Πνευματική Ακαδημία του Ροδόκηπου των Φιλοσόφων > Φυσικές Επιστήμες

Σωματίδιο "χιγκς", το σωματίδιο του θεού....

(1/6) > >>

Ορφέας:
   
    Σήμερα ξεκινάει το μεγάλο πείραμα αναζήτησης του σωματιδίου "χιγκς", από το όνομα του βρεττανού αστροφυσικού Πίτερ Χιγκς, ο οποίος εισήγαγε την θεωρία για το δομικό αυτό υποατομικό σωματίδιο, ερμηνεύοντας θεωρητικά την ύπαρξη των σωματιδίων z και w, αλλά και επιπλέον δίνοντας εξήγηση για την ύπαρξη της μάζας σε ορισμένα σωματίδια και εν γένει για την ύπαρξη της μάζας στο Σύμπαν. Επειδή η σπουδαιότητα στην δημιουργία του κόσμου, αυτού του θεωρητικού σωματιδίου είναι πού μεγάλη, γιαυτό και αποκλήθηκε "το σωματίδιο του θεού". Στο ερώτημα δημοσιογράφων, αν το σωματίδιο του θεού αποδειχθεί πραγματικότητα, θα αποδειχθεί ότι ο Χιγκς είναι θεός, ο 79χρονος σήμερα αστροφυσικός απάντησε, "όχι, απλά αν γίνει κάτι τέτοιο, θα ανοίξω μια σαμπάνια"....

    Δεν είναι όμως μόνον ο Χιγκς που θα ανοίξει σαμπάνια, αλλά χιλιάδες επιστήμονες και ειδικά οι πολλές δεκάδες επιστημόνων που εργάστηκαν προσωπικά για το πείραμα αυτό. Μέσα σε αυτούς είναι και πολλοί Έλληνες, καθώς η Ελλάδα είναι από τα ιδρυτικά μέλη του κέντρου ερευνών από το 1955 και συμμετέχει με περισσότερους από Διακόσιους επιστήμονες και συμμετέχοντες φοιτητές στην προετοιμασία και στην διενέργεια του μεγάλου αυτού πειράματος. Μάλλιστα, ομάδα σαράντα ατόμων που αποτελούν ένα μέρος από το επιστημονικό δυναμικό της χώρας μας που συμμετέχουν προσωπικά, βρίσκεται στο υπόγειο κυκλικό τούνελ των 27 χιλιομέτρων, ανάμεσα στα Γαλλοελβετικά σύνορα, όπου ήδη από το μεσημέρι σήμερα ξεκίνησε το μεγάλο πείραμα και οι πρώτες δέσμες πρωτονίων τέθηκαν σε τροχιά. Ο μεγάλος και μοναδικός παγκόσμια αυτός επιταχυντής αδρονίων (ο αντίστοιχος επιταχυντής που υπήρχε στις ΗΠΑ, δεν συγκρίνεται με τον επιταχυντή του CERN και κλείνοντας πλέον δέκα ετών έρευνες, πιθανότατα θα σταματήσει να λειτουργεί, αφού θεωρείται ξεπερασμένος καθώς επιταχύνει σωματίδια μόνον στο 1/10 της ενέργειας που επιτυγχάνει ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων του CERN) χρειάστηκε περίπου δεκαπέντε χρόνια και κοντά στα πέντε δισεκατομμύρια Ευρώ n κατασκευή του. Είναι κατασκευασμένος μεταξύ Γαλλίας και Ελβετίας και η υπόγεια σήραγγά του, μήκους 27 χιλιομέτρων, κατανέμεται στο υπέδαφος των δύο κρατών και σε βάθος από 50 έως 175 μέτρα.

    Στην κατασκευή του συνεργάστηκαν πολλά πανεπιστήμια και είναι τιμητικό για την Ελλάδα, ότι ο ένας από τους τέσσερις ανιχνευτές, ο ανιχνευτής μεσονίων, κατασκευάστηκε σε συνεργασία του Πανεπιστημίου Πατρών, του Πανεπιστημίου Αθηνών και του Μετσόβειου Πολυτεχνείου, με το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο, στα εργαστήρια του οποίου δημιουργήθηκε η καρδιά του ανιχνευτή. Μας τιμά σαν έθνος η υψηλή γνώση που, αναγνωρισμένη από εταίρους μας, μας εμπιστεύθηκαν ένα τόσο προηγμένο τεχνολογικά κομμάτι του όλου προγράμματος, το οποίο δούλεψαν και περάτωσαν επιτυχώς τα τελευταία δέκα χρόνια τα προαναφερθέντα πανεπιστημιακά μας ιδρύματα.

