Του Κώστα Δεληγιάννη
Έπειτα από πολύμηνη «χειμερία νάρκη», ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN τέθηκε ξανά σε λειτουργία, παρέχοντας και πάλι δεδομένα στις επιστημονικές ομάδες που συμμετέχουν στα πειράματά του.
Ο LHC αναμένεται να παραμείνει ενεργοποιημένος για έξι μήνες, με συνέπεια να πραγματοποιηθούν 2 τετράκις εκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων στο εσωτερικό του.
Το παραπάνω νούμερο είναι εξαπλάσιο από τον αριθμό των συγκρούσεων το 2015 και λίγο μόλις μικρότερο από το συνολικό πλήθος συγκρούσεων που έγιναν στον επιταχυντή κατά την πρώτη φάση λειτουργίας του, η οποία διήρκεσε τρία χρόνια.
«Το 2016 θα επικεντρωθούμε στο να παράγουμε το μέγιστό αριθμό δεδομένων για τα πειράματά μας», σημείωσε χαρακτηριστικά η Φαμπιόλα Τζιανότι, γενική διευθύντρια του CERN.
O LHC είναι ο ισχυρότερος επιταχυντής στον κόσμο. Τέσσερις ανιχνευτές αναλαμβάνουν να καταγράψουν και να μελετήσουν τα «θραύσματα» που δημιουργούνται στο εσωτερικό του, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα στους επιστήμονες να ερευνήσουν τα σωματίδια που παράγονται με αυτό τον τρόπο καθώς και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις.
Στο διάστημα από το 2010 έως το 2013, η ενέργεια του επιταχυντή άγγιξε τα 8 TeV (teraelectronvolts).
Με την αναβάθμιση των συστημάτων του, η οποία διήρκεσε δύο χρόνια, η διάταξη τέθηκε ξανά σε λειτουργία την άνοιξη του 2015, αυξάνοντας την ενέργεια των συγκρούσεων στα 13 TeV.
Αυτές οι σφοδρότερες συγκρούσεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να μελετήσουν «περιοχές» της φυσικής στις οποίες δεν είχαν πρόσβαση νωρίτερα.
Επομένως, σε αυτή τη δεύτερη φάση λειτουργίας έχει αυξηθεί κατά 25% η παραγωγή «σωματιδίων του Θεού», των μποζονίων που προσδίδουν μάζα στα υπόλοιπα σωματίδια και επιβεβαίωσε πειραματικά ο LHC στο αρχικό στάδιο των πειραμάτων.
Παράλληλα, έχει αυξηθεί πάνω από 40% η πιθανότητα ανακάλυψης βαρύτερων σωματιδίων, τα οποία δεν είχαν παραχθεί ποτέ ως σήμερα.
Σχεδόν όλη η γνώση της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων περιλαμβάνεται στο Καθιερωμένο Πρότυπο, μία θεωρία που περιγράφει τους «δομικούς λίθους» της ύλης και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα. Κατά το πρώτο στάδιο λειτουργίας του επιταχυντή και με την ανακάλυψη του «σωματιδίου του Θεού, ουσιαστικά επαληθεύτηκε πειραματικά και ο τελευταίος «κρίκος» του Καθιερωμένου Προτύπου.
Στον LHC εντοπίσθηκαν επιπλέον για πρώτη φορά σωματίδια που αποτελούνται από πέντε κουάρκ, ενώ επίσης μελετήθηκε το υπέρθερμο ρευστό που είχε σχηματισθεί λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Όλες αυτές οι μελέτες βρέθηκαν επίσης σε συμφωνία με τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου.
«Μέχρι αυτή τη στιγμή το Καθιερωμένο Πρότυπο φαίνεται να εξηγεί τις ιδιότητες της ύλης, γνωρίζουμε όμως ότι πρέπει να υπάρχει κάτι πέρα από το συγκεκριμένο μοντέλο» σημειώνει η Ντενίζ Κάλντγουέλ, διευθύντρια του Τμήματος Φυσικής του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ.
«Αυτή η “νέα φυσική” μπορεί να αποκαλυφθεί μόνο με περισσότερα δεδομένα, τα οποία θα προκύψουν από τη δεύτερη φάση λειτουργίας του LHC».
Για παράδειγμα, το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν εξηγεί τη βαρύτητα, η οποία είναι μία από τια τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν. Επίσης, δεν παρέχει καμία ερμηνεία για τη φύση της σκοτεινής ύλης, η οποία αλληλεπιδρά με τη συμβατική ύλη αποκλειστικά μέσω της βαρύτητας.
Παράλληλα, δεν περιγράφει την αιτία που η ύλη υπερίσχυσε της αντιύλης στο «νεαρό» σύμπαν, ώστε αν δημιουργηθεί ο «κόσμος» όπως τον γνωρίζουμε σήμερα.
Πολλές θεωρίες που έχουν προταθεί περιγράφουν διαδικασίες που είναι τόσο σπάνιες, ώστε να χρειάζονται δισεκατομμύρια συγκρούσεις για να προκύψουν τα φαινόμενα που προβλέπουν και τα οποία θα τις επιβεβαίωναν.
Οι επιστήμονες χρειάζονται επίσης έναν τεράστιο όγκο δεδομένων για να παρατηρήσουν με μεγάλη ακρίβεια γνωστά φαινόμενα, τα οποία προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Οποιαδήποτε απόκλιση ανάμεσα στις προβλέψεις του μοντέλου από τη μια μεριά, και στον τρόπο που αυτά εξελίσσονται στην πραγματικότητα, ίσως αποτελέσει το πρώτο βήμα για μια «νέα φυσική».
