ΑΝΑΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ VΙ: "Αναζητωντας το σωματιδιο του θεου..."

[Γιωργος Αποστολιδης, Εθνος 18.08.08.]

Στο CERN, το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών, όλα είναι έτοιμα για να τεθεί, σε δυο-τρεις εβδομάδες, σε λειτουργία ο Μεγάλος Σωματιδιακός Επιταχυντής (LHC) που χτίστηκε σε βάθος 100 μέτρων και βρίσκεται μέσα σε μια υπόγεια σήραγγα 27 χλμ., η οποία διασχίζει τα σύνορα Γαλλίας - Ελβετίας.

Από τα τέλη Μαϊου η δέσμη πρωτονίων εισήλθε για πρώτη φορά στον Σωματιδιακό Επιταχυντή, στις 21 Ιουλίου άρχισε ο πυρετός της εκκίνησης και όλοι οι μαγνήτες είναι σταθεροί σε θερμοκρασία -291 βαθμούς Κελσίου.

Το σωματίδιο ΗIGGS

Πρόκειται για το μεγαλύτερο έργο υψηλής τεχνολογίας στον κόσμο, που θα αξιοποιηθεί για τη μελέτη των πλέον μικρών δομών της ύλης.

Μια σειρά από πειράματα ίσως δώσουν τις απαντήσεις για τη Μεγάλη Εκρηξη (Big Bang) και πιστοποιήσουν την ύπαρξη του περίφημου σωματιδίου Higgs, που δεν έχει βρεθεί ακόμα πειραματικά. Γεγονός που θα ανοίξει τον δρόμο για την ενοποίηση των διαφορετικών θεωριών της Φυσικής σε μια ενιαία θεωρία που διέπει το σύμπαν.

Σε αρκετά από τα πειράματα που ξεκινούν τον Σεπτέμβριο υπάρχει ελληνική συμμετοχή μέσα σε ένα περιβάλλον υψηλής τεχνολογίας, όπου μετέχει η αφρόκρεμα της διεθνούς επιστήμης.

Στον Επιταχυντή υπάρχουν 4 πειράματα που έχουν εγκατασταθεί στα 4 σημεία της περιφέρειας των 27 χλμ. Είναι τα σημεία όπου θα γίνει η σύγκρουση των πρωτονίων, που ίσως αποκαλύψουν στον άνθρωπο τα μυστικά της φύσης.

Στην πράξη μέσα από τη σύγκρουση πρωτονίων θα υπάρχει μια μοναδική ενέργεια και τα φαινόμενο θα αποτελεί μια αναπαράσταση της Μεγάλης Εκρηξης (Big Bang). Μια μεγάλη περιπέτεια γνώσης μόλις αρχίζει...

Για τους Ελληνες καθηγητές, μεταπτυχιακούς και φοιτητές, τα οφέλη είναι προφανή και απροσμέτρητα: συμμετοχή σε πρωτοποριακή έρευνα, τεχνολογία αιχμής και μεταφορά τεχνογνωσίας.

Τα 4 πειραματα

Στο πείραμα ATLAS, συμμετέχουν τα: ΕΜΠ, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και το Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο. Η ομάδα αποτελείται από 30 καθηγητές, μεταδιδακτορικούς επιστήμονες και μεταπτυχιακούς φοιτητές που ανήκουν σε ένα σύνολο 2.300 επιστημόνων από 164 πανεπιστήμια και ινστιτούτα 35 χωρών.

Στο πείραμα CMS συμμετέχουν τα: Πανεπιστήμιο Αθηνών, ΑΚΕΦΕ "Δημόκριτος" και Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Η ομάδα αποτελείται από 23 καθηγητές, μεταδιδακτορικούς επιστήμονες και μεταπτυχιακούς φοιτητές. Στο CMS μετέχουν 3.000 επιστήμονες από 183 πανεπιστήμια και ινστιτούτα που προέρχονται από 38 χώρες.

Επίσης, στο πείραμα ALICE συμμετέχει το Πανεπιστήμιο Αθηνών με μια ομάδα από 15 καθηγητές, μεταδιδακτορικούς επιστήμονες και μεταπτυχιακούς φοιτητές. Στο ALICE συμμετέχουν 1.000 επιστήμονες από 86 πανεπιστήμια και ινστιτούτα που προέρχονται από 29 χώρες.

