Ημέρα: 5 Ιουλίου 2012

Η ιστορία ξεκινάει πολύ παλιά, όταν ήδη από τα τέλη του 19ου αιώνα, με την εξαιρετικά επιτυχημένη ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell στην οποία με 4 εξισώσεις ενοποίησε τον ηλεκτρισμό με το μαγνητισμό, οι φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι ο καλύτερος τρόπος να περιγράψει κανείς τη φύση είναι με τη διαμεσολάβηση πεδίων. Όλες μας οι θεμελιώδεις θεωρίες πλέον για τη φύση περιέχουν πεδία, είτε βαρυτικά είτε ηλεκτρομαγνητικά, είτε άλλα πιο εξωτικά με έντονη κβαντική συμπεριφορά. Τα πεδία διαδίδονται μέσω κάποιων σωματιδίων – φορέων, τα λεγόμενα μποζόνια τα οποία είναι και αυτά που αλληλεπιδρούν – εάν αλληλεπιδρούν, με την ύλη. Τα μποζόνια ονομάστηκαν έτσι προς τιμήν του Ινδού φυσικού Satyendra Bose για την έρευνα που έκανε στον τομέα αυτό.

Έπειτα από σημαντική πρόοδο στην εξερεύνηση των πεδίων που κυβερνάνε το μικρόκοσμο, με πρωτεργάτες τους Paul Dirac, Oskar Klein, Walter Gordon και Jeffrey Goldstone για να αναφέρουμε μόνο κάποιους, φθάνουμε στο 1964 όπου με μία σειρά από δημοσιεύσεις 6 νέων φυσικών, πρωτοδιατυπώθηκε ο λεγόμενος σήμερα μηχανισμός Higgs, ο τρόπος με τον οποίο πιστεύουμε ότι τα σωματίδια (ακόμη και το ίδιο το Higgs) αποκτούν μάζα.

Πρώτοι χρονικά σχετικά με το μηχανισμό αυτό δημοσίευσαν οι Robert Brout και François Englert από το πανεπιστήμιο των Βρυξελλών, τον Αύγουστο του 1964. Ο πρώτος όμως ο οποίος αναφέρθηκε συγκεκριμένα σε αυτό το σωματίδιο και τις ιδιότητές του ήταν ο Peter Higgs στη δημοσίευσή του Οκτωβρίου του ίδιου έτους με τίτλο «Σπασμένες συμμετρίες και οι μάζες των μποζονίων». Αν και πρόκειται για ένα άρθρο που αναμφίβολα αξίζει ένα Νόμπελ Φυσικής, είναι αξιοσημείωτο το γεγονός πως το άρθρο στην πρώτη του μορφή απορρίφθηκε από το περιοδικό Physics Letters «ως μη σχετικό με τη φυσική». Χρειάστηκε να προσθέσει μια ακόμη επεξηγηματική παράγραφο για να γίνει δεκτό στο Physical Review Letters, ενώ εκείνη την εποχή υπήρχαν επιστήμονες που χλεύαζαν την πορεία που ακολουθούσαν οι νεαροί τότε φυσικοί, κατηγορώντας τους πως δεν κατανοούν βασικές ιδέες της επιστήμης.

Να σημειώσουμε ότι ασφαλώς δεν ήταν ο Peter Higgs που έδωσε το όνομα του στο σωματίδιο που πρώτος αυτός συνέλαβε, όμως ο όρος καθιερώθηκε προς τιμήν του το 1972. Ο ίδιος, πάντα μετριοπαθής, αποφεύγει να αναφέρεται σε αυτό ως σωματίδιο Higgs, και κάνει μονίμως μνεία στους υπόλοιπους επιστήμονες που συμμετείχαν στη σειρά των ανακαλύψεων εκείνης της εποχής. Αν πάντως το όνομα μποζόνιο Higgs του ακούγεται περίεργο, ο όρος «σωματίδιο του Θεού» είναι κάτι που τον δυσανασχετεί ακόμη περισσότερο. Είναι ένα «παρατσούκλι» του σωματιδίου, που προέκυψε από το ευρέως γνωστό ομώνυμο εκλαϊκευμένο βιβλίο του φυσικού Leon Lederman στο οποίο περιγράφεται η πορεία της έρευνας για το σωματίδιο αυτό.

http://www.naftemporiki.gr/news/cstory.asp?id=2205564

Γενεύη

Οι υπεύθυνοι του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων, ενός από τα ακριβότερα πειράματα όλων των εποχών, προσπάθησαν να κρατήσουν μια ισορροπία ανάμεσα στην ανάγκη να δικαιολογήσουν το κόστος και την απαίτηση να τηρηθούν οι τεχνικές απαιτήσεις για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων.

