Μια διεθνής ομάδα φυσικών πρόκειται να εξετάσει μια «βέβηλη» υπόθεση για τα πρωτόνια – ένα από τα βασικά δομικά στοιχεία του Σύμπαντος – και τα αποτελέσματα της θα μπορούσε να αναγκάσει στο να ξαναγραφτούν τα βιβλία της πυρηνικής φυσικής.
Πειράματα, τα οποία βρίσκονται σε εξέλιξη στις ΗΠΑ, στοχεύουν να αποδείξουν ότι η δομή των πρωτονίων μπορεί να αλλάξει στο εσωτερικό του πυρήνα ενός ατόμου κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις. Αν όντως αυτό που βρέθηκε είναι σωστό, τότε ένα σωρό πειράματα θα πρέπει να επαναξιολογηθούν.
“Για πολλούς επιστήμονες, η ιδέα ότι η εσωτερική δομή των πρωτονίων μπορεί να αλλάξει υπό ορισμένες συνθήκες μπορεί να φαίνεται παράλογο, ακόμη και βέβηλη”, δήλωσε ένας από τους ερευνητές, ο Anthony Thomas, από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας στην Αυστραλία.
“Για άλλους, όπως εγώ, η απόδειξη της εν λόγω εσωτερικής αλλαγής είναι περιζήτητη και θα βοηθήσει να εξηγηθούν ορισμένες από τις ασυνέπειες στη θεωρητική φυσική.”
Τι ακριβώς όμως θα σημαίνει αν τα πρωτόνια αλλάζουν τη δομή τους; Για την καθημερινή μας ζωή δεν σημαίνει και πολλά. Αλλά θα έχουν μεγάλες επιπτώσεις στους τομείς της πυρηνικής και θεωρητικής φυσικής. Για να καταλάβουμε το γιατί, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε από τι είναι κατασκευασμένα τα πρωτόνια .
Ενώ είναι ένα από τα μικρότερα δομικά στοιχεία, τα πρωτόνια είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένα από μικρότερα σωματίδια, γνωστά ως κουάρκ, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με τα γκλουόνια.
Η τρέχουσα κατανόησή μας είναι ότι τα πρωτόνια μέσα στους πυρήνες των ατόμων έχουν ακριβώς την ίδια δομή με τα ελεύθερα πρωτόνια.
Αλλά η υπόθεση αυτή δεν ταιριάζει αρκετά με την κβαντική χρωμοδυναμική, τη θεωρία που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κουάρκ και των γκλουονίων. Με βάση αυτό, τα πρωτόνια μέσα στους πυρήνες ενός ατόμου θα πρέπει θεωρητικά να υποστούν αλλαγές κάτω από ορισμένα επίπεδα ενέργειας.
Μέχρι τώρα, ήταν σχεδόν αδύνατο να ελεγχθεί κατά πόσον ήταν σωστή αυτή η άποψη. Αλλά χάρη σε ένα νέο εξοπλισμό στον επιταχυντή Thomas Jefferson στη Βιρτζίνια, αυτό είναι έτοιμο να αλλάξει.
“Πυροδοτώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων πάνω σε ένα πυρήνα, μπορείτε να μετρήσετε τη διαφορά στην ενέργεια των εξερχόμενων ηλεκτρονίων, που αντιπροσωπεύει την μεταβολή της κατάστασης”, λέει είπε ο Anthony Thomas. “Κάνουμε κάποιες αρκετά ισχυρές προβλέψεις για το τι θα δείξουν τα αποτελέσματα των δοκιμών αυτών, και είμαστε αισιόδοξοι για μια καθοριστική μέτρηση.”
Στο πλαίσιο της προετοιμασίας για τα πρώτα πειράματα, ο Anthony Thomas και η ομάδα του έχουν δημοσιεύσει τις προβλέψεις τους στο Physical Review Letters.
Είτε αυτές είναι σωστές ή λάθος, τα αποτελέσματα αυτά θα είναι πολύ ισχυρά για την κατανόηση ορισμένων από τα πιο κρίσιμα δομικά στοιχεία του Σύμπαντος, και ελπίζουμε ότι θα οδηγήσουν σε μια καλύτερη κατανόηση της φυσικής, που οδηγεί τις αλληλεπιδράσεις των πάντων γύρω μας.
«Οι επιπτώσεις για τον επιστημονικό κόσμο είναι σημαντικές”, αναφέρει ο Thomas. “Είναι από τα πιο υψηλά στοιχήματα που έγιναν στην επιστήμη. Γεγονός που θα μπορούσε να αποτελέσει ένα νέο πρότυπο για την πυρηνική φυσική.”
