Οι επιστήμονες αναζητούν πραγματικά «ψύλλους στα άχυρα», φιλτράροντας μέσα από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές τους στοιχεία από τουλάχιστον 300 τρισεκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων.
Το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) θα ανακοινώσει την Τρίτη την πορεία των ερευνών για το μποζόνιο Χιγκς.
Η ανακάλυψη του σωματιδίου, που θεωρείται το Ιερό Δισκοπότηρο της Φυσικής, θα λύσει τον γρίφο για την ύπαρξη της μάζας στην ύλη. Η επιστημονική κοινότητα περιμένει εναγωνίως τις ανακοινώσεις και υπάρχει έντονη φημολογία ότι θα δημοσιοποιηθούν σαφείς ενδείξεις -αν και όχι αποδείξεις- για την ανακάλυψη του αποκαλούμενου και «σωματιδίου του Θεού».
Το σωματίδιο πήρε το όνομά του από τον Bρετανό επιστήμονα Πίτερ Χιγκς, ο οποίος ήταν ο πρώτος που μίλησε για αυτό πριν από 45 χρόνια. Aποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της σωματιδιακής Φυσικής, αφού καλύπτει το κενό στις θεωρίες για την ύπαρξη της μάζας στην ύλη.
Το μποζόνιο Χιγκς είναι το μόνο από τα σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου που εξακολουθεί να διαφεύγει από τα όργανα παρατήρησης των ερευνητών. Αυτό συμβαίνει γιατί, σύμφωνα με τη θεωρία, εμφανίζεται μόνο σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες σαν αυτές που παρήχθησαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Μέχρι σήμερα, παρά τις εντατικές προσπάθειες των επιστημόνων, δεν έχει καταστεί εφικτός ο εντοπισμός του σωματιδίου που έχει λάβει ανάμεσα στους άλλους χαρακτηρισμούς και αυτόν του «σωματίδιο-φαντομά».
defencenet.gr
Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs θα ήταν αναμφισβήτητα το μεγαλύτερο επιστημονικό επίτευγμα του αιώνα μέχρι σήμερα. Βεβαίως, θα ήταν η πιο σημαντική ανακάλυψη αφότου οι Crick και Watson ανακάλυψαν τη δομή του DNA σχεδόν 60 χρόνια πριν. Την Τρίτη 13 Δεκεμβρίου, οι ερευνητές στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) θα μας πουν πόσο κοντά βρίσκονται στο σωματίδιο θρύλος, όταν παρουσιάσουν τα αποτελέσματα δύο από τα πειράματα που ψάχνουν για το σωματίδιο Higgs.
Ένα πράγμα είναι σίγουρο, οι ερευνητές δεν θα έχουν όλα τα στοιχεία που χρειάζονται για να κάνουν μία οριστική δήλωση ότι έχουν ανακαλύψει το σωματίδιο. Αλλά στην καλύτερη περίπτωση μπορούν να φτάσουν σε αυτό πολύ κοντά.
Πράγματι, μπορεί να αισθάνονται “κατά μόνας” ότι το έχουν βρει, αλλά δεν θα είναι σε θέση να το ομολογήσουν δημοσίως.
Υπάρχουν δύο πειράματα, ή "ανιχνευτές", που ψάχνουν για το σωματίδιο Higgs σε εντελώς διαφορετικούς δρόμους: ο Άτλας και ο CMS. Ο κάθε ένας ανιχνευτής ψάχνει για την παρουσία ενός ειδικού σήματος ανάμεσα στις δισεκατομμύρια συγκρούσεις, που συμβαίνουν σε κάθε ανιχνευτή. Γραφικά το σήμα θα μοιάζει με μια μικρή απότομη αιχμή σαν ακίδα μέσα στα δεδομένα.
Σε αυτό το στάδιο, κάθε αιχμή που μπορούν να δουν οι φυσικοί θα μπορούσε να είναι μια στατιστική ανωμαλία (σφάλμα) και να εξαφανιστεί αργότερα καθώς θα συγκεντρωθούν περισσότερα δεδομένα στον επόμενο γύρο των συγκρούσεων που θα ξεκινήσει το νέο έτος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κανείς δεν θα θέλει να πει ότι έχουν ανακαλύψει το σωματίδιο Higgs σε αυτό το στάδιο, ακόμη και αν μπορούν να βρουν μια όμορφη αιχμή στις γραφικές παραστάσεις τους.
