Προοπτική του Λίβερπουλ: τα εκκρεμή ζητήματα μας με το σύμπαν

«Αναζητώντας ρωγμές στο υπάρχον μοντέλο της φυσικής»

Με δεδομένη την επιτυχία του Καθιερωμένου Προτύπου, το οποίο περιγράφει με λεπτομέρεια τη συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων που συγκροτούν την ύλη και τις τρεις από τις βασικότερες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις στη φύση, από ποιες «ρωγμές» σε αυτό το μοντέλο θα προκύψουν οι νέες επαναστατικές ανακαλύψεις στη φυσική;

Από τους πλέον αρμόδιους για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα είναι οι επιστήμονες που εργάζονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών (ΣΕΡΝ), μια από τις βασικότερες ερευνητικές διατάξεις για την επέκταση της φυσικής πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Έτσι, η Τάρα Σίαρς, καθηγήτρια φυσικής στο πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ και μέλος του πολυπληθούς επιστημονικού επιτελείου του ΜΕΑ, έγραψε πρόσφατα στο σάιτ του ιδρύματος ένα άρθρο σχετικά με το παρελθόν του ΜΕΑ και τη δεύτερη φάση των πειραμάτων, η οποία αναμένεται να ξεκινήσει σύντομα.

Κάνοντας αρχικά έναν απολογισμό της πρώτης φάσης των πειραμάτων, η Σίαρς αναφέρει κατ’ αρχάς πως ο επιταχυντής έδειξε για μια ακόμη φορά πόσο εντυπωσιακό είναι το ισχύον μοντέλο. Κι αυτί γιατί οι μετρήσεις των σωματιδίων που παράχθηκαν στον ΜΕΑ, όπως και η συμπεριφορά τους στα πειράματα που διεξήχθησαν, επιβεβαίωσε τις προβλέψεις της θεωρίας.
Ακόμη καλύτερα, δύο ανεξάρτητα πειράματα βρήκαν το μποζόνιο Χιγκς, το μόνο σωματίδιο που προβλεπόταν από τη θεωρία και δεν είχε εντοπισθεί προηγουμένως. Επομένως, το 2013, όταν ο επιταχυντής διέκοψε τη λειτουργία του για συντήρηση και αναβάθμιση, είχε ήδη κερδίσει μια θέση στην ιστορία της επιστήμης.
Παρ’ όλα αυτά, επισημαίνει η Σίαρς, παρόλο που η θεωρία επιβεβαιώθηκε αλλεπάλληλες φορές μέσω του επιταχυντή, είναι βέβαιο πως δεν αποτελεί την τελευταία «λέξη» σε όσα χρειάζεται να γνωρίσει ο άνθρωπος για να κατανοήσει τον κόσμο που τον περιβάλλει. Χαρακτηριστικό είναι πως το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν περιλαμβάνει καμία εξήγηση για τα πλέον κυρίαρχα και θεμελιώδη χαρακτηριστικά του σύμπαντος, όπως τη φύση της σκοτεινής ύλης και ενέργειας.
Στην πραγματικότητα, προσθέτει η επιστήμονας, υπάρχουν πολλά που σήμερα είναι άγνωστα ακόμη και για το σωματίδιο Χιγκς. Επομένως, παρόλο το μποζόνιο συμφωνεί με τις θεωρητικές προβλέψεις, είναι πιθανό η πραγματική του φύση να είναι εξωτική.

ΣΕΡΝ

Σε αυτές τις υψηλότερες ενέργειες, επισημαίνει η Σίαρς, θα αποκαλυφθούν πτυχές του σύμπαντος που παρέμεναν άγνωστες μέχρι σήμερα.

Τέτοια γνωστικά κενά κάνουν τους επιστήμονες να υποπτεύονται πως ίσως υπάρχει μια καλύτερη, πιο θεμελιώδης, και πιο διεξοδική περιγραφή του σύμπαντος, η οποία να περιλαμβάνει και να διευρύνει τις προβλέψεις που σήμερα γίνονται με το Καθιερωμένο Πρότυπο. Στην επιστημονική κοινότητα έχουν προταθεί δεκάδες ιδέες, ξεκινώντας από απλές επεκτάσεις του Καθιερωμένου Προτύπου και καταλήγοντας σε τουλάχιστον φαινομενικά παράξενες θεωρίες.
Μία από αυτές, αν οι επιστήμονες του ΜΕΑ είναι τυχεροί, θα αποδειχθεί στην πράξη πως περιγράφει πολύ περισσότερα φαινόμενα από το υπάρχον μοντέλο.
Για να συμβεί κάτι τέτοιο, αναφέρει η φυσικός στο άρθρο της, θα πρέπει για αυτή τη θεωρία να προκύψει μία μέτρηση που να την επιβεβαιώνει και ταυτόχρονα να διαψεύδει το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Αυτό δεν συνέβη στην πρώτη φάση λειτουργίας του ΜΕΑ, κάνοντας τους επιστήμονες να αδημονούν για δεδομένα από το δεύτερο στάδιο πειραμάτων στον επιταχυντή.
Η ανυπομονησία των φυσικών προέρχεται από το γεγονός πως ο επιταχυντής έχει αναβαθμισθεί και βελτιωθεί σε τέτοιο βαθμό, που πρόκειται για σχεδόν καινούριο μηχάνημα.
«Πάνω από 1 εκατομμύρια εργατοώρες έχουν δαπανηθεί για να εξακριβωθεί πως η διάταξη θα παράγει δέσμες σωματιδίων σε ενέργειες και με χαρακτηριστικά ακριβώς ίδια με αυτά που έχουν προβλεφθεί», υπογραμμίζει η επιστήμονας.
Σε αυτές τις υψηλότερες ενέργειες, επισημαίνει η Σίαρς, θα αποκαλυφθούν πτυχές του σύμπαντος που παρέμεναν άγνωστες μέχρι σήμερα, και μάλιστα με τέτοια λεπτομέρεια η οποία δεν θα μπορεί να συγκριθεί με κανένα πείραμα σε επιταχυντή στο παρελθόν.
«Για εμάς, θα είναι σαν να ανακαλύπτουμε έναν καινούριο κόσμο και να ξεκινούμε να τον εξερευνούμε χωρίς χάρτη. Δεν μπορούμε να προβλέψουμε τι είδους παράξενα “πλάσματα” θα συναντήσουμε, ωστόσο θα ψάξουμε παντού για να βρούμε όσο το δυνατόν περισσότερα.
Πάντως, η αποστολή μας είναι μεγαλύτερη απ’ ό,τι των διάσημων εξερευνητών του παρελθόντος, αφού η εξερεύνηση δεν αφορά κάποια ήπειρο, αλλά ολόκληρο το σύμπαν.
Πρόκειται για μία γνήσια και εντυπωσιακή επιστημονική περιπέτεια», γράφει χαρακτηριστικά.
Σε αντίθεση με το πρώτο στάδιο του ΜΕΑ (ΣΕΡΝ), όταν οι φυσικοί ήταν σε μεγάλο βαθμό βέβαιοι ότι είτε θα έβρισκαν το Καθιερωμένο Πρότυπο είτε πως το συγκεκριμένο μοντέλο θα κλονιζόταν, αν το μποζόνιο Χιγκς δεν εντοπιζόταν, τώρα δεν υπάρχει ένα καθαρό οδόγραμμα για αυτή την «επιστημονική περιπέτεια».
Κι’ αυτό γιατί δεν υπάρχει κάποιο σαφώς αδύναμο σημείο στο ισχύον μοντέλο, για να ξεκινήσει η αναζήτηση από εκεί.
«Πρέπει να “ξεψαχνίσουμε” κάθε παράμετρο του Καθιερωμένου μοντέλου, για “ρωγμές” σε υψηλές ενέργειες, ώστε να αναζητήσουμε νέα, απρόβλεπτα σωματίδια τα οποία θα αποκαλυφθούν μέσα από αυτές τις ρωγμές.
Είμαστε έτοιμοι και πρόθυμοι να βρούμε ό,τι άγνωστο μέχρι σήμερα “βρίσκεται εκεί έξω”.
Τα ερωτήματα που μένουν αναπάντητα δεν μας αφήνουν την πολυτέλεια για κάτι διαφορετικό», καταλήγει η Σίαρς.

περιοδικόσυμμετρία.οργκ/Νταν Τσενγκ, Ελέν Φιλίτσε

Κάνοντας αρχικά έναν απολογισμό της πρώτης φάσης των πειραμάτων, η Σίαρς αναφέρει κατ’ αρχάς πως ο επιταχυντής έδειξε για μια ακόμη φορά πόσο εντυπωσιακό είναι το ισχύον μοντέλο.

Πηγή: Ναυτεμπορική - φυσική.. σκέψη - Πανεπιστήμιο Λίβερπουλ