Γιατί δεν θα υπήρχαμε χωρίς το σωματίδιο Χιγκς; Μπορείτε να το δείτε και να το μάθετε στο περίπτερο του CERN στη ΔΕΘ. Το pontos-news.gr όμως θα σας δώσει μια… μυρωδιά.
Με πολύ παραστατικό τρόπο, Έλληνες επιστήμονες που εργάζονται στο CERN παρουσιάζουν την τελευταία μεγάλη ανακάλυψη, το σωματίδιο Χιγκς. Το σωματίδιο Χιγκς είναι ένα μποζόνιο (θα δούμε παρακάτω τι είναι) που είχε συμπεριληφθεί στη θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου. Θεωρείται ότι έχει ήδη ανακαλυφθεί πειραματικά στα πειράματα ATLAS και CMS του επιταχυντή LHC του CERN αν και η πλήρης ταυτοποίησή του εκκρεμεί (βεβαιότητα κατά 99,99995%).
Η ύπαρξη του σωματιδίου του Χιγκς μας δίνει τη δυνατότητα να αντιληφθούμε τον τρόπο που συγκροτείται η ύλη προσδίδοντάς της ιδιότητες όπως, για παράδειγμα, η μάζα. Η ανακάλυψή του θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της δημιουργίας του σύμπαντος με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.
Το μποζόνιο αυτό πήρε το όνομά του από τον Βρετανό καθηγητή φυσικής Πίτερ Χιγκς (Peter Higgs), ο οποίος ήταν ένας από τους έξι φυσικούς που πρότειναν την ύπαρξή του σε σχετικές δημοσιεύσεις το 1964. Το 2013 ο Πίτερ Χιγκς και ο Φρανσουά Ανγκλέρ βραβεύτηκαν με το Νόμπελ Φυσικής για την εργασία τους αυτή.
Οι επιταχυντές
Επειδή τα υποατομικά σωματίδια δεν είναι ορατά ούτε με τα πιο ισχυρά όργανα, οι επιστήμονες έχουν βρει μια ωμή αλλά αποτελεσματική μέθοδο για να τα αναλύουν: τα βάζουν να συγκρούονται μεταξύ τους με τεράστιες ενέργειες. Για το σκοπό αυτόν σχεδίασαν πελώριους «θραύστες ατόμων» ή επιταχυντές σωματιδίων, όπως αλλιώς λέγονται.
Από το περίπτερο του CERN στη ΔΕΘ
Οι επιταχυντές αυτοί παράγουν δέσμες υποατομικών σωματιδίων και τις κάνουν να συγκρούονται. Στη συνέχεια γίνεται διεξοδική ανάλυση των θραυσμάτων που παράγονται από τη σύγκρουση. Τα σωματίδια δεν τα βλέπουν οι επιστήμονες. Τα συμπεράσματά τους εξάγονται από τη μελέτη των τροχιών των σωματιδίων που προκύπτουν μετά από μια σύγκρουση.
Οι κοσμολόγοι από την πρώτη στιγμή που διατυπώθηκε η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης αναρωτιούνται τι συνέβη πριν από αυτήν. Για να απαντήσουν στο ερώτημα αυτό έπρεπε να βρουν μια «θεωρία του παντός», μια θεωρία που να περιλαμβάνει όλες τις φυσικές δυνάμεις που επιδρούν στο σύμπαν. Την ονόμασαν «Καθιερωμένο Πρότυπο».
Οι θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος
Μετά από έρευνες 2.000 χρόνων (αρχής γενομένης από τους αρχαίους Έλληνες), οι φυσικοί κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν διέπεται από τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις.
Η πρώτη δύναμη είναι η βαρύτητα, που συγκρατεί τον ήλιο ενωμένο, και αν καταργούνταν η Γη θα διαλυόταν και όλοι εμείς θα εκτινασσόμασταν στο διάστημα με ταχύτητα 1.600 χλμ. την ώρα.
Η δεύτερη δύναμη είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός που φωταγωγεί τις πόλεις μας.
Η τρίτη δύναμη είναι η ασθενής πυρηνική, στην οποία βασίζεται το φαινόμενο της ραδιενεργού διάσπασης. Επειδή η ασθενής δύναμη από μόνη της δεν αρκεί για να συγκρατήσει ενωμένους τους πυρήνες των ατόμων, οι πυρήνες σπάνε, ή όπως λέμε διασπώνται. Αυτή η δύναμη αξιοποιείται στις εφαρμογές της πυρηνικής ιατρικής.
Η τέταρτη δύναμη είναι η ισχυρή πυρηνική, η οποία συγκρατεί ενωμένους τους πυρήνες των ατόμων. Χωρίς αυτήν, οι πυρήνες και κατά συνέπεια τα άτομα θα διαλύονταν, συνθέτοντας έναν κόσμο εντελώς διαφορετικό από αυτόν που ξέρουμε.
Ένα από τα θεμελιώδη ερωτήματα που καλείται να απαντήσει η φυσική είναι γιατί στο σύμπαν ενεργούν τέσσερις διαφορετικές δυνάμεις και γιατί οι δυνάμεις αυτές διαφέρουν τόσο ως προς την ισχύ, τις αλληλεπιδράσεις και τους φυσικούς νόμους που τις διέπουν.
Το μποζόνιο Χιγκς
Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, οι τρεις από τις τέσσερις δυνάμεις (εκτός από τη βαρύτητα), αρμολογήθηκαν στο λεγόμενο «Καθιερωμένο Πρότυπο» (Standard Model), μια θεωρία για τα κουάρκ, τα ηλεκτρόνια και τα νετρίνα που αλληλεπιδρούν ανταλλάσσοντας γλοιόνια, μποζόνια W και Z, και φωτόνια.
Λείπει όμως η δύναμη της βαρύτητας. Το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν λέει τίποτε για τη βαρύτητα, που είναι ίσως η πιο διάχυτη δύναμη στο σύμπαν. Δεν μας λέει γιατί τα σώματα έχουν μάζα.
Ο Σκωτσέζος φυσικός Χιγκς υποστήριξε πως εκείνο που δίνει μάζα στα σωματίδια είναι ένα σωματίδιο το οποίο οι επιστήμονες ονόμασαν προς τιμήν του σωματίδιο Χιγκς. Η αναζήτηση αυτού του σωματιδίου αποτέλεσε ένα από τα πειράματα του CERN, συγκεκριμένα το πείραμα CMS στο οποίο αναζητήθηκε –και μάλλον βρέθηκε– το μποζόνιο Χιγκς.
Γι’ αυτό το σωματίδιο και το πεδίο που δημιουργείται από την ύπαρξή του μας μιλά ο Έλληνας επιστήμονας στο CERN Κωνσταντίνος Κορδάς (επίκουρος καθηγητής Φυσικής) στο βίντεο που ακολουθεί:
Στην κεντρική φωτογραφία: Ο Πίτερ Χιγκς στα εγκαίνια της έκθεσης του επιταχυντή LHC στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου (ΑΠΕ / EPA / ANDY RAIN)
Γραφείο Θεσσαλονίκης pontos-news.gr
