Δ. Σιμόπουλος: Το σωματίδιο του Θεού

Παρ’ όλη τη μεγάλη προσφορά του Λέντερμαν (φωτ.) στη σωματιδιακή φυσική, για εκείνο που μάλλον θα τον θυμούνται στο μέλλον είναι ο τίτλος ενός εκλαϊκευμένου βιβλίου που έγραψε, «Το σωματίδιο του Θεού».

Ο ​​Λέον Λέντερμαν (1922-2018), ο περίφημος Αμερικανός καθηγητής και πειραματικός φυσικός, κάτοχος του βραβείου Νομπέλ Φυσικής του 1988, οραματιστής και για μια δεκαετία διευθυντής του αντίστοιχου με το ευρωπαϊκό CERN αμερικανικού εργαστηρίου Fermilab στο Ιλινόι, πέθανε την περασμένη εβδομάδα σε ηλικία 96 ετών. Η ειρωνεία της τύχης είναι ότι παρ’ όλη τη μεγάλη του προσφορά στη σωματιδιακή φυσική όλα αυτά τα χρόνια, για εκείνο που μάλλον θα τον θυμούνται στο μέλλον είναι ο τίτλος ενός εκλαϊκευμένου βιβλίου που έγραψε για την ιστορία της σωματιδιακής φυσικής, «The God Particle» (1993). Eνας τίτλος που «κόλλησε» και έκανε διεθνώς γνωστό το Μποζόνιο Higgs ως «το σωματίδιο του Θεού», αν και ο τίτλος που ήθελε να δώσει ο ίδιος ο Λέντερμαν στο βιβλίο του ήταν «The Goddamn Particle» [«το γκαντέμικο (διαβολεμένο-αναθεματισμένο) σωματίδιο»] επειδή επί μισόν αιώνα ήταν αδύνατον να εντοπιστεί. Ο εκδότης, όμως, του βιβλίου θεώρησε το επίθετο του τίτλου (Goddamn) προσβλητικό και έτσι έκοψε το δεύτερο συνθετικό της λέξης (το damn=αναθεματισμένος) αφήνοντας μόνο του το πρώτο συνθετικό (God=Θεός)!
Είτε έτσι, όμως, είτε αλλιώς 19 χρόνια μετά την έκδοση του βιβλίου του Λέντερμαν τα πειράματα που γίνονταν στο CERN όλα αυτά τα χρόνια εντόπισαν επί τέλους το περίφημο αυτό σωματίδιο, την ύπαρξη του οποίου είχε θεωρητικά προτείνει το 1964 ο Σκωτσέζος φυσικός Πίτερ Χιγκς (1929-). Την εποχή μάλιστα εκείνη ακόμη και ο Χιγκς δεν πίστευε ότι είχε ανακαλύψει κάτι σημαντικό. Σε μία επιστολή σε κάποιον συνάδελφό του έγραφε το εξής: «Το καλοκαίρι ανακάλυψα κάτι τελείως άχρηστο»!
Κι όμως σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο της σύγχρονης φυσικής, που ονομάζεται «Καθιερωμένο Πρότυπο», μας έλειπε να ανακαλύψουμε το σημαντικό αυτό σωματίδιο που είναι φορέας ενός νέου είδους πεδίου που είναι διάχυτο στο Σύμπαν και ονομάζεται «πεδίο Χιγκς», και φυσικά και του μποζονίου Χιγκς που είναι ο φορέας του. Το σωματίδιο Χιγκς, όμως, αν και ιδιαίτερα σημαντικό, κρυβόταν πάρα πολύ καλά αφού εμφανίζεται μια φορά σε κάθε ένα τρισεκατομμύριο συγκρούσεις σωματιδίων. Παρ’ όλα αυτά στις 4 Ιουλίου 2012, ανακοινώθηκε τελικά στο CERN ο εντοπισμός του απαραίτητου αυτού σωματιδίου, ενώ η ανίχνευσή του επαληθεύτηκε για δεύτερη φορά μερικούς μήνες αργότερα συμπληρώνοντας έτσι το «Καθιερωμένο Πρότυπο» της σύγχρονης φυσικής.
Γιατί χωρίς το πεδίο Χιγκς τίποτα στο Σύμπαν δεν θα είχε μάζα, αφού η ύπαρξη του πεδίου αυτού δίνει σε όλα τα σωματίδια τη μάζα τους. Το πεδίο αυτό μπορεί να παρομοιαστεί με μια παχύρρευστη «θάλασσα» μέσα στην οποία «κολυμπάνε» όλα τα σωματίδια. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα διάφορα σωματίδια «κολυμπάνε» μέσα στο πεδίο αυτό παίρνουν και τη δεδομένη μάζα του είδους τους. Υπάρχουν φυσικά και μερικά σωματίδια που δεν αντιδρούν καθόλου με το πεδίο αυτό, όπως είναι τα φωτόνια και τα γλοιόνια, οπότε τα σωματίδια αυτά δεν έχουν μάζα. Παρ’ όλα αυτά το πεδίο Χιγκς δεν θεωρείται ότι είναι μια ακόμη δύναμη, αφού ούτε επιταχύνει τα σωματίδια ούτε μεταφέρει κάποιου είδους ενέργεια. Αλλά και το μποζόνιο Χιγκς παίρνει και αυτό τη μάζα του από το πεδίο του οποίου είναι και φορέας. Μπορεί δηλαδή να παρομοιαστεί με ένα πυκνότερο σημείο στο πεδίο Χιγκς, όπως όταν βρίσκουμε μια υγροποιημένη σταγόνα νερού σε ένα περιβάλλον ατμού από νερό. Ετσι, όπως και όλα τα άλλα σωματίδια, το μποζόνιο Χιγκς μπορεί να δημιουργηθεί στις συγκρούσεις που επιτυγχάνονται στη διάρκεια πειραμάτων που εκτελούνται στους επιταχυντές, αφού μπορεί και αντιδρά με όλα τα σωματίδια αν και προτιμάει τα «βαρύτερα» απ’ αυτά όπως είναι, για παράδειγμα, ο τελευταίος τύπος κουάρκ που ανακαλύφθηκε στο Fermilab των ΗΠΑ το 1995.
Υπάρχει όμως κάτι πολύ μυστήριο με το πεδίο Χιγκς που είναι 10.000 τρισεκατομμύρια φορές πιο αδύναμο από τη μέγιστη τιμή του. Αυτή η τιμή είναι κρίσιμη γιατί αν ήταν ελαφρώς διαφορετική, δεν θα υπήρχε καμία φυσική δομή στο Σύμπαν. Γι’ αυτό διάφοροι θεωρητικοί έχουν προσπαθήσει για δεκαετίες να κατανοήσουν για ποιο λόγο έχει αυτό το άριστα ρυθμισμένο μέγεθος και έχουν οδηγηθεί σε διάφορες πιθανές θεωρίες με χαριτωμένα ονόματα, όπως είναι για παράδειγμα η «υπερσυμμετρία». Αλλά παρ’ όλο που οι θεωρίες αυτές μπορούν να επεξηγήσουν την περίεργη αυτή επακριβή τιμή του πεδίου, δεν φαίνεται προς το παρόν τουλάχιστον να παράγονται στους επιταχυντές μαζί με το μποζόνιο Χιγκς και τα διάφορα νέα σωματίδια που προβλέπονται από τις θεωρίες αυτές.

* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.

Πηγή: Καθημερινή