Κυριακή 7 Απρίλη 2002
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Σελίδα 7
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ΠΟΙΚΙΛΗΣ ΥΛΗΣ - ΕΠΙΣΤΗΜΗ
ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΠΥΡΗΝΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ (CERN)
Πιο κοντά στην αντιύλη και τις μικροσκοπικές μαύρες τρύπες

Μέρος των υπεραγώγιμων μαγνητών του LHC στη φάση των δοκιμών

CERN

Μέρος των υπεραγώγιμων μαγνητών του LHC στη φάση των δοκιμών
Αν και στο ευρύ κοινό ίσως δεν είναι γνωστό, οι ειδικοί επιστήμονες γνωρίζουν ότι στα τεραστίων διαστάσεων εργαστήρια του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN), που εδρεύει στην Ελβετία και στο οποίο συμμετέχει και η χώρα μας, παράγονται καθημερινά αξιοσημείωτες ποσότητες αντιύλης, ή πιο σωστά αντισωματιδίων (περισσότερα από 10 εκατομμύρια αντισωματίδια ανά δευτερόλεπτο). Σύμφωνα με το ισχύον μοντέλο για τα υποατομικά σωματίδια, για καθένα απ' αυτά (π.χ. ηλεκτρόνιο) υπάρχει ένα αντισωματίδιο (π.χ. ποζιτρόνιο), που έχει ίδια μάζα, αλλά αντίθετο φορτίο.

Για τους αναγνώστες στους οποίους η ιδέα της αντιύλης δεν κάνει φοβερή εντύπωση, αξίζει να αναφερθεί ότι όχι τυχαία η αντιύλη είναι το καύσιμο (μαζί με ίση ποσότητα ύλης), που συνήθως χρησιμοποιούν οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας για να δώσουν την απαραίτητη ισχύ στα διαστημόπλοια που κάνουν διαστρικά ταξίδια. Οι φίλοι της σειράς επιστημονικής φαντασίας «Σταρ Τρεκ», για παράδειγμα, το γνωρίζουν καλά αυτό.

Το πυκνότερο σε ενέργεια καύσιμο

Ο λόγος γι' αυτή την επιλογή είναι ότι τίποτα δε συγκεντρώνει περισσότερη ενέργεια απ' ό,τι μια ποσότητα αντιύλης. Οταν τα αντισωματίδια αλληλεπιδράσουν με υποατομικά σωματίδια ύλης, τότε ένα μεγάλο μέρος από τη μάζα τους μετατρέπεται σε ενέργεια, πολύ μεγαλύτερο όχι μόνο από την περίπτωση της σχάσης, αλλά ακόμα και αυτής της σύντηξης ίσης ποσότητας σχάσιμης ή συντήξιμης ύλης. Αλλά από τη δημιουργία ποσοτήτων αντισωματιδίων που τρέχουν με ταχύτητα σχεδόν ίση με του φωτός μέσα σε έναν τεράστιο επιταχυντή, μέχρι τη χρήση της αντιύλης σαν καύσιμο, υπάρχει μια μεγάλη, πολύ μεγάλη απόσταση. Η «καύσιμη» αντιύλη θα πρέπει να είναι σε ατομική (ίσως και μοριακή) μορφή, για να μπορεί να συγκεντρωθεί σε ένα δοχείο. Κανείς μέχρι τώρα δεν έχει πετύχει κάτι τέτοιο.

