Ποιοι είναι οι μικρότεροι δομικοί λίθοι της ύλης;
Η συνήθης ύλη από την οποία είναι φτιαγμένος ο κόσμος γύρω μας γνωρίζουμε ότι είναι : το πάνω κουάρκ (u), το κάτω κουάρκ (d) και το ηλεκτρόνιο (e).
Η εικόνα ολοκληρώνεται με την εισαγωγή και του νετρίνου του ηλεκτρονίου (νe), το οποίο έχει πολύ μικρή μάζα και παίζει ρόλο στις αντιδράσεις μετατροπής πρωτονίων σε νετρόνια μέσα στον πυρήνα των ατόμων, ή αντίστροφα.
Μέχρι στιγμής δεν έχει βρεθεί κάποια εσωτερική δομή σε αυτά τα σωματίδια.
Το μεγάλο όμως ερώτημα είναι:
“Είναι αυτά τα μικρότερα δομικά συστατικά της ύλης, ή υπάρχουν ακόμα μικρότερα;”
Στους επιταχυντές και στα πειράματα που έχουν γίνει έχουν βρεθεί 6 κουάρκ : up, down, charm, strange, top, bottom.
Ενώ όμως τα κουάρκ up και down συναντώνται στη συνήθη ύλη, τα υπόλοιπα είναι εξαιρετικά ασταθή και βραχύβια και παρατηρούνται μόνο στις συγκρούσεις που γίνονται στους επιταχυντές σωματιδίων.
Επίσης έχουμε βρει:
3 φορτισμένα λεπτόνια, το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο και το ταυ
και 3 αφόρτιστα λεπτόνια, το νετρίνο του ηλεκτρονίου, το νετρίνο του μιονίου και το νετρίνο του ταυ.
Από τα 3 όμως φορτισμένα λεπτόνια μόνο το ηλεκτρόνιο συναντάται στη συνήθη ύλη.
Επομένως, υπάρχουν άλλα 4 είδη κουάρκ και άλλα 2 είδη φορτισμένων λεπτονίων (!!) και γεννάται έτσι η απορία:
“Γιατί υπάρχουν αυτά τα “αντίγραφα” των σωματιδίων που σχηματίζουν τελικά 3 “γενιές” σωματιδίων, στις οποίες το φορτίο παραμένει το ίδιο, αυξάνεται όμως η μάζα;”
(Η 1η γενιά δημιουργεί τη “συνήθη ύλη” ενώ οι άλλες εμφανίζονται μόνο σε επιταχυντές.)
Το ερώτημα δεν έχει απαντηθεί ακόμα.
Η ταξινόμηση όμως αυτή των σωματιδίων αποτελεί μια “ένδειξη” ότι “ίσως” αυτά να μην είναι οι τελικοί δομικοί λίθοι της ύλης και ίσως είναι και αυτά σύνθετα σωματίδια.
Κάτι ανάλογο είχε σκεφτεί κι ο Μεντελέγιεφ, όταν έκανε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων.
Ανάλογα σκέφτηκαν και οι επιστήμονες που ανακάλυψαν τα κουάρκ, αποδεικνύοντας ότι τα πρωτόνια και νετρόνια είναι σύνθετα σωματίδια.
Αν παρατηρήσουμε τον πίνακα των κουάρκ και λεπτονίων βλέπουμε ότι σωματίδια στην ίδια σειρά είναι παρόμοια και αυξάνεται η μάζα τους πηγαίνοντας από την 1η στην 3η γενιά.
Αυτό υποδηλώνει ότι και τα σωματίδια αυτά “μπορεί” να έχουν εσωτερική δομή, όμως μόνο το πείραμα στο μέλλον θα επιβεβαιώσει ή θα απορρίψει μια τέτοια “cool” ιδέα!!!
Μέχρι τότε, το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) θα μας υπαγορεύει ότι τα σωματίδια αυτά είναι “στοιχειώδη” και θα τα αντιμετωπίζουμε σαν “σημεία”, κάτι που όμως δημιουργεί διάφορα προβλήματα. Τα προβλήματα αυτά προσπαθεί να λύσει η θεωρία Υπερχορδών, που θεωρεί τα σωματίδια παλλόμενες χορδές, χωρίς όμως καμιά μέχρι στιγμής απόδειξη γι’ αυτό. Μια άλλη θεωρία υποστηρίζει ότι τα σωματίδια αποτελούνται από ακόμα μικρότερα, τα preons.
Τίποτα όμως δεν έχει αποδειχθεί.
Αυτό που γνωρίζουμε από τα πειράματα είναι ότι, αν υποθέσουμε ότι τα σωματίδια αυτά έχουν μέγεθος, είναι μικρότερα από 10^(-19)m.
Ό,τι και να συμβαίνει, το μόνο σίγουρο είναι ότι η έρευνα προς την κατεύθυνση αυτή συνεχίζεται και ίσως, ποιος ξέρει, κάποια μελλοντικά πειραματικά αποτελέσματα να μας εκπλήξουν για άλλη μια φορά…!!
Ένα πολύ ενδιαφέρον βίντεο του Dr. Don Lincoln: