Καλοκαίρι και φυσική: τα νέα του Αύγουστου

Τον περασμένο μήνα ανακοινώθηκαν τέσσερις ενδιαφέρουσες, με τον δικό τους τρόπο, εξελίξεις. Μία από αυτές έλαβε χώρα σε έναν αστεροειδή, δύο σε εργαστήρια υποατομικών σωματιδίων, και η τέταρτη ξεκαθάρισε ένα περσινό αίνιγμα στον ουρανό.

Νερό στη Δήμητρα
Η Δήμητρα (Ceres) είναι ο μεγαλύτερος αστεροειδής του ηλιακού συστήματος και καυτός προορισμός διαστημικής εξερεύνησης. Και τώρα, δεδομένα του σκάφους Dawn της NASA στηρίζουν την ύπαρξη ενός αποθέματος νερού κάτω από την επιφάνεια του αστεροειδή. Η κρυφή αυτή θάλασσα μπορεί να έχει διαστάσεις ακόμα και εκατοντάδων χιλιομέτρων και απ’ ό,τι φαίνεται ένα μέρος του νερού της διαποτίζει την επιφάνεια, όπου αφήνει σημάδια από άλατα που οδήγησαν στην ανακάλυψή της.

Το Χιγκς και τα μιόνια
Τα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων βλέπουν σταθερά ενδείξεις για την ύπαρξη του περίφημου μποζόνιου του Χιγκς εδώ και μια δεκαετία (που σε κάποιους από εμάς θυμίζει ότι τα χρόνια περνάνε γρήγορα). Τα ίδια τα Χιγκς υφίστανται για πολύ μικρό χρονικό διάστημα όταν δημιουργούνται στις συγκρούσεις, και γρήγορα παράγουν άλλα είδη σωματιδίων. Αυτό σημαίνει ότι για να τα “δει” κάποιος εντοπίζει ομάδες σωματιδίων που είχαν κοινή καταγωγή από ένα άλλο σωματίδιο· του οποίου η μάζα και άλλα χαρακτηριστικά θα ταιριάζουν με ό,τι είχε προβλέψει η θεωρία για το Χιγκς, αν όλα πήγαν καλά.
Μέχρι τώρα όλα πήγαν καλά και το Χιγκς έχει τα προβλεπόμενα χαρακτηριστικά. Παρ’ όλ’ αυτά, τα σωματίδια μέσω των οποίων έχει ανιχνευθεί έμμεσα δεν καλύπτουν την πλήρη γκάμα σωματιδίων που γνωρίζουμε. Ο λόγος είναι ότι το Χιγκς “συνδέεται” περισσότερο με τα σωματίδια που είναι πιο βαριά, με αποτέλεσμα να τα παράγει πιο συχνά κι έτσι να ανιχνεύονται και πιο συχνά στα πειράματα.
Αλλά τώρα μπήκαν πλέον στο παιχνίδι και κάποια από τα ελαφρύτερα σωματίδια. Το ATLAS και το CMS, τα δύο πελώρια πειράματα που χρησιμοποιούν τις συγκρούσεις του Επιταχυντή, ανακοίνωσαν ότι το Χιγκς πλέον ανιχνεύθηκε έμμεσα και μέσω των μιονίων. Τα μιόνια είναι σωματίδια που πολλοί περιγράφουν σαν τα πιο “γεμάτα” ξαδέρφια των ηλεκτρόνιων, καθώς έχουν παρόμοιες ιδιότητες αλλά μεγαλύτερη μάζα από τα ηλεκτρόνια, αλλά ακόμα κι έτσι ανήκουν στα ελαφρύτερα σωματίδια.
Όπως οτιδήποτε σχετικό με το Χιγκς την τελευταία δεκαετία, έτσι και τώρα όλα πήγαν καλά, με την έννοια ότι οι λεπτομέρειες των πειραματικών ευρημάτων συμφωνούν με τις προβλέψεις της θεωρίας. Αλλά παρ’ όλο που δεν υπήρξαν εκπλήξεις η διερεύνηση όλο και περισσότερων χαρακτηριστικών του Χιγκς είναι σημαντική ιστορία, καθώς το πιο πρόσφατα ανακαλυμμένο στοιχειώδες σωματίδιο παραμένει ένα μισο-εξερευνημένο νησάκι, και στην άγνωστη πλευρά του θα μπορούσε να γίνεται πάρτι.

Ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, ένταση
Όπως ειπώθηκε και πιο πάνω αυτό που κάνουν πολλά πειράματα σωματιδιακής φυσικής είναι να συγκρίνουν τον τρόπο που “συμπεριφέρονται” τα σωματίδια με τις προβλέψεις της σχετικής θεωρίας. Το θεωρητικό πλαίσιο που περιγράφει τα σωματίδια όπως τα ξέρουμε, γνωστό με το όχι πολύ ευφάνταστο όνομα Καθιερωμένο Πρότυπο, έχει αποδειχθεί εξαιρετικά ανθεκτικό σε αυτές τις συγκρίσεις, καθώς οι προβλέψεις του πάντα ταιριάζουν με την πραγματικότητα. Για την ακρίβεια είναι η επιστημονική θεωρία που έχει ελεγχθεί πειραματικά περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη στην ιστορία, και πάντα βγαίνει νικήτρια.
Ταυτόχρονα, οτιδήποτε βρεθεί να διαφωνεί με το Μοντέλο θα είναι μουσική στα αυτιά των φυσικών, καθώς θα προσφέρει κλου για επόμενες ανακαλύψεις. Και γι’αυτό τα πειράματα κοιτάζουν όλο και από πιο κοντά τα υποατομικά σωματίδια ελπίζοντας να τα πιάσουν να ξεφεύγουν.
Παρ’όλο που έγραψα ότι Το Μοντέλο νικάει πάντα, ήταν λίγο απλουστευτικό: έχουν εμφανιστεί και ελάχιστες περιπτώσεις όπου “υπάρχει ένταση”, όπως τίθεται ευγενικά, ανάμεσα στις πειραματικές μετρήσεις και τις προβλέψεις της θεωρίας. Το θέμα δεν έχει ακόμα διαλευκανθεί καθώς περισσότερα πειράματα δουλεύουν στο να τις διασταυρώσουν.
Και τώρα, μια καινούργια περίπτωση μπορεί να εμφανίστηκε.
Η καινούργια ένταση με το Καθιερωμένο Πρότυπο βρέθηκε στα επίπεδα ενέργειας του ποζιτρόνιουμ· το ποζιτρόνιουμ με το κουλ όνομα αποτελείται από ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντι-ηλεκτρόνιο (γνωστό σαν ποζιτρόνιο) που περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Όπως συμβαίνει και στα άτομα, οι ενέργειες που μπορούν να έχουν τα ηλεκτρόνια στις τροχιές τους είναι πολύ συγκεκριμένες και καθορίζονται από τις ιδιότητες των εμπλεκόμενων σωματίδιων. Και μάλιστα είναι συγκεκριμένες σε τέτοιο βαθμό ώστε η μέτρησή τους είναι μία από τις πιο στάνταρ διαδικασίες ελέγχου του Μοντέλου.
Η καινούργια μέτρηση του ποζιτρόνιουμ από την ομάδα του University College London πέτυχε περισσότερη ακρίβεια απ’ό,τι οι προηγούμενες, οπότε και βρήκε ότι ένα από τα επίπεδα ενέργειας είναι λίγο τοις χιλίοις μεγαλύτερο απ’ό,τι προβλέπει η θεωρία.
Από εδώ θα μπορούσε να βγει κάτι μεγάλο αλλά, όπως πάντα σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι πολύ πιθανότερο ότι απλά έπαιξε κάποιο πειραματικό σφάλμα. Ναι, το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι σαν τον ντήλερ στο καζίνο, περιμένουμε ότι πάντα θα κερδίζει. Το επόμενο βήμα πλέον είναι να ελεγχθεί αυτό το αποτέλεσμα από άλλα πειράματα και να δούμε αν πρόκειται για τζάκποτ.

Αποκάλυψη Μπέτελγκεζ
Τον περασμένο χειμώνα ο ερυθρός υπεργίγαντας Μπέτελγκεζ, το αστέρι στον αριστερό ώμο του Ωρίωνα, έχασε γρήγορα πολλή από τη φωτεινότητά του. Αυτό έκανε κόσμο να ελπίζει ότι θα εξελισσόταν σε έναν θεαματικό υπερκαινοφανή αλλά μετά από λίγο καιρό επανήλθε. Παρ’όλ’αυτά, κανείς δεν ήταν σίγουρος για το τι ακριβώς έγινε.
Όμως τώρα η εξήγηση μπορεί να δόθηκε από το τηλεσκόπιο Hubble και τις εικόνες που συνέλεξε εκείνη την περίοδο: φαίνεται ότι ο Μπέτελγκεζ είχε κρυφτεί από ένα σύννεφο αερίου που έτυχε να εκτοξεύσει ο ίδιος προς τη μεριά της γης. Το να εκτινάσσουν αέριο στο διάστημα είναι κάτι που κάνουν γενικά τα αστέρια, αλλά αυτή τη φορά η διεύθυνση της κίνησής του έτυχε να δημιουργήσει ένα μικρό μυστήριο. (Είναι ενδιαφέρον πάντως το ότι από τον Ιούνιο, σε ένα plot twist, ο Μπέτελγκεζ έχει αρχίσει να ξανασκοτεινιάζει.)