Το «Πείραμα του Θεού»

Ιστορικό πείραμα από το CERN

Η ιστορική έναρξη λειτουργίας του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), που θα γίνει την Τετάρτη, θα ανοίξει το δρόμο για σημαντικά βήματα στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων.

Το φιλόδοξο πείραμα έχει πολλαπλούς στόχους:

- Αναζήτηση του μποζονίου Χιγκς, ενός θεωρητικού σωματιδίου, που μπορεί να εξηγήσει γιατί τα υπόλοιπα σωματίδια έχουν μάζα. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης του μποζονίου Χιγκς θα συμπληρώσει τεράστιο κενό στη Θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου, που συνοψίζει τις γνώσεις μας για τα σωματίδια. Με την πάροδο των ετών, οι επιστήμονες έχουν περιορίσει το εύρος των πιθανοτήτων, σχετικά με τη μάζα που μπορεί να έχει το μποζόνιο Χιγκς, παρότι μέχρι σήμερα δεν υπήρξε μηχάνημα, ικανό παράγει αρκετά ισχυρές συγκρούσεις, ώστε να επιβεβαιωθεί η ύπαρξη του «σωματιδίου του Θεού», όπως λέγεται το Χιγκς.
 
 - Εξερεύνηση της Υπερσυμμετρίας, που εκτιμά ότι ολόκληρη κατηγορία σχετιζόμενων, αλλά πιο ογκωδών σωματιδίων, υπάρχει πέρα από εκείνα του Καθιερωμένου Προτύπου. Η Υπερσυμμετρία μπορεί να ερμηνεύσει μία από τις πλέον παράξενες ανακαλύψεις των τελευταίων ετών: ότι η ορατή ύλη αποτελεί ποσοστό μόλις 4% του Σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη (23%) και η σκοτεινή ενέργεια (73%) είναι τα συστατικά του υπόλοιπου Σύμπαντος. Μία δημοφιλής θεωρία υποστηρίζει ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από υπερσυμμετρικά σωματίδια, υ ονομάζονται νετραλίνο.

- Εξέταση του μυστηρίου της ΥΛΗΣ και της ΑΝΤΙ-ΥΛΗΣ. Όταν η ενέργεια μετατρέπεται σε ύλη, παράγει σωματίδιο και ένα αντίγραφό του -που ονομάζεται αντι-σωματίδιο- και είναι αντίθετα φορτισμένο. Τα σωματίδια συγκρούονται με αντι-σωματίδια, εξουδετερώνουν το ένα το άλλο, σε μικρή λάμψη ενέργειας. Σύμφωνα με συμβατικές θεωρίες του Σύμπαντος, ύλη και αντι-ύλη πρέπει να βρίσκονται σε ποσοτική ισορροπία. Απορία προκαλεί, όμως, το γεγονός ότι η αντι-ύλη είναι τόσο σπάνια.

- Αναπαραγωγή των πρώτων στιγμών, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Μπιγκ Μπανγκ) που δημιούργησε το Σύμπαν. Στα πρώιμα στάδιά της, η ύλη υπήρχε σε μορφή θερμής, πυκνής σούπας, που ονομάζουμε πλάσμα κουάρκ-γλιονίου. Καθώς η «σούπα» αυτή ψυχραινόταν, υπο-ατομικά σωματίδια κουάρκς ενώθηκαν για να δημιουργήσουν πρωτόνια και νετρόνια, αλλά και άλλα σύνθετα σωματίδια. Ο LHC θα προκαλέσει τη σύγκρουση βαρέων ιόντων, μεταξύ τους, δημιουργώντας στιγμιαία θερμοκρασίες 100.000 φορές υψηλότερες από εκείνη του πυρήνα του Ήλιου, απελευθερώνοντας με τον τρόπο αυτά τα κουάρκς από τα «δεσμά» τους. Οι ερευνητές θα μπορούν έτσι να δουν πώς τα απελευθερωμένα κουάρκς συνδυάζονται για να δημιουργήσουν την ύλη.

www.kathimerini.gr


Για το ίδιο θέμα Τα Νέα Αναφέρουν.

