Άνοιξη και Φυσική – Τα νέα του Μαΐου

Η δράση τον περασμένο μήνα άρχισε από το πείραμα LHCb, ένα από τα τέσσερα κύρια πειράματα που χρησιμοποιούν τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN. Το LHCb δημοσίευσε την πρώτη ανίχνευση παραβίασης της CP-συμμετρίας σε διαδικασίες που περιλαμβάνουν το “γοητευτικό” κουάρκ. Για μισό λεπτό. Ας πάρουμε τα πράγματα ένα-ένα – η παραβίαση της CP-συμμετρίας αξίζει σίγουρα κάτι καλύτερο:

– Ας αρχίσουμε με ένα οποιοδήποτε αντικείμενο και ας φτιάξουμε ένα αντίγραφό του, μόνο που θα έχει τα πάντα αντεστραμμένα σαν να το βλέπαμε στον καθρέφτη· είναι λογικό να περιμένουμε πως θα λειτουργεί όπως θα έκανε και το αρχικό. Πρόκειται για κάτι τόσο διαισθητικό ώστε ακόμα και τα, συνήθως αλλόκοτα, στοιχειώδη σωματίδια φέρονται με αυτόν τον τρόπο.

– Τώρα ας πάρουμε ένα σωματίδιο και το αντι-σωματίδιό του, που έχει δηλαδή αντίθετη τιμή ηλεκτρικού φορτίου και μερικών άλλων χαρακτηριστικών ποσοτήτων. Το αντισωματίδιο θα μας κάνει και πάλι τη χάρη να συμπεριφερθεί φυσιολογικά, δηλαδή με τον ίδιο τρόπο με το αρχικό εκτός από ό,τι αφορά τα αντίθετα φορτία.

– Με βάση τα παραπάνω, τι περιμένουμε από ένα αντισωματίδιο που είναι και αντεστραμμένο; Μάλλον να συμπεριφέρεται όπως και το αρχικό σωματίδιο. (Ας σημειωθεί ότι η “συμπεριφορά” τους συνήθως έγκειται στο να διασπώνται προς ελαφρύτερα σωματίδια μετά από λίγη ώρα.)

– Αυτή η μάλλον συμμετρική συμπεριφορά είναι γνωστή σαν CP-συμμετρία – από τις λέξεις φορτίο, charge, και ισοτιμία, parity.

– Τώρα φτάνουμε στο ζουμί όμως, καθώς ήδη από τη δεκαετία του ’60 είχε παρατηρηθεί πως ορισμένες διαδικασίες παραβιάζουν ενίοτε τον απλό αυτό κανόνα… Ίσως ακούγεται κάπως περίεργο, και είναι. Για την ακρίβεια είναι από τα πιο μυστήρια ζητήματα στη φυσική σωματιδίων σήμερα.

– Αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν δύο από τα έξι κουάρκ, τα σωματίδια που φτιάχνουν τους ατομικούς πυρήνες. Η παραβίαση συμβαίνει από ένα μικρό ποσοστό των κάτω κουάρκ και των παράξενων κουάρκ (ναι, ξέρω, αλλά κάπως έπρεπε να λέγονται κι εξ άλλου ήταν η δεκαετία του ’60).

– Το πείραμα LHCb, λοιπόν, ανίχνευσε τώρα παραβίαση της CP-συμμετρίας και σε διαδικασίες που περιλαμβάνουν γοητευτικά κουάρκ (αγγλιστί charm quarks).

– Αυτό που ανίχνευσαν συγκεκριμένα ήταν διαφορές στους τρόπους διάσπασης σύνθετων σωματιδίων που αποτελούνται και από γοητευτικά κουάρκ, σε σχέση με τα αντι-γοητευτικά.

Το αποτέλεσμα ήταν αναμενόμενο, και ήδη υπολογισμένο, με βάση ό,τι έχει προηγηθεί, αλλά κάθε καινούργιο κομμάτι του παζλ της CP-συμμετρίας αποτελεί είδηση. Ειδικά από τη στιγμή που, όπως πιστεύεται ευρέως, η παραβίασή της μπορεί να συνδέεται με το γιατί στο σύμπαν υπάρχει μόνο ύλη και όχι και αντιύλη σε μεγάλες ποσότητες – οδηγώντας τελικά στην ύπαρξη υλικών σωμάτων αντί για την αμοιβαία εξαΰλωσή τους πριν από κάποια δισεκατομμύρια χρόνια.

Νέα κόλπα, παλιά δεδομένα, προσκρούσεις αστεροειδών…

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler έχει αποσυρθεί από την ενεργό δράση εδώ και καιρό, αφού πρώτα έβαλε τη λέξη “εξωπλανήτες” στη ζωή μας ανακαλύπτοντας γύρω στους δύο χιλιάδες πλανήτες σε τροχιές γύρω από μακρινά άστρα.

Ωστόσο ελάχιστοι από αυτούς μοιάζουν με τη γη, καθώς η ανακάλυψή τους βασίστηκε στο ελαφρύ “σκοτείνιασμα” των άστρων όταν οι πλανήτες τους περνάνε από μπροστά τους. Και όσοι έχουν μέγεθος παρόμοιο με της γης δεν είναι αρκετά μεγάλοι για να αφήσουν το σημάδι τους, ειδικά μπροστά από τις άκρες των άστρων που φαίνονται λιγότερο φωτεινές.

Αλλά όλα αυτά αλλάζουν με μια νέα τεχνική που πατάει σε αυτό ακριβώς το μειονέκτημα, κοιτάζοντας για σκοτεινιάσματα που δεν άρχισαν απότομα. Τα δεδομένα του Kepler ξανα-αναλύονται, δέκα οκτώ νέοι κόσμοι όμοιοι σε διαστάσεις με τη γη έχουν ήδη βρεθεί και πολλοί περισσότεροι μάλλον περιμένουν τη σειρά τους στις υπόλοιπες αποθηκευμένες μετρήσεις.

Μία άλλη επανα-ανάλυση με ενδιαφέρον ήταν αυτή των δειγμάτων σκόνης από τον αστεροειδή Ιτοκάβα, που συλλέχθηκαν από το σκάφος Hayabusa και ήρθαν στη γη εδώ και μία δεκαετία. Ενώ ο Ιτοκάβα θεωρούνταν ιδιαίτερα ξηρός και πετρώδης, βρέθηκε να περιέχει ορυκτά που εγκλωβίζουν μόρια νερού στη δομή τους – σε ποσό αρκετά μεγάλο ώστε να αναβιώσει η θεωρία πως το μισό του νερού της γης μπορεί και να έχει κυριολεκτικά πέσει από τον ουρανό, μέσα σε αστεροειδείς που προσέκρουαν όταν το ηλιακό σύστημα ήταν αρκετά νεότερο.

Και μιλώντας για προσκρούσεις αστεροειδών, έχουμε κάποιες εξελίξεις.

Τον περασμένο μήνα ο αστεροειδής 1999 KW4 πέρασε από κοντά μας σε απόσταση περίπου δεκαπλάσια από της σελήνης, ενώ κάθε του κίνηση παρακολουθούνταν από το Παγκόσμιο Σύστημα Προειδοποίησης για Αστεροειδείς (IAWS). “Και λοιπόν”, σκέφτεστε τώρα. Και λοιπόν η παρατήρησή του έγινε στα πλαίσια της προετοιμασίας για την αποστολή DART της NASA, η οποία ούτε λίγο ούτε πολύ θα χτυπήσει έναν αστεροειδή με ένα διαστημόπλοιο σε τρία χρόνια.

Το 2022 ο αστεροειδής Δίδυμος θα περάσει σε παρόμοια απόσταση και θα αποτελέσει το στόχο της NASA, που υπολογίζει ότι η σύγκρουση θα αλλάξει την ταχύτητά του κατά 1% και περιμένει να δει αν θα καταφέρει να τον βγάλει εκτός πορείας. Ο απώτερος σκοπός είναι βέβαια η προετοιμασία για την περίπτωση που κάποιο παρόμοιο αντικείμενο δοκιμάσει να μας την πέσει στο μέλλον – γιατί όταν έχεις κατακτήσει την ικανότητα να αυτοκαταστραφείς δεν μπορείς να αφήσεις τη φύση να το κάνει αυτό από μόνη της, σαν να ήσουν ένας απλός δεινόσαυρος.