Μέχρι τις αρχές Μαρτίου του 2012, θα έχουν αρκετά στοιχεία για να γνωρίζουμε με βεβαιότητα αν το Higgs υπάρχει ή όχι, και τότε θα ξέρουμε αν έγινε η ανακάλυψη ή όχι με επίσημο τρόπο.
Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο «αλλά». Αν την Τρίτη τα δύο πειράματα βρουν μια μεγάλη ακίδα, το καθένα στον ίδιο ακριβώς χώρο που αναμένεται να βρεθεί το μποζόνιο, ο πειρασμός ακόμα και για τους πιο ψύχραιμους φυσικούςς να πηδήσουν από τη χαρά τους θα είναι ακαταμάχητος.
Σε αυτό το σενάριο, ο καθηγητής Rolf Heuer, ο επικεφαλής του CERN θα εξακολουθεί να είναι υποχρεωμένος να πει ότι αυτό το γεγονός δεν αποτελεί οριστική ανακάλυψη.
Είναι πιθανό να πει αύριο(13/12) ότι έχουμε πολύ ισχυρούς υπαινιγμούς για το Higgs, και ότι ελπίζει ότι αυτοί θα επιβεβαιωθούν το 2012. Όμως ο Heuer και οι συνεργάτες του δεν μπορούν να κάνουν οποιαδήποτε ισχυρότερη δημόσια δήλωση, ακριβώς γιατί οι κορυφές μπορεί να γίνουν μικρότερες, κατά τον επόμενο γύρο των συγκρούσεων.
Υπάρχουν όμως και άλλα δύο σενάρια...
Είναι πιθανό να μην έχει ανιχνεύτει κανένα σήμα από τα δύο πειράματα σε όλη την κλίμακα, όπου αναμένεται να βρεθεί το μποζόνιο. Κι αυτό το γεγονός είναι απίστευτα ενδιαφέρον. Πολύ πιο ενδιαφέρον για τους φυσικούς από την ανακάλυψη του Higgs, στην πραγματικότητα. Η μη εύρεση του θα προσφέρει πάλι μία πολύ, πολύ ισχυρή ένδειξη ότι το Higgs, όπως προβλέπεται από το σημερινό Καθιερωμένο Μοντέλο της φυσικής δεν υπάρχει.
Και πάλι, οι επιστήμονες στον LHC δεν θα ήταν σε θέση να το αποκλείσουν με βεβαιότητα – αλλά στις καρδιές τους θα γνωρίζουν ότι σε λίγους μήνες θα έχουν κάνει μια ανακάλυψη που θα στείλει ένα πολύ σημαντικό μέρος της σημερινής θεωρίας της σωματιδιακής φυσικής στο σκουπιδοτενεκέ.
Το τρίτο και πιο αμφιλεγόμενο αποτέλεσμα θα είναι αν τα αποτελέσματα από κάθε πείραμα είναι ουσιαστικά διαφορετικά, οπότε θα πρέπει να περιμένουμε μέχρι τον Μάρτιο να γνωρίσουμε εάν το Higgs υπάρχει ή όχι.
Η σημασία της ανακάλυψης του Higgs δεν μπορεί να μεγαλοποιηθεί. Μόλις οι φυσικοί μάθουν ότι υπάρχει, μπορούν να αρχίσουν να το μελετούν λεπτομερώς και να ανακαλύψουν αν υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι Higgs. Και το πιο σημαντικό, οι θεωρητικοί φυσικοί μπορούν να απορρίψουν διάφορες εναλλακτικές λύσεις για το Καθιερωμένο Μοντέλο και θα ξεκινήσει ένας αγώνας προσπαθώντας να το αναπτύξουν περαιτέρω.
Δυστυχώς το Καθιερωμένο Μοντέλο εξακολουθεί να μην περιλαμβάνει τη βαρύτητα. Επιπλέον, δεν παρέχει καμιά αιτία που η ύλη να κυριάρχησε πάνω από την αντι-ύλη μετά το Big Bang, επιτρέποντας να τεθεί σε λειτουργία το σύμπαν. Και η θεωρία υπολογίζει μόλις το 4% του Σύμπαντος – την κανονική ύλη του. Το υπόλοιπο, με τη μορφή της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, μένει ακόμα να εξηγηθεί.
