Η Κοσμική Επανάσταση - Μια επιστημονική ομάδα περιγράφει το ρόλο της σωματιδιακής φυσικής σε ένα νέο Σύμπαν

Από το Πανεπιστήμιο του Stanford, 27 Αυγούστου 2004

Μια σειρά πρόσφατων ανακαλύψεων στην αστρονομία έδωσε στους επιστήμονες μια συνταρακτική εικόνα. Η ουσία που ξέρουμε και κατανοούμε είναι λιγότερο από το 5% του σύμπαντος. Το υπόλοιπο ποσοστό πρέπει να είναι οι ακόμα άγνωστες μορφές της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Σε μια εποχή βαρυσήμαντων αλλαγών σε βασικά θέματα κατανόησης του σύμπαντος, μια νέα επιστημονική εργασία περιγράφει τον ουσιαστικό ρόλο της σωματιδιακής φυσικής στην αποκρυπτογράφηση των νόμων της φύσης, που κυβερνούν την σκοτεινή ύλη, τη σκοτεινή ενέργεια κι άλλα ακόμα.

Η έκθεση με τίτλο Quantum Universe έχει σκοπό να καταστήσει την επιστήμη όσο το δυνατόν πιο προσιτή στον κόσμο, και εστιάζει σε εννέα θεμελιώδη ζητήματα. Η εργασία αυτή χρηματοδοτήθηκε από δύο σημαντικές ερευνητικές υπηρεσίες, το Υπουργείο Ενέργειας (DoE) και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης (NSF) και είχε σαν υπεύθυνο τον Persis Drell, διευθυντή έρευνας στο Κέντρο Γραμμικών Επιταχυντών του Στάνφορντ (SLAC).

Οι δύο χρηματοδότες ζήτησαν από τους επιστήμονες να εξηγήσουν τι μπορεί να κάνει η σωματιδιακή φυσική, και τι εγκαταστάσεις χρειάζονται, προκειμένου να απαντήσουν "στα αληθινά συναρπαστικά επιστημονικά θέματα αυτού του αιώνα".

Η έκθεση των 58 σελίδων, δημοσιεύθηκε τον Ιούνιο, και υποστηρίζει ότι η απάντηση σε τέτοια θεμελιώδη ζητήματα χρειάζεται νέες γνώσεις από τη σωματιδιακή φυσική. "Η έκθεση Quantum Universe το έκανε σαφές: Αυτές οι νέες ανακαλύψεις είναι το πρόβλημά μας", αναφέρει ο Drell.

Η έκθεση περιγράφει με ποιο τρόπο τα άγνωστα συστατικά της ύλης και οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης ταιριάζουν με την κοσμική εικόνα. Ο αστροφυσικός Steve Kahn του Στάνφορντ και μέλος της ομάδας λέει ότι, "οι δύο οργανισμοί μας ζητούσαν να τους πούμε πώς όλες αυτές οι ουσίες συνυπάρχουν μαζί".

Στην απάντηση τους, η επιστημονική επιτροπή επέλεξε εννέα κρίσιμες ερωτήσεις. Η έκθεσή τους ανέφερε, επίσης, πώς τα τρέχοντα και τα μελλοντικά αμερικανικά πειράματα, καθώς επίσης και οι διεθνείς επιστημονικές συνεργασίες, μπορούν να εξετάσουν αυτά τα ζητήματα. Αυτά περιλαμβάνουν τα πειράματα στους επιταχυντές σωματιδίων, τα υπόγεια εργαστήρια και τις διαστημικές αποστολές.

"Πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι δεν γράφαμε για μας, και ότι ακόμη δεν γράφαμε για ένα εσωτερικό ακροατήριο φυσικής", αναφέρει ο Judy Jackson του FNL στη Batavia.

Και δεν ήταν κανένας εύκολος στόχος. Πολλά από τα ζητήματα -- όπως η πιθανή ύπαρξη των πρόσθετων διαστάσεων του χώρου -- ήταν "εξ ορισμού εσωτερικά", εξηγεί ο Kahn.

"Αγωνιστήκαμε πολύ να εξηγήσουμε την ιδέα της συμμετρίας", λέει ο Drell. "Είναι απίστευτα ενδιαφέρουσα αλλά αφηρημένη έννοια. Την ξαναγράψαμε περίπου 20 φορές.

Τα εννέα ζητήματα

Ι. Το όνειρο του Einstein για την ενοποίηση των δυνάμεων

• 1. Υπάρχουν άγνωστες αρχές της φύσης: νέες συμμετρίες, νέοι φυσικοί νόμοι;

• 2. Πώς μπορούμε να λύσουμε το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας;

• 3. Υπάρχουν πρόσθετες διαστάσεις του χώρου;

• 4. Ενοποιούνται όλες οι δυνάμεις;

ΙΙ. Ο κόσμος των σωματιδίων

• 5. Γιατί υπάρχουν τόσα πολλά είδη σωματιδίων;

• 6. Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Πώς μπορούμε να την φτιάξουμε στο εργαστήριο;

• 7. Τι μπορούν να μας πουν τα νετρίνο;

• 8. Πώς αναδύθηκε το σύμπαν;

• 9. Τι συνέβη με την αντιύλη;