Θα ξαναγυρίσουμε τη σκηνή της δημιουργίας του Σύμπαντος
Πέντε Έλληνες επιστήμονες συμμετέχουν στο μεγαλύτερο πείραμα Φυσικής στην Ιστορία, που αρχίζει σήμερα στο CΕRΝ

   
Την ώρα που διαβάζετε αυτές τις γραμμές, πέντε Έλληνες ερευνητές έπειτα από χρόνια ενασχόλησης με τα πλέον δυσεπίλυτα προβλήματα που στέκονταν εμπόδιο στην πραγματοποίηση του μεγαλύτερου πειράματος στην Ιστορία, βρίσκονται στο δωμάτιο ελέγχου του CΕRΝ προκειμένου να επιτηρήσουν τα αποτελέσματα της πρώτης ημέρας των προσπαθειών.

Σήμερα μία δέσμη σωματιδίων αρχίζει την πορεία της για να καλύψει απόσταση 27 χιλιομέτρων μέσα στον δακτύλιο του επιταχυντή LΗC - όπως τον αποκαλούν οι ερευνητές- και αυτό είναι το πρώτο και πλέον σημαντικό βήμα για το πείραμα. Σε επόμενη φάση, η οποία δεν αναμένεται νωρίτερα από την άνοιξη του 2009, ο επιταχυντής αυτός θα χρησιμοποιηθεί για να αποκαλύψει αν υπάρχει το «σωματίδιο του Θεού» που εξηγεί τους μηχανισμούς με τους οποίους η φύση δίνει μάζα και βάρος στα σωματίδια καθώς και το αν υπάρχουν σε άλλες διαστάσεις. Όλοι οι Έλληνες ερευνητές συμφωνούν ότι πρόκειται για ένα δύσκολο εγχείρημα, καθώς οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται είναι ιδιαίτερα πολύπλοκες και οι απρόβλεπτες καταστάσεις παραμονεύουν. Όμως, είναι ταυτόχρονα αισιόδοξοι ότι τα πράγματα σήμερα θα πάνε καλά. «Αν δεν υπάρξουν απρόοπτα και η δέσμη ολοκληρώσει την τροχιά της μέσα στον επιταχυντή, έχουμε το πράσινο φως για να συνεχίσουμε στις επόμενες φάσεις του πειράματος», λένε.

Μαύρες τρύπες

Κι όσο για τα σενάρια ότι ο πλανήτης κινδυνεύει από τη μαύρη τρύπα που θα δημιουργηθεί; Ο ερευνητής Σωματιδιακής Φυσικής κ. Μιχάλης Κορατζίνος, που συμμετέχει στο πείραμα του LΗC, είναι κατηγορηματικός: «Η Γη δεν πρόκειται να καταστραφεί- μόνο αν αναλογιστεί κανείς ότι η κοσμική ακτινοβολία που δέχεται εδώ και 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια έχει μεγαλύτερη ενέργεια από αυτήν που θα αναπτυχθεί στον επιταχυντή, καταλαβαίνει ότι δεν υπάρχει απολύτως κανένα πρόβλημα. Εντελώς υποθετικά, σύμφωνα με υπάρχουσες θεωρίες, υπάρχει περίπτωση να δημιουργηθούν πολύ μικρές μαύρες τρύπες οι οποίες όμως, όπως υποστηρίζει ο Χόκινγκ, εξαερώνονται σε ελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου. Το πολύ πολύ να μας δώσουν το στίγμα τους και να εξαφανιστούν».


Πιο ψυχρό περιβάλλον από το διάστημα

«ΤΟ ΠΙΟ ΚΟΥΛ ΜΕΡΟΣ στο σύμπαν, έτσι λέμε πια το Cern. Και δεν είναι μόνο σχήμα λόγου. Απλά, για να λειτουργήσουν σωστά κάποιοι από τους μαγνήτες που σταθεροποιούν την πορεία των σωματιδίων η θερμοκρασία πρέπει να είναι στους 1,9 βαθμούς Κέλβιν, ενώ αυτή του απώτερου διαστήματος φτάνει τους 2,7. Οπότε, κυριολεκτικά, οι συνθήκες εδώ είναι πιο ψυχρές απ΄ ό,τι στο σύμπαν», λέει ο κ. Κορατζίνος χρησιμοποιώντας τον όρο «κουλ» (δροσερό, της μόδας) κυριολεκτικά και μεταφορικά.