"Τα πειράματα ήδη δουλεύουν, όχι με πραγματικές δέσμες πρωτονίων, αλλά με κοσμικές ακτίνες, ενώ παράλληλα έχουν γίνει 1.400 τελικοί έλεγχοι", λέει ο κ. Ευάγγελος Γαζής καθηγητής του ΕΜΠ, επικεφαλής στο πείραμα ATLAS, ο οποίος μετέχει στην προετοιμασία του εγχειρήματος εδώ και 18 χρόνια.

Στον Σωματιδιακό Επιταχυντή υπάρχουν 4 πειράματα που έχουν εγκατασταθεί στα 4 σημεία της περιφέρειας των 27 χλμ. Είναι τα σημεία όπου θα γίνει η σύγκρουση των πρωτονίων, που ίσως αποκαλύψουν στον άνθρωπο τα μυστικά της φύσης.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ ΖΗΤΟΥΝ ΛΥΣΗ

«Οι στόχοι είναι πολλοί, όπως η ανεύρεση του σωματιδίου Higgs και η πιθανή ανακάλυψη σωματιδίων υπερσυμμετρίας, προκειμένου να ερμηνευθεί το 96% του Σύμπαντος που αποτελεί τη σκοτεινή ύλη, τη σκοτεινή ενέργεια.

Εάν τα βρούμε, θα είμαστε οι ευτυχέστεροι των θνητών. Με την έρευνα αυτή, που θα διαρκέσει 10 χρόνια, κλείνει ένα μεγάλο ερωτηματικό που λείπει από τη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων, απαντήσεις που κυνηγούν επί δεκαετίες οι ερευνητές», λέει ο κ. Γαζής για τη σωρεία των ερωτημάτων που ζητούν λύση. Οπως:

Γιατί υπάρχουν σωματίδια με μάζα και άλλα χωρίς μάζα; Ποιος είναι ο λόγος και ποιος είναι ο μηχανισμός που δίνει μάζα σε μερικά σωματίδια;

Μήπως υπάρχουν περισσότερες διαστάσεις από τις 4 που βλέπουμε γύρω μας (3 χωρικές διαστάσεις και μία η διάσταση του χρόνου);

Γιατί ο κόσμος είναι φτιαγμένος από ύλη και όχι από αντιύλη; Για ποιον λόγο χάθηκε η ύλη μετά το πέρασμα του χρόνου;

Το σωματίδιο Higgs θα ερμηνεύσει την πηγή από την οποία προέρχεται η μάζα των σωματιδίων.

Με τα σημερινά δεδομένα γνωρίζουμε μόνο το 4% του Σύμπαντος. Εάν αποδειχθεί η θεωρία των σωματιδίων υπερσυμμετρίας, θα μπορούμε να ξέρουμε από τι έχει "κτιστεί" αυτή η σκοτεινή ύλη.

«Πρόκειται για τη θεωρία που έχει διατυπώσει μαζί με δύο άλλους επιστήμονες ο ακαδημαϊκός κ. Δημήτρης Νανόπουλος. Μας έχει πει τον μηχανισμό του Higgs πριν αυτό παραχθεί και έχει προβλέψει τα δύο υποσωματίδια που προέρχονται από τα δύο πρωτόνια, που αφού συντεθούν θα μας δώσουν το Higgs, το οποίο φαίνεται ότι κρύβει την ερμηνεία για την αυθόρμητη διάσπαση της συμμετρίας των γνωστών μέχρι σήμερα στοιχειωδών σωματιδίων», σημειώνει ο καθηγητής κ. Ευάγγελος Γαζής.

Το Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος" συμμετέχει από τα μέσα της δεκαετίας του '90 στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη του CMS, ενός από τα 4 μεγάλα πειράματα που θα λειτουργήσουν στον επιταχυντή.

