Δευτέρα, 23 Ιουλίου 2012

ΙΣΤΟΡΙΚΟΣ ΥΛΙΣΜΟΣ. Αναθεματισμένο μποζόνιο, επιτέλους σε είδαμε!

Με την ανακάλυψη του μποζονίου του Higgs κλείνει ένα μεγάλο κεφάλαιο της φυσικής: μένει να δειχθεί πειραματικά αν η τωρινή θεωρία περιγράφει με ακρίβεια όλα τα παρατηρούμενα φαινόμενα στο LHC ή αν, αντιθέτως, η θεωρία πρέπει να τροποποιηθεί ή να εμπλουτισθεί. Περιμένουμε να δούμε!



Φανταστείτε να πρέπει να διασχίσετε ένα μεγάλο δωμάτιο, κατάμεστο από κόσμο που στριμώχνεται. Θα το βρίσκατε πολύ κουραστικό να το διασχίσετε, υποχρεωμένοι να σπρώχνετε για ν’ ανοίξετε δρόμο στα λίγα διαθέσιμα διάκενα, κουραστικό περίπου όσο κι αν διασχίζατε το ίδιο δωμάτιο αλλά άδειο, κουβαλώντας στην πλάτη ένα σωρό περιττά πράγματα. Ωραία, σκεφτείτε τώρα ότι το σύμπαν διαπνέεται από ένα ισχυρό πεδίο το οποίο, όπως ένα κατάμεστο δωμάτιο, επιβραδύνει τους ανθρώπους ή, κυριολεκτικά, αναθέτει σε κάθε στοιχειώδες σωματίδιο μια σαβούρα, εκείνη που αποκαλούμε μάζα.

Τα στοιχειώδη σωματίδια (πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, νετρίνα κτλ.) είναι τα θεμελιώδη δομικά υλικά, τα τούβλα του σύμπαντος, που γνωρίζουμε και, σαν τούβλα, έχουν μια μάζα που μπορούμε να μετρήσουμε. Σχηματικά, έτσι φαντάζονται οι φυσικοί τον μηχανισμό με τον οποίο παράγεται η μάζα των σωματιδίων. Αλλά μπορούμε να αποδείξουμε την ύπαρξη αυτού του πεδίου;

Ας γυρίσουμε στο παράδειγμα του κατάμεστου δωματίου. Οι άνθρωποι που βρίσκονται σ’ αυτό κουβεντιάζουν πολύ και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Υποθέστε ότι βρίσκεστε σε μια άκρη του δωματίου και ότι λέτε σ’ αυτόν που είναι πιο κοντά σας μια πικάντικη είδηση, με χαμηλή φωνή. Ο διπλανός σας θα θελήσει κι αυτός να τη διηγηθεί σε μια μικρή ομάδα, στους δικούς του διπλανούς, συγκεντρώνοντάς τους γύρω από αυτόν. Και αυτοί, με τη σειρά τους, θα κάνουν το ίδιο. Κανείς δεν μετακινείται από τη θέση του, αλλά η είδηση κυκλοφορεί, συσσωρεύοντας στη σειρά μικρές ομάδες ενδιαφερόμενων που τη διηγούνται χαμηλόφωνα. Αν παρακολουθούσατε τη σκηνή από ψηλά, θα βλέπατε κάτι σαν συνάθροιση κοντινών κεφαλιών να διαδίδεται μέσα στην ανθρώπινη θάλασσα. Από αυτή την οπτική γωνία, φαίνεται καθαρά ότι το σμήνος θα είχε την ίδια δυσκολία να ανοίξει δρόμο μέσα στο δωμάτιο, σαν να επιβαρυνόταν και αυτό από ένα περιττό βάρος, τη μάζα του.

Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στη Γενεύη εργάζονται για να καταφέρουν να αποδείξουν την ύπαρξη του «πεδίου Higgs», από το όνομα ενός από τους φυσικούς, που το μακρινό 1964 πρότεινε τον προαναφερόμενο μηχανισμό που προσδίδει μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια. Η απόδειξη δόθηκε από την παρουσία του σωματιδίου (ή μποζονίου) του Higgs (η συνάθροιση που διαδίδεται στο πεδίο), μέσω των ιχνών που αφήνει η εφήμερη ύπαρξή του στις μεγάλες συσκευές μέτρησης που ψάχνουν τα προϊόντα των μετωπικών συγκρούσεων των πρωτονίων.

Σήμερα, ύστερα από μακρά αναμονή που διήρκησε όσα χρόνια χρειάστηκαν για να κατασκευαστεί ο LHC και τα περίπλοκα «μάτια» του (Atlas και Cms), η Φαμπιόλα Τζανότι και ο Τζόε Ινκαντέλα, εκπρόσωποι των ομάδων των δύο αυτών πειραμάτων, ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός σωματιδίου, με μάζα 125 φορές περίπου εκείνης του πρωτονίου, που φαίνεται να είναι ένας εξαιρετικός υποψήφιος για το ρόλο του σωματιδίου Higgs. Αυτή η ανακάλυψη επιβραβεύει μια διαδρομή περίπου πενήντα ετών, που είχε στόχο να κατανοήσει την καταγωγή των δυνάμεων μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων και της μάζας τους. Πολλοί φυσικοί ήταν έτοιμοι να στοιχηματίσουν ότι το σωματίδιο Higgs έπρεπε να υπάρχει: η θεωρία είχε πολλές άλλες πειραματικές επιβεβαιώσεις, που δυστυχώς όλες τους ήταν έμμεσες. Ωστόσο, υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ του να πιστεύεις στην ύπαρξη ενός σωματιδίου και να την αποδεικνύεις πειραματικά. Μέχρι σήμερα, ήταν πάντοτε ανοιχτό το ενδεχόμενο η συμφωνία της θεωρίας με τα πειράματα να ήταν μόνο συμπτωματική και η ανακάλυψη της «μη ύπαρξης» του μποζονίου του Higgs να γκρέμιζε την κατασκευή σαν πύργο από τραπουλόχαρτα.

Αυτό δεν έγινε. Με την ανακάλυψη του μποζονίου του Higgs κλείνει ένα μεγάλο κεφάλαιο της φυσικής: μένει να δειχθεί πειραματικά αν η τωρινή θεωρία περιγράφει με ακρίβεια όλα τα παρατηρούμενα φαινόμενα στο LHC ή αν, αντιθέτως, η θεωρία πρέπει να τροποποιηθεί ή να εμπλουτισθεί. Περιμένουμε να δούμε!

[ΤΖΙΟΡΖΙΟ ΠΑΡΙΖΙ και ΑΝΤΟΝΕΛΟ ΠΟΛΟΖΑ (μετάφραση από τα Ιταλικά Ελένη Βουγιοκλάκη -Το άρθρο δημοσιεύθηκε στο «Il Manifesto», στις 5.7.2012 η παραπάνω ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ και ΕΠΙΚΟΛΛΗΣΗ έγινε από τα ΕΝΘΕΜΑΤΑ http://enthemata.wordpress.com/ ]