cern

Tου Διονύση Π. Σιμόπουλου * 

Με την ενθουσιώδη ανακοίνωση που έγινε σήμερα στις εγκαταστάσεις της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Πυρηνικών Ερευνών (CERN) σχετικά με τον εντοπισμό του περίφημου σωματιδίου Χίγκς αναζωπυρώθηκε και πάλι το ενδιαφέρον του κοινού. Ελπίζω ότι το κείμενο που ακολουθεί θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της σημαντικής αυτής ανακάλυψης. 

Ο Επιταχυντής του CERN

Όπως είναι γνωστό, για την κατανόηση της εξελικτικής πορείας του Σύμπαντος και των αρχικών στιγμών της δημιουργίας χρειάζεται να εισχωρήσουμε βαθιά στο εσωτερικό του ατόμου με την βοήθεια των επιταχυντών στα διάφορα εργαστήρια σωματιδιακής φυσικής. Σ’ αυτή μας, λοιπόν, την προσπάθεια τα πειράματα που εκτελούνται στο CERN, στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Σωματιδιακής Φυσικής, μας βοηθάνε πολύ. Γιατί η πειραματική, αλλά και η θεωρητική έρευνα που διεξάγεται στο CERN, μας δείχνει το δρόμο για την κατεύθυνση που θα πάρει η έρευνα στη φυσική στα επόμενα χρόνια. Μια κατεύθυνση που άρχισε να διαμορφώνεται τον Δεκέμβριο του 1949. 
Την περίοδο εκείνη ο μεγάλος θεωρητικός φυσικός Louis de Broglie (1892-1987), βραβευμένος με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 1929, σε μια επιστολή του προς το European Cultural Conference στην Λωζάνη, πρότεινε την ίδρυση ενός νέου ευρωπαϊκού ερευνητικού κέντρου, προκειμένου να εμποδιστεί η «διαρροή εγκεφάλων» προς τη Βόρεια Αμερική και για να ανακτήσει ο ευρωπαϊκός χώρος έρευνας τη χαμένη του αίγλη. Πέντε χρόνια αργότερα, στις 29 Σεπτεμβρίου 1954, δώδεκα ιδρυτικά κράτη-μέλη, μεταξύ των οποίων και η Ελλάδα, υπέγραψαν την τελική σύμβαση για την δημιουργία της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Πυρηνικών Ερευνών (Conseil Europeéne pour la Recherche Nucléaire-CERN)! Σήμερα τα κράτη-μέλη έχουν φτάσει τα 20.
Για να καθιερωθεί, όμως, το CERN ως το κορυφαίο ερευνητικό κέντρο στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων έπρεπε να περάσει αρκετός καιρός. Ιδιαίτερα τα πρώτα χρόνια λειτουργίας του και έχοντας να ανταγωνιστεί τα κορυφαία ερευνητικά κέντρα του Berkeley και του Brookhaven της Αμερικής, το CERN έρχονταν συχνά δεύτερο στις μεγάλες ανακαλύψεις. Όμως με προσεκτικό σχεδιασμό, την κατασκευή όλο και ισχυρότερων επιταχυντών και τη συγκέντρωση της αφρόκρεμας των Ευρωπαίων ερευνητών η κατάσταση, αργά αλλά σταθερά, αναστράφηκε. 
Πρώτος σταθμός στη καθιέρωση του CERN ως κορυφαίου ερευνητικού κέντρου μπορεί να θεωρηθεί το έτος 1959 όταν κατασκευάστηκε το «Σύγχροτρο Πρωτονίων» (Proton Synchrotron-PS), το οποίο και κατέρριψε κάθε προηγούμενο ρεκόρ επιτάχυνσης πρωτονίων. Στα μέσα της δεκαετίας του ’60 αποφασίζεται η επέκταση του CERN από την Ελβετία προς τη Γαλλία με την κατασκευή του πρώτου πρωτονικού επιταχυντή/συγκρουστή (Interactive Storage Rings-ISR), ένα έργο που ολοκληρώθηκε το 1971, οπότε και αποφασίστηκε η κατασκευή ενός νέου, ισχυρότερου κυκλικού επιταχυντή, του SPS (Super Proton Collider). Δύο χρόνια αργότερα, στις 31 Ιουλίου 1974, ο «μετροπόντικας» του CERN επέστρεψε στο σημείο από το οποίο ξεκίνησε, έχοντας διανοίξει μία κυκλική σήραγγα μήκους 7 χιλιομέτρων. Στις 17 Ιουνίου 1976 ανακοινώθηκε επιτάχυνση πρωτονίων σε ενέργειες που έφταναν τα 400 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ (400 GeV), ενώ το ερευνητικό πρόγραμμα του SPS ξεκίνησε τον επόμενο χρόνο. 