«Η κύρια συμμετοχή επικεντρώνεται στον ανιχνευτή Προκαταιγισμού, ενώ σημαντικές συνεισφορές έγιναν στο σύστημα σκανδαλισμού, την υπολογιστική αρχιτεκτονική Grid και την ανάπτυξη αλγορίθμων για επεξεργασία δεδομένων. Μέλη της θεωρητικής ομάδας αναπτύσσουν προγράμματα που περιγράφουν τις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων που συγκρούονται στο LΗC», σημειώνει ο κ. Δημήτρης Λουκάς, επικεφαλής της ομάδας.

«Ο ανιχνευτής Προκαταιγισμού αποτελείται από 5.000 μονάδες αισθητήρων πυριτίου και ηλεκτρονικών, τοποθετημένες σε 8 ημικύκλια.

Το Ινστιτούτο συμμετείχε ενεργά σε όλες τις φάσεις ανάπτυξης του ανιχνευτή. Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής του "Δημόκριτου" σχεδίασε και ανέπτυξε αρχέτυπα αισθητήρων πυριτίου καθώς και VLSI κυκλώματα για επεξεργασία αναλογικού σήματος.

Σε συνεργασία με την ομάδα φυσικής υψηλών ενεργειών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων κατασκεύασε πάνω από 1.000 μονάδες αισθητήρων και είχε την εποπτεία κατασκευής από την εταιρεία Πρίσμα Ηλεκτρονική στην Αλεξανδρούπολη, του συνόλου των 5.000 ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που απαιτούνται για το σύνολο του ανιχνευτή».

------------------------------------------------------------------------------
Το CERN -Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών- ιδρύθηκε το 1954 και εδρεύει στη Γενεύη και ανάμεσα στο μόνιμο προσωπικό του εργάζονται και 15 Ελληνες επιστήμονες. Μεταξύ αυτών είναι και η 38χρονη κ. Μαρία Σπυροπούλου, την οποία διεθνείς επιστημονικοί κύκλοι κατατάσσουν στους κορυφαίους φυσικούς στον κόσμο.

Θα μετάσχει στα μεγάλα αυτά πειράματα απ όπου ίσως προκύψουν απαντήσεις για το πόσες είναι τελικά οι διαστάσεις και πώς έχει προκύψει το Σύμπαν.

Συνολικά το CERN απασχολεί 3.000 εργαζομένους και αποτελεί το μεγαλύτερο παγκοσμίως εργαστήριο βασικής έρευνας στο πεδίο της φυσικής υψηλών ενεργειών. Ως βασικό σκοπό έχει τη διερεύνηση των πιο μικρών θεμελιωδών δομικών λίθων της ύλης, των δυνάμεων με τις οποίες αλληλεπιδρούν και των συμμετριών που παρουσιάζουν στα θέματα που μελετά η Σωματιδιακή Φυσική ή Φυσική των Υψηλών Ενεργειών. Κάθε χρόνο συμμετέχουν σε έρευνες 6.500 επισκέπτες επιστήμονες και σπουδαστές που εκπροσωπούν 500 πανεπιστήμια από 80 χώρες.

"Σύμφωνα με τη σημερινή γνώση, τα πρωτόνια και τα νετρόνια (αδρόνια) αποτελούνται από τρία κουάρκ, τα οποία είναι εγκλωβισμένα μέσα σε αυτά με την ισχυρή ή πυρηνική δύναμη (ή αλληλεπίδραση), μέσω της ανταλλαγής σωματιδίων-φορέων της αλληλεπίδρασης, των γκλουνίων", λέει η επικεφαλής της ομάδας κ. Μάρθα Σπυροπούλου-Στασινάκη, αναπληρώτρια καθηγήτρια του τμήματος Φυσικής, η οποία μετέχει στα προγράμματα του CERN εδώ και πολλά χρόνια, "θα μάθουμε περισσότερα για την πυρηνική δύναμη και απώτερος σκοπός είναι να διατυπωθεί ένας κανόνας που να διέπει όλη την ύλη.

Σκοπός του πειράματος είναι να απαντήσει στο ερώτημα του εγκλωβισμού των κουάρκ στα αδρόνια και στη συνέχεια στον μηχανισμό δημιουργίας τους. Θα δούμε λοιπόν τι γίνεται με ένα σύνολο κανόνων στη φύση", συμπληρώνει η κ. Μάρθα Σπυροπούλου-Στασινάκη.