Πανηγυρίζουν στο CERN: Εντοπίσαμε το «Σωματίδιο του Θεού»!
Σε πελάγη ευτυχίας πλέουν οι επιστήμονες του CERN που επί χρόνια κυνηγούσαν ένα απειροελάχιστο και άφαντο μέχρι τώρα σωματίδιο, το Μποζόνιο του Χιγκς. Σήμερα έκαναν την πολυαναμενόμενη ανακοίνωση ότι τελικά εντόπισαν ένα σωμάτιο, του οποίου οι ιδιότητες ταιριάζουν με την θεωρητική πρόβλεψη για το αποκαλούμενο Σωματίδιου του Θεού.
«Σαμπάνια!» Αυτή ήταν η αντίδραση του διάσημου Βρετανού φυσικού Πίτερ Χιγκς, ο οποίος είχε τη χαρά στα 83 του να ακούσει με τα ίδια του τα αυτιά από τους ερευνητές που έκαναν πειράματα επί μήνες στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN, ότι το σωματίδιο που ο ίδιος είχε προβλέψει πριν από δεκαετίες τελικά υπάρχει. Το Μποζόνιο του Χιγκς, όπως βαφτίστηκε προς τιμήν του, επιβεβαιώνει ουσιαστικά το μοντέρνο Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής. Ουσιαστικά, τα δισεκατομμύρια που δαπανήθηκαν για την κατασκευή του Μεγαλου Επιταχυντή Αδρονίων είχαν ως στόχο αυτό ακριβώς το σωματίδιο-φαντομά:
«Είμαι έκπληκτος από την απίστευτη ταχύτητα με την οποία υπήρξαν αυτά τα αποτελέσματα...Ποτέ δεν είχα διανοηθεί ότι θα παρακολουθούσα εν ζωή κάτι τέτοιο και θα ζητήσω από την οικογένειά μου να βάλει τη σαμπάνια να παγώνει», αναφέρει σε ανακοίνωσή του από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου όπου διδάσκει.
Ο ίδιος ο Πίτερ Χιγκς ήταν παρών στο σεμινάριο-συνέντευξη Τύπου που παραχώρησαν σήμερα στη Γενεύη οι επιστήμονες όπου παρουσίασαν τα ιστορικής σημασίας για τη Φυσική αποτελέσματά τους.
Τι βρήκαν τελικά;
Επιβεβαιώνοντας τις πληροφορίες δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), η ομάδα του πειράματος CMS και η ομάδα του ATLAS, ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν ένα νέο σωματίδιο με μάζα 126,5 GeV (γιγαηλεκτρονιοβόλτ) με απόκλιση 5 σιγμα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι κατά 99,999% βέβαιοι ότι το σωματίδιο, που είχε περιγράψει πριν από τέσσερις δεκαετίες ο Πίτερ Χιγκς, όντως υπάρχει.
«Σαν απλός άνθρωπος, μπορώ να πω πως νομίζω ότι το εντοπίσαμε», δήλωσε ο γενικός διευθυντής του CERN, Ρολφ-Ντίτερ Χέουερ.
Τι ακριβώς είναι ο Μποζόνιο του Χιγκς
Η πρώτη θεωρητική πρόβλεψη του Μποζονίου έγινε από τον Πίτερ Χιγκς τη δεκαετία του 1960. Πρόκειται, σύμφωνα με τους φυσικούς, για το τελευταίο κομμάτι που έλειπε από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής, την επιστημονικής θεωρίας που εξηγεί όλες τις αλληλεπιδράσεις των υποατομικών σωματιδίων. Για την ακρίβεια Μποζόνιο του Χιγκς είναι το τελευταίο από τα 16 σωματίδια που προβλέπει αυτή η θεωρία. Είναι όμως το πιο σημαντικό από όλα γιατί αυτό θεωρείται ότι είναι που δίνει μάζα σε όλα τα υπόλοιπα σωματίδια, και γι' αυτό αποκαλείται το «Σωματίδιο του Θεου»!
Από την εποχή εκείνη και μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έκαναν έναν αγώνα δρόμου για να αποδείξουν ή να καταρρίψουν την ύπαρξη αυτού του σωματιδίου μέσω πειραμάτων με πανάκριβους επιταχυντές σωματιδίων. Για τον σκοπό αυτό φτιάχτηκε τελικά και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN στη Γενεύη.
Βέβαια, η ανακάλυψη του «Σωματιδίου του Θεού» από τους ερευνητές του ATLAS και του CMS, δεν θα αλλάξει τη ζωή μας. Δεν πρόκειται για μια ανακάλυψη που π.χ. θα επιτρέψει τη δημιουργία κάποιας νέας τεχνολογίας. Αντίθετα το Μποζόνιο αυτό είναι σημαντικό γιατί επιβεβαιώνει την ύπαρξη του πεδίου Χιγκς το οποίο θεωρείται ότι υπάρχει παντού και αλληλεπιδρά με όλα τα υποατομικά σωματίδια. Αυτή ακριβώς η αλληλεπίδραση δίνει σε κάθε άλλο σωματίδιο διαφορετική μάζα. Για παράδειγμα, κάποια σωματίδια όπως τα πρωτόνια, επιβραδύνονται από το πεδίο Χιγκς, όπως ένα μπαλάκι του τένις όταν περνάει μέσα από άμμο, και γίνονται βαρύτερα, ενώ άλλα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται και γίνονται ελαφρύτερα.
Για να εντοπίσουν το επίμαχο Μποζόνιο, οι επιστήμονες του CERN προκαλούσαν συγκρούσεις πρωτονίων με πολύ μεγάλες ταχύτητες στο εσωτερικού του LHC, και με ειδικές διατάξεις ανίχνευαν τα υποατομικά σωματίδια που δημιουργούνταν. Το έργο τους ήταν όμως δύσκολο, καθώς τα «βαρύτερα» σωματίδια όπως το Μποζόνιο του Χιγκς απομειώνονται αμέσως σε ελαφρύτερα στοιχεία. Ουσιαστικά, αυτό που έψαχναν οι επιστήμονες, και ανακοίνωσαν σήμερα, είναι συγκεκριμένες μετρήσεις αυτών των χαρακτηριστικών απομειώσεων που δείχνουν την ύπαρξη του Μποζονίου. Όλα αυτά με χρήση στατιστικής και με κάποιο βαθμό -πολύ μικρό αβεβαιότητας- καθώς η κατάσταση που δημιουργείται στο εσωτερικό του Μεγάλου Επιταχυντή είναι χαοτική και χρειαζεται αρκετός χρόνος μέχρι να μελετηθούν όλα τα δεδομένα και να ταυτοποιηθεί σε ποια σωματίδια ανήκουν ποιες απομειώσεις.
«Σαμπάνια!» Αυτή ήταν η αντίδραση του διάσημου Βρετανού φυσικού Πίτερ Χιγκς, ο οποίος είχε τη χαρά στα 83 του να ακούσει με τα ίδια του τα αυτιά από τους ερευνητές που έκαναν πειράματα επί μήνες στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN, ότι το σωματίδιο που ο ίδιος είχε προβλέψει πριν από δεκαετίες τελικά υπάρχει. Το Μποζόνιο του Χιγκς, όπως βαφτίστηκε προς τιμήν του, επιβεβαιώνει ουσιαστικά το μοντέρνο Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής. Ουσιαστικά, τα δισεκατομμύρια που δαπανήθηκαν για την κατασκευή του Μεγαλου Επιταχυντή Αδρονίων είχαν ως στόχο αυτό ακριβώς το σωματίδιο-φαντομά:
«Είμαι έκπληκτος από την απίστευτη ταχύτητα με την οποία υπήρξαν αυτά τα αποτελέσματα...Ποτέ δεν είχα διανοηθεί ότι θα παρακολουθούσα εν ζωή κάτι τέτοιο και θα ζητήσω από την οικογένειά μου να βάλει τη σαμπάνια να παγώνει», αναφέρει σε ανακοίνωσή του από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου όπου διδάσκει.
Ο ίδιος ο Πίτερ Χιγκς ήταν παρών στο σεμινάριο-συνέντευξη Τύπου που παραχώρησαν σήμερα στη Γενεύη οι επιστήμονες όπου παρουσίασαν τα ιστορικής σημασίας για τη Φυσική αποτελέσματά τους.
Τι βρήκαν τελικά;
Επιβεβαιώνοντας τις πληροφορίες δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), η ομάδα του πειράματος CMS και η ομάδα του ATLAS, ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν ένα νέο σωματίδιο με μάζα 126,5 GeV (γιγαηλεκτρονιοβόλτ) με απόκλιση 5 σιγμα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι κατά 99,999% βέβαιοι ότι το σωματίδιο, που είχε περιγράψει πριν από τέσσερις δεκαετίες ο Πίτερ Χιγκς, όντως υπάρχει.
«Σαν απλός άνθρωπος, μπορώ να πω πως νομίζω ότι το εντοπίσαμε», δήλωσε ο γενικός διευθυντής του CERN, Ρολφ-Ντίτερ Χέουερ.
Τι ακριβώς είναι ο Μποζόνιο του Χιγκς
Η πρώτη θεωρητική πρόβλεψη του Μποζονίου έγινε από τον Πίτερ Χιγκς τη δεκαετία του 1960. Πρόκειται, σύμφωνα με τους φυσικούς, για το τελευταίο κομμάτι που έλειπε από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής, την επιστημονικής θεωρίας που εξηγεί όλες τις αλληλεπιδράσεις των υποατομικών σωματιδίων. Για την ακρίβεια Μποζόνιο του Χιγκς είναι το τελευταίο από τα 16 σωματίδια που προβλέπει αυτή η θεωρία. Είναι όμως το πιο σημαντικό από όλα γιατί αυτό θεωρείται ότι είναι που δίνει μάζα σε όλα τα υπόλοιπα σωματίδια, και γι' αυτό αποκαλείται το «Σωματίδιο του Θεου»!
Από την εποχή εκείνη και μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έκαναν έναν αγώνα δρόμου για να αποδείξουν ή να καταρρίψουν την ύπαρξη αυτού του σωματιδίου μέσω πειραμάτων με πανάκριβους επιταχυντές σωματιδίων. Για τον σκοπό αυτό φτιάχτηκε τελικά και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN στη Γενεύη.
Βέβαια, η ανακάλυψη του «Σωματιδίου του Θεού» από τους ερευνητές του ATLAS και του CMS, δεν θα αλλάξει τη ζωή μας. Δεν πρόκειται για μια ανακάλυψη που π.χ. θα επιτρέψει τη δημιουργία κάποιας νέας τεχνολογίας. Αντίθετα το Μποζόνιο αυτό είναι σημαντικό γιατί επιβεβαιώνει την ύπαρξη του πεδίου Χιγκς το οποίο θεωρείται ότι υπάρχει παντού και αλληλεπιδρά με όλα τα υποατομικά σωματίδια. Αυτή ακριβώς η αλληλεπίδραση δίνει σε κάθε άλλο σωματίδιο διαφορετική μάζα. Για παράδειγμα, κάποια σωματίδια όπως τα πρωτόνια, επιβραδύνονται από το πεδίο Χιγκς, όπως ένα μπαλάκι του τένις όταν περνάει μέσα από άμμο, και γίνονται βαρύτερα, ενώ άλλα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται και γίνονται ελαφρύτερα.
Για να εντοπίσουν το επίμαχο Μποζόνιο, οι επιστήμονες του CERN προκαλούσαν συγκρούσεις πρωτονίων με πολύ μεγάλες ταχύτητες στο εσωτερικού του LHC, και με ειδικές διατάξεις ανίχνευαν τα υποατομικά σωματίδια που δημιουργούνταν. Το έργο τους ήταν όμως δύσκολο, καθώς τα «βαρύτερα» σωματίδια όπως το Μποζόνιο του Χιγκς απομειώνονται αμέσως σε ελαφρύτερα στοιχεία. Ουσιαστικά, αυτό που έψαχναν οι επιστήμονες, και ανακοίνωσαν σήμερα, είναι συγκεκριμένες μετρήσεις αυτών των χαρακτηριστικών απομειώσεων που δείχνουν την ύπαρξη του Μποζονίου. Όλα αυτά με χρήση στατιστικής και με κάποιο βαθμό -πολύ μικρό αβεβαιότητας- καθώς η κατάσταση που δημιουργείται στο εσωτερικό του Μεγάλου Επιταχυντή είναι χαοτική και χρειαζεται αρκετός χρόνος μέχρι να μελετηθούν όλα τα δεδομένα και να ταυτοποιηθεί σε ποια σωματίδια ανήκουν ποιες απομειώσεις.