    Το πρωτοπόρο και μεγάλο αυτό πείραμα ξεκινά σήμερα και πιθανότατα σε έναν χρόνο να έχουμε τα αποτελέσματα. Στην κυκλική σήραγγα των 27 χιλιομέτρων, θα εξαπολυθούν δύο δέσμες πρωτονίων από αντίθετες κατευθύνσεις και αφού επιταχυνθούν μέσα σε χώρο με θερμοκρασία σχεδόν κοντά στο απόλυτο μηδέν (στους -271 βαθμούς κελσίου), πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός, με αποτέλεσμα να αποκτήσουν τρομακτικά μεγάλες ενέργειες, θα συγκρουστούν μεταξύ τους, δημιουργώντας την στιγμή της σύγκρουσης μεγάλο αριθμό καινούριων σωματιδίων. Το όλο πείραμα θα προσπαθήσει να αναπαράγει την χρονική στιγμή, μόλις στο ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού μετά το BIG BANG και ευελπιστούμε με αυτόν τον τρόπο να καταλάβουμε την γένεση του σύμπαντος, κατανοώντας και την δική μας θέση μέσα σε αυτό.

    "Παράξενοι" άνθρωποι, αν και επιστήμονες - όπως τους κατανόμασε ο καθηγητής Σιμόπουλος- υπάρχουν και στον χώρο της επιστήμης. Από αυτούς κάποιοι καταστροφολόγοι μίλησαν για το πείραμα που θα φέρει την συντέλεια, άλλοι ουφολόγοι, υποστήριξαν ότι θα ανοίξουν πύλες σε άλλες διαστάσεις και θα προσελκύσουμε εξωγήινους και μερικοί δήλωσαν ότι εκεί μέσα θα γεννηθεί μια μαύρη τρύπα η οποία σιγά σιγά θα καταπιεί ολόκληρη την Γη. Μάλλιστα κάποιοι προχώρησαν και σε καταγγελίες, με το σκεπτικό ότι είναι πολύ επικίνδυνο το πείραμα για τον πλανήτη μας, αξιώνοντας να ματαιωθεί το πείραμα. "Αφού ο θεός ή η Φύση μας το επιτρέπει", δήλωσε ο καθηγητής Σιμόπουλος, "δεν υπάρχει κανένας λόγος να ματαιώσουμε το πείραμα".

    Οφείλουμε πάντως να επισημάνουμε, ότι αυτές οι τεράστιες εγκαταστάσεις, δεν έγιναν βέβαια ΜΟΝΟΝ για το συγκεκριμμένο πείραμα, αλλά θα γίνονται για τις επόμενες δεκαετίες, πολλές έρευνες πάνω στην σωματιδιακή φυσική, στην κβαντική και στην αστροφυσική. Το όλο εγχείρημα πάντως, αναγνωρίζεται ως μεγαλύτερο βήμα από αυτό της προσεδάφισης ανθρώπου στη Σελήνη. Χιλιάδες επιστήμονες και ερευνητές, περιμένουν με προσμονή τα πρώτα αποτελέσματα. Ειδικά για το πείραμα του Μποζονίου Χιγκς, ο βρεττανός αστροφυσικός πιστεύει ότι κατά 90% το σωματίδιο θα ανακαλυφθεί με το πείραμα, φέροντας μια νέα επανάσταση στην γνώση μας για την γένεση του Σύμπαντος και της ζωής. Δεν λείπουν βέβαια και οι αμφισβητίες που δηλώνουν ότι είναι μάταιες οι προσμονές, με κορυφαίο αμφισβητία τον Χόκινγκ, ο οποίος δήλωσε ότι ήδη στοιχημάτισε 100 στερλίνες ότι δεν πρόκειται να βρεθεί κανένα σωματίδιο Χιγκς.