Ο τομέας απασχόλησής του Έλληνα ερευνητή τα τελευταία δύο χρόνια είναι τα συστήματα προστασίας του επιταχυντή LΗC, που αναμένεται να λύσει μερικά από τα άλυτα μυστήρια της φύσης. «Σήμερα πραγματοποιείται το πρώτο βήμα για να ξεκινήσει το πείραμα: μία δέσμη σωματιδίων θα διανύσει ολόκληρο τον επιταχυντή, δηλαδή 27 χιλιόμετρα. Λίγο καιρό μετά, θα μπει στον επιταχυντή και δεύτερη δέσμη, που θα τον διανύσει σε αντίθετη φορά. Το επόμενο στάδιο είναι να πραγματοποιηθεί η σύγκρουση των δύο δεσμών ενώ ένας από τους απώτερους σκοπούς των πειραμάτων είναι να εξηγήσουμε γιατί έχουμε μάζα (βάρος) και ποιος είναι μηχανισμός της φύσης που δίνει βάρος στα σωματίδια- μια θεωρία που ήδη έχει διατυπωθεί από τον Χιγκς, μέσα από το “σωματίδιο του Θεού” όπως το αποκαλούν», λέει ο κ. Κορατζίνος ενθουσιασμένος.

Όσον αφορά την ασφάλεια του ίδιου του επιταχυντή, τα μεγάλα προβλήματα που υπάρχουν είναι δύο, σύμφωνα με τον Έλληνα επιστήμονα: «Το πρώτο αφορά τα μεγάλα ποσά ενέργειας που συσσωρεύονται στους μαγνήτες που επιταχύνουν τα σωματίδια. Για να καταλάβετε, το μέγεθός της είναι παρόμοιο με την ενέργεια που έχει ένα αεροπλανοφόρο 80.000 τόνων που κινείται με ταχύτητα 30 κόμβων. Αν δεν προσέξεις ιδιαίτερα μπορεί να γίνουν μεγάλες ζημιές στον επιταχυντή. Το δεύτερο πρόβλημα ασφάλειας αφορά την ενέργεια της δέσμης πρωτονίων, η οποία ισοδυναμεί με ένα τρένο 400 τόνων το οποίο κινείται με 200 χιλιόμετρα την ώρα. Αν η δέσμη αυτή ξεφύγει από την πορεία της μπορεί να λιώσει αρκετούς τόνους μέταλλο».

Ο κ. Κορατζίνος γεννήθηκε και μεγάλωσε στην Αθήνα όπου και αποφοίτησε από το Κολέγιο Αθηνών. Αμέσως μετά έγινε δεκτός στο Πανεπιστήμιο Ιmperial του Λονδίνου όπου πήρε πτυχίο και πραγματοποίησε το διδακτορικό του στη Σωματιδιακή Φυσική. «Ήρθα για πρώτη φορά στο Cern το 1986 για τις ανάγκες του διδακτορικού μου και έκτοτε έμεινα εδώ», λέει ο Έλληνας επιστήμονας.


Την άνοιξη το μεγάλο πείραμα

 «ΑΝ ΟΛΑ πάνε καλά μέσα στον Οκτώβριο και τον Νοέμβριο αναμένεται να έχουμε τις πρώτες συγκρούσεις σωματιδίων με μεγάλη ενέργεια. Το μεγάλο πείραμα πιθανόν να πραγματοποιηθεί από την άνοιξη του 2009 και μετά». Ο Παρασκευάς Σφήκας εργάζεται για το CΜS, το ένα από τα δύο μεγάλα πειράματα που θα πραγματοποιηθούν στον επιταχυντή. «Έτσι θα μπορέσουμε να καταλάβουμε αν όντως υπάρχει το μποζόνιο Χιγκς- που κάποιοι ονομάζουν “σωματίδιο του Θεού”- καθώς και αν υφίστανται σωματίδια που κινούνται σε διαφορετικές διαστάσεις». Σύμφωνα με τον κ. Σφήκα, όταν λειτουργήσει πλήρως ο επιταχυντής, οι δέσμες θα κάνουν πάνω από 11.000 περιστροφές το δευτερόλεπτο. «Όταν συγκρουστούν οι δύο δέσμες, τότε αρχίζει και η πραγματική Φυσική», λέει ο Έλληνας επιστήμονας που διετέλεσε καθηγητής Σωματιδιακής Φυσικής στο ΜΙΤ επί 11 χρόνια.

