Την τελευταία εβδομάδα του μήνα θα τεθεί και πάλι σε λειτουργία ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) στη Γενεύη, όπως δήλωσε σήμερα σε συνέντευξη Τύπου ο απερχόμενος Διευθυντής του Κέντρου Rolf-Dieter Heuer.
Με τη συνέντευξη, ανακοινώθηκε και επίσημα η επικείμενη επαναλειτουργία του επιταχυντή έπειτα από την αναβάθμισή του, για την οποία χρειάστηκαν παραπάνω από δύο χρόνια.
Πλέον, στο εσωτερικό του LHC θα μπορούν να πραγματοποιηθούν συγκρούσεις σωματιδίων με συνολική ενέργεια έως 13 TeV, δηλαδή σχεδόν διπλάσια απ’ ό,τι στην πρώτη φάση πειραμάτων.
Έτσι, στη δεύτερη φάση λειτουργίας του, που θα διαρκέσει τρία χρόνια, οι φυσικοί ελπίζουν πως ο επιταχυντής θα δημιουργήσει νέες προοπτικές για την ακόμη βαθύτερη κατανόηση του σύμπαντος. «Είμαστε όλοι πολύ ενθουσιασμένοι», ανέφερε χαρακτηριστικά ο Heuer, προσθέτοντας πως η μήκους 27 χιλιομέτρων διάταξη θα επανενεργοποιηθεί στα τέλη Μαρτίου, αν δεν υπάρξει κάποιο απρόοπτο με τις τελικές δοκιμές που βρίσκονται σε εξέλιξη.
Στην εκδήλωση ήταν παρούσα και η Ιταλίδα φυσικός Fabiola Gianotti, η οποία θα διαδεχθεί τον Heuer στη διεύθυνση του CERN. «Αυτή η τεράστια αύξηση της ενέργειας ελπίζουμε πως θα μας επιτρέψει να απαντήσουμε σε θεμελιώδη ερωτήματα, όπως για παράδειγμα η φύση της σκοτεινής ύλης», σημείωσε από την πλευρά της.
Ο επιταχυντής έχει καταφέρει να αποτελέσει ορόσημο στην ιστορία της φυσικής ήδη από την πρώτη φάση λειτουργίας του, αποδεικνύοντας την ύπαρξη του μποζονίου Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στα στοιχειώδη σωμάτια που συγκροτούν την ορατή ύλη.
Ωστόσο, οι επιστήμονες ελπίζουν πως, χάρις στις υψηλότερες ενέργειες στον LHC, θα μπορέσουν να κατανοήσουν ακόμη πληρέστερα τις ιδιότητες του μποζονίου.
Μία από τις θεωρίες που θα δοκιμαστεί στο CERN, και η οποία είναι υποψήφια για να δώσει απαντήσεις σε θεμελιώδη ερωτήματα, ονομάζεται υπερσυμμετρία.
Η υπερσυμμετρία θα μπορούσε να καλύψει τα κενά που αφήνει το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή το μοντέλο το οποίο περιγράφει τα έως σήμερα γνωστά στοιχειώδη σωμάτια και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα.
Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη θεωρία, για κάθε γνωστό σωματίδιο υπάρχει ένας υπερσυμμετρικός του «εταίρος». Κάτι που σημαίνει πως θα επαληθευόταν στην περίπτωση που στον LHC ανιχνευόταν κάποιο από τα σωματίδια που προβλέπει.
Έτσι, όχι μόνο θα λύνονταν «γρίφοι» που δεν εξηγούνται από το Καθιερωμένο Πρότυπο, αλλά και ενδεχομένως θα ανοίγονταν καινούριοι δρόμοι για την κατανόηση των υπόλοιπων «συστατικών» του σύμπαντος, πέρα από την ορατή ύλη.
«Το 95% του σύμπαντος αντιστοιχεί στη σκοτεινή ενέργεια και τη σκοτεινή ύλη, για τις οποίες δεν έχουμε καμία ερμηνεία», σημείωσε η Gianotti.
Βελτιώσεις
Τώρα, όπως αναφέρθηκε, ο επιταχυντής είναι έτοιμος πλέον για επανεκκίνηση, με ενέργεια 6,5 TeV (τεραηλεκτρονιοβόλτ) ανά δέσμη πρωτονίων, που αντιστοιχεί σε συγκρούσεις συνολικής ενέργειας 13 TeV, σχεδόν διπλασιάζοντας την προηγούμενη ενέργειά του (ήταν 8 TeV ή 4 TeV ανά δέσμη το 2012). Αυτό το ανώτερο όριο ενέργειας (που δυνητικά θα μπορούσε να φθάσει και στο μέγιστο των 14 TeV) ελπίζεται ότι θα επιτρέψει στους επιστήμονες να κατακτήσουν νέα πεδία γνώσης και μια βαθύτερη κατανόηση των βασικών δομών της ύλης.
Κατά τη διετία της συντήρησης, μεταξύ άλλων, τοποθετήθηκαν νέοι μαγνήτες στον επιταχυντή. Από τα 1.232 υπεραγώγιμα μαγνητικά δίπολα του LHC, τα 18 αντικαταστάθηκαν λόγω φθοράς. Ακόμη, οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες του LHC απέκτησαν ένα βελτιωμένο σύστημα προστασίας σε περίπτωση απόσβεσης (απότομης διακοπής).