    Ο κόσμος ολάκερος πάντως, έχει την προσοχή του στο προηγμένο αυτό εγχείρημα και η πλειονότητα συνοδεύουν τις εργασίες των επιστημόνων με τις ευχές των. Είθε η γνώση να κάνει ένα ακόμα τεράστιο άλμα και να ωθήσει την ανθρωπότητα πολλά βήματα στο μέλλον.

etidorhpa:

--- Παράθεση από: Ορφέας στις Σεπτεμβρίου 10, 2008, 17:36:15 ---
   

    "Παράξενοι" άνθρωποι, αν και επιστήμονες - όπως τους κατανόμασε ο καθηγητής Σιμόπουλος- υπάρχουν και στον χώρο της επιστήμης.

. "Αφού ο θεός ή η Φύση μας το επιτρέπει", δήλωσε ο καθηγητής Σιμόπουλος, "δεν υπάρχει κανένας λόγος να ματαιώσουμε το πείραμα".

   

--- Τέλος παράθεσης ---

Ορφεα,συγνωμη που χαλαω την συνεχεια του θεματος,αλλα δεν μπορω να μην θυμηθω,αρκετα χρονια πριν,τον
καθηγητη μου Διονυση Σιμοπουλο,ενα πραγματικα υπερδραστηριο και ριζοσπαστικο μυαλο,με σπουδες απο Αστροφυσικη εως Επικοινωνια,εδρες σε μεγαλα πανεπιστημια των ΗΠΑ,τα οποια και παρατησε,ωστε να επιστρεψει στην πατριδα συνειδητα,και τωρα ειναι διευθυντης στο Ευγενιδeιο Ιδρυμα και φυσικα του Πλανηταριου (παλιου και νεου)..Μας σημαδεψε ολους και ακομα οταν βρισκομαστε,διακρινουμε τη σπιθα στο βλεμμα του! Ας ειναι καλα...

Οσο για το CERN,αλλη μια πειραματικη επαληθευση που περιμενουν να γινει ειναι η επαληθευση της θεωριας των Χορδων..
Σχετικα με το σωματιδιο του Θεου,καπου διαβασα οτι ο Χιγκς(και οχι μονο),δεν υιοθετει την "ταμπελα" αυτη..
+n-

Ορφέας:

--- Παράθεση από: etidorhpa στις Σεπτεμβρίου 11, 2008, 01:00:43 ---
Ορφεα,συγνωμη που χαλαω την συνεχεια του θεματος,.....

+n-


--- Τέλος παράθεσης ---

    Η ποινή για το μεγάλο έγκλημα που διέπραξες, ;D είναι να συνεχίσεις το θέμα, παραθέτοντας σε εκλαϊκευμένη μορφή κάποιες θεωρίες για την γένεση του Σύμπαντος. Αν είναι η θεωρία των χορδών ή υπερχορδών, ακόμα καλύτερα....

Αναμένουμε :D :D :D

etidorhpa:
 
O Einstein εισήγαγε την κοσμολογική σταθερά στις εξισώσεις του της γενικής σχετικότητας γιατί πίστευε ότι το Σύμπαν είναι στατικό.
Βλέποντας ωστόσο τις ενδείξεις ότι στην πραγματικότητα το Σύμπαν διαστέλλεται, αποφάσισε να την πετάξει, ενώ αργότερα έλεγε ότι η εισαγωγή της κοσμολογικής σταθεράς υπήρξε το μεγαλύτερο σφάλμα στη ζωή του.
Οι πρόσφατες παρατηρήσεις δείχνουν ότι η διαστολή του Σύμπαντος είναι επιταχυνόμενη, πράγμα που υποδηλώνει μια μικρή αλλά όχι μηδενική, θετική κοσμολογική σταθερά της τάξης των 10-120 σε μονάδες Planck. 
Ίσως όμως το πιο σοβαρό σφάλμα του Einstein, όσον αφορά την κοσμολογική σταθερά Λ, ήταν ότι πίστευε πως είχε το δικαίωμα ν' αποφασίσει αν θα περιλάμβανε ή όχι την σταθερά Λ στις εξισώσεις του. Αν η Λ είναι πολύ μικρή ή μηδενική, η τιμή της χρειάζεται μια εξήγηση. Ίσως αυτό είναι το μεγαλύτερο αίνιγμα στη σύγχρονη θεωρητική φυσική.

Η λύση De Sitter

Το 1917 ο Ολλανδός αστρονόμος  Willem de Sitter βρήκε μια ανάλογη λύση αν η κοσμολογική σταθερά είναι διάφορη του μηδενός. Αν η Λ είναι θετική, η λύση λέγεται "χώρος De Sitter" και η Λ είναι η ενέργεια του κενού που καμπυλώνει τον χωροχρόνο (μια αρνητική τιμή της Λ αντιστοιχεί σε αυτό που αποκαλείται "χώρος αντι de Sitter.)

O Einstein απέρριψε αμέσως τη λύση de Sitter γιατί ήταν αντίθετη με τη διαίσθησή του. Σήμαινε ότι ο χωροχρόνος μπορούσε να είναι καμπύλος και χωρίς την παρουσία ύλης. Μετά από κάποιο διάστημα όμως αναγκάστηκε να αποδεχθεί την ιδέα αυτή. 
Στον χώρο de Sitter το Σύμπαν επεκτείνεται εκθετικά, και αυτό αποτελεί τη βάση για το πληθωριστικό μοντέλο του Σύμπαντος.

Ο πληθωρισμός περιγράφει μια ακραία, πολύ σύντομη περίοδο μιας πάρα πολύ γρήγορης επέκτασης που πιστεύουμε ότι έλαβε χώρα αμέσως μετά το Big Bang. Το πληθωριστικό μοντέλο λύνει πολλά από τα κοσμολογικά προβλήματα της θεωρίας του Big Bang, και έχει βρει επίσης ισχυρή υποστήριξη από τις τελευταίες μετρήσεις της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
Επιπρόσθετα από την περιγραφή του πληθωρισμού, ο χώρος de Sitter επίσης εξασφαλίζει μια εξήγηση για την επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος. Στο σενάριο αυτό μια μικρή τιμή της κοσμολογικής σταθεράς αποτελεί την "σκοτεινή ενέργεια" η οποία προκαλεί τη διαστολή του Σύμπαντος.
Το να πετύχουμε μια λύση de Sitter είναι συνεπώς μια κύρια πρόκληση για τη θεωρία χορδών, η οποία είναι βασική υποψήφια ως μια θεμελιακή θεωρία της φύσης τα τελευταία 20 χρόνια. Η θεωρία χορδών πιστεύεται ότι είναι μια μοναδική θεωρία που ενοποιεί όλα τα σωματίδια και τις δυνάμεις στη φύση - περιλαμβανομένης της βαρύτητας - καθώς τις αντιμετωπίζει ως απειροελάχιστες μονοδιάστατες χορδές. 
Αλλά ακόμη και αν η θεωρία είναι μοναδική, ο αριθμός των διαφορετικών συμπάντων που εμφανίζονται ως λύσεις των εξισώσεών της είναι πολύ μεγάλος.

etidorhpa:
Επίπεδο τοπίο
Μπορούμε να απεικονίσουμε αυτό το μεγάλο αριθμό λύσεων σαν ένα πολύ βαρετό τοπίο μέσα στο οποίο οι κατευθύνσεις ανατολή-δύση και βορράς-νότος είναι οι τιμές των μέτρων και το ύψος τους είναι η ενέργεια. Επειδή η ενέργεια μηδενίζεται σε κάθε σημείο, το τοπίο αυτό μοιάζει μάλλον με ένα μεγάλο ακίνητο, επίπεδο ωκεανό.

Αλλά στις 4 διαστάσεις, τα μέτρα - τα οποία προέρχονται από το πλήρες 10διάστατο βαρυτικό πεδίο - εκδηλώνονται ως άμαζα σωματίδια που λέγονται "μετρικά πεδία". Αυτό είναι ένα μεγάλο πρόβλημα για τη θεωρία χορδών, γιατί κανείς δεν έχει παρατηρήσει τέτοια σωματίδια. Ακόμη περισσότερο τα "πεδία- μέτρα" αντιστοιχούν σε πολλαπλές τιμές των παρατηρούμενων φυσικών ποσοτήτων, όπως είναι η ισχύς της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, η οποίας όμως γνωρίζουμε ότι έχει συγκεκριμένη τιμή.
Μια μεγάλη πρόκληση συνεπώς στη θεωρία χορδών είναι να βρεθούν τρόποι να "ανυψώσουμε " το σχήμα αυτού του τοπίου και να ρυθμίσουμε τις τιμές αυτών των μετρικών πεδίων ελαχιστοποιώντας την ενέργειά τους. Αν αυτή η ενέργεια είναι θετική θα μας έδινε μια λύση de Sitter.

