|
Ο νέος μεγάλος επιταχυντής σωματιδίων στο Cern μόλις ξεκίνησε
τη λειτουργία του, αλλά οι φυσικοί έχουν ήδη εκπονήσει σχέδια για μια
ακόμη μεγαλύτερη μηχανή, για να απαντήσουν στα ερωτήματα που ακόμη και ο
Άλμπερτ Αϊνστάιν δεν ήταν σε θέση να επιλύσει.
Ο Διεθνής Γραμμικός Επιταχυντής Σωματιδίων (ILC) θα είναι μια μηχανή
μήκους 50 χιλιομέτρων περίπου, που περιλαμβάνει δύο γιγάντιους βραχίονες
(σαν κάννες) ενώ θα
επιταχύνει ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια σε
ταχύτητες παραπλήσιες του φωτός προτού συγκρουστούν μαζί. Τα αποτελέσματα
από αυτές τις συγκρούσεις θα
μπορούσαν να ανοίξουν κάποια από τα πιο καυτά θέματα της Φυσικής, όπως
είναι η
ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων, η προέλευση του βάρους και ακόμη πώς η
μεγάλη έκρηξη - η περίπτωση κατά την οποία δημιουργήθηκε το Σύμπαν - που
συνέβη.
"Ο ILC θα αξιοποιήσει το έργο του νέου Large Hadron Collider [LHC]",
λέει ο Brian Foster, καθηγητής της πειραματικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο
της Οξφόρδης και Διευθυντής της Ευρώπης του έργου. "Στον LHC
συγκρούονται μεταξύ τους
πρωτόνια για να ανακαλύψουμε νέα σωματίδια, αλλά συγχρόνως δημιουργούνται
εκεί και
πολλά μπάζα που συσκοτίζουν τις λεπτομέρειες. Ο ILC από την άλλη θα είναι ένα μηχάνημα
πολύ πιο καθαρά και θα μας λέει πολύ περισσότερα σχετικά με την πραγματική
τους φύση. "
Φυσικοί σε όλο τον κόσμο έχουν δαπανήσει περίπου 250 εκ. ευρώ για τα σχέδια
του νέου μηχανήματος που το χαϊδευτικό του είναι "το τηλεσκόπιο
του Αϊνστάιν", δεδομένου ότι
το έργο είχε ξεκινήσει πριν από τρία χρόνια (που ήταν το έτος Αϊνστάιν).
Αυτό προηγούμενο Σαββατοκύριακο 80 ερευνητές από πολλές χώρες συγκεντρώθηκαν στο
Κολέγιο Emmanuel του Cambridge, για να μελετήσουν τα σχέδια για τους γιγαντιαίους
ανιχνευτές που θα ερευνήσουν τις συγκρούσεις. Ο Mark Thomson, καθηγητής της
σωματιδιακής φυσικής που ήταν
μεταξύ των παρόντων, δήλωσε ότι το νέο μηχάνημα θα κοστίσει περίπου 6,5 δις ευρώ,
ενώ ο τελικός σχεδιασμός του αναμένεται γύρω στο 2012.
"Η θεωρία προτείνει ότι ο LHC θα βρει το μποζόνιο Higgs, αλλά αν το
κάνει θα θέσει πολλά νέα ερωτήματα",
είπε. "Θα ήταν μια εντελώς νέα και παράξενη μορφή της ύλης και θα
χρειαστούμε το ILC για να καθορίσουμε τις ιδιότητές του."
Μια τέτοια μηχανή θα πρέπει να είναι τεράστια - και πολύ διαφορετική από
το κυκλικό LHC. Όταν επιταχύνονται κατά μήκος μιας καμπύλης διαδρομής,
τα ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια χάνουν μεγάλο μέρος της ενέργειας τους, εκπέμποντας
υψηλές δόσεις ακτινοβολίας.
Από την άλλη μεριά ο νέος επιταχυντής ILC θα πρέπει να είναι σε απόλυτη ευθεία, με δύο τεράστιους γραμμικούς
επιταχυντές να στοχεύουν ο ένας τον άλλο και οι συγκρούσεις να συμβαίνουν στο σημείο
όπου συναντιούνται οι δύο δέσμες σωματιδίων τους. Αυτοί σε πρώτη φάση θα είναι
μήκους 18 χιλιομέτρων περίπου, αλλά θα αργότερα μπορούν να επεκταθούν σε
μήκος 25 χιλιομέτρων η κάθε μία δέσμη. Οι
επιταχυντές θα ρίχνουν 10 δισεκατομμύρια ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια το ένα
πάνω στον
άλλο κάθε δευτερόλεπτο.
