υπήρχαν απίστευτα επίπεδα ενέργειας που τα γνωρίζουμε ως Big Bang. Αλλά ας το παραλείψουμε αυτό το σημείο. Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες προσπαθούν να εξηγήσουν πώς γίνονται τα πράγματα και το κυριότερο πώς μένουν μαζί.
Τα πράγματα είναι κατασκευασμένα από άτομα και μέσα σ' αυτά υπάρχουν άλλα μικρότερα σωματίδια όπως αυτά που συνθέτουν τον πυρήνα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια, ηλεκτρόνια κι άλλα. Οι αναζητήσεις για νέα σωματίδια μπορούν να γίνουν στους επιταχυντές - όπου παράγονται νέα σωματίδια από αλληλεπιδράσεις υψηλής ενέργειας ή χαμηλής ενέργειας.
Για το πώς μένουν μαζί γνωρίζουμε ότι υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις: η βαρύτητα, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή πυρηνική δύναμη η οποία συγκρατεί τα σωματίδια στον πυρήνα των ατόμων και η ασθενής πυρηνική δύναμη, η οποία περιγράφει ορισμένες μορφές ραδιενεργών αντιδράσεων.
Ωστόσο, διερευνώντας αυτό το φαινόμενο, και προσπαθώντας να βρουν την κοινή προέλευση της ηλεκτρομαγνητικής και της ασθενούς δύναμης, οι επιστήμονες συνάντησαν ένα σημαντικό εμπόδιο: το φωτόνιο, το σωματίδιο που λειτουργεί ως φορέας της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, δεν έχει μάζα. Αντίθετα, τα σωματίδια που μεταδίδουν την ασθενή πυρηνική δύναμη, τα μποζόνια W και Z, έχουν μάζα και μάλιστα μεγάλη. Οπότε προκύπτει νέο ερώτημα: γιατί τα σωματίδια έχουν μάζα;
Το 1964, ένας Βρετανός φυσικός, ο Πίτερ Χιγκς, προτείνει μία λύση που θα αναπτυχθεί πολύ αργότερα: το πρώτο τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Εκρηξη, τίποτα στο Σύμπαν δεν είχε μάζα, λέει ο Χιγκς, μέχρι που εμφανίστηκε ένα πεδίο (το πεδίο του Χιγκς), όπου ορισμένα σωματίδια όπως το φωτόνιο μπορούν να κινούνται χωρίς να συναντούν αντίσταση, γι' αυτό και δεν έχουν μάζα. Αλλα σωματίδια, όπως το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο, κολυμπούν με δυσκολία μέσα στο πεδίο. Και όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που συναντούν, τόσο μεγαλύτερη η μάζα τους. Και το μποζόνιο του Χιγκς είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο πεδίο του Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη.
Για να το καταλάβεις καλύτερα, θα χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα που δίνουν και οι επιστήμονες στο CERN. Ας φανταστούμε ένα δωμάτιο γεμάτο γιαγιάδες. Καθεμία απ' αυτές θα συνθέτουν ένα μποζόνιο κι όλες μαζί συνθέτουν το πεδίο του Χιγκς. Τότε μπαίνει μέσα κάποιος διάσημος, προκαλείται αναστάτωση γύρω από το άτομό του (θα μαζευτούν όλες γύρω του), οπότε θα έχει δυσκολία να προχωρήσει περισσότερο μέσα στο δωμάτιο. Σε αυτήν την περίπτωση ο διάσημος θα είναι το σωματίδιο και το πεδίο του Χιγκς θα είναι οι γιαγιάδες, που θα έχουν αποκτήσει μάζα.
Για να το καταλάβεις καλύτερα, θα μιλήσουμε για το Καθιερωμένο Μοντέλο Φυσικής, μία εξίσωση με πολλές μεταβλητές που περιγράφουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά όλων των στοιχειωδών σωματιδίων. Το μοντέλο περιγράφει πώς λειτουργούν οι τρεις από τις τέσσερις φυσικές δυνάμεις: η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή πυρηνική δύναμη κι η ασθενής πυρηνική δύναμη. Στην αρχική τους μορφή οι εξισώσεις του μοντέλου λειτουργούσαν μόνο αν η μάζα απουσίαζε από όλα τα στοιχειώδη σωματίδια. Πρόσεξε, όμως, γιαγιά το «H». Είναι το μποζόνιο του Χιγκς, το τελευταίο από τα στοιχειώδη σωματίδια του Μοντέλου, του οποίου η ύπαρξη αποδεικνύεται πειραματικά. Γιατί είναι τόσο δύσκολο να αποδειχθεί; Γιατί εμφανίζεται μόνο σε ακραίες θερμοκρασίες, γιατί εμφανίζεται πολύ σπάνια στις συγκρούσεις πρωτονίων μέσα στον επιταχυντή, επομένως οι ερευνητές πρέπει να εξετάζουν τρισεκατομμύρια συμβάντα για να δουν έστω και ένα μικρό ίχνος του και γιατί είναι τόσο βραχύβιο ώστε διασπάται πριν φτάσει καν στους ανιχνευτές του επιταχυντή. Τώρα, όμως, λένε ότι το εντόπισαν. Για να δούμε!
Με αγάπη, Αντόνιο.
ΕΡΗ ΠΑΝΣΕΛΗΝΑ

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου