Ο Μάο Τσε Τουνγκ ονειρευόταν τη διάσπαση του ηλεκτρονίου

Πηγή: New York Times, 5 Δεκεμβρίου 2006

Ο Μάο ονειρευόταν τη διάσπαση του ηλεκτρονίου. Αυτή όμως η ιδέα δεν ήταν παράλογη. Σύμφωνα με τον διαλεκτικό υλισμό, που είναι το φιλοσοφικό υπόβαθρο του μαρξισμού, ολόκληρο το σύμπαν, από πάνω έως  κάτω, βρίσκεται διαρκώς σε κατάσταση αλλαγής και έντασης. Συνεπώς, σκέφτηκε ο Μάο, η φύση θα πρέπει να διαιρείται επ' άπειρον.

"Πάρτε ένα ραβδί και κόψτε το στη μέση κάθε μέρα. Σε 10.000 χρόνια δεν θα έχει τελειώσει η διαίρεση", έλεγε ο Μάο, που έχανε σπάνια την ευκαιρία να κουβεντιάζει φυσικούς. Συχνά δε έλεγε: "Είναι αλήθεια. Εάν δεν το πιστεύεται, μπορείτε να το δοκιμάσετε. Εάν υπάρχει ένα τέλος, δεν υπάρχει καμία επιστήμη."

Κατάλληλα εμπνευσμένοι από τέτοιες σκέψεις, στη δεκαετία του '60 οι κινέζοι φυσικοί εφηύραν ένα είδος θεωρίας ότι τα σωματίδια αποτελούνται από στρώματα - σαν το κρεμμύδι - το λεγόμενο στρατόνιο μοντέλο, στο οποίο και τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν ένα κοινό συστατικό. Ο Sheldon Glashow, ο νομπελίστας φυσικός που είναι τώρα το πανεπιστήμιο της Βοστώνης, κάποτε πρότεινε ότι αν βρεθεί ένα τέτοιο σωματίδιο πρέπει να ονομαστεί το Μαόνιο.

Αλλά, η Πολιτιστική Επανάσταση που ξέσπασε από το Μάο το 1966 έκλεισε τα πανεπιστήμια και τα περιοδικά και καθήλωσε τους Κινέζους φυσικούς για μια γενιά. Στο μεταξύ, ανακαλύφθηκαν τα κουάρκ ως συστατικά των πρωτονίων. Μέχρι σήμερα το ηλεκτρόνιο παραμένει αδιαίρετο.

Παρ' όλα αυτά, ο ενθουσιασμός του Μάο για τη σωματιδιακή φυσική άφησε μια κληρονομιά.

Από το 1989 σε ένα συγκρότημα, κοντά στο Πεκίνο, Κινέζοι φυσικοί αθόρυβα αναγκάζουν ηλεκτρόνια και τα αντισωματίδια τους, τα ποζιτρόνια, να συγκρούονται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός σε ένα υπόγειο τούνελ διαμέτρου 65 μέτρων σχεδόν με τη ταχύτητα του φωτός, παράγοντας μικρές πύρινες σφαίρες ενέργειας.

Με τα χρόνια οι εργασίες στον επιταχυντή σωματιδίων του Πεκίνου απέφεραν σημαντικά αποτελέσματα που θεωρούνται ζωτικής σημασίας από άλλους φυσικούς σωματιδίων που εργάζονται σε πολύ γνωστότερους και ισχυρότερους επιταχυντές σωματιδίων, όπως είναι ο επιταχυντής Fermilab στο Σικάγο και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN, που με τη νέα του μορφή θα λειτουργήσει το φθινόπωρο του 2007.

Την ίδια εποχή και ο συγκρουστής σωματιδίων του Πεκίνου, που προς το παρόν είναι κλειστός γιατί ανακατασκευάζεται, θα λειτουργήσει και πάλι αλλά πλέον θα διαθέτει τη δυνατότητα να πραγματοποιεί 100 φορές περισσότερες συγκρούσεις σωματιδίων απ' ό,τι προηγουμένως, δίνοντας στους φυσικούς τη δυνατότητα να ερευνήσουν τις ιδιότητες των κβάντων και ορισμένα μυστήρια των κουάρκ.

Μέχρι το τέλος της δεκαετίας, καθώς οι φυσικοί όλου του κόσμου θα δίνουν την προσοχή και τα χρήματά τους στο νέο συγκρουστή του CERN, τα πειράματα στο γραμμικό κέντρο επιταχυντών του Στάνφορντ και το Fermilab αναμένεται να διακοπούν. Ο επιταχυντής του Πεκίνου τότε θα είναι ένας από τους λίγους επιταχυντές σωματιδίων που θα κάνουν ακόμα πειράματα φυσικής στον κόσμο, και οι κινέζοι φυσικοί ψαρεύουν για συνεργάτες.

