Το blog του 1ου ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΠΥΛΑΙΑΣ

24.09.2015

Η υπόγεια εγκατάσταση του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, στα σύνορα Ελβετίας – Γαλλίας, συνεχίζει να προσφέρει ανεκτίμητες υπηρεσίες στην επιστημονική έρευνα.

ΓΕΝΕΥΗ. Τη θεμελιώδη συμμετρία της φύσης απέδειξε επιστημονική ομάδα μετρώντας τη μάζα σωματιδίων και το ηλεκτρικό τους φορτίο, με τη βοήθεια του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN.

Η μελέτη, που πραγματοποίησαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο της Βραζιλίας, απέδειξε την ύπαρξη συμμετρίας μεταξύ των πυρήνων σωματιδίων και αντισωματιδίων σε ό,τι αφορά το φορτίο, την ομοτιμία και τον χρόνο.

Το πείραμα αποτελούσε μέρος ευρύτερης μελέτης, με στόχο τον εντοπισμό διαφορών στον τρόπο με τον οποίο πρωτόνια και νετρόνια ενώνονται στους πυρήνες, με τα αντισωματίδιά τους να σχηματίζουν αντιπυρήνες. Τα αντισωματίδια έχουν την ίδια μάζα, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο από τα σωματίδια.

«Μετά το Μπιγκ Μπανγκ, για κάθε σωματίδιο ύλης δημιουργήθηκε και ένα αντισωματίδιο. Στη Φυσική Σωματιδίων, το κρίσιμο ερώτημα είναι αν όλοι οι νόμοι της Φυσικής εμφανίζουν ένα ιδιότυπο είδος συμμετρίας, γνωστό ως CPT (φορτίο, ομοτιμία, χρόνος ή charge, parity, time). Οι μετρήσεις αυτές δείχνουν την ύπαρξη μιας θεμελιώδους συμμετρίας μεταξύ πυρήνα και αντιπυρήνα», λέει ο Μαρσέλο Μουνιόζ, καθηγητής Φυσικής του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο.

Οι μετρήσεις αυτές κατέστησαν δυνατές χάρη σε πείραμα του δακτυλίου του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), που μέτρησε τα παραγόμενα σωματίδια σε προσκρούσεις βαρέων ιόντων στο εσωτερικό του επιταχυντή. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει τη μελέτη της ύλης σε ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες και πυκνότητες.

Οι προσκρούσεις παρήγαγαν μεγάλο αριθμό σωματιδίων και αντισωματιδίων, δημιουργώντας πυρήνες και αντιπυρήνες με τον ίδιο ρυθμό. Αξιοποιώντας τα δεδομένα αυτά, το πείραμα πέτυχε την ακριβή σύγκριση των ιδιοτήτων των πυρήνων και των αντιπυρήνων.

Αφού μέτρησαν την καμπυλότητα από τα ίχνη που άφηναν πίσω τους τα σωματίδια στο μαγνητικό πεδίο του αισθητήρα, αλλά και τον χρόνο πτήσης των σωματιδίων, οι επιστήμονες υπολόγισαν τη σχέση μάζας-φορτίου για τους πυρήνες και τους αντιπυρήνες.

Ο δρ Μουνιόζ εκτιμά ότι το πόρισμα της μελέτης θα βοηθήσει τους φυσικούς να διακρίνουν ποια από τις θεωρίες για τους θεμελιώδεις νόμους του σύμπαντος είναι η πιο αληθοφανής.

«Οι νόμοι αυτοί περιγράφουν τη φύση κάθε αλληλεπίδρασης της ύλης, και για τον λόγο αυτόν είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε ότι οι φυσικές αλληλεπιδράσεις δεν αλλοιώνονται από τη μεταβολή φορτίου των σωματιδίων, τη μεταμόρφωση της ομοτιμίας ή τη μεταβολή του χρόνου. Πρέπει να γνωρίζουμε εάν οι νόμοι της Φυσικής παραμένουν αμετάβλητοι κάτω από αυτές τις συνθήκες», λέει ο δρ Μουνιόζ.

Η ύπαρξη αντιύλης και η σχέση της με την ύλη απασχολεί εδώ και δεκαετίες την επιστημονική κοινότητα. Οι επικρατούσες θεωρίες θέλουν το Μπιγκ Μπανγκ να παράγει όμοιες ποσότητες και των δύο, που θα σήμαινε ότι ύλη και αντιύλη θα αλληλοεξουδετερώνονταν αυτόματα.

Το πείραμα της επιστημονικής ομάδας από τη Βραζιλία ίσως οδηγήσει ένα βήμα πιο κοντά στην επίλυση του μυστηρίου αυτού.