Ωστόσο, εάν το μποζόνιο αποκλειστεί, η ζωή θα έχει πολύ ενδιαφέρον πράγματι. Αυτό σημαίνει ότι ο θεμέλιος λίθος που διατηρεί το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν θα υπάρχει, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για νέες, πιο εξωτικές θεωρίες.
Ό,τι θα συμβεί την Τρίτη, η ανακάλυψη ή η μη ανακάλυψη του μποζονίου Higgs θα σηματοδοτήσει το τέλος της αρχής ενός νέου κεφαλαίου στη φυσική.
Ακριβώς όπως η γνώση μας για το Σύμπαν και τη θέση μας σε αυτό άλλαξε μαθαίνοντας τη δομή του ατόμου και τις εξισώσεις του Αϊνστάιν για τον χωρόχρονο, έτσι και τα ευρήματα των επόμενων 50 χρόνων θα είναι ακόμη πιο σημαντικά και μόνο δέος μας εμπνέουν.
Πηγή: BBC
physics4u.gr
Θα ανακοινώσουν την Τρίτη οι φυσικοί ότι βρήκαν στον επιταχυντή LHC το Higgs ή όχι;
Ένα πράγμα είναι σίγουρο, οι ερευνητές δεν θα έχουν όλα τα στοιχεία που χρειάζονται για να κάνουν μία οριστική δήλωση ότι έχουν ανακαλύψει το σωματίδιο. Αλλά στην καλύτερη περίπτωση μπορούν να φτάσουν σε αυτό πολύ κοντά.
Υπάρχουν δύο πειράματα, ή "ανιχνευτές", που ψάχνουν για το σωματίδιο Higgs σε εντελώς διαφορετικούς δρόμους: ο Άτλας και ο CMS. Ο κάθε ένας ανιχνευτής ψάχνει για την παρουσία ενός ειδικού σήματος ανάμεσα στις δισεκατομμύρια συγκρούσεις, που συμβαίνουν σε κάθε ανιχνευτή. Γραφικά το σήμα θα μοιάζει με μια μικρή απότομη αιχμή σαν ακίδα μέσα στα δεδομένα.
Σε αυτό το στάδιο, κάθε αιχμή που μπορούν να δουν οι φυσικοί θα μπορούσε να είναι μια στατιστική ανωμαλία (σφάλμα) και να εξαφανιστεί αργότερα καθώς θα συγκεντρωθούν περισσότερα δεδομένα στον επόμενο γύρο των συγκρούσεων που θα ξεκινήσει το νέο έτος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κανείς δεν θα θέλει να πει ότι έχουν ανακαλύψει το σωματίδιο Higgs σε αυτό το στάδιο, ακόμη και αν μπορούν να βρουν μια όμορφη αιχμή στις γραφικές παραστάσεις τους.
Μέχρι τις αρχές Μαρτίου του 2012, θα έχουν αρκετά στοιχεία για να γνωρίζουμε με βεβαιότητα αν το Higgs υπάρχει ή όχι, και τότε θα ξέρουμε αν έγινε η ανακάλυψη ή όχι με επίσημο τρόπο.
Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο «αλλά». Αν την Τρίτη τα δύο πειράματα βρουν μια μεγάλη ακίδα, το καθένα στον ίδιο ακριβώς χώρο που αναμένεται να βρεθεί το μποζόνιο, ο πειρασμός ακόμα και για τους πιο ψύχραιμους φυσικούςς να πηδήσουν από τη χαρά τους θα είναι ακαταμάχητος.
