Μποζόνιο Χιγκς: Νέα πεδία γνώσης

του Αλέκου Αναγνωστάκη

Σωματίδιο του Θεού, μποζόνια, κουάρκς... Ένα σύνολο περίπλοκων και απόμακρων εννοιών που ανατροφοδοτούν το φόβο μιας απρόσιτης δήθεν γνώσης. Την περασμένη Τετάρτη, στις 11 ώρα Ελλάδας, ερευνητές του CERN ανακοίνωσαν πως είναι σχεδόν βέβαιοι ότι εντόπισαν «κάτι που μοιάζει με το Χιγκς», το σωματίδιο που θα επιβεβαίωνε ότι γνωρίζουμε το πώς η ύλη αποκτά τη μάζα της.

Η πιθανότητα να έχει πράγματι ανακαλυφθεί ένα σωματίδιο σαν το Χιγκς στο CERN ενισχύεται και «από την ανάλυση ενός ωκεανού δεδομένων», που παρουσίασαν τη Δευτέρα ερευνητές και του αμερικανικού επιταχυντή Tevatron στο εργαστήριο Fermilab στις ΗΠΑ. Εφόσον επιβεβαιωθεί οριστικά η ανακάλυψη, κάτι που αναμένεται τον ερχόμενο Οκτώβριο, ο πειραματικός άθλος θα επηρεάσει το λεγόμενο Καθιερωμένο Μοντέλο, το θεωρητικό οικοδόμημα που αναπτύχθηκε τον περασμένο αιώνα και συγκεντρώνει όλες τις γνώσεις των φυσικών για τα στοιχειώδη συστατικά του Σύμπαντος, τις εξισώσεις που περιγράφουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων.

Στη συνέντευξη στο CERN ήταν παρών και ο ίδιος ο Πίτερ Χιγκς, ο οποίος, σε συνεργασία με άλλους επιστήμονες, 48 χρόνια πριν, το 1964, διατύπωσε τη θεωρία του πεδίου Χιγκς, ενός πεδίου που διατρέχει όλο το Σύμπαν και εμφυσά μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια. Το σωματίδιο Χιγκς αποτελεί μέρος αυτής της θεωρίας. Ο Χιγκς, που είναι άθεος, δυσαρεστήθηκε όταν κόλλησαν στο αναζητούμενο σωμάτιο Χιγκς το παρατσούκλι «σωματίδιο του Θεού». Το διάσημο παρατσούκλι του μυστηριώδους σωματιδίου δημιουργήθηκε για τον τίτλο ενός βιβλίου του νομπελίστα φυσικού Λέον Λέντερμαν, παρά τη θέλησή του, καθώς ο ίδιος επιθυμούσε να το ονομάσει «διαολεμένο σωματίδιο» (goddamn) λόγω του ότι «κανείς δεν μπορούσε να το βρει». Κι έμεινε το ...Θεός (God). Δεν έχει να κάνει επομένως με θρησκευτικές απόψεις.

Το 18ο αιώνα, 2.300 περίπου χρόνια μετά την αφάνεια στην οποία την οδήγησαν η επίθεση των επικρατουσών ιδεών του Πλάτωνα και Αριστοτέλη, η θεωρία του Λεύκιππου και Δημόκριτου επανέρχεται. Επανέρχεται δηλαδή η προσπάθεια διείσδυσης στην ενδοδομή της ύλης, υποστηρίζοντας πως αυτή αποτελείται από αδιαίρετα σωματίδια, τα άτομα. Στο τέλος του 19ου αιώνα, με την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου από τον Thomson, η αντίληψη της έλλειψης εσωτερικής δομής του ατόμου κατέρρευσε. Η ανθρωπότητα μέχρι τη δεκαετία του 1940 πίστευε πως η δομή των σωμάτων βασίζεται τελικά σε τέσσερα σωμάτια τα οποία, αυτά πλέον, δεν υποδιαιρούνται: Τα πρωτόνια, ηλεκτρόνια, νετρόνια και φωτόνια με τα τρία πρώτα να δομούν το άτομο. Μεταξύ του ’30 και του ’50, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, ανακαλύφθηκαν νέα σωμάτια που εμπεριέχονται στην κοσμική ακτινοβολία. Μετά τη δεκαετία του ’50, με την έκρηξη της επιστήμης και της τεχνικής, δημιουργήθηκαν νέα σωμάτια τα οποία όπως ανακαλύπτεται –συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων, νετρονίων και πρωτονίων– έχουν ενδοδομή. Αποτελούνται από επιμέρους μη ελεύθερα στη φύση σωματίδια (κουάρκς) τα οποία εμφανίζονται πάντα κατά ομάδες σχηματίζοντας τα γνωστά ελεύθερα σωμάτια. Αυτά πλέον και προς το παρόν θεωρούνται άτμητα.

Αυτό το διαρκές και συναρπαστικό ταξίδι της επιστήμης στο πιο κοντινό και ταυτόχρονα το πλέον μακρινό, στο εσωτερικό της ύλης, οδήγησε σε πρωτόγνωρα επιστημονικά άλματα, ανακαλύψεις και εφαρμογές που με τη σειρά τους άλλαξαν τους όρους και τρόπους επικοινωνίας και αποξένωσης του ανθρώπου, τους τρόπους και δυνατότητες στην οργάνωση της παραγωγής και της εργασίας, στην κίνηση των κεφαλαίων. Μετέβαλλαν τον τρόπο άσκησης των πολέμων. Συνέτειναν καθοριστικά στη δημιουργία επιστημονικών αλμάτων σε άλλα επιστημονικά πεδία. Η ύπαρξη δυνάμεων –«αλληλεπιδράσεων» πλέον– ερμηνεύεται και αποδίδεται σε στοιχειώδη σωμάτια της ύλης τα οποία έχουν την ιδιότητα να «γεννούν» αντίστοιχες αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις) καθώς αυτά ανταλλάσσονται. Αυτά ονομάστηκαν μποζόνια, από το όνομα του γνωστού Ινδού φυσικού Σαντιεντρανάθ Μποζ, στενού συνεργάτη του Α. Αϊνστάιν. Σε αυτά οφείλονται οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις (φωτόνιο), οι ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις (μποζόνιο Ζ), οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις (γκλουόνιο) και οι βαρυτικές δυνάμεις (βαρυτόνιο).

Αλλά πώς η ύλη, δηλαδή κάθε τι που υπάρχει, μπορεί να αποκτήσει μάζα; Η προτεινόμενη θεωρία από τον Χιγκς διατείνεται ότι υπάρχει ένα πεδίο ενέργειας σε όλο το Σύμπαν, το πεδίο Χιγκς. Καθώς τα σωματίδια κινούνται μέσα του, αλληλεπιδρούν και προσελκύουν μποζόνια Χιγκς, τα οποία συγκεντρώνονται γύρω τους σε ποικίλους αριθμούς. Αν, ας πούμε, φανταστεί κανείς μια μεγάλη γιορτή από άγνωστο μέγα πλήθος κόσμου –αυτό είναι το Σύμπαν– σχετικά άγνωστοι και αδιάφοροι μεταξύ τους καλεσμένοι μπορούν να διασχίσουν το χώρο χωρίς σχεδόν να γίνουν αντιληπτοί, ενώ οι πιο ελκυστικοί θα προσελκύσουν ομάδες φίλων (μποζόνια Χιγκς), οι οποίοι θα τους αναγκάσουν να επιβραδύνουν την πορεία τους. Το ίδιο ισχύει για άμαζα σωματίδια που κινούνται στο προτεινόμενο πεδίο Χιγκς, καθώς κάποια θα προσελκύουν μεγαλύτερες και άλλα μικρότερες συναθροίσεις μποζονίων Χιγκς, αποκτώντας ανάλογη μάζα. Έτσι επιχειρείται η ερμηνεία τόσο της απόκτησης μάζας όσο και της απόκτησης διαφορετικής μάζας.

H αναμενόμενη οριστικοποίηση της ανακάλυψης του σωματιδίου Χίγκς δεν αποδεικνύει φυσικά την κατ’ επανάληψη δήθεν «αποδειχθείσα», διά των επιστημονικών ανακαλύψεων, ύπαρξη του Θεού. Ούτε επιβεβαιώνει τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης των δημιουργιστών. Θα δοθούν όμως απαντήσεις σε κεντρικά ερωτήματα που αφορούν τη δόμηση της μάζας, τη συμπεριφορά της ύλης σε ακραίες καταστάσεις θερμοκρασίας, πίεσης και ενέργειας, την ύπαρξη νέων μικροσωματίων, τη βαθύτερη σχέση ύλης - αντιύλης. Ταυτόχρονα, αυτές οι ίδιες οι απαντήσεις θα γεννήσουν νέα ερωτήματα τα οποία, μαζί με τις αλλαγές στη ζωή μας, θα αλλάξουν και τις απαιτήσεις στην ίδια την επιστήμη, αφού θα ανοίξουν πελάγη νέας άγνοιας η οποία θα προκαλεί να την κατακτήσουμε.


πηγή: Εφημερίδα ΠΡΙΝ