Στην πραγματικότητα δεν υπάρχουμε (vid)

Κατηγορία ΘΕΜΑΤΑ, Φυσική

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

Από τον Αναστάσιο Ν. Πανά

 

Στην προσπάθειά τους να ανακαλύψουν την αλήθεια, οι φυσικοί επιστήμονες μερικές φορές πλησιάζουν επικίνδυνα κοντά της.

«Μάλλον δεν υπάρχουμε, ή τουλάχιστον δεν θα έπρεπε να υπάρχουμε, λένε τώρα οι επιστήμονες του CERN. Image: Supplied

ν

«ΕΙΜΑΣΤΕ φτιαγμένοι από την ύλη των ονείρων», είπε κάποτε ο Σαίξπηρ.
«Μήπως η ζωή είναι ένα όνειρο και το όνειρο ζωή;» αναρωτιόταν ο Ευριπίδης.
«Το ίδιο είναι να ζεις και να είσαι πεθαμένος, να είσαι ξύπνιος και κοιμισμένος, νέος και γέρος. Γιατί αυτά, όταν μεταβάλλονται γίνονται εκείνα, κι εκείνα, όταν με τη σειρά τους μεταβάλλονται, γίνονται αυτά», έλεγε ο Ηράκλειτος (απ. 88).
Τελικά από τι είμαστε φτιαγμένοι;
«Το ερώτημα δεν έχει κανένα νόημα», λένε οι επιστήμονες. «Γιατί, έτσι κι αλλιώς, δεν υπάρχουμε!»
Το παίρνω προσωπικά. «Τι θέλετε να πείτε, παιδιά. Ότι εγώ, που γράφω τώρα αυτές τις γραμμές, δεν υπάρχω καθόλου;»
«Το αν υπάρχεις ή όχι, είναι δικό σου πρόβλημα. Το σύμπαν πάντως δεν υπάρχει», απαντούν.
«Τι λέτε, καλέ; Και το ραντεβού που έχω με τη Λίτσα; Δεν θα γίνει ποτέ;»
«Αν πιστεύεις ότι υπάρχεις, θα γίνει. Αλλά θα είναι μια φαντασίωση, γιατί στην πραγματικότητα δεν υπάρχει κανείς από εμάς. Και πώς υπάρξει, αφού δεν υπάρχει το σύμπαν;»
«Ναι, αλλά αν δεν υπάρχει το σύμπαν δεν υπάρχετε ούτε εσείς. Επομένως, πώς το ξέρετε;»
«Εμείς μπορεί να μην υπάρχουμε, υπάρχει όμως το μποζόνιο Χιγκς», απαντούν με ύφος μυστήριο.
«Πώς είσαστε όμως τόσο βέβαιοι;»
«Είμαστε γιατί ξοδέψαμε 7,5 δισεκατομμύρια ευρώ, σπαταλήσαμε δεκαετίες έρευνας και επιπλέον χρησιμοποιήσαμε τους καλύτερους εγκεφάλους και τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο. Το σύμπαν δεν υπάρχει! Πάει, τέλειωσε!».
ν

Σύγκρουση ιδεών… Όταν το μποζόνιο Χιγκς συνδεθεί με τους «κυματισμούς» της Μεγάλης Έκρηξης, τότε το μυαλό μας καταρρέει. Image: Supplied
ν

Το σωματίδιο του Θεού

Σκέπτομαι μήπως για όλα αυτά φταίει το μποζόνιο Χιγκς, που μερικοί το αποκαλούν και «σωματίδιο του Θεού», ένα καινοφανές υποατομικό σωματίδιο, μεταξύ ύλης και μη ύλης, το οποίο εφευρέθηκε (ή ανακαλύφθηκε – πράγμα που είναι το ίδιο) για να απαντήσει στο ερώτημα: «Γιατί μερικά σωματίδια, όπως το Κορυφαίο κουάρκ, είναι τόσο βαριά, ενώ άλλα, όπως το φωτόνιο, δεν έχουν καθόλου μάζα;»
Για να δώσουν απάντηση σε αυτή την ασυμφωνία, οι φυσικοί πρότειναν λοιπόν μια υποθετική τάξη σωματιδίων, τα γνωστά πια σήμερα μποζόνια Χιγκς, τα οποία πλημμυρίζουν το σύμπαν σαν πυκνή ομίχλη. Η δύναμη που ασκείται από το πεδίο που δημιουργούν τα σωματίδια Χιγκς μπορεί κατά κάποιο τρόπο να συγκριθεί με την έλξη της βαρύτητας.
Για παράδειγμα, το φωτόνιο, που δεν έχει μάζα, μπορεί να διασχίσει ελεύθερα το πεδίο Χιγκς σαν να μην υπάρχει. Άλλα όμως σωματίδια δέχονται μια τόσο μεγάλη έλξη, ώστε στην ουσία αποκτούν βάρος.
Όπως και να ’χει, το μποζόνιο Χιγκς (που ανακαλύφθηκε στο CERN το 2012) απέκτησε ειδικό βάρος, κερδίζοντας το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2013.
ν

«Λοιπόν, παιδιά, μάλλον δεν υπάρχουμε…» Εμβριθείς στοχασμοί, κοιτώντας στην οθόνη του υπολογιστή τη συμπεριφορά των πρωτονίων που εγχέονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (Large Hadron Collider) στο CERN. Image: Supplied
ν

Σημειώστε ότι το μποζόνιο Χιγκς ανήκει στα λεγόμενα «υπερσυμμετρικά σωματίδια». Τα υπερσυμμετρικά σωματίδια είναι αόρατα (δηλαδή μη αισθητά, άρα και μη άμεσα ανιχνεύσιμα) και αντιπροσωπεύουν το 90% του σύμπαντος, το οποίο φυσικά δεν μπορούμε να δούμε.
Με άλλα λόγια, το σωματίδιο Χιγκς υπάρχει και ταυτόχρονα δεν υπάρχει!
ν


ν

Το σύμπαν που… εξαφανίστηκε

Το σωματίδιο Χιγκς σχετίζεται με τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) που δημιούργησε το σύμπαν – και όλους εμάς.
Και εδώ ακριβώς βρίσκεται το πρόβλημα.
Το μποζόνιο Χιγκς, από το οποίο παίρνουν υπόσταση όλα τα άλλα σωματίδια που αποτελούν τα δομικά στοιχεία της ύλης, φαίνεται να εξαφανίστηκε λίγα μόλις λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη!
Όμως, από τη στιγμή που το μποζόνιο Χιγκς εξαφανίστηκε, εξαφανίστηκε μαζί του και το σύμπαν!
Επομένως, πολύ ορθά οι φυσικοί ισχυρίζονται ότι το σύμπαν δεν υπάρχει!
«Αυτό όμως είναι απαράδεκτο», λέει ένας φυσικός. «Αν είχε πράγματι συμβεί, τότε δεν θα ήμασταν εδώ για να το συζητήσουμε!»
Πάλι καλά…
ν

Κάτι, κάπου, κάποτε

Αυτό δεν είναι το μοναδικό μυστήριο της σύγχρονης φυσικής. Όταν έγινε η Μεγάλη Έκρηξη από την οποία δημιουργήθηκε το Σύμπαν και όλα όσα βρίσκονται μέσα του, δημιουργήθηκαν τόσο η ύλη όσο η αντιύλη. Και τα δύο είναι πανομοιότυπα, αλλά με αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, πράγμα που σημαίνει ότι για να διατηρηθεί η συμμετρία, η ύλη και η αντιύλη καταστρέφονται τη στιγμή που θα έρθουν σ’ επαφή (ένα μείον ένα ίσον μηδέν). Έτσι, κανονικά δεν θα έπρεπε να υπάρχουμε.
Το γεγονός, ωστόσο, ότι υπάρχουμε, δείχνει ότι κατά κάποιο τρόπο η ύλη επιβλήθηκε στην αντιύλη, με αποτέλεσμα να διαμορφωθούν όλα όσα βλέπουμε γύρω μας.
Για να εξηγήσουν αυτή τη διαφορά, οι φυσικοί υποθέτουν ότι κάτι, κάπου, κάποτε επέδρασε έτσι ώστε να υπάρξει διαφορά μεταξύ της συνήθους ύλης και της εικόνας της στον καθρέφτη (αντιύλη), κάτι διαφορετικό από ένα απλό ηλεκτρικό φορτίο, και ότι αυτό το κάτι είναι τόσο λεπτό που δεν έχουμε καταφέρει ακόμα να το δούμε.
Στο CERN μέτρησαν με τη μεγαλύτερη ακρίβεια τη μαγνητική ροπή ενός αντιπρωτονίου (το αντι-σωματίδιο του πρωτονίου) και βρήκαν έναν αριθμό που είναι ακριβώς ίδιος με εκείνον του πρωτονίου.
Όπως παρατηρεί ο Christian Smorra, φυσικός του CERN στο πείραμα BASE (Baryon-Antibaryon Symmetry Experiment), επειδή υπάρχει πλήρης συμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης, κανονικά το σύμπαν δεν θα έπρεπε να υφίσταται. Επομένως, λέει ο απογοητευμένος ερευνητής, «πρέπει κάπου να υπάρχει ασυμμετρία, την οποία απλά εμείς δεν μπορούμε να την εντοπίσουμε».
ν

Και τώρα, η Μεγάλη Έκρηξη! Οι κοσμολόγοι έχουν σκοντάψει πάνω σ’ ένα νέο εμπόδιο σχετικά με το τι συνέβη τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας. Image: Supplied
ν

Ας επιστρέψουμε όμως στο σωματίδιο Χιγκς. Είναι αλήθεια πως όταν βγήκαν τα πρώτα αποτελέσματα του «πιο ακριβού πειράματος στον κόσμο», τον Ιούλιο του 2012 στο CERN, οι φυσικοί είχαν την αίσθηση ότι κάτι δεν πήγαινε καλά. Και αυτό γιατί οι επιστήμονες βρήκαν και δεν βρήκαν ένα σωματίδιο που υπάρχει και δεν υπάρχει.
Όπως ομολογεί κυνικά ένας θεωρητικός φυσικός του CERN, «δεν μας έφταναν όλα τα άλλα προβλήματα που είχαμε, δημιουργήσαμε και ένα ακόμη, υπαρξιακό. Πιστεύαμε ότι το σωματίδιο Χιγκς θα απαντούσε σε όλες τις ερωτήσεις μας. Όμως, υπάρχει κάτι ακόμα που εξακολουθεί και μας διαφεύγει».
Είναι ωστόσο πιθανό η παρεξήγηση να οφείλεται στο γεγονός ότι μελετάμε τα στοιχειώδη σωματίδια και το μποζόνιο Χιγκς σε μικροσκοπικές κλίμακες πολύ μικρότερες απ’ ότι ένα άτομο, ενώ η μελέτη του σύμπαντος γίνεται σε μακροσκοπική κλίμακα.
Και όταν λέμε «σύμπαντος», εννοούμε το πληθωριστικό σύμπαν.
ν

Το πληθωριστικό σύμπαν

Πληθωρισμός δεν υπάρχει μόνο στην οικονομία, αλλά και στο σύμπαν. Σύμφωνα με τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων, το σύμπαν πέρασε από μια φάση πάρα πολύ γρήγορης διαστολής στα πρώτα κλάσματα των δευτερολέπτων της γέννησής του.
Αυτό το «επεισόδιο πληθωρισμού», όπως ονομάστηκε, μπορεί να εξηγήσει γιατί το σύμπαν έχει την παρατηρούμενη πυκνότητα και ομοιομορφία. Ο πληθωρισμός όχι μόνο έγινε το κεντρικό αξίωμα της κοσμολογίας, αλλά επίσης χρησιμοποιήθηκε από φιλόδοξους θεωρητικούς φυσικούς για άντληση γνώσεων σχετικά με τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.
ν

Το σύμπαν εν είδη… ωού της Λήδας. Τα κιτρινωπά στίγματα στο πάνω και στο κάτω μέρος αυτής της εικόνας του σύμπαντος, όπως φαίνεται από τη Γη, δείχνουν την «κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου», που είναι απόηχος των κυματισμών της Μεγάλης Έκρηξης. Image: Supplied
ν

Όπως όμως δήλωσε ο Βρετανός κοσμολόγος Ρόμπερτ Χόγκαν (Hogan) του Kings College του Λονδίνου, σε συνέδριο της Βρετανικής Αστρονομικής Εταιρείας, αυτό το μικρό, ελάχιστα κατανοητό κομμάτι του σύμπαντος, δεν φαίνεται να ταιριάζει με τις καθιερωμένες απόψεις μας.
Αυτό το «ελάχιστα κατανοητό κομμάτι του σύμπαντος» αφορά το πληθωριστικό σύμπαν και την λεγόμενη Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου, όπως ονομάζεται το ίχνος, ή υπόλειμμα της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν όταν βρισκόταν σε κατάσταση εξαιρετικά μεγάλων θερμοκρασιών και πιέσεων. Αντιστοιχεί σε ακτινοβολία μέλανος σώματος, θερμοκρασίας 2,73 Κ (Kelvin) και έρχεται από όλες τις κατευθύνσεις. Παρουσιάζει μεγάλη ισοτροπία και ομοιογένεια.
Το πρόβλημα είναι πως όταν η κοσμική εξωγαλαξιακή Ακτινοβολία Υποβάθρου (BICEP 2) συνδυαστεί με τις ιδιότητες του μποζόνιου Χιγκς, ενός σωματιδίου που υποτίθεται ότι δίνει μάζα στο σύμπαν, τα πράγματα χαλάνε, γιατί δείχνει ότι ο πληθωρισμός κατευθύνθηκε προς ένα Big Crunch (Μεγάλη Κατάρρευση) μέσα σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου από τη δημιουργία του σύμπαντος.
ν

Τελικά, υπάρχουμε ή δεν υπάρχουμε;

Όπως εξηγεί ο πειραματικός φυσικός Σπύρος Μαργέτης, που έχει εργαστεί σε πειράματα του CERN, το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν σήμερα οι φυσικοί σχετίζεται με την αδυναμία μας να συνδέσουμε τον μικρόκοσμο με τον μακρόκοσμο.
«Όπως δείχνει η κβαντική χρωμοδυναμική, οι μετρήσεις που παίρνουμε από τον κόσμο των υποατομικών σωματιδίων (αδρόνια), δεν συμφωνεί με τις μετρήσεις που παίρνουμε από τον εξωτερικό κόσμο στον οποίο ζούμε. Μεταξύ τους υπάρχει μια διαφορά όχι μερικών μόνο ψηφίων, αλλά της τάξης του 1040». (1040 = 10 × 10 × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10 x 10 × 10 × 10 × 10 × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10  × 10 × 10).
Με άλλα λόγια, στα πρώτα στάδια γέννησης του κόσμου, υπήρχε “κάτι” που σήμερα έχει εξαφανιστεί. Εφόσον όμως αυτό το “κάτι” ήταν απαραίτητο για τον σχηματισμό του κόσμου –και εμάς των ιδίων– και σήμερα έχει εξαφανιστεί, σημαίνει ότι κανονικά θα έπρεπε να εξαφανιστούμε κι εμείς.
Είναι ένα από τα μεγάλα μυστήρια της επιστήμης για το οποίο δεν υπάρχει καμιά εξήγηση. Και το μυστήριο προκύπτει από τις διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ του μικρόκοσμου των αδρονίων, όπως το μποζόνιο Χιγκς, από τα οποία δημιουργούνται όλα τα άλλα σωματίδια, και των δεδομένων που παίρνουμε από το εξωτερικό διάστημα, όπως από την Ακτινοβολία Υποβάθρου (BICEP 2).
Θυμίζουμε ότι τα αδρόνια, σε αντίθεση με τα λεπτόνια, μετέχουν στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις, όπως είναι η πυρηνική δύναμη. Είναι η δύναμη που κρατά τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί για να σχηματίσουν τους πυρήνες των ατόμων.
«Αν τα αποτελέσματα που παίρνουμε από το BICEP 2 είναι σωστά», λέει ένας από τους ερευνητές του Kings College, «τότε πρέπει να υπάρχει κάποια νέα φυσική σωματιδίων πέρα από αυτή που γνωρίζουμε σήμερα».
Λέτε, στο τέλος, οι φυσικοί να αλλάξουν κατεύθυνση και να γίνουν φιλόσοφοι;
ν

ν

 


Translate this post