Η δύναμη που διέπει ορισμένες από τις αντιδράσεις που αναγκάζουν τον ήλιο μας να λάμπει δεν είναι και τόσο ασθενής, όπως θεωρούσαν έως τώρα οι επιστήμονες. Κατά συνέπεια, η εκτίμηση μας για το πόσο ενεργητικός είναι ο ήλιος στην πραγματικότητα μόλις αυξήθηκε κατά ένα μικροσκοπικό ποσό.
Η απόδειξη την ασθενή πυρηνική δύναμη προέρχεται από την διάσπαση των μιονίων, που κατ’ ουσίαν είναι τα βαρύτερα ξαδέλφια του ηλεκτρονίου, ένα από τα δομικά στοιχεία των ατόμων.
Ακριβώς όπως οι βιολόγοι μερικές φορές μελετούν τους πιο μικρούς και πιο εφήμερους οργανισμούς, όπως οι δροσόφυλλες μύγες, που ζουν μόλις μια ημέρα, για να μάθουν ορισμένα πράγματα για τις ασθένειες στον άνθρωπο, έτσι και οι φυσικοί συχνά μελετούν τις ιδιότητες των σωματιδίων που ζουν ένα απειροελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου μόνο, για να μάθουν για ολόκληρο το σύμπαν.
Το μιόνιο ζει περίπου 2 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μόνο, ένας χρόνος πολύ μακριά από την σφαίρα της ανθρώπινης αντίληψης, αλλά αρκετά ώστε οι επιστήμονες να κάνουν λεπτομερείς μετρήσεις. Η κατάσταση της ψηφιακής τεχνολογίας είναι τόσο προχωρημένη, που ακόμα και μετρήσεις πολύ μικρότερες από αυτή, ακόμη και κάτω από το ένα τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, μπορεί να γίνουν εύκολα.
Η παρατήρηση της διάσπασης του μιονίου δεν γίνεται όπως κάνουμε στο ραδιενεργό ουράνιο μέσω ενός μετρητή Geiger. Κι αυτό γιατί τα μιόνια έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής. Στο Ινστιτούτο Paul Scherrer στην Ελβετία, χρησιμοποιήθηκε μια ειδική δέσμη πρωτονίων για τη δημιουργία μιονίων εν μέσω συγκρούσεων με έναν στόχο από γραφίτη.
Στο πείραμα η διάσπαση πάνω από 2 τρισεκατομμυρίων μιονίων πρόσφερε στους φυσικούς μια ακόμα καλύτερη τιμή για τη μέση διάρκεια ζωής των μιονίων. Έτσι, αυτή υπολογίστηκε σε 2.1969803 μικροδευτερόλεπτα.
"Είναι ο πιο ακριβής προσδιορισμός της διάρκειας ζωής σε οποιαδήποτε κατάσταση στον υποατομικό κόσμο”, είπε ο David Hertzog, ένας από τους επικεφαλής του πειράματος και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ.
Αυτή η διάρκεια, που έχει όμως μια αβεβαιότητα ένα μέρος ανά εκατομμύριο, είναι τόσο ακριβής ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τον προσδιορισμό ξανά της εσωτερικής ισχύος της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ενεργεί σε μια στενή περιοχή μέσα στον πυρήνα των ατόμων.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν τέσσερις φυσικές δυνάμεις. Την βαρύτητα, την αμοιβαία έλξη μεταξύ δύο σωμάτων που αναγκάζει τη Γη να στρέφεται γύρω από τον ήλιο, ενώ μας κρατά πάνω στη Γη. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη που είναι υπεύθυνη για τον σχηματισμό των ατόμων, για την συγκόλληση των ατόμων σε μόρια, για την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα από τα καλώδια, για τον σχηματισμό της ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για τα φωτεινά κύματα. Η ισχυρή πυρηνική δύναμη συγκρατεί τους πυρήνες ενώ είναι υπεύθυνη για ορισμένα είδη της ραδιενέργειας.
Η ασθενής πυρηνική δύναμη, η τέταρτη και η τελευταία δύναμη που ανακαλύφθηκε από τους φυσικούς τον εικοστό αιώνα, βοηθά να μετατραπούν τα πρωτόνια σε νετρόνια μέσα στον ήλιο, ένα αναγκαίο βήμα για τη μετατροπή των πρωτονίων σε βαρύτερα στοιχεία, όπως το ήλιο. Είναι επίσης υπεύθυνη για την αποδέσμευση της ενέργειας στην ακτινοβολία που φθάνει στη Γη. Η ασθενής δύναμη έδρασε, επίσης, πριν από πολλά δισεκατομμύρια χρόνια και μέσα στις σουπερνόβα εκρήξεις για να φτιαχτούν στοιχεία όπως το οξυγόνο και ο άνθρακας, στοιχεία απαραίτητα για τη ζωή στη Γη.
Η ισχύς της ασθενούς δύναμης βρίσκεται μέσα σε ένα σπουδαίο μέγεθος της πυρηνικής φυσικής, την σταθερά Fermi, Ο Hertzog λέει πως η νέα τιμή για την σταθερά Fermi είναι περίπου 0,00075 τοις εκατό μεγαλύτερη από την προηγούμενη τιμή. Έτσι, η ασθενής δύναμη είναι λίγο ισχυρότερη από ό, τι νομίζαμε.
«Ήταν μια δύσκολη αλλά ωραία μέτρηση η οποία διενεργήθηκε από μια πολύ έμπειρη και ταλαντούχο ομάδα ερευνητών", δήλωσε ο William Marciano από το Εργαστήριο Brookhaven στο Long Island.
Ο Marciano επισημαίνει επίσης ότι τα μιόνια, επειδή είναι βραχύβια χρησιμοποιούνται για πολλές πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα μιόνια χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη στις πυραμίδες στην Αίγυπτο. Τα μιόνια μπορούν να δημιουργηθούν και στην ατμόσφαιρα από την εισερχόμενη κοσμική ακτινοβολία, τα μυστηριώδη ρεύματα από σωματίδια που μας έρχονται από το βαθύ διάστημα. Επειδή αυτά τα μιόνια μπορούν να διεισδύουν σε μεγάλες ποσότητες υλικού χωρίς διακοπή, ακόμα και κατά τη διάρκεια της απειροελάχιστης ζωής τους, είχαν χρησιμοποιηθεί ως ένα είδος “ιατρικού σαρωτή" για να ψάξουν για κρυμμένες κοιλότητες μέσα στις Αιγυπτιακές πυραμίδες, με την βοήθεια ανιχνευτών.
Ο Marciano αναφέρει ότι τα μιόνια θα μπορούσαν επίσης να είναι χρήσιμα και στην ιατρική απεικόνιση, καθώς και για τη σάρωση εμπορευματοκιβωτίων για κρυμμένα πυρηνικά υλικά.
Τέλος οι φυσικοί βρίσκουν σημαντικό ότι η αβεβαιότητα της ζωής των μιονίων έχει μειωθεί κατά ένα συντελεστή δέκα. Γιατί αυτό μας βοηθάει ακόμα και στην αστρονομία. Για παράδειγμα μας δείχνει ότι ο ήλιος όντως καίει πιό λαμπρά και ότι η διάσπαση των πυρήνων μέσα στον Ήλιο μας γίνεται κάπως πιο γρήγορα.
Τα νέα αποτελέσματα για τα μιόνια προβλέπεται να δημοσιευθούν στο περιοδικό Physical Review Letters.
Πηγή: InsideScience.org
Leave a Comment