Το Φεβρουάριο του 1985 άρχισε η κατασκευή του γιγαντιαίου επιταχυντή ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων LEP (Large Electron-Positron Collider), τετραπλάσιου, περίπου, μήκους από αυτό του SPS. Η διάνοιξη μιας κυκλικής σήραγγας 27 χιλιομέτρων και η εγκατάσταση του εξοπλισμού του νέου επιταχυντή αποτέλεσε μια τεράστια τεχνολογική πρόκληση κι ένα κατασκευαστικό επίτευγμα, το οποίο υπολείπονταν μόνο αυτού της διάνοιξης της σήραγγας της Μάγχης. Για την κατασκευή του διανοίχτηκαν οκτώ κατακόρυφα φρεάτια κατά μήκος μιας νοητής κυκλικής περιφέρειας 27 χιλιομέτρων και οι «μετροπόντικες» του CERN ανέλαβαν να εκσκάψουν τμηματικά οκτώ τοξοειδείς σήραγγες μήκους 3.3 χιλιομέτρων η κάθε μία, προκειμένου να ενωθούν τα φρεάτια μεταξύ τους. 
Το έργο θεωρήθηκε τόσο δύσκολο που καμία εταιρεία δεν αναλάμβανε την επίβλεψή του. Έτσι, οι ίδιοι οι μηχανικοί και οι τοπογράφοι του CERN, βασιζόμενοι στην προηγούμενη εμπειρία τους από την κατασκευή του SPS, ανέλαβαν την πρόκληση. Η εκσκαφή της σήραγγας ολοκληρώθηκε με επιτυχία το Φλεβάρη του 1988 με μία παρέκκλιση μόνον ενός εκατοστού του μέτρου από τη τιμή που είχε υπολογιστεί στα σχέδια! Έπειτα από 11 χρόνια αδιάκοπης λειτουργίας αλλά και τεράστιας συνεισφοράς στην εμπέδωση του Καθιερωμένου Προτύπου (Standard Model) στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων, ο LEP έκλεισε προσωρινά στις 2 Νοεμβρίου του 2000 για να αρχίσει η κατασκευή του νέου Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων-LHC (Large Hadron Collider), ο οποίος άρχισε να λειτουργεί το 2008.
Με την επαναλειτουργία του CERN η Ευρώπη ανέλαβε πλέον τα σκήπτρα παγκοσμίως στον τομέα της Φυσικής αφού οι ΗΠΑ αποφάσισαν το 1993 να μην προχωρήσουν στην δημιουργία ενός κυκλικού «Υπέρ-Επιταχυντή» στο Τέξας ο οποίος θα είχε περιφέρεια 86 χιλιομέτρων. Στον τερατώδη εκείνο επιταχυντή τα πρωτόνια θα συγκρούονταν με ενέργεια 40 τρισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ (40 TeV), ενώ ο μεγαλύτερος επιταχυντής που διαθέτουν οι Ηνωμένες Πολιτείες σήμερα είναι ο Τέβατρον στο «Φέρμιλαμπ» του Ιλλινόις, ο οποίος έχει φτάσει πλέον στα όρια της προσφοράς του κι σχεδιάζεται ήδη η σταδιακή εγκατάλειψή του. Στον Τέβατρον η σύγκρουση πρωτονίων και αντιπρωτονίων (αντιύλη) παράγει ενέργεια ενός τρισεκατομμυρίου ηλεκτρονιοβόλτ (1TeV), 14 φορές δηλαδή μικρότερη της ενέργειας που μπορεί να πετύχει ο LHC.
Η «μαγεία» των τεράστιων αυτών πειραματικών συμπλεγμάτων βασίζεται στην περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν για την ισοδυναμία ενέργειας και μάζας (Ε=mc2), ενώ όσο πιο μεγάλη είναι η ενέργεια που επιτυγχάνεται στις συσκευές αυτές τόσο πιο κοντά φτάνουμε στις θερμοκρασίες που επικρατούσαν τις πρώτες στιγμές της γέννησης του Σύμπαντος και στα διάφορα φαινόμενα που εξελίχτηκαν την εποχή εκείνη. Σ’ εκείνες τις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της δημιουργίας μάς πηγαίνουν τα διάφορα πειράματα που γίνονται σήμερα στο CERN. 