Εξάλλου οι δέσμες των πρωτονίων που συγκρούονται, θα είναι πιο εστιασμένες και έτσι τα πειράματα θα έχουν τη δυνατότητα να μελετήσουν περισσότερες σωματιδιακές αλληλεπιδράσεις και συγκρούσεις. Ακόμη, θα υπάρξουν μικρότερα αλλά πυκνότερα πακέτα πρωτονίων στις δέσμες αυτές.
Επίσης, το σύστημα κρυογονικής του LHC ενισχύθηκε, διασφαλίζοντας πλήρη συντήρηση των κρύων συμπιεστών. καθώς και αναβάθμιση των συστημάτων λέγχου και ανανέωση της μονάδας ψύξης. Έγινε ακόμη πλήρης συντήρηση και αναβάθμιση των ηλεκτρικών συστημάτων του LHC, που περιλάμβανε περισσότερους από 400.000 ελέγχους και την προσθήκη νέων, ανθεκτικών στην ακτινοβολία συστημάτων.
Μετά από όλες αυτές τις βελτιώσεις και τις καινοτομίες, η επανεκκίνηση του LHC μπορεί να φέρει νέες ευχάριστες εκπλήξεις, πιο εντυπωσιακές και από την ανακάλυψη του μποζονίου Χιγκς το 2012, ενός σωματιδίου που προσδίδει μάζα στα άλλα σωματίδια.
Οι φυσικοί ευελπιστούν ότι θα καταφέρουν πια να παρατηρήσουν πιο «εξωτικά» σωματίδια. Κάποιες θεωρίες προβλέπουν ότι θα μπορούσε να υπάρχει μια ολόκληρη νέα κατηγορία σωματιδίων, που οι φυσικοί δεν μπορούν να ανιχνεύσουν, επειδή αυτά δεν αλληλοεπιδρούν με τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις.
Στο στόχαστρο βρίσκεται η αόρατη σκοτεινή ύλη, που είναι το κύριο συστατικό του υλικού Σύμπαντος, αλλά μπορούμε να την ανιχνεύσουμε μόνο από τα βαρυτικά της αποτελέσματα. Μια πιθανότητα είναι να αποτελείται από τα υποθετικά υπερσυμμετρικά σωματίδια . Τα δεδομένα που θα προκύψουν από τα μεγαλύτερης ενέργειας πειράματα στο LHC, θα μπορούσαν να παρέχουν την επίλυση του μυστηρίου.
Το Κλασικό Μοντέλο (ή Καθιερωμένο Πρότυπο) της Φυσικής είναι πολύ ικανοποιητικό, αλλά παραμένει ελλιπές. Η Υπερσυμμετρία είναι μια επέκταση του Κλασικού Μοντέλου, που αποσκοπεί στην κάλυψη αυτών των κενών, προβλέποντας ένα σωματίδιο-σύντροφο για κάθε σωματίδιο του Κλασσικού Μοντέλου. Αν η θεωρία αυτή είναι σωστή, τότε τα υπερσυμμετρικά σωματίδια θα πρέπει να εμφανιστούν στις μελλοντικές συγκρούσεις υψηλής ενέργειας του LHC.
Στο «μενού» των πιθανών ανακαλύψεων περιλαμβάνονται και οι πρόσθετες διαστάσεις της ύλης. Η βαρύτητα είναι πολύ ασθενέστερη σε σχέση με τις υπόλοιπες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και αυτό ίσως οφείλεται στο ότι ένα μέρος της διαχέεται σε πρόσθετες διαστάσεις, που έχουν τα δικά τους «βαριά» σωματίδια. Έτσι, θα μπορούσαν να υπάρχουν βαρύτερες εκδοχές των κλασσικών σωματιδίων σε άλλες διαστάσεις και τέτοια βαρέα σωματίδια θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν στις υψηλές ενέργειες του LHC.
Προς περαιτέρω διερεύνηση είναι και η αντιύλη. Κάθε σωματίδιο ύλης έχει ένα αντίστοιχο αντι-σωματίδιο, πανομοιότυπο αλλά με αντίθετο φορτίο. Για το ηλεκτρόνιο, για παράδειγμα, υπάρχει το αντι-ηλεκτρόνιο που ονομάζεται ποζιτρόνιο, πανομοιότυπο με κάθε τρόπο με το ηλεκτρόνιο αλλά με θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Όταν ύλη και αντιύλη έρχονται σε επαφή εξαϋλώνονται παράγοντας ενέργεια.
Αν και η Μεγάλη Έκρηξη (Μπιγκ Μπανγκ) θα πρέπει να δημιούργησε ίσα ποσά ύλης και αντιύλης, σήμερα περιέργως υπάρχει περισσότερη ύλη από ό,τι αντιύλη στο σύμπαν. Οι μεγαλύτερες ενέργειες που θα επιτευχθούν πλέον στα πειράματα του CERN, θα επιτρέψουν την παραγωγή περισσότερων αντισωματιδίων, επιτρέποντας στους φυσικούς να εξετάσουν αν οι ιδιότητες της αντιύλης διαφέρουν από εκείνες της ύλης.