Τετραπολικός υπεραγώγιμος μαγνήτης του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC)

CERN

Τετραπολικός υπεραγώγιμος μαγνήτης του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC)
Αν η επιστημονική ανακοίνωση που έκανε η ερευνητική ομάδα του πειράματος ATRAP του CERN το Φλεβάρη του 2002 αποδειχτεί βάσιμη, τότε το βήμα αυτό είναι ήδη πραγματικότητα. Από τα τέλη της δεκαετία του 1990 οι φυσικοί του CERN, αλλά και των εργαστηρίων Φέρμι στις ΗΠΑ, είχαν διαπιστώσει τη δημιουργία 9 ατόμων αντιυδρογόνου μέσα σε επιταχυντές. Κι αυτά όμως, έτρεχαν με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Αντίθετα, ο Τζέραλντ Γκαμπριέλζε, επικεφαλής του ATRAP ανακοίνωσε ότι η ομάδα του πέτυχε να ακινητοποιήσει μερικά (άγνωστο ακόμα πόσα) άτομα αντιυδρογόνου, όταν διοχέτευσε ένα ρεύμα αντιπρωτονίων και ένα ποζιτρονίων (αντιηλεκτρονίων) μέσα σε μια ισχυρή μαγνητική παγίδα. Εφαρμόζοντας ηλεκτρικό πεδίο διαπίστωσε ότι μέρος της αντιύλης που είχε εγκλωβιστεί στην παγίδα δεν κινήθηκε, άρα ήταν ηλεκτρικά ουδέτερο και κατά συνέπεια πρέπει να ήταν σε ατομική μορφή.

Οι επίδοξοι αστροναύτες
ας κάνουν υπομονή

Μην ετοιμάζεστε, όμως, ακόμα για επίσκεψη στον Αλφα Κενταύρου! Καταρχήν, πρέπει πρώτα να επιβεβαιωθεί και να ποσοτικοποιηθεί η ανακάλυψη. Υστερα, πρέπει να διαπιστωθεί ότι μπορεί να διατηρηθεί σταθερή η ποσότητα αντιύλης και όταν κάτι τέτοιο γίνει εφικτό να μπορέσει να παραχθεί και συγκεντρωθεί περισσότερη. Μετά θα πρέπει να προχωρήσει η τεχνολογία διαχείρισης αντιύλης, μετάγγισης, διοχέτευσης, να σχεδιαστεί αντιδραστήρας κατάλληλος για κινητήρας διαστημοπλοίου κτλ. Το δυσκολότερο πρόβλημα βρίσκεται στην αρχή και είναι ακριβώς η διατήρηση της αντιύλης μέσα σε ένα περιβάλλον γεμάτο ύλη. Απαιτείται όχι υψηλό, αλλά απόλυτο κενό και η αντιύλη δεν πρέπει με κανέναν τρόπο να έρθει σε επαφή με τα τοιχώματα του δοχείου. Επειδή ακριβώς είναι ουδέτερη ηλεκτρικά δεν μπορεί να περιοριστεί με ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ισως, όμως, ο περιορισμός της να γίνει εφικτός σε μορφή ιόντων (ατόμων θετικά φορτισμένων και ελεύθερων ποζιτρονίων).

Υγρό ήλιο θερμοκρασίας μόλις 2 βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν θα είναι το ψυκτικό υγρό για τους υπεραγώγιμους μαγνήτες του νέου επιταχυντή του CERN. Στη φωτό το εργοστάσιο τροφοδοσίας του LHC με υγρό ήλιο

CERN

Υγρό ήλιο θερμοκρασίας μόλις 2 βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν θα είναι το ψυκτικό υγρό για τους υπεραγώγιμους μαγνήτες του νέου επιταχυντή του CERN. Στη φωτό το εργοστάσιο τροφοδοσίας του LHC με υγρό ήλιο
Το CERN, που για όσους δεν είναι φυσικοί είναι περισσότερο γνωστό για την εφεύρεση του Παγκόσμιου Ιστού Πληροφοριών (World Wide Web), ενδέχεται να έχει τη δυνατότητα να διερευνήσει τα επόμενα χρόνια και ένα άλλο εξωτικό αντικείμενο της φυσικής: τις μαύρες τρύπες. Για την ακρίβεια στόχος του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), που είναι υπό κατασκευή, θα είναι η μελέτη της συμπεριφοράς της ύλης σε ασύλληπτα υψηλές ενέργειες, στην περιοχή του 1 TeV (1 τρισεκατομμυρίου ηλεκτρονιοβόλτ), ώστε να βρεθούν απαντήσεις σε μερικά από τα πιο θεμελιώδη επιστημονικά ερωτήματα. Ο LHC θα επιταχύνει πρωτόνια ή βαριά ιόντα δίνοντάς τους 30 φορές περισσότερη ενέργεια από τον Σχετικιστικό Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων (RHIC) που κατασκευάζεται στις ΗΠΑ. Σύμφωνα, όμως, με ορισμένους φυσικούς, στις ενέργειες αυτές είναι πιθανή η δημιουργία μικροσκοπικών μαύρων τρυπών.