Το Πείραμα του Άτλαντα

Σε βάθος 100 περίπου μέτρων κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, στα σύνορα Ελβετίας-Γαλλίας, διάφορες πειραματικές διατάξεις στον μεγάλο επιταχυντή αδρονίων (LHC) του CERN στην Γενεύη της Ελβετίας μπορούμε να δούμε το Σύμπαν να ξαναγεννιέται! Στον επιταχυντή αυτό δύο αντίθετα κινούμενες ροές πρωτονίων (αδρόνια) με ταχύτητα που φτάνει σχεδόν την ταχύτητα του φωτός συγκρούονται μεταξύ τους με αποτέλεσμα την δημιουργία τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας.
Ο τεράστιος κυκλικός επιταχυντής LHC με μήκος 27 χιλιομέτρων, αποτελείται από χιλιάδες χιλιόμετρα καλωδιώσεων, χιλιάδες ηλεκτρομαγνήτες και ερευνητικές συσκευές με δεκάδες δισεκατομμύρια τρανζίστορ. Επί πλέον 128 τόνοι υγρού ηλίου κρατούν την θερμοκρασία των υπεραγώγιμων μαγνητών στους 1,8 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν, θερμοκρασία δηλαδή 271 βαθμών Κελσίου κάτω από το μηδέν. Στον LHC οι ροές των σωματιδίων επιταχύνονται σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, εκτελούν δηλαδή περίπου 11.200 βόλτες γύρω από τον κυκλικό επιταχυντή κάθε δευτερόλεπτο! 
Για να επιτευχθούν οι τεράστιες αυτές ταχύτητες το κενό στους σωλήνες ροής είναι παρόμοιο με αυτό που επικρατεί σε υψόμετρο 1.000 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της Γης, για να αποφευχθούν οι συγκρούσεις των πρωτονίων με μόρια αέρα, ενώ η πίεση που επικρατεί είναι 760 φορές μικρότερη από την ατμοσφαιρική πίεση που επικρατεί στην επιφάνεια της θάλασσας. Όταν φτάσουν την επιθυμητή ταχύτητα οι ροές των πρωτονίων κατευθύνονται προς έναν από τους ανιχνευτές του LHC για να συγκρουστούν με αντίθετα κινούμενες ροές σωματιδίων στα έγκατά του παράγοντας στιγμιαία τεράστια ποσά ενέργειας που φτάνουν τα 14 τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ (TeV), η θερμοκρασία δηλαδή που δημιουργείται στιγμιαία φτάνει τα περίπου 162.000 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.
Αλλά και οι διαστάσεις ενός από τους επί μέρους ανιχνευτές, που ονομάζεται «Άτλας», είναι κι αυτές ιδιαίτερα εντυπωσιακές αφού ο ανιχνευτής αυτός έχει μήκος 43 μέτρων, διάμετρο 22 μέτρων και βάρος 7.000 τόνων, όταν σε σύγκριση το βάρος του Πύργου του Άιφελ είναι 7.300 τόνοι. Ο υπόγειος χώρος στον οποίο βρίσκεται ο Άτλας έχει μήκος 84 μέτρων, πλάτος 35 μέτρων και ύψος 30 μέτρων, ενώ στη διάρκεια της ενεργού του ζωής θα απασχολήσει 2.000 επιστήμονες και μηχανικούς από 165 ερευνητικά κέντρα σε 35 χώρες. Ο σχεδιασμός του πειραματικού αυτού γίγαντα άρχισε το 1992, η συναρμολόγηση των διαφόρων τμημάτων του άρχισε το 2003, ενώ η λειτουργία του ξεκίνησε το 2008.
Στη διάρκεια των πειραμάτων που εκτελούνται στα πειραματικά αυτά συμπλέγματα σαν τον Άτλαντα, δύο δέσμες πρωτονίων συγκρούονται με τόση δύναμη ώστε ως αποτέλεσμα έχουμε την παραγωγή σωματιδίων με μάζα δέκα φορές μεγαλύτερη από οποιοδήποτε άλλο σωματίδιο που είναι γνωστό μέχρι τώρα. Αυτού του είδους τα πειράματα υπόσχονται να μας πάνε πίσω στα πρώτα τρισεκατομμυριοστά του πρώτου δευτερολέπτου, όχι μία αλλά 30 εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο και επί χρόνια! 
Οι Ανιχνευτές στους Επιταχυντές είναι έτσι διαμορφωμένοι ώστε τα διάφορα μέρη τους μπορούν να εντοπίσουν τα είδη των σωματιδίων που δημιουργούνται κατά την σύγκρουση, την ενέργεια και την διεύθυνσή τους, από τα οποία μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα για την δομή της ύλης. Στον ανιχνευτή του «Άτλαντα», για παράδειγμα, διακρίνουμε τρία κύρια μέρη: τον εσωτερικό ανιχνευτή που μετράει την ορμή των σωματιδίων, το θερμιδόμετρο που απορροφά την ενέργεια των σωματιδίων όταν αυτά συγκρούονται πάνω του κι έτσι μετράει τις ενέργειές τους, και το φασματόμετρο μιονίων που μετράει την ορμή τους. 
Στο επιστημονικό αυτό μεγαθήριο, που κόστισε 6 δισεκατομμύρια ευρώ, παράγονται κάθε χρόνο πληροφορίες που καλύπτουν τρία εκατομμύρια DVD. Στην περίπτωση του «Άτλαντα» έχουμε ένα δισεκατομμύριο συγκρούσεις το δευτερόλεπτο και υπολογίζεται ότι μία στα δέκα εκατομμύρια συγκρούσεις μπορεί να υποδηλώνει κάποιο νέο φαινόμενο. Κι αν όλα πάνε όπως έχουν σχεδιαστεί τότε θα έχουμε κατορθώσει να αποτυπώσουμε στις ειδικές συσκευές και την μνήμη των ηλεκτρονικών υπολογιστών τα χνάρια των συνθηκών που επικρατούσαν στις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της δημιουργίας πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια. 
Η κατασκευή των νέων εγκαταστάσεων στο CERN είχε εξ αρχής ως στόχο να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα ένα βασικό τμήμα της εξελικτικής πορείας του Σύμπαντος και για να μάθουμε επί τέλους από τι αποτελείται ο κόσμος μας. Ελπίζουμε επίσης ότι θα μας βοηθήσει να ανακαλύψουμε για πρώτη φορά τα συστατικά της μυστηριώδους ύλης που ονομάζουμε «σκοτεινή ύλη», ενώ συγχρόνως οι ενέργειες που θα επιτευχθούν τελικά ίσως μπορέσουν να μας εξηγήσουν και το τι θα μπορούσε να είναι η απωθητική δύναμη που ονομάζουμε «σκοτεινή ενέργεια». Οι περισσότεροι όμως ερευνητές υπολογίζουν ότι στα πειράματα αυτά θα μπορέσουμε να εντοπίσουμε πολύ σύντομα το Μποζόνιο Χιγκς το οποίο ο Λέον Λέντερμαν (Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 1988) έχει βαφτίσει «το σωματίδιο του Θεού». 