πηγή:

http://www.kathimerini.gr/832098/article/epikairothta/episthmh/cern-ylh-kai-antiylh-se-apolyth-symmetria

 Από Egno Editorial στις 22 Σεπτεμβρίου 2015

Κατά τη διάρκεια των ημερών που τρέχουν, το Axion Solar Telescope του CERN (CAST) θα δέχεται τις ακτίνες του ήλιου. Η πορεία του Ήλιου είναι ορατή από το παράθυρο στην αίθουσα του πειράματος του CAST μόνο δύο φορές το χρόνο, τον Μάρτιο και τον Σεπτέμβριο. Οι επιστήμονες θα επωφεληθούν από αυτές τις λίγες μέρες για να βελτιώσουν την ευθυγράμμιση του ανιχνευτή, σε σχέση με τη θέση του Ήλιου, ένα χιλιοστό του ακτινίου.

Εκτός αυτής της λειτουργίας ευθυγράμμισης, το CAST παρακολουθεί τον Ήλιο, αλλά δεν τον βλέπει. Το αστροσωματιδιακό πείραμα ψάχνει για ηλιακά axions (αξιόνια), τα υποθετικά σωμάτια που πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την συνηθισμένη ύλη ώστε να περνούν ανεμπόδιστα μέσα από τοίχους. Για να συλλάβει αυτά τα ασύλληπτα σωμάτια ο ανιχνευτής CAST παρακολουθεί την κίνηση του Ήλιου για μιάμιση ώρα την αυγή και μιάμιση ώρα το σούρουπο.

Τα axions προτάθηκαν για να λύσουν το πρόβλημα της ασυμφωνίας μεταξύ της θεωρίας του απείρως μικρού και ότι πραγματικά παρατηρείται. Πήραν το όνομά τους από ένα εμπορικό σήμα σκόνης πλυσίματος επειδή η ύπαρξή τους μπορεί να επιτρέψει τη θεωρία να «καθαριστεί». Αν υπάρχουν τα axions θα μπορούσε επίσης να είναι καλοί υποψήφιοι για τη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το 80% της ύλης του σύμπαντος, αλλά η φύση της παραμένει άγνωστη.

Μετά από 12 χρόνια έρευνας, το CAST δεν έχει (ακόμη) ανιχνεύσει ηλιακά axions, αλλά έχει δημιουργήσει το πλέον περιοριστικό όριο στην ένταση της αλληλεπίδρασή τους. Έτσι, το πείραμα έχει γίνει ένα παγκόσμιο σημείο αναφοράς για το θέμα.

Για δύο χρόνια, η συνεργασία των επιστημόνων, η οποία περιλαμβάνει περίπου 70 ερευνητές από 20 περίπου ινστιτούτα, έχει επίσης ψάξει για έναν άλλο τύπο υποθετικών σωματίων: τα chameleons (χαμαιλεόνια). Αυτά προτάθηκαν για να λύσουν το πρόβλημα της σκοτεινής ενέργειας. Η σκοτεινή ενέργεια, η οποία, όπως υποδηλώνει το όνομά της, παραμένει μυστηριώδης και μη ανιχνεύσιμη, θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει περίπου το 70% της ενέργειας του σύμπαντος και αυτή που προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής που παρατηρείται στο σύμπαν. Θεωρίες έχουν πιθανολογήσει ότι αυτή η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να οφείλεται σε μια πέμπτη δύναμη και ότι τα σωμάτια chameleons θα μπορούσαν να αποδείξουν την ύπαρξη αυτής της δύναμης. Πήραν το όνομά τους από το ερπετό, επειδή πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με την πυκνότητα του υλικού που συναντούν.

Εάν τα chameleons υπάρχουν, θα μπορούσαν, όπως τα axions, να παράγονται επίσης από τον Ήλιο και να ανιχνευθούν από το CAST. Ως εκ τούτου, η συνεργασία-που πραγματοποιεί το πείραμα-έχει εγκαταστήσει δύο νέους ανιχνευτές στο τέλος του (υπερ)μαγνήτη της (στην εικόνα η στενόμακρη κεντρική συσκευή) . Προετοιμάζεται επίσης, να εγκαταστήσει ένα καινοτόμο αισθητήρα με μια εξαιρετικά λεπτή μεμβράνη, ικανή να ανιχνεύει μια μετατόπιση περίπου 10^ -15 μέτρων, ίση με το μέγεθος του πυρήνα ενός ατόμου!

Δείτε το timelapse video με τη λειτουργία του CAST το πρωί και το απόγευμα:

Πηγή: CERN

Περισσότερα: CAST explores the dark side of the universe, CERN Bulletin