H παρουσίαση των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων από τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν το 2012 ξεκίνησε στις 10 ώρα Ελλάδας στη Γενεύη, σε ζωντανή σύνδεση με το διεθνές συνέδριο φυσικής υψηλών ενεργειών στη Μελβούρνη.

Για να γίνει επισήμως δεκτή η ανακάλυψη, οι ερευνητές θα πρέπει να αποδείξουν ότι το νέο σωματίδιο συμπεριφέρεται όπως το Χιγκς. Επιπλέον, το επίπεδο βεβαιότητας για τον εντοπισμό του σωματιδίου πρέπει να φτάνει τα 5 σίγμα, κάτι που σημαίνει ότι η πιθανότητα να οφείλονται σε λάθος οι παρατηρήσεις είναι μόλις 0,00006%.

«Τα αποτελέσματα είναι προκαταρκτικά αλλά το σήμα των 5 σίγμα που βλέπουμε στα 125 GeV είναι δραματικό. Πρόκειται όντως για νέο σωματίδιο» ανακοίνωσε ο Τζο Ινκαντέλα, εκπρόσωπος του SMS.

Ακόμα πιο σαφής ήταν η Φαμπιόλα Τζιανότι, εκπρόσωπος του ATLAS: «Βλέπουμε στα δεδομένα μας ξεκάθαρα ίχνη ενός νέου σωματιδίου, στο επίπεδο των πέντε σίγμα, σε μια περιοχή μάζας γύρω στα 126 GeV» είπε.

Το GeV (γιγαηλεκτονιοβόλτ) είναι μονάδα μέτρησης της μάζας και της ενέργειας. Με μάζα 126 GeV, το Χιγκς είναι περίπου 130 φορές βαρύτερο από το πρωτόνιο στον πυρήνα των ατόμων.

Στην ιστορική παρουσίαση του CERN ήταν παρόντες ο Βρετανός Πίτερ Χιγκς και άλλοι επιστήμονες που βοήθησαν στη διατύπωση της θεωρίας για τον μηχανισμό του Χιγκς στις αρχές της δεκαετίας του 1960.

«Ποτέ δεν περίμενα ότι αυτό θα συνέβαινε όσο ζω και θα ζητήσω από την οικογένειά μου να βάλει μια σαμπάνια στο ψυγείο» δήλωσε ο 83χρονος Χιγκς.

Η πιθανότητα να έχει όντως ανακαλυφθεί ένα σωματίδιο σαν το Χιγκς στο CERN ενισχύεται από τα δεδομένα που παρουσίασαν τη Δευτέρα ερευνητές του αμερικανικού επιταχυντή Tevatron στο εργαστήριο Fermilab: Η ανάλυση ενός ωκεανού δεδομένων που συγκεντρώθηκαν στον προκάτοχο του LHC δείχνει ότι η πιθανότητα να ανιχνεύθηκε κάτι που μοιάζει με το Χιγκς φτάνει το 999 τοις χιλίοις.

Θεωρητικά, όμως, υπάρχει ακόμα η πιθανότητα το σωματίδιο που ανακαλύφθηκε να μην είναι το Χιγκς. Σε αυτή την περίπτωση, οι θεωρητικοί φυσικοί θα αναγκάζονταν να αναθεωρήσουν, πιθανώς εκ βάθρων, το αγαπημένο τους Καθιερωμένο Μοντέλο, δηλαδή τις εξισώσεις που περιγράφουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων.

Στην αρχική του μορφή, το μοντέλο ήταν ασύμβατο με την έννοια της μάζας. Οι Πίτερ Χιγκς και άλλοι ερευνητές πρότειναν την ύπαρξη ενός πεδίου, του πεδίου Χιγκς, το οποίο από μαθηματική άποψη λύνει το πρόβλημα: όσο μεγαλύτερη «αντίσταση» συναντά ένα σωματίδιο καθώς περνά μέσα από το πεδίο, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του.

Το μποζόνιο του Χιγκς είναι μια εκδήλωση αυτού του μηχανισμού, επομένως η ανακάλυψή του θα επιβεβαίωνε ότι το πεδίο του Χιγκς είναι όντως αυτό που δίνει στην ύλη τη μάζα της.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231203456

Μοιάζει με Higgs, συμπεριφέρεται σαν Higgs, είναι όμως το Higgs;

Μάλλον ναι. Επειδή όμως τα «μάλλον» δεν επιτρέπονται στην επιστήμη δεν υπήρξε επίσημη ανακοίνωση πως το Higgs βρέθηκε. Το νέο σωματίδιο συμμετέχει σε πλήθος αντιδράσεων, δύο μεταξύ των οποίων είναι η διάσπαση σε δύο φωτόνια και η διάσπαση σε δύο σωματίδια Z, τα σωματίδια φορείς της ηλεκτρομαγνητικής και ασθενούς δύναμης αντίστοιχα, γεγονός που υποδεικνύει πως πρόκειται όντως για μποζόνιο, φορέα κάποιου πεδίου. Για να φτάσουν στο απαραίτητο επίπεδο αποδεκτής πιθανότητας και να είναι σίγουροι πως πρόκειται για το Higgs, οι επιστήμονες θα χρειαστούν ίσως αρκετούς μήνες εντατικών προσπαθειών.

Στο CERN μπορεί οι προσπάθειες να έχουν επικεντρωθεί στην εύρεση του σωματιδίου Higgs, ως το μόνο κρίκο που έλειπε από την αλυσίδα των σωματιδίων που περιέχονται στο Τυπικό Μοντέλο, την επικρατούσα θεωρία που έχουμε για τη Φύση, όμως η δουλειά στο CERN δε σταματάει εκεί. Ταυτόχρονα με το μποζόνιο Higgs, οι ερευνητές ψάχνουν και για στοιχεία ύπαρξης κάποιων ακόμη υποτιθέμενων σωματιδίων που αντιστοιχούν στη θεωρία της υπερσυμμετρίας. Αναμένεται πως στα επίπεδα ενεργειών που έχει φτάσει ο επιταχυντής στο CERN, θα πρέπει να μπορέσει να ανιχνεύσει και κάποια από αυτά τα υπερσωματίδια. Την ίδια ώρα ερευνώνται νέες ιδέες όπως η θεωρία χορδών, και ανακαλύπτονται και σωματίδια στα όρια του Τυπικού Μοντέλου τα οποία δε γνωρίζαμε πως υπήρχαν. Πρόκειται για μια περίοδο πολύ έντονης δραστηριότητας καθώς φτάσαμε στο τεχνολογικό επίπεδο να ελέγχουμε τόσο προωθημένες θεωρίες. Είναι σίγουρο πως με την ανακάλυψη του Higgs ξεκινάει ένας μακρύς δρόμος των ανακαλύψεων, γνωρίζοντας πως βαδίζουμε στο σωστό δρόμο.

Τα αποτελέσματα από τον ανιχνευτή CMS προηγήθηκαν, με την παρουσίαση του φυσικού Joe Incadela να καταλήγει πως «βρέθηκε ένα νέο μποζόνιο, στην περιοχή των 125.3 +- 0.6 Gev, με μία πιθανότητα 4.9 σίγμα», που μεταφράζεται σε περίπου 99.9999% συνολική πιθανότητα να υπάρχει το συγκεκριμένο σωματίδιο. Πιο συγκεκριμένα, ανακοίνωσαν πως τα στοιχεία που έχουν ήδη επεξεργαστεί είναι περισσότερα συγκριτικά με την τελευταία ανακοίνωση του Δεκεμβρίου και χρησιμοποιώντας αντιδράσεις που έφταναν τα 8 TeV σε σχέση με τα 7 ΤeV της περσινής χρονιά. Στα 8 ΤeV το Higgs είναι 35% πιθανότερο να εμφανιστεί σε κάποια αντίδραση, παρουσιάζοντας μια μεγαλύτερη γκάμα αντιδράσεων στις οποίες συμμετέχει. Τα αποτελέσματα από το πείραμα ATLAS, είναι επίσης υποστηρικτικά για την ύπαρξη του νέου σωματιδίου, και δίνουν ενέργεια 125.5 GeV με πιθανότητα 5 σίγμα.

Αναλύοντας περισσότερα στοιχεία από τις συγκρούσεις πρωτονίων που μελετούν στο CERN, οι επιστήμονες πιστεύουν πως σύντομα θα μπορέσουν να πουν πως είναι απόλυτα σίγουροι για την ανακάλυψη. Δεδομένου πάντως πως το νέο σωματίδιο συμμετέχει σε αντιδράσεις οι οποίες είναι οι αναμενόμενες για τα μποζόνια, των σωματιδίων εκείνων δηλαδή που φέρουν τις θεμελιώδεις δυνάμεις τις φύσης θα πρέπει να πρόκειται για θέμα χρόνου η ταυτοποίηση του νέου σωματιδίου με το λεγόμενο «σωματίδιο του Θεού».

http://www.naftemporiki.gr/news/cstory.asp?id=2204985