Το Μποζόνιο Χιγκς

Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σύγχρονης Πυρηνικής Φυσικής μπορεί να εξηγήσει και να προβλέψει αναρίθμητα φαινόμενα που παρατηρούνται στο μικρόκοσμο, ενώ μεταξύ των άλλων, μεγάλη επιτυχία του θεωρείται και η ενοποίηση της ηλεκτρομαγνητικής και της ασθενούς αλληλεπίδρασης σε μια ηλεκτρασθενή θεωρία. Τα ερωτήματα όμως παραμένουν: από πού πηγάζει, για παράδειγμα, ο μηχανισμός που απαιτείται για να δώσει μάζα στα σωματίδια; Από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια; Γιατί υπάρχουν μόνο τρεις γενεές σωματιδίων; Εάν η ύλη και η αντιύλη δημιουργούνται πάντα σε ίσες ποσότητες, πού πήγε η αντιύλη που θα πρέπει να δημιουργήθηκε αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη; Οι θεωρητικές προσεγγίσεις για την απάντηση τέτοιων ερωτημάτων έχουν ήδη αρχίσει. Η συμβολή του LHC, του νέου επιταχυντή του CERN, στην πειραματική επαλήθευση των προσεγγίσεων αυτών αναμένεται με ιδιαίτερο ενδιαφέρον από τους ερευνητές στα χρόνια που έρχονται.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των ειδικών επιστημόνων πολλοί είναι αυτοί που πιστεύουν ότι τα πειράματα στον LHC θα μας αποκαλύψουν τα μυστικά του Σύμπαντος. Σε πρώτη πάντως φάση, ελπίζουμε ότι τα πειράματα αυτά θα εντοπίσουν την ύπαρξη ενός σωματιδίου που είχε θεωρητικά προταθεί ότι υπάρχει το 1964 από τον Σκωτσέζο φυσικό Πήτερ Χιγκς (1929- ). Σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο της ύλης και του Σύμπαντος στο «Καθιερωμένο Πρότυπο» μας λείπει να ανακαλύψουμε το σημαντικό αυτό σωματίδιο που είναι φορέας ενός νέου είδους πεδίου που ονομάζεται «πεδίο Χιγκς» και το οποίο είναι διάχυτο στο Σύμπαν. Για να είναι όμως πλήρως αποδεκτό το μοντέλο αυτό απαιτείται η ύπαρξη του πεδίου Χιγκς και φυσικά του μποζονίου Χιγκς που είναι και ο φορέας του. 
Καθώς τα πρωτόνια και τα αντιπρωτόνια στον LHC συγκρούονται μεταξύ τους με ταχύτητα πάνω από το 99,99% της ταχύτητας του φωτός μέρος της ενέργειας που δημιουργείται από την σύγκρουση μετατρέπεται σε ύλη σύμφωνα με την περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν (E=mc2). Μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούν να δημιουργηθούν σωματίδια με μεγαλύτερη μάζα απ’ εκείνα που συμμετέχουν στη σύγκρουση. Στην περίπτωση του σωματιδίου Χίγκς, για παράδειγμα, η μάζα του αναμένεται να είναι από 120 έως 210 φορές την μάζα που έχει το πρωτόνιο. Η ενέργεια όμως που επιτυγχάνεται στον LHC είναι αρκετά μεγάλη όχι μόνο για τον εντοπισμό του Χιγκς αλλά και για τον εντοπισμό των σωματιδίων της «σκοτεινής ύλης», πολλαπλών διαστάσεων ακόμη και μίνι μαύρων τρυπών με μέγεθος μικρότερο κι από ένα πρωτόνιο. 
Το σωματίδιο Χιγκς είναι βασικό συστατικό των θεωρητικών μας εκτιμήσεων ότι ο ηλεκτρομαγνητισμός και η ασθενής δύναμη είναι διαφορετικές εκφάνσεις μιας ενοποιημένης «ηλεκτρασθενούς» δύναμης. Μας υποδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο τα χωρίς μάζα φωτόνια, τα σωματίδια του ηλεκτρομαγνητισμού, συγγενεύουν με τα W και Ζ, τα βαρέα σωματίδια (μποζόνια) της ασθενούς δύναμης. Η επιβεβαίωση της θεωρίας στο CERN πριν από 20 χρόνια αναπτέρωσε τις ελπίδες των επιστημόνων ότι θα μπορούσαν κάποια στιγμή να ενοποιήσουν όλες τις δυνάμεις της φύσης σε μία και μοναδική. Έχει επίσης προταθεί ότι κάποιο πεδίο σαν αυτό του Χιγκς θα μπορούσε να ήταν η αιτία της πληθωριστικής διαστολής του πρώιμου Σύμπαντος στο πρώτο τρισεκατομμυριοστό, του τρισεκατομμυριοστού του πρώτου τρισεκατομμυριοστού του πρώτου δευτερολέπτου, και ίσως να κρύβει επίσης και το μυστικό της επονομαζόμενης «σκοτεινής ενέργειας» που κάνει το Σύμπαν να διαστέλλεται επιταχυνόμενο τα τελευταία επτά δισεκατομμύρια χρόνια. 
Επίσης, χωρίς το πεδίο Χιγκς τίποτα στο Σύμπαν δεν θα είχε μάζα αφού η ύπαρξη του πεδίου αυτού δίνει σε όλα τα άλλα σωματίδια την μάζα τους. Το πεδίο αυτό μπορεί να παρομοιαστεί με μια παχύρρευστη «θάλασσα» μέσα στην οποία «κολυμπάνε» όλα τα σωματίδια. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα διάφορα σωματίδια «κολυμπάνε» μέσα στο πεδίο αυτό παίρνουν και την δεδομένη μάζα του είδους τους. Υπάρχουν φυσικά και μερικά σωματίδια που δεν αντιδρούν καθόλου με το πεδίο, όπως είναι τα φωτόνια και τα γλοιόνια, οπότε τα σωματίδια αυτά δεν έχουν μάζα. Παρ’ όλα αυτά το πεδίο Χιγκς δεν θεωρείται ότι είναι μια ακόμη δύναμη, αφού ούτε επιταχύνει τα σωματίδια ούτε μεταφέρει κάποιου είδους ενέργεια. Εντούτοις το πεδίο αυτό προσδιορίζει επακριβώς την μάζα που περιλαμβάνουν τα υπόλοιπα σωματίδια που «κολυμπάνε» μέσα του. 
Αλλά και το μποζόνιο Χιγκς παίρνει κι αυτό την μάζα του από το πεδίο του οποίου είναι και φορέας. Μπορεί δηλαδή να παρομοιαστεί με ένα πυκνότερο σημείο στο πεδίο Χιγκς, όπως όταν βρίσκουμε μια υγροποιημένη σταγόνα νερού σε ένα περιβάλλον ατμού από νερό. Έτσι, όπως και όλα τα άλλα σωματίδια, το μποζόνιο Χιγκς μπορεί να δημιουργηθεί στις συγκρούσεις που επιτυγχάνονται στη διάρκεια πειραμάτων που εκτελούνται στους επιταχυντές, αφού μπορεί και αντιδρά με όλα τα σωματίδια αν και προτιμάει τα «βαρύτερα» απ’ αυτά όπως είναι για παράδειγμα ο τελευταίος τύπος κουάρκ που ανακαλύφτηκε το 1995 στο Fermilab των ΗΠΑ. 