"Αν και οι συνεργασίες είναι ακόμα μέτριες, υπάρχουν στην Κίνα χρυσές ευκαιρίες για του φυσικούς", λέει ο Hesheng Chen, διευθυντής του Ιδρύματος Φυσικής Υψηλής Ενέργειας στο Πεκίνο.

Ακόμη σημαντικότερο είναι ότι οι Κινέζοι φυσικοί είναι αποφασισμένοι να συμβάλουν καθοριστικά στη δημιουργία ενός τεράστιου επιταχυντή σωματιδίων που θα ονομάζεται Διεθνής Γραμμικός Επιταχυντής (ILC). Ήδη οι φυσικοί όλου του κόσμου έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο ILC θα είναι το επόμενο σημαδιακό βήμα, ωστόσο ακόμη είναι άγνωστο πόσα δισεκατομμύρια θα κοστίσει, πού και πότε θα κατασκευαστεί.

Σύμφωνα όμως με τον προγραμματισμό, ο γραμμικός επιταχυντής θα είναι σχεδιασμένος να προχωρήσει τη διεθνή έρευνα σε νέους νόμους της φυσικής και μορφές της ύλης που μπορούν να ανακαλυφθούν τα επόμενα χρόνια από τη νέα μηχανή στο CERN.

"Βεβαίως και η Κίνα ενδιαφέρεται για τον ILC", δηλώνει ο καθηγητής Χεσένγκ Τσεν, διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής Υψηλής Ενέργειας του Πεκίνου και μέλος της επιτροπής για την κατασκευή του Διεθνούς Επιταχυντή. Επίσης, ήταν ένας από τους διοργανωτές ενός συνεδρίου που έγινε στο Πεκίνο, όπου οι κινέζοι επιστήμονες και τα διευθυντικά στελέχη της βιομηχανίας καθώς και κυβέρνηση θα αποφάσιζαν πώς θα προχωρούσε το πρόγραμμα.

Ο Jie Gao, ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλής Ενέργειας του Πεκίνου και μέλος της ομάδας για την κατασκευή των μεγάλων επιταχυντών, λέει ότι οι αποφάσεις του συνεδρίου θα ήταν θετικές, "για το καλό των επιστημών, της οικονομίας, της εκπαίδευσης, ενός αρμονικού και ειρηνικού κόσμου, και μιας βιώσιμης ανάπτυξης του ανθρώπου".

Οι Κινέζοι φυσικοί άρχισαν όμως να ανακάμπτουν στα Πανεπιστήμια μετά τις αρχές της δεκαετίας του '70, όταν άρχισε να υποχωρεί η αναταραχή της Πολιτιστικής Επανάστασης. Ο τότε πρωθυπουργός Τσου Εν Λάι εκμεταλλεύτηκε τον ενθουσιασμό του Μάο για τη φυσική σωματιδίων και προώθησε την ανάπτυξή της, περιλαμβανομένης και της κατασκευής ενός κινεζικού επιταχυντή σωματιδίων. Φυσικά και δεν ενόχλησε κανέναν η συνάφεια της φυσικής σωματιδίων με τα πυρηνικά όπλα.

Ο Τσου Εν Λάι ζήτησε την υποστήριξη κινέζων φυσικών που εργάζονταν στις ΗΠΑ, όπως του Chen-Ning Yang του Εργαστηρίου Brookhaven και του Tsung-Dao Lee του πανεπιστημίου του Κολούμπια, που είχαν κερδίσει το Νομπέλ Φυσικής και με τα λόγια τους έπεισαν τον Μάο και τους υπόλοιπους αξιωματούχους για την αξία της έρευνας.

Μια ομάδα κινέζων φυσικών περιόδευσε τα δυτικά εργαστήρια το 1973 και επέστρεψε για να κατασκευάσουν έναν επιταχυντή που θα ανάγκαζε τα πρωτόνια να συγκρουστούν μαζί σε ενέργειες 50 δισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ. Όταν ο Wolfgang Panofsky, ο πρώην διευθυντής του επιταχυντή του Στάνφορντ, επισκέφτηκε την Κίνα το 1976 αμέσως μετά το σεισμό που σκότωσε εκατοντάδες χιλιάδες, και μετά από το θάνατο των Μάο και Τσου, είδε την επιθυμία των κινέζων επιστημόνων να συνεχίσουν, ακόμα κι αν πολλοί από αυτούς ζούσαν σε σκηνές στους δρόμους.