Όταν η ύλη συναντάει την αντιύλη, τα σωματίδια εξουδετερώνονται απελευθερώνοντας μία έκρηξη ενέργειας που μετατρέπεται σε ακόμη
περισσότερα σωματίδια συν ακτινοβολία. Οι ακτίνες στον ILC θα δημιουργήσουν
περίπου 14.000 τέτοιες συγκρούσεις κάθε δευτερόλεπτο, ενδεχομένως, δημιουργώντας
νέους συνδυασμούς σωματιδίων που θα μπορούσαν να απαντήσουν σε θεμελιώδη
ερωτήματα. Οι συγκρούσεις θα προκαλέσουν έκλυση
ενέργειας έως και 1.000 Gev, επιτρέποντάς μας ίσως να εντοπίσουμε την
ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων, τις απαρχές της βαρύτητας ακόμη και τον
μηχανισμό του ίδιου του Big Bang.
Οι φυσικοί έχουν ονειρευτεί ένα τέτοιο μηχάνημα επί δεκαετίες, αλλά η
τεχνολογία που απαιτείται για να επιταχυνθούν τα ηλεκτρόνια και τα
ποζιτρόνια σε
αυτές τις υψηλές ταχύτητες έχει αναπτυχθεί μόνο κατά τα τελευταία χρόνια.
Λειτουργεί στέλνοντας μαζικές δέσμες ραδιοκυμάτων σε σήραγγες. Τα
σωματίδια μπορεί να κλειδώνουν σε αυτά τα κύματα και να "σερφάρουν",
με αποτέλεσμα να τρέχουν
πιο γρήγορα σε κάθε επόμενο κύμα.
Μια τέτοια μηχανή μπορεί να είναι σε θέση να λύσει κάποια από τα ερωτήματα
που τίθενται από τις θεωρίες της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Το πρόβλημα
του Αϊνστάιν, που είναι ακόμα άλυτο, ήταν ότι δεν μπορούσε να συμβιβάσει
τους
νόμους των πολύ μεγάλων με τους νόμους των πολύ μικρών.
Ο κόσμος των ατόμων και των σωματιδίων που κυριαρχείται από τρεις
δυνάμεις, τον ηλεκτρομαγνητισμό, την ισχυρή και την ασθενή πυρηνική
δύναμη.
Στην κλίμακα των πλανητών και άστρων, ωστόσο, η τέταρτη δύναμη, η
βαρύτητα, είναι κυρίαρχη. Το πρόβλημα του Αϊνστάιν ήταν ότι ο τρόπος
που δούλευε η βαρύτητα φαινόταν μαθηματικά αδύνατον να συμφιλιωθεί με τις άλλες
τρεις.
Οι φυσικοί πιστεύουν, όμως, ότι αμέσως μετά το big bang υπήρχε μια μόνο
δύναμη. Καθώς λοιπόν άρχισε το πρώιμο σύμπαν να ψύχεται, αυτή χωρίστηκε στις τέσσερις
σημερινές δυνάμεις. Η ομάδα του ILC ελπίζει να αναδημιουργήσουν την ενιαία
δύναμη (το Άγιο Δισκοπότηρο της Φυσικής) και να βρουν τον τρόπο με τον οποίο αναδύθηκαν τους τέσσερις
διαδόχους της. Θα μπορούσε, επίσης, να ρίξει φως σχετικά με τη φύση της
μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που πιστεύεται ότι αποτελεί περισσότερο από το 90%
του σύμπαντος.
Βέβαια ακόμη δεν έχει αποφασιστεί σε ποια χώρα θα κατασκευαστεί, αλλά κύριες
υποψήφιες χώρες είναι οι ΗΠΑ και η Αγγλία. Μόνο στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ
υπάρχει μηχάνημα παρόμοιων δυνατοτήτων, ενώ η χώρα που θα τον φιλοξενεί
θα χρειαστεί να βάλει 1,8 δισ. δολάρια από την «τσέπη» της από τo συνολικό κόστος
των 6,65 δισεκατομμυρίων.
|