Η Νέα Θεώρηση του Σύμπαντος

Μερικά από τα σωματίδια που δημιουργούνται στις συγκρούσεις του LHC δεν «επιζούν» παρά ελάχιστα γιατί σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου διασπώνται σε ελαφρότερα σωματίδια και ορισμένα εξ αυτών διασπώνται ακόμη πιο πολύ. Οι διαδικασίες αυτές των διασπάσεων δημιουργούν χαρακτηριστικές «υπογραφές» που αποκαλύπτουν τα είδη των σωματιδίων τα οποία εμφανίζονται. Οι υπογραφές αυτές όμως θα πρέπει να είναι ολοκληρωμένες, να περιλαμβάνουν δηλαδή όλα τα επί μέρους σωματίδια που δημιουργήθηκαν από μία σύγκρουση και να μετρήσουν όλες τις ιδιότητές τους. 
Αυτό απαιτεί από τους ανιχνευτές να περιλάβουν διάφορα στρώματα που θα μπορέσουν να συλλάβουν όλα τα παράγωγα των συγκρούσεων. Σε μια άλλη πειραματική διάταξη, για παράδειγμα, τον «Ανιχνευτή Μιονίων» που απασχολεί 2.500 ερευνητές και μηχανικούς, το εσώτερο στρώμα περιλαμβάνει 75 εκατομμύρια αισθητήρες. Ένα μεσαίο στρώμα, που είναι σχεδιασμένο να μετράει τις ενέργειες των φωτονίων και των ηλεκτρονίων περιλαμβάνει 80.000 κρυστάλλους, ενώ το επόμενο στρώμα είναι σχεδιασμένο να καταγράφει τα αδρόνια και τα μιόνια. 
Όλη αυτή, λοιπόν, η «περιπέτεια ιδεών» που ξεκίνησε με τα πειράματα που έκανε ο Έρνεστ Ράδερφορντ το 1909 και τα οποία μας οδήγησαν στην διαπίστωση ότι η μεγαλύτερη ποσότητα της μάζας ενός ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα του, μας έχει αναγκάσει να οδηγηθούμε στις σύγχρονες υποθέσεις μιας «νέας φυσικής» όπου όλα τα επονομαζόμενα θεμελιώδη σωματίδια ίσως να είναι απλές χορδές ενέργειας και ότι ίσως το Σύμπαν να περιλαμβάνει περισσότερες διαστάσεις από αυτές που γνωρίζουμε, και ότι ίσως να υπάρχουν και άλλων ειδών σωματίδια που δεν έχουμε μέχρι τώρα ανακαλύψει. Αυτά κι άλλα πολλά «παράξενα» στοιχεία ελπίζεται να ανακαλυφτούν σύντομα με την λειτουργία του νέου «Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων» (LHC) στο CERN και των Ανιχνευτών του.
Το ταξίδι αυτό στο παρελθόν γίνεται με την αναπαραγωγή στον επιταχυντή του CERN της τεράστιας ενέργειας που επικρατούσε στις πρώτες στιγμές μετά τη γέννηση του Σύμπαντος με μια Μεγάλη Έκρηξη. Θα πρέπει όμως να διευκρινίσουμε ότι όταν μιλάμε σήμερα για τις απαρχές του Σύμπαντος με μία «Μεγάλη Έκρηξη» δεν κάνουμε απλές εικασίες που δεν βασίζονται πουθενά, αλλά αντίθετα μιλάμε για ένα πλήρες, μαθηματικά θεμελιωμένο μοντέλο που δημιουργήθηκε με τη βοήθεια των δύο μεγάλων θεωριών του 20ου αιώνα, της Γενικής Σχετικότητας και της Κβαντικής Μηχανικής και συμπληρώθηκε τα τελευταία χρόνια με τις θεωρίες του Πληθωρισμού και των Υπερχορδών. Το μοντέλο μάλιστα αυτό επεξηγεί ικανοποιητικά πολλές από τις παρατηρήσεις και τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι τώρα.