Ασταθή σύμπαντα

Αυτή η νέα λύση έχει αρκετές συνέπειες. Ο χώρος De Sitter είναι μόνο ένα τοπικό ελάχιστο της ενέργειας, ενώ το ολικό ελάχιστο αντιστοιχεί σε ένα επίπεδο 10διάστατο χωροχρόνο. Ξέρουμε λοιπόν ότι το ελάχιστο De Sitter πρέπει να είναι ασταθές, και θα καταλήξει τελικά στο σταθερό 10διάστατο ελάχιστο, μέσω του κβαντικού φαινομένου σήραγγας. Ευτυχώς ο χρόνος ζωής γι' αυτή τη διαδικασία είναι πολύ μεγαλύτερος από την ηλικία του σύμπαντος.                                                                                                               
Αν γνωρίζουμε ότι υπάρχει μια λύση de Sitter, είναι εύκολο να βρούμε κι άλλες πολλές μεταβάλλοντας τις τιμές των ροών. Οι Sujay Ashok και Michael Douglas του πανεπιστημίου Rutgers έχουν υπολογίσει πρόσφατα τον αριθμό των διαφορετικών λύσεων να είναι τουλάχιστον 10100, πράγμα που δείχνει ένα εξαιρετικά πλούσιο τοπίο με πολλά "όρη", "κοιλάδες", "ωκεανούς", ακόμη και με "ηφαίστεια". Κάθε σημείο ελάχιστης ενέργειας παριστάνει και ένα διαφορετικό Σύμπαν, και το ύψος κάθε σημείου είναι η τιμή της κοσμολογικής σταθεράς για το συγκεκριμένο Σύμπαν.
Αντιμετωπίζοντας τη λύση κατ' αυτόν τον τρόπο, η πιθανότητα ώστε ένα από αυτά τα Σύμπαντα να έχει κοσμολογική σταθερά τόσο μικρή όσο μας δείχνουν τα τρέχοντα πειράματα είναι πραγματικά πεπερασμένη και όχι μηδενική. 

Κάτι τέτοιο υποδεικνύει την ανθρωπική προσέγγιση στο πρόβλημα της κοσμολογικής σταθεράς: Από τον τεράστιο αριθμό λύσεων της θεωρίας χορδών που αντιπροσωπεύουν διαφορετικά σύμπαντα, συμβαίνει να ζούμε σε ένα που επιτρέπει την ύπαρξή μας. (Βλέπε το περιοδικό Physics World Οκτώβριος 2001 σελ.23-25). Αυτή είναι μια ιδέα που ο Leonard Susskind του πανεπιστημίου Stanford έχει ονομάσει "Το ανθρωπικό τοπίο της θεωρίας χορδών". 

Εντούτοις η αναφορά ανθρωπικών επιχειρημάτων στη φυσική προκαλεί πάντα έντονες αντιδράσεις, και η παραπάνω θέση του Susskind δεν θα μπορούσε ν' αποτελεί εξαίρεση. Επί του παρόντος δεν μπορούμε ν' αρνηθούμε την ύπαρξη όλου αυτού του πλήθους των λύσεων. Το καλύτερο που μπορούμε να κάνουμε είναι να μάθουμε μάλλον από τον De Sitter παρά από τον Einstein και ν' ακολουθήσουμε όσα έχει να μας πει η θεωρία χωρίς προκαταλήψεις. 

(Ο συγγραφέας του άρθρου, Fernando Quevedo, ανήκει στο τμήμα εφαρμοσμένων μαθηματικών και θεωρητικής φυσικής του πανεπιστημίου του Cambridge, στην Βρετανία)

Πλοήγηση

[0] Λίστα μηνυμάτων

[#] Επόμενη σελίδα