Μια ...άλλη διάσταση των πραγμάτων

Ο Στίβεν Γκίντινγκς, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και ο Σκοτ Τόμας του Στάνφορντ, βασίζουν την πρόβλεψή τους στις θεωρίες που υποθέτουν την ύπαρξη και άλλων διαστάσεων του χώρου πέραν των γνωστών τριών. Αυτές οι διαστάσεις θεωρείται ότι είναι «διπλωμένες» και εκτείνονται σε μήκος μερικών κλασμάτων του χιλιοστού - τεράστια απόσταση σε υποατομική κλίμακα - αλλά δεν είναι αντιληπτές υπό κανονικές συνθήκες. Σε έναν ισχυρό επιταχυντή όπως ο LHC, οι επιπλέον διαστάσεις είναι δυνατό να εκδηλωθούν, αυξάνοντας τη βαρυτική έλξη μεταξύ δύο σωματιδίων που συγκρούονται. Αν οι διαστάσεις αυτές είναι 9, τότε η μείωση της απόστασης μεταξύ δύο σωματιδίων στο μισό προκαλεί μια αύξηση της μεταξύ τους βαρυτικής έλξης κατά 256 φορές. Αν λόγω των υψηλών ενεργειών δύο σωματίδια έρθουν πολύ κοντά, είναι - κατά τους δύο επιστήμονες - δυνατό να σχηματιστεί μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα.

Αλλά οι ίδιοι προσθέτουν ότι δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας, μήπως αυτή η μαύρη τρύπα καταπιεί τον πλανήτη μας (τίποτα δεν ξεφεύγει από την έλξη της μαύρης τρύπας όταν την πλησιάσει πέραν μιας συγκεκριμένης απόστασης). Ο λόγος είναι ότι οι κοσμικές ακτίνες πρέπει να δημιουργούν μικροσκοπικές μαύρες τρύπες στη φύση πολύ συχνά. Αυτές οι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες είναι ασταθείς και διασπώνται αυθόρμητα σε ελάχιστο χρόνο (0,000000000000000000001 δευτερόλεπτα...). Μάλιστα, ο μόνος τρόπος διαπίστωσης της εφήμερης ύπαρξής τους στον LHC θα είναι τα υποατομικά σωματίδια, τα οποία θα εκπέμψουν κατά τη διάλυσή τους.

Αν πράγματι διαπιστωθούν τέτοια ρεύματα σωματιδίων θα είναι διπλό επίτευγμα. Από τη μια θα έχουν βρει πειραματική υποστήριξη οι ενοποιητικές φυσικές θεωρίες που προβλέπουν την ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων και από την άλλη οι επιστήμονες θα έχουν πια εργαστηριακό τρόπο να εξετάσουν το μικροσκοπικό αδερφό αυτού του εξωτικού είδους ουράνιου σώματος που είναι οι μαύρες τρύπες. Ο LHC αναμένεται να ανοίξει νέους ορίζοντες στη φυσική, που ίσως συνοδευτούν από ανακαλύψεις, που σήμερα είναι απλώς αδύνατο να φανταστούμε.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγές: CERN, «Discover», NewScientist.com


Κορυφή σελίδας
Ευρωεκλογές Ιούνη 2024
Μνημεία & Μουσεία Αγώνων του Λαού
Ο καθημερινός ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ 1 ευρώ