Πλησιάζει η ώρα της αλήθειας για το σωματίδιο Higgs

Πέμπτη, 28 Ιουνίου 2012 15:40

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.

Προτεινόμενα για εσάς