Φυσικά όταν μιλάμε για την “Μεγάλη Έκρηξη” μην φανταστείτε κάτι σαν την έκρηξη ενός δυνατού βαρελότου! Η Μεγάλη Έκρηξη των κοσμολόγων δεν έχει καμιά σχέση με τις εκρήξεις που γνωρίζει ο καθένας από μας, είτε είναι βαρελότα είτε βόμβες υδρογόνου. Ο όρος μάλιστα “Μεγάλη Έκρηξη” είναι μάλλον παραπλανητικός και καθιερώθηκε από τον καθηγητή Φρεντ Χόυλ που ήταν και είναι ο κύριος πολέμιος της όλης αυτής θεωρίας για τη γέννηση του σύμπαντος. Με τον όρο «Μεγάλη Έκρηξη» οι σύγχρονοι επιστήμονες εννοούν μια εκθετική και απότομη διαστολή του Σύμπαντος από ένα απειροελάχιστο σημείο «ανυπαρξίας». Η γέννηση δηλαδή και η μετέπειτα εξέλιξη του Σύμπαντος είναι κατά κάποιον τρόπο το «ξεδίπλωμα» του χρόνου και του χώρου από μια κατάσταση υπερβολικής πυκνότητας και θερμότητας σε μια παγωμένη και τεράστια σε μέγεθος σημερινή ύπαρξη, σε έναν χώρο ο οποίος δημιουργείται καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται. Σ’ ένα Σύμπαν όπου σήμερα όλοι οι μακρινοί γαλαξίες φαίνονται να απομακρύνονται συνεχώς ο ένας από τον άλλο.
Μ’ αυτό φυσικά δεν υποστηρίζουμε ότι οι γαλαξίες είναι αυτοί που κινούνται, αλλά ότι ο μεταξύ τους χώρος είναι αυτός που μεγαλώνει («ξεχειλώνει»). Και ενώ τίποτα το υλικό δεν μπορεί να τρέξει με μεγαλύτερη ταχύτητα από την ταχύτητα του φωτός, αυτό δεν ευσταθεί για τον χώρο ο οποίος μπορεί να διαστέλλεται πολύ ταχύτερα και από την ταχύτητα ακόμη του φωτός. Μ’ αυτήν λοιπόν την έννοια η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν παρά μια «έκρηξη» αυτού τούτου του χώρου, μια τεραστίων δηλαδή διαστάσεων διαστολή του («ξεχείλωμα») που συμπαρασύρει μαζί του και τους γαλαξίες, ενώ η «έκρηξη» έγινε συγχρόνως σ’ όλα τα σημεία του με αποτέλεσμα να μην υπάρχει σήμερα κάποιο συγκεκριμένο κέντρο στο Σύμπαν αφού το κέντρο βρίσκεται «παντού».
* Ο Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι Διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου

 

Ακολουθήστε την bookpress.gr στο Google News και διαβάστε πρώτοι τα θέματα που σας ενδιαφέρουν.


ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

Είναι ο νέος Σούπερμαν «υπερβολικά woke»; Μια αναδρομή στην έντυπη ιστορία του φανερώνει έναν ήρωα διαφορετικό από τα στερεότυπα

Είναι ο νέος Σούπερμαν «υπερβολικά woke»; Μια αναδρομή στην έντυπη ιστορία του φανερώνει έναν ήρωα διαφορετικό από τα στερεότυπα

Με αφορμή την κυκλοφορία της πρόσφατης ταινίας «Superman» (2025) και τον ισχυρισμό ορισμένων πως η νέα εκδοχή «παραείναι woke», διατρέχουμε την έντυπη ιστορία του ήρωα, ο οποίος ανέκαθεν πρέσβευε τις αξίες της δικαιοσύνης και της βοήθειας προς τους καταπιεσμένους. 

Γράφει ο Αντώνης Γουλιανός ...

Με αφορμή την «Αντιγόνη» του Ράσε, ένας ζωντανός διάλογος ανάμεσα στους Δημήτρη Δημητριάδη και Νίκο Ξένιο

Με αφορμή την «Αντιγόνη» του Ράσε, ένας ζωντανός διάλογος ανάμεσα στους Δημήτρη Δημητριάδη και Νίκο Ξένιο

Η κριτική του Νίκου Ξένιου για την παράσταση της «Αντιγόνης» του Ούλριχ Ράσε, άνοιξε μια ευρύτερη συζήτηση με τον Δημήτρη Δημητριάδη για την προσέγγιση των κλασικών κειμένων από σύγχρονους σκηνοθέτες. Πόσα δικαιώματα πάνω στο κείμενο έχει ο σκηνοθέτης; Ποια είναι τα όρια της καλλιτεχνικής έκφρασης; Αυτά κα...

«Πλυντήρια» και εθνικά βαπτιστήρια – Διαβάζοντας τον Γιάννη Ατζακά δίπλα στην Κλερ Κίγκαν

«Πλυντήρια» και εθνικά βαπτιστήρια – Διαβάζοντας τον Γιάννη Ατζακά δίπλα στην Κλερ Κίγκαν

Σκέψεις για τέσσερα βιβλία του Γιάννη Ατζακά με όχημα και γέφυρα τα «Μικρά πράγματα σαν κι αυτά» (μτφρ. Μαρτίνα Ασκητοπούλου, εκδ. Μεταίχμιο), της Κλερ Κίγκαν. Κεντρική εικόνα: Ο μικρός Φίλιππος Μηλίκας, στην ταινία «Θολός βυθός» της Ελένης Αλεξανδράκη.

Γράφει ο ...

ΠΡΟΣΦΑΤΑ ΑΡΘΡΑ

Πώς έφτασε το Ιράν ως εδώ; – Διαβάσαμε το πολυσυλλεκτικό γκράφικ νόβελ «Γυναίκα, Ζωή, Ελευθερία», σε επιμέλεια Μαρζάν Σατραπί

Πώς έφτασε το Ιράν ως εδώ; – Διαβάσαμε το πολυσυλλεκτικό γκράφικ νόβελ «Γυναίκα, Ζωή, Ελευθερία», σε επιμέλεια Μαρζάν Σατραπί

Το συλλογικό graphic novel «Γυναίκα, Ζωή, Ελευθερία» (μτφρ. Στεφανία Γεωργάκη, εκδ. Επόμενος Σταθμός), υπό τη διεύθυνση της Μαρζάν Σατραπί, μια πολυσυλλεκτική καταγραφή της κατάστασης στο Ιράν σήμερα, εστιάζει στην ασφυκτική ζωή των γυναικών, ενώ αναδεικνύει και άλλες πλευρές του θεοκρατικού καθεστώτος. ...

«Δάφνες και πικροδάφνες» των Κεχαΐδη/Χαβιαρά, σε σκηνοθεσία Μάνου Καρατζογιάννη

«Δάφνες και πικροδάφνες» των Κεχαΐδη/Χαβιαρά, σε σκηνοθεσία Μάνου Καρατζογιάννη

Η θρυλική πολιτική σάτιρα «Δάφνες και πικροδάφνες» των Κεχαΐδη/Χαβιαρά, σε σκηνοθεσία Μάνου Καρατζογιάννη, από το ΔΗ.ΠΕ.ΘΕ Καλαμάτας.

Γράφει ο Νίκος Ξένιος

Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός πως το ΔΗ.ΠΕ.ΘΕ Καλαμάτας τιμά τ...

«Ένας Αιγύπτιος, ένας Βαβυλώνιος και ένας Βίκινγκ μπαίνουν σε ένα μπαρ» του Θεόδωρου Παπακώστα – Μιλώντας για την ιστορία και τη μυθολογία με μια φίλη στο ποτό σας

«Ένας Αιγύπτιος, ένας Βαβυλώνιος και ένας Βίκινγκ μπαίνουν σε ένα μπαρ» του Θεόδωρου Παπακώστα – Μιλώντας για την ιστορία και τη μυθολογία με μια φίλη στο ποτό σας

Για το δοκίμιο εκλαϊκευμένης ιστορίας του Θεόδωρου Παπακώστα «Ένας Αιγύπτιος, ένας Βαβυλώνιος και ένας Βίκινγκ μπαίνουν σε ένα μπαρ» (εκδ. Key Books).

Γράφει ο Σόλωνας Παπαγεωργίου

Στο δοκίμιο του ...

ΠΡΟΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

«Τα μπλουζ της οδού Γκλιμπ Πόιντ σε πρόζα και στίχο» του Βρασίδα Καραλή (προδημοσίευση-βίντεο)

«Τα μπλουζ της οδού Γκλιμπ Πόιντ σε πρόζα και στίχο» του Βρασίδα Καραλή (προδημοσίευση-βίντεο)

Προδημοσιεύση αποσπάσματος από το βιβλίο του Βρασίδα Καραλή «Τα μπλουζ της οδού Γκλιμπ Πόιντ» (μτφρ. Σοφία Τρουλλινού), το οποίο θα κυκλοφορήσει τις επόμενες μέρες από τις εκδόσεις Petites Maisons. Μαζί, ένα πολύ προσωπικό βίντεο με τον συγγραφέα στο Σίδνεϊ.

Επιμέλεια: Κώστας Αγοραστός ...

«Η κοιλάδα της αταξίας» του Φρήντριχ Ντύρρενματτ (προδημοσίευση)

«Η κοιλάδα της αταξίας» του Φρήντριχ Ντύρρενματτ (προδημοσίευση)

Προδημοσίευση αποσπάσματος από το μυθιστόρημα του Φρήντριχ Ντύρρενματτ [Friedrich Dürrenmatt] «Η κοιλάδα της αταξίας» (σε νέα μτφρ. του Βασίλη Πατέρα, με επίμετρο της Πελαγίας Τσινάρη), το οποίο θα κυκλοφορήσει τις επόμενες μέρες από τις εκδόσεις Ροές.

Επιμέλεια: Κώστας Αγοραστός ...

«Με στέβια και αγαύη» του Γιώργου Μπουρονίκου (προδημοσίευση)

«Με στέβια και αγαύη» του Γιώργου Μπουρονίκου (προδημοσίευση)

Προδημοσίευση αποσπάσματος από το βραβευμένο θεατρικό του Γιώργου Μπουρονίκου «Με στέβια και αγαύη», το οποίο θα κυκλοφορήσει τις επόμενες μέρες από τις εκδόσεις Νίκας.

Επιμέλεια: Κώστας Αγοραστός

ΖΕΝΙΕ: Συγγνώμη που θα ρωτήσω: Παιδιά δεν έχε...

ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

Τι διαβάζουμε τώρα; Πέντε κλασικά «τούβλα» για ένα μακρύ αναγνωστικό καλοκαίρι

Τι διαβάζουμε τώρα; Πέντε κλασικά «τούβλα» για ένα μακρύ αναγνωστικό καλοκαίρι

Ουγκό, Σταντάλ, Αν Μπροντέ, Αραγκόν και Αγκάθα Κρίστι: Πέντε κλασικά «τούβλα», πολυσέλιδα και βαριά, που στηρίζουν το μακρύ ελληνικό καλοκαίρι μας.

Γράφει η Φανή Χατζή

Πέντε χορταστικά βιβλία που κυκλοφόρησαν πρόσφατα, βαρι...

Τι διαβάζουμε τώρα; 15 βιβλία ελληνικής πεζογραφίας που επανεκδόθηκαν πρόσφατα

Τι διαβάζουμε τώρα; 15 βιβλία ελληνικής πεζογραφίας που επανεκδόθηκαν πρόσφατα

Δεκαπέντε βιβλία ελληνικής πεζογραφίας, πρόσφατα και παλιότερα, που εκδόθηκαν το προηγούμενο διάστημα.

Γράφει ο Κώστας Αγοραστός

Δεκαπέντε βιβλία ελληνικής πεζογραφίας, πρόσφατα και παλιότερα, που εκδόθηκαν το προηγούμενο διάστημα, φέρνουν ξανά στις πρ...

Άγνωστες πτυχές της Ιστορίας, απλοί άνθρωποι, λοξές αφηγήσεις: Οκτώ ελληνικά μυθιστορήματα που κυκλοφόρησαν πρόσφατα και ξεχωρίζουν

Άγνωστες πτυχές της Ιστορίας, απλοί άνθρωποι, λοξές αφηγήσεις: Οκτώ ελληνικά μυθιστορήματα που κυκλοφόρησαν πρόσφατα και ξεχωρίζουν

Άγνωστες πτυχές της Ιστορίας ξεδιπλώνονται, ο παραλογισμός εισβάλλει, οι «απλοί» άνθρωποι παλεύουν κόντρα στις εξελίξεις, τους Άλλους και τους ίδιους τους εαυτούς τους – αυτά και πολλά ακόμα συναντάμε σε οκτώ μυθιστορήματα από Έλληνες συγγραφείς που κυκλοφόρησαν πρόσφατα.

Γράφει ...

ΠΡΟΘΗΚΕΣ

ΠΡΟΘΗΚΕΣ

Newsletter

Θέλω να λαμβάνω το newsletter σας
ΕΓΓΡΑΦΗ

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ

ΤΑ ΠΙΟ ΔΗΜΟΦΙΛΗ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΑΣ

12 Δεκεμβρίου 2024 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

Τα 100 καλύτερα λογοτεχνικά βιβλία του 2024

Mυθιστορήματα, νουβέλες, διηγήματα: Εκατό καλά λογοτεχνικά βιβλία που κυκλοφόρησαν το 2024 από τα πολλά περισσότερα που έπεσαν στα χέρια μας, με τη μεταφρασμένη πεζογρα

ΦΑΚΕΛΟΙ