Ο Panofsky και άλλοι, συμπεριλαμβανομένου του Δρ Lee, υποστήριξαν ότι μια πιο μέτρια μηχανή θα εξυπηρετούσε καλύτερα την Κίνα.

Το 1982, εξ αιτίας οικονομικών δυσκολιών, η μηχανή για τις συγκρούσεις των πρωτονίων ακυρώθηκε υπέρ μιας άλλης όπου θα συγκρουόταν ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια σε πολύ χαμηλότερη ενέργεια, περίπου 2 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ. Μια τέτοια μηχανή θα παρήγε την ακτινοβολία σύγχροτρον, η οποία έχει ιατρικές και άλλες χρήσεις καθώς επίσης και παίζει ρόλο στην έρευνα σωματιδίων. Η περιοχή του επιταχυντή μετακινήθηκε επίσης από μια απομακρυσμένη περιοχή έξω από το Πεκίνο κοντά στους τάφους των Μίνγκ στην πόλη.

Μάλιστα προκειμένου να εκπαιδευτούν στη χρήση του 30 Κινέζοι φυσικοί επισκέφθηκαν για ένα καλοκαίρι τον επιταχυντή του Στάνφορντ. Τελικά η κατασκευή του επιταχυντή του Πεκίνου ολοκληρώθηκε σε μόλις τέσσερα χρόνια. Το μέγεθός του ήταν ανάλογο των ικανοτήτων που είχαν την εποχή εκείνη οι Κινέζοι, αλλά τελικά αποδείχθηκε επιτυχής επιλογή.

Η ενέργεια ήταν λιγότερη, αλλά αποδείχθηκε ότι είχε περισσότερο ενδιαφέρον» λέει ο Hesheng Chen.

Όση βέβαια περισσότερη ενέργεια διαθέτει ένας επιταχυντής, τόσο καλύτερα μπορούν οι φυσικοί να πλησιάσουν τις συνθήκες που υπήρχαν όταν σημειώθηκε το Μπιγκ Μπανγκ και τόσο βαρύτερα και μυστηριώδη σωματίδια κάνουν την εμφάνισή τους. Τα νέα σωματίδια, για τα οποία ίσως απαιτηθεί η ανάπτυξη νέων θεωριών, εμφανίζονται κατά κύριο λόγο από τέτοιες συγκρούσεις. Συχνά όμως οι φυσικοί δεν ερευνούν εξαντλητικά όλα τα σωματίδια που προκύπτουν από μια σύγκρουση επάνω στη βιασύνη τους να φτιάξουν έναν ακόμη ισχυρότερο επιταχυντή και συνεπώς να γυρίσουν ακόμη πιο πίσω στον χρόνο και πλησιέστερα στο Μπιγκ Μπανγκ.

Έτσι, με τις δυνατότητες που είχε ο επιταχυντής του Πεκίνου, ερευνήθηκαν αρκετά σωματίδια που είχαν παραβλέψει άλλοι φυσικοί, μεταξύ των οποίων και το σωματίδιο ταυ, ένα λεπτόνιο (όπως είναι και το ηλεκτρόνιο) το οποίο δεν φαίνεται να έχει κάποια χρησιμότητα στη φύση.

Επίσης, στην ιστορία της φυσικής σωματιδίων εξέχουσα θέση έχει το λεγόμενο χαριτωμένο σωματίδιο (J/Ψ) του οποίου η ανακάλυψη το 1974 πυροδότησε μια επανάσταση στη φυσική και χάρισε σε αυτούς που το ανακάλυψαν το Νομπέλ Φυσικής.

Του χρόνου όταν θα λειτουργήσει ο νέος Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων στη Γενεύη, στον οποίο θα συγκρούονται πρωτόνια με ενέργεια 7 τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ, οι φυσικοί θα αναζητήσουν νέα σωματίδια και τις ενδείξεις για νέους ενοποιημένους νόμους της φυσικής, τα στοιχεία από τον επιταχυντή του Πεκίνου, όσον αφορά αυτήν την παράμετρο, θα είναι κρίσιμα για τις αναλύσεις τους.

"Εξαρτώνται όλοι από τις μετρήσεις που θα γίνουν στην Κίνα σε χαμηλότερη ενέργεια", λέει ο Δρ Harris.