Τρίτη 28 Ιουνίου 2022

H νέα βιογραφία του Peter Higgs


Η νέα βιογραφία του Φυσικού (και του σωματιδίου που εκείνος προέβλεψε) μας αποκαλύπτει την περιφρόνησή του για τα φώτα της δημοσιότητας


Πριν από δέκα χρόνια οι φυσικοί ανακοίνωσαν μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στην ιστορία της φυσικής: την ανίχνευση του μποζονίου Higgs. Το σωματίδιο, που είχε προβλεφθεί 48 χρόνια νωρίτερα, ήταν το κομμάτι που έλειπε από το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής. Η μηχανή που εν μέρει κατασκευάστηκε για να βρει αυτό το σωματίδιο, ο κυκλικός Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) μήκους 27 χιλιομέτρων στο CERN, είχε εκπληρώσει τις προσδοκίες των φυσικών.

Η ύπαρξη αυτού του σωματιδίου προτάθηκε για πρώτη φορά από τον φυσικό Peter Higgs το 1964. Για χρόνια, η σημασία αυτής της πρόβλεψης δεν είχε εκτιμηθεί όπως έπρεπε από τους περισσότερους επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του Higgs. Αλλά σταδιακά έγινε σαφές ότι το μποζόνιο Higgs δεν ήταν απλά μια εξωτική παράπλευρη εμφάνιση στο τσίρκο των σωματιδίων, αλλά μάλλον το κύριο γεγονός. Το σωματίδιο και το σχετικό πεδίο Higgs αποδείχτηκε ότι ήταν υπεύθυνα για την παροχή μάζας στα άλλα σωματίδια και, επομένως, την δημιουργία της δομής των γαλαξιών, των άστρων και των πλανητών που αποτελούν το σύμπαν μας και επιτρέπουν την ύπαρξή μας. Οι φυσικοί πίστευαν σ’ αυτή την (θεωρητική) ιστορία για πολλές δεκαετίες, όμως όλα ήταν στον αέρα αφού δεν υπήρχε πειραματική επιβεβαίωση. Το ημερολόγιο έγραφε 4 Ιουλίου του 2012, όταν οι ερευνητές δύο πειραμάτων στον LHC ανακοίνωσαν την ανακάλυψή τους και επιβεβαίωσαν την πρόβλεψη που έκανε ο Higgs την δεκαετία του 1960.
Καλλιτεχνική αναπαράστση μιας αλληλεπίδρασης του μποζονίου Higgs μέσα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) Credit: Illustration by Tobias Roetsch/Future Publishing via Getty Images

Έτσι, η πειραματική επιβεβαίωση του σωματιδίου Higgs είχε ως παράπλευρη συνέπεια, ένας ντροπαλός άνθρωπος σε σχέση με την δημοσιότητα Peter Higgs, να γίνει διάσημος σε όλη τη Γη. Την ημέρα της ανακοίνωσης της βράβευσής του με το Νόμπελ Φυσικής το 2013, ο Higgs έφυγε από το σπίτι του στο Εδιμβούργο και βρήκε καταφύγιο σε μια παμπ της πόλης, ώστε η επιτροπή του βραβείου να μην μπορεί να τον βρει.

Ο φυσικός Frank Close αφηγείται την ιστορία του Higgs και της σπουδαίας ανακάλυψής του στο νέο του βιβλίο ‘Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass’ (Basic Books, 2022). Ο συγγραφέας του νέου βιβλίου μίλησε στο περιοδικό Scientific American για το σωματίδιο, την πειραματική του αναζήτηση και τον άνθρωπο που τα ξεκίνησε όλα.

Στη συνέχεια παρατίθενται τα βασικά σημεία της συνέντευξής του Frank Close στην Clara Moskowitz:

Το βιβλίο σας ονομάζεται ‘elusive’ (φευγαλέο-άπιαστο). Σίγουρα το ίδιο το μποζόνιο Higgs ήταν άπιαστο και οι φυσικοί χρειάστηκαν δεκαετίες και πολλά δισεκατομμύρια δολάρια για να το βρουν. Αλλά και ο άνθρωπος Higgs εμφανίζεται στο βιβλίο σας ως ‘φευγαλέο’ άτομο.

Ένα από τα μεγαλύτερα σοκ που έπαθα όταν του έπαιρνα συνέντευξη ήταν όταν μου είπε πως η ανακάλυψη του μποζονίου «κατέστρεψε την ζωή [του]». Του λέω, «Πώς μπορεί να καταστραφεί η ζωή σου όταν έχεις δημιουγήσει μερικά όμορφα μαθηματικά και στην συνέχεια αποδεικνύεται ότι μυστηριωδώς είχες αγγίξει τον παλμό της φύσης και όλα όσα πίστευες έχουν αποδειχθεί σωστά, και κερδίζεις το βραβείο Νόμπελ; Πώς μπορούν αυτά τα πράγματα να ισοδυναμούν με καταστροφή;» Απάντησε, «Η σχετικά ήσυχη ζωή μου τελείωνε. Το στιλ μου ήταν να εργάζομαι σε απομόνωση και περιστασιακά να έχω κάποια καλή ιδέα». Ήταν ένα πολύ αποτραβηγμένο άτομο που ξαφνικά εκτέθηκε στα φώτα της δημοσιότητας. Αυτός, κατά τη γνώμη μου, είναι ο λόγος για τον οποίο ο άνθρωπος Peter Higgs εξακολουθεί να είναι φευγαλέος για μένα, παρότι τον γνωρίζω 40 χρόνια.

Παραθέτετε ότι ο Higgs είπε πως αυτή η ιδέα ήταν «η μόνη πραγματικά πρωτότυπη ιδέα που είχα ποτέ». Πιστεύετε ότι είναι αλήθεια;

Ναι, αλλά πόσοι από εμάς μπορούμε να πούμε ότι είχαμε έστω και μια πραγματικά λαμπρή ιδέα; Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι είχε μια πραγματικά λαμπρή ιδέα. Στη φυσική, οι άνθρωποι που έχουν κάνει πραγματικά μεγάλα πράγματα τείνουν να κάνουν κι άλλα μεγάλα πράγματα. Ο Higgs είναι μοναδικός και το έκανε μία και μόνο μία φορά. Είναι εύκολο να το θεωρήσεις ως τύχη, και σαφώς η τύχη ήταν μέρος του. Αλλά δεν είναι τυχαίο το να είσαι στο σωστό μέρος και τη σωστή στιγμή – αυτό πρέπει να το αναγνωρίσουμε. Ο Higgs είχε βασανιστεί δύο με τρία χρόνια προσπαθώντας στην παραγματικότητα να κατανοήσει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Και επειδή είχε κάνει αυτή τη σκληρή δουλειά και προσπαθούσε ακόμα να εμβαθύνει στην κατανόηση ενός πολύ δύσκολου προβληματος, μόλις έπεσε στα χέρια του μια δημοσίευση που έθετε την σχετική ερώτηση, ο Higgs κατάφερε να δώσει την απάντηση λόγω της δουλειάς που είχε κάνει. Μερικές φορές λέει, «Είμαι κυρίως γνωστός για τρεις εβδομάδες της ζωής μου». Του απαντώ, «Ναι, αλλά ξόδεψεςς δύο χρόνια προετοιμασίας για εκείνη τη στιγμή».

Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs ήρθε σχεδόν 50 χρόνια μετά την πρόβλεψη του Higgs, ο οποίος είχε δηλώσει ότι δεν περίμενε πως θα ανακαλυφθεί κατά την διάρκεια της ζωής του. Τι σήμαινε για αυτόν το γεγονός ότι τελικά ανιχνεύτηκε το σωματίδιο;

Μου είπε ότι η πρώτη του αντίδραση ήταν μια ανακούφιση που όντως επιβεβαιώθηκε. Εκείνη τη στιγμή ήξερε ότι [το σωματίδιο υπήρχε] τελικά, και ένιωθε μια βαθιά αίσθηση συγκίνησης που η φύση ήταν πραγματικά έτσι – αλλά μετά πανικοβλήθηκε γιατί συνειδητοποίησε ότι η ζωή του επρόκειτο να αλλάξει.

Γιατί η ανακάλυψη του Higgs ήταν τόσο σημαντική;

Η ανακάλυψη του Higgs ήταν ότι η ιδιότητα της μάζας δεν είναι κάτι εγγενές στα σωματίδια. Είναι αποτέλεσμα ολόκληρου του Κόσμου. Αυτό γίνεται επειδή υπάρχει κάποιο πεδίο πραγμάτων εκεί έξω. Και η περίεργη, πέραν της διαίσθησης πτυχή του είναι ότι αν το κενό [του χώρου] ήταν εντελώς άδειο, θα ήταν λιγότερο σταθερό από ό,τι αν το γεμίζατε με αυτή τη μυστηριώδη ουσία που ονομάζουμε πεδίο Higgs. Αυτό είναι τόσο αντι-διαισθητικό που αναρωτιέμαι αν αυτός ήταν ο λόγος που χρειάστηκε τόσος χρόνος για να αποκαλυφθεί αυτή η ιδέα. Και τώρα ξέρουμε ότι είναι αλήθεια.

Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ακούσει για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Εάν προσθέσετε ενέργεια σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, μπορείτε να το διεγείρετε σε φωτόνια. Ομοίως, υπάρχει αυτό το πράγμα που ονομάζουμε πεδίο Higgs. Αν μπορούσαμε να εφαρμόσουμε αρκετή ενέργεια σε αυτό, θα μπορούσαμε, κατ’ αρχήν, να το διεγείρουμε και να παράγουμε μποζόνια Higgs. Το μποζόνιο Higgs και το πεδίο Higgs είναι ανάλογα με τα φωτόνια και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ωστόσο, το άναμμα ενός σπίρτου παράγει αμέτρητα φωτόνια, αλλά για να παραχθεί ένα μποζόνιο Higgs, πρέπει να συγκεντρώσουμε 125 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ σε ένα σημείο, κάτι που έκαναν στον LHC. Αυτός είναι ο λόγος που ξέραμε για την ύπαρξη των φωτονίων εδώ και 100 χρόνια, αλλά μόλις προσφάτως βρήκαμε το μποζόνιο Higgs.

Έχουν έχουν περάσει 10 χρόνια από την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs. Έκτοτε πολλοί απογοητεύθηκαν από την έλλειψη μιας παρόμοιας συναρπαστικής ανακάλυψης στον LHC. Είστε απογοητευμένος που δεν υπήρξε άλλη σπουδαία ανακάλυψη μετά το Higgs;

Αυτή η ανακάλυψη ήταν μια σημαντική στιγμή στην ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού. Είναι μια ανακάλυψη που θα τοποθετηθεί δίπλα στην ανακάλυψη του πυρήνα του ατόμου από τον Rutherford. Είναι η ανακάλυψη ότι είμαστε βυθισμένοι σε αυτή τη μυστηριώδη ουσία, το πεδίο Higgs, το οποίο τελικά οδηγεί στη δομή του σύμπαντος.

Ποιες είναι οι προοπτικές στον LHC για τα επόμενα 10 χρόνια;

Η εύρεση του μποζονίου Higgs ήταν σαν να σκαρφαλώνεις σε ένα βουνό. Όταν ο Higgs έκανε την ανακάλυψή του, δεν ξέραμε καν πού ήταν το βουνό ή πόσο ψηλό ήταν. Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής δεν υπήρχε καν. Υπήρχε μια αόριστη επίγνωση ότι κάπου σε αυτή την κορυφή, υπήρχε ένα μποζόνιο Higgs που θα αποδείκνυε ότι όλη αυτή η δομή ήταν εκεί. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1990, είχαμε μια αίσθηση του πόσο ψηλό ήταν το βουνό. Και το 2012, επιτέλους, πατήσαμε αυτή την κορυφή.

Τώρα κατεβαίνουμε από την άλλη πλευρά του βουνού, κατά μήκος των πεδιάδων, που εκτείνονται μέχρι την κλίμακα Planck [το ελάχιστο όριο του σύμπαντος]. Αν έχουμε δίκιο, κάπου εκεί έξω στις πεδιάδες υπάρχουν άλλες οροσειρές όπου υπάρχουν τα σωματίδια της υπερσυμμετρίας ή σωματίδια σκοτεινής ύλης. Αλλά δεν έχουμε σαφή ένδειξη για το πόσο μακριά πρέπει να περπατήσουμε στις πεδιάδες για να δούμε τις νέες οροσειρές. Αυτή είναι η διαφορά ανάμεσα στο πού βρισκόμαστε τώρα και το πού ήμασταν τις τελευταίες δεκαετίες. Δεν έχουμε κανέναν πειστικό τρόπο να δούμε πόσο μακριά πρέπει να πάμε. Είναι ασύλληπτο.

https://physicsgg.me/

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...