Ο κ. Σφήκας γεννήθηκε στο Κάιρο και ήρθε στην Ελλάδα, αφού τελείωσε το σχολείο στην Κύπρο. «Ήμουν στους Πολιτικούς Μηχανικούς στο Πολυτεχνείο. Θυμάμαι ότι το 1980 κάναμε μόλις δύο εβδομάδες μάθημα, καθώς γίνονταν συνεχώς καταλήψεις».

Η αιχμή της τεχνολογίας

 «Οι τεχνολογίες που συνυπάρχουν στον επιταχυντή είναι ό,τι πιο προηγμένο υπάρχει αυτή τη στιγμή», λέει ο Έλληνας ερευνητής, μέλος της ομάδας σχεδιαστών του LΗC. «Το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίσαμε, ήταν να εξασφαλιστεί η ακρίβεια που απαιτείται ώστε να μην αποκλίνει η δέσμη από την πορεία της. Και για να γίνει αυτό απαιτήθηκε εργασία μιας ολόκληρης δεκαετίας». Σήμερα ο κ. Παπαφιλίππου θα βρίσκεται στο δωμάτιο ελέγχου για να επιβλέπει αν τα σωματίδια θα αποκλίνουν από την πορεία τους. Όπως λέει, αυτό που του έκανε τη μεγαλύτερη εντύπωση στο CΕRΝ είναι πώς χιλιάδες άνθρωποι διαφορετικών εθνικοτήτων και νοοτροπιών μπορούν τελικά να συνεργαστούν και να κατορθώσουν ένα τόσο μεγάλο επίτευγμα, όπως ο LΗC.


«Η δουλειά τώρα αρχίζει»

 ΕΙΝΑΙ Η ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ της ομάδας που ασχολείται με τη δημιουργία προγραμμάτων για τα επιμέρους εξαρτήματα του επιταχυντή. «Είναι πολύ δύσκολο να είσαι 100% αισιόδοξος ότι όλα θα πάνε καλά- και αυτό διότι πρόκειται για την πιο πολύπλοκη κατασκευή που έχει φτιαχτεί ποτέ. Πιστεύω όμως ότι θα είμαστε τελικά επιτυχείς». Στο ερώτημα αν η δουλειά της τελείωσε αν αύριο πάνε όλα καλά, απαντά: «Το αντίθετο. Όσο πλησιάζουμε στην ώρα της σύγκρουσης, τόσο περισσότερο θα χρειαστεί να δουλεύουμε».

Η κ. Χατζηαγγελή τελείωσε το Λύκειο στη Θεσσαλονίκη και φοίτησε στο Πανεπιστήμιο Μπρουνέλ στην Αγγλία όπου και έκανε το διδακτορικό της στον τομέα των ψηφιακών και ηλεκτρονικών συστημάτων. Αμέσως μετά- το 1988- άρχισε να εργάζεται στο CΕRΝ και συμμετείχε στην κατασκευή λογισμικού για τον παλαιότερο επιταχυντή, τον LΕΡ.


Υψηλό επίπεδο ασφάλειας

 «Η ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ είναι ότι σήμερα δεν θα γίνουν τόσα όσα περιμένει ο κόσμος», επισημαίνει ο 33χρονος Χρήστος Ζαμαντζάς που εργάζεται στον τομέα ασφάλειας. «Ωστόσο είναι μια σημαντική ημέρα: πρόκειται για την αρχή τού πιο πολύπλοκου πειράματος». Όπως αναφέρει ο ερευνητής, το προηγούμενο Σαββατοκύριακο κοιμήθηκε μόλις πέντε ώρες! «Δεν έχουμε βγει από το δωμάτιο του ελέγχου όλες αυτές τις ημέρες, συνεχώς δοκιμάζουμε τα συστήματα ασφάλειας, έτσι ώστε όλα να είναι έτοιμα για τον “πρώτο γύρο” της δέσμης».

Ο Χρήστος Ζαμαντζάς τελείωσε το λύκειο στη Θεσσαλονίκη και φοίτησε σε σχολή αυτοματισμών. «Δούλεψα τρία χρόνια σε μια εταιρεία και τότε αποφάσισα να συνεχίσω τις σπουδές μου. Έγινα δεκτός στο Πανεπιστήμιο του Μπρουνέλ και από εκεί μέσω υποτροφιών βρέθηκα στο CΕRΝ για το διδακτορικό μου. Έκτοτε βρίσκομαι εδώ- φέτος είναι ο 6ος χρόνος».


«Θα ήταν πολύ πιο ενδιαφέρον να μη βρούμε το Χιγκς»

 Ο ΒΡΕΤΑΝΟΣ αστροφυσικός Στίβεν Χόκινγκ δήλωσε χθες πως στοιχημάτισε ότι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LΗC) δεν θα βρει το μποζόνιο του Χιγκς, το οποίο θεωρείται κάτι σαν το Ιερό Δισκοπότηρο της θεμελιώδους Φυσικής, αφού αναμένεται ότι θα εξηγήσει γιατί η ύλη έχει μάζα. Ο LΗC, ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο, «θα τετραπλασιάσει την ενέργεια με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε τις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων. Απ΄ όσα γνωρίζουμε αυτήν τη στιγμή, αυτό πρέπει να είναι αρκετό για να ανακαλυφθεί το σωματίδιο του Χιγκς, το σωματίδιο που δίνει τη μάζα σε όλα τα άλλα σωματίδια», υπενθύμισε ο διάσημος επιστήμονας, κάτοχος της έδρας που είχε ο Νεύτωνας στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ.

«Πιστεύω πως θα ήταν πολύ πιο ενδιαφέρον να μη βρούμε το Χιγκς. Αυτό θα έδειχνε πως κάτι δεν πάει καλά και πως πρέπει να επανεξετάσουμε τη σκέψη μας.

Στοιχημάτισα 100 στερλίνες πως δεν θα βρούμε το Χιγκς», πρόσθεσε σε συνέντευξή του στο Radio 4 του ΒΒC. Και το να μην αποκαλυφθεί το μποζόνιο του Χιγκς κάθε άλλο παρά αποτυχία θα ήταν, σύμφωνα με τον Βρετανό επιστήμονα, συγγραφέα του μπεστ σέλερ «Μια σύντομη ιστορία του χρόνου». «Αυτό που θα βρει ή δεν θα βρει ο LΗC θα μας πει πολλά για τη δομή του Σύμπαντος», υπογράμμισε.

Ο φυσικός, ο οποίος εδώ και 45 χρόνια είναι καθηλωμένος στην αναπηρική καρέκλα επειδή πάσχει από πλάγια μυοατροφική σκλήρυνση (ΑLS), παραδέχθηκε πως είναι δύσκολο να σκεφτεί ότι ο LΗC μπορεί να έχει κάποια οικονομική απόδοση. «Αλλά αυτό δεν θα πει πως δεν θα έχει», πρόσθεσε μετριάζοντας τη δήλωσή του. Ερωτηθείς αν θα προτιμούσε ενδεχομένως ένα διαστημικό πρόγραμμα, αντί του LΗC, απάντησε πως είναι σαν να τον ρωτούν «ποιο από τα παιδιά μου θα επέλεγα να θυσιάσω». «Ο LΗC, όπως και το διαστημικό πρόγραμμα, έχουν ζωτική σημασία, αν η ανθρώπινη φυλή δεν θέλει να πάθει ασφυξία και τελικά να εξαφανιστεί. Και τα δύο κοστίζουν λιγότερο από 1% του Ακαθάριστου Εγχώριου Προϊόντος του πλανήτη», υπογράμμισε ο Στίβεν Χόκινγκ.