Σε αυτό το σενάριο, ο καθηγητής Rolf Heuer, ο επικεφαλής του CERN θα εξακολουθεί να είναι υποχρεωμένος να πει ότι αυτό το γεγονός δεν αποτελεί οριστική ανακάλυψη.
 |
| Rolf Heuer |
Είναι πιθανό να πει αύριο(13/12) ότι έχουμε πολύ ισχυρούς υπαινιγμούς για το Higgs, και ότι ελπίζει ότι αυτοί θα επιβεβαιωθούν το 2012. Όμως ο Heuer και οι συνεργάτες του δεν μπορούν να κάνουν οποιαδήποτε ισχυρότερη δημόσια δήλωση, ακριβώς γιατί οι κορυφές μπορεί να γίνουν μικρότερες, κατά τον επόμενο γύρο των συγκρούσεων.
Υπάρχουν όμως και άλλα δύο σενάρια...
Είναι πιθανό να μην έχει ανιχνεύτει κανένα σήμα από τα δύο πειράματα σε όλη την κλίμακα, όπου αναμένεται να βρεθεί το μποζόνιο. Κι αυτό το γεγονός είναι απίστευτα ενδιαφέρον. Πολύ πιο ενδιαφέρον για τους φυσικούς από την ανακάλυψη του Higgs, στην πραγματικότητα. Η μη εύρεση του θα προσφέρει πάλι μία πολύ, πολύ ισχυρή ένδειξη ότι το Higgs, όπως προβλέπεται από το σημερινό Καθιερωμένο Μοντέλο της φυσικής δεν υπάρχει.
Και πάλι, οι επιστήμονες στον LHC δεν θα ήταν σε θέση να το αποκλείσουν με βεβαιότητα – αλλά στις καρδιές τους θα γνωρίζουν ότι σε λίγους μήνες θα έχουν κάνει μια ανακάλυψη που θα στείλει ένα πολύ σημαντικό μέρος της σημερινής θεωρίας της σωματιδιακής φυσικής στο σκουπιδοτενεκέ.
Το τρίτο και πιο αμφιλεγόμενο αποτέλεσμα θα είναι αν τα αποτελέσματα από κάθε πείραμα είναι ουσιαστικά διαφορετικά, οπότε θα πρέπει να περιμένουμε μέχρι τον Μάρτιο να γνωρίσουμε εάν το Higgs υπάρχει ή όχι.
Η σημασία της ανακάλυψης του Higgs δεν μπορεί να μεγαλοποιηθεί. Μόλις οι φυσικοί μάθουν ότι υπάρχει, μπορούν να αρχίσουν να το μελετούν λεπτομερώς και να ανακαλύψουν αν υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι Higgs. Και το πιο σημαντικό, οι θεωρητικοί φυσικοί μπορούν να απορρίψουν διάφορες εναλλακτικές λύσεις για το Καθιερωμένο Μοντέλο και θα ξεκινήσει ένας αγώνας προσπαθώντας να το αναπτύξουν περαιτέρω.Δυστυχώς το Καθιερωμένο Μοντέλο εξακολουθεί να μην περιλαμβάνει τη βαρύτητα. Επιπλέον, δεν παρέχει καμιά αιτία που η ύλη να κυριάρχησε πάνω από την αντι-ύλη μετά το Big Bang, επιτρέποντας να τεθεί σε λειτουργία το σύμπαν. Και η θεωρία υπολογίζει μόλις το 4% του Σύμπαντος – την κανονική ύλη του. Το υπόλοιπο, με τη μορφή της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, μένει ακόμα να εξηγηθεί.
Ωστόσο, εάν το μποζόνιο αποκλειστεί, η ζωή θα έχει πολύ ενδιαφέρον πράγματι. Αυτό σημαίνει ότι ο θεμέλιος λίθος που διατηρεί το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν θα υπάρχει, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για νέες, πιο εξωτικές θεωρίες.
Ό,τι θα συμβεί την Τρίτη, η ανακάλυψη ή η μη ανακάλυψη του μποζονίου Higgs θα σηματοδοτήσει το τέλος της αρχής ενός νέου κεφαλαίου στη φυσική.
Ακριβώς όπως η γνώση μας για το Σύμπαν και τη θέση μας σε αυτό άλλαξε μαθαίνοντας τη δομή του ατόμου και τις εξισώσεις του Αϊνστάιν για τον χωρόχρονο, έτσι και τα ευρήματα των επόμενων 50 χρόνων θα είναι ακόμη πιο σημαντικά και μόνο δέος μας εμπνέουν.
Πηγή: BBC
physics4u.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου