Πλησιάζει η ώρα της αλήθειας για το σωματίδιο Higgs

Το σωματίδιο Higgs προτάθηκε από τον Αγγλο φυσικό Peter Higgs ήδη από το 1964, ως ο μηχανισμός εκείνος με τον οποίο τα σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το πεδίο Higgs είναι απλωμένο σε όλο το χώρο, και όλα τα σωματίδια επιδρούν διαφορετικά μαζί του. Όσο μεγαλύτερη η αλληλεπίδραση, τόσο μεγαλύτερη είναι και η μάζα τους.

Οι θεωρητικοί φυσικοί σε όλο τον πλανήτη έχουν μια ημερομηνία σημειωμένη στο ημερολόγιό τους: την 4η Ιουλίου. Είναι η ημερομηνία που το CERN θα διοργανώσει ένα συνέδριο στη Μελβούρνη με θέμα τις τελευταίες εξελίξεις στην έρευνα για το μποζόνιο Higgs, ένα θεωρητικό για την ώρα σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη μάζα των υπόλοιπων σωματιδίων. Όσο η 4η Ιουλίου πλησιάζει, τόσο αυξάνονται και οι φήμες ότι θα ανακοινωθεί η πολυαναμενόμενη εύρεση του «σωματιδίου του Θεού», αν και το CERN και επιστήμονες που συμμετέχουν προειδοποιούν πως δεν θα ανακοινώσουν με σιγουριά κάποιο αποτέλεσμα, παρά μόνο τις τελευταίες ενδείξεις στην έρευνά τους.

Θυμίζουμε ότι τον περασμένο Δεκέμβριο το CERN είχε ανακοινώσει σε ένα αντίστοιχο συνέδριο, πως υπάρχουν έντονες ενδείξεις για ένα νέο σωματίδιο με την ενέργεια που αναμένεται να έχει και το σωματίδιο Higgs (περίπου στα 125 GeV), και υπολόγισαν την πιθανότητα ύπαρξής του ίση με περίπου 95%. Για να κατοχυρωθεί όμως μια ανακάλυψη, οι φυσικοί πρέπει να είναι απόλυτα σίγουροι, και το ευρέως αποδεκτό όριο για την πιθανότητα αυτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 99.9999426697%!

Το σωματίδιο Higgs προτάθηκε από τον Αγγλο φυσικό Peter Higgs ήδη από το 1964, ως ο μηχανισμός εκείνος με τον οποίο τα σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το πεδίο Higgs είναι απλωμένο σε όλο το χώρο, και όλα τα σωματίδια επιδρούν διαφορετικά μαζί του. Όσο μεγαλύτερη η αλληλεπίδραση, τόσο μεγαλύτερη είναι και η μάζα τους. Χρησιμοποιώντας μια φανταστική αναλογία, το πεδίο Higgs θα μπορούσε να μοιάζει με μια ατελείωτη πεδιάδα από χιόνι. Την πεδιάδα αυτή, κάποιοι τη διασχίζουν κάνοντας σκι πολύ γρήγορα, αλληλεπιδρούν λίγο δηλαδή με το χιόνι έχοντας μικρή μάζα, κάποιοι περπατάνε με χιονοπέδιλα και βυθίζονται λίγο περισσότερο στο χιόνι έχοντας μεγαλύτερη μάζα και κάποιοι φοράνε μπότες και βυθίζονται βαθιά μέσα στο χιόνι αποκτώντας πολύ μεγαλύτερη μάζα. Κάποιοι άλλοι, όπως τα φωτόνια δεν ακουμπούν καθόλου το χιόνι κι έτσι δεν έχουν καθόλου μάζα.

Γιατί όμως είναι τόσο δύσκολο να αποφανθούν τελικά αν υπάρχει ή όχι το συγκεκριμένο σωματίδιο; Οι ερευνητές στο CERN, συγκρούουν δέσμες πρωτονίων με πολύ μεγάλες ταχύτητες, πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, σε έναν επιταχυντή που εκτείνεται 27 χιλιόμετρα, 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Τα πρωτόνια καθώς συγκρούονται διαλύονται σε πιο στοιχειώδη σωματίδια, με ένα πλήθος από πιθανές αντιδράσεις να λαμβάνουν χώρα. Οι αντιδράσεις αυτές, είναι τυχαίες ακολουθώντας τους νόμους πιθανοτήτων της κβαντικής μηχανικής. Οι αντιδράσεις μάλιστα που «εμφανίζεται» το μποζόνιο Higgs είναι πολύ λιγότερο πιθανές από άλλες, πιο κοινές αντιδράσεις, ενώ και ο χρόνος ζωής του σωματιδίου αυτού είναι πολύ μικρός: δημιουργείται και «σπάει» αμέσως σε άλλα κομμάτια. Το πλήθος των αντιδράσεων είναι τόσο μεγάλο, που η υπολογιστική ισχύς που χρειάζεται για να αναλύσει δεδομένα της τάξης των 40 Terabyte την ημέρα είναι τεράστια, με αποτέλεσμα η διαδικασία αυτή να απαιτεί χρόνο. Είναι σα να ψάχνουν για μικρά θραύσματα μέσα σε μια ατέλειωτη αλληλουχία εκρήξεων.

Τι θα σήμαινε όμως αν τελικά δε βρεθεί το πολυπόθητο σωματίδιο; Το σωματίδιο Higgs είναι ένας απαραίτητος κρίκος στη θεωρία που έχουμε σήμερα για τη φύση, το Τυπικό Μοντέλο, το οποίο περιέχει και εξηγεί όλες τις δυνάμεις που γνωρίζουμε εκτός από τη βαρύτητα. Το να μη βρεθεί θα ήταν από τη μία απαγοητευτικό, καθώς θα έθετε σε αμφισβήτηση όλη τη σύγχρονη φυσική, αλλά θα ήταν κι ένα συναρπαστικό έναυσμα για την ανακάλυψη μιας πιο ολοκληρωμένης θεωρίας. Οι περισσότεροι επιστήμονες πάντως θεωρούν δεδομένη την ύπαρξη του, και μένει να μάθουμε αν έχουν δίκαιο.

http://www.naftemporiki.gr/news/cstory.asp?id=2202171

Ρεκόρ Guinness υψηλής θερμοκρασίας για τον αμερικανικό επιταχυντή RHIC

Το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων που δημιουργήθηκε στον RHIC είναι 250.000 φορές θερμότερο από τον πυρήνα του Ήλιου (Πηγή: BNL)
Το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων που δημιουργήθηκε στον RHIC είναι 250.000 φορές θερμότερο από τον πυρήνα του Ήλιου (Πηγή: BNL)  
Νέα Υόρκη

Το Ρεκόρ Guinness για την «υψηλότερη θερμοκρασία που έχει δημιουργήσει ο άνθρωπος» ανήκει πλέον στον Σχετικιστικό Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων (RHIC) στις ΗΠΑ, ο οποίος αναδημιούργησε τις συνθήκες που επικρατούσαν ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν όλο το Σύμπαν είχε θερμοκρασία 4 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Το CERN, όμως, μπορεί αν θέλει να αμφισβητήσει το ρεκόρ.

Μέσα στην υπόγεια κυκλική σήραγγα του RHIC, ο οποίος βρίσκεται στο αμερικανικό Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στη Νέα Υόρκη, ιόντα χρυσού συγκρούονται μεταξύ τους σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.

Η ενέργεια των συγκρούσεων είναι αρκετά υψηλή ώστε να διαλύσει την ύλη στα εξ ων συνετέθη: τα πρωτόνια και τα νετρόνια από τα οποία αποτελείται ο πυρήνας των ατόμων διαλύονται σε μια αρχέγονη «σούπα» από κουάρκ και γλουόνια, δύο κατηγορίες θεμελιωδών σωματιδίων.

Αυτό το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων αποδείχθηκε 250.000 φορές πιο θερμό από το κέντρο του Ήλιου. Οι συνθήκες αυτές υπήρξαν στη φύση μόνο λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν τα κουάρκ και τα γλουόνια δεν είχαν «συμπυκνωθεί» για να σχηματίσουν την ύλη όπως τη γνωρίζουμε σήμερα.

Οι ερευνητές του RHIC γνώριζαν ότι το πείραμα θα έδινε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες, δεν περίμεναν όμως ότι το αρχέγονο πλάσμα κουάρκ-γλουονίων θα συμπεριφερόταν ως υγρό που κινείται χωρίς τριβές.

Όλως περιέργως, αυτή η παράξενη συμπεριφορά έχει παρατηρηθεί και στα δύο άκρα του θερμοκρασιακού φάσματος: «Άλλοι φυσικοί έχουν πλέον παρατηρήσει μια παρόμοια συμπεριφορά υγρού σε παγιδευμένα δείγματα ατόμων σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν» επισημαίνει ο Στίβεν Βίγκντορ, επικεφαλής του προγράμματος πυρηνικής και σωματιδιακής φυσικής στο Brookhaven.

Το ρεκόρ της υψηλότερης θερμοκρασίας, πάντως, θα μπορούσε να διεκδικήσει και ο LHC, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων του CERN, κάτω από τα γαλλο-ελβετικά σύνορα.

«Η ενεργειακή πυκνότητα στον LHC είναι τρεις φορές υψηλότερη από ό,τι στον RHIC» λέει η Δέσποινα Χατζηφωτιάδου, φυσικός του CERN. «Αυτό μεταφράζεται σε αύξηση κατά 30% της απόλυτης θερμοκρασίας, συγκριτικά με την τιμή που πέτυχε ο RHIC» επισημαίνει.

Το πρόβλημα όμως είναι ότι το CERN δεν έχει δημοσιεύσει επίσημες μετρήσεις της θερμοκρασίας του πλάσματος κουάρκ-γλουονίων. Και οι υπεύθυνοι των Ρεκόρ Guinness δεν αρκούνται σε τίποτα λιγότερο από επίσημα, διασταυρωμένα στοιχεία.

Η ουσία όμως παραμένει: το θερμότερο σημείο στη Γη, και ένα από τα θερμότερα σημεία του Σύμπαντος, βρίσκεται κάτω από τα σύνορα Γαλλίας-Ελβετίας.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231202500

Top
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων