Η νέα θεώρηση του Σύμπαντος

Καλλιτεχνική απεικόνιση του πεδίου Higgs (πηγή: CERN)

Ακόμη όμως και με την ανακάλυψη του μποζονίου Χιγκς* τα πράγματα δεν θα λυθούν αυτομάτως. Γιατί τότε θα ανοίξει ένα νέο κεφάλαιο στην ιστορία της φύσης που ίσως να αντικαταστήσει το Καθιερωμένο Πρότυπο με μια νέα θεώρηση του Σύμπαντος που ονομάζεται υπερσυμμετρία! Σ’ αυτή όμως την περίπτωση δεν υπάρχει ένα μόνο μποζόνιο Χιγκς, αλλά πέντε! Κι έτσι παρ’ όλο που η θεώρηση αυτή του Σύμπαντος μπορεί να ενώσει τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις σε μία και μοναδική υπερδύναμη, εν τούτοις προβλέπει την ύπαρξη, εκτός των πέντε μποζονίων Χιγκς, και μίας αρμάδας νέων σωματιδίων από τα οποία δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμη κανένα!

Μερικά από τα σωματίδια που δημιουργούνται στις συγκρούσεις δεν «επιζούν» περισσότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου γιατί σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου διασπώνται σε ελαφρότερα σωματίδια και ορισμένα εξ αυτών διασπώνται ακόμη πιο πολύ. Οι διαδικασίες αυτές των διασπάσεων δημιουργούν χαρακτηριστικές «υπογραφές» που αποκαλύπτουν τα είδη των σωματιδίων τα οποία εμφανίζονται. Οι υπογραφές αυτές όμως θα πρέπει να είναι ολοκληρωμένες, να περιλαμβάνουν δηλαδή όλα τα επί μέρους σωματίδια που δημιουργήθηκαν από μία σύγκρουση και να μετρήσουν όλες τις ιδιότητές τους.

Αυτό απαιτεί από τους ανιχνευτές να περιλάβουν διάφορα στρώματα που θα μπορέσουν να συλλάβουν όλα τα παράγωγα των συγκρούσεων. Σε μια άλλη πειραματική διάταξη, για παράδειγμα, τον «Ανιχνευτή Μιονίων» που απασχολεί 2.500 ερευνητές και μηχανικούς, το εσώτερο στρώμα περιλαμβάνει 75 εκατομμύρια αισθητήρες. Ένα μεσαίο στρώμα, που είναι σχεδιασμένο να μετράει τις ενέργειες των φωτονίων και των ηλεκτρονίων περιλαμβάνει 80.000 κρυστάλλους, ενώ το επόμενο στρώμα είναι σχεδιασμένο να καταγράφει τα αδρόνια και τα μιόνια.

Όλη αυτή, λοιπόν, η «περιπέτεια ιδεών» που ξεκίνησε με τα πειράματα που έκανε ο Έρνεστ Ράδερφορντ το 1909 και τα οποία μας οδήγησαν στην διαπίστωση ότι η μεγαλύτερη ποσότητα της μάζας ενός ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα του, μας έχει αναγκάσει να οδηγηθούμε στις σύγχρονες υποθέσεις μιας «νέας φυσικής» όπου όλα τα επονομαζόμενα θεμελιώδη σωματίδια ίσως να είναι απλές χορδές ενέργειας και ότι ίσως το Σύμπαν να περιλαμβάνει περισσότερες διαστάσεις από αυτές που γνωρίζουμε, και ότι ίσως να υπάρχουν και άλλων ειδών σωματίδια που δεν έχουμε μέχρι τώρα ανακαλύψει. Αυτά κι άλλα πολλά «παράξενα» στοιχεία ελπίζεται να ανακαλυφτούν σύντομα με την λειτουργία του νέου «Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων» (LHC) στο CERN και των Ανιχνευτών του.

Το ταξίδι αυτό στο παρελθόν γίνεται με την αναπαραγωγή στον επιταχυντή του CERN της τεράστιας ενέργειας που επικρατούσε στις πρώτες στιγμές μετά τη γέννηση του Σύμπαντος με μια Μεγάλη Έκρηξη. Θα πρέπει όμως να διευκρινίσουμε ότι όταν μιλάμε σήμερα για τις απαρχές του Σύμπαντος με μία «Μεγάλη Έκρηξη» δεν κάνουμε απλές εικασίες που δεν βασίζονται πουθενά, αλλά αντίθετα μιλάμε για ένα πλήρες, μαθηματικά θεμελιωμένο μοντέλο που δημιουργήθηκε με τη βοήθεια των δύο μεγάλων θεωριών του 20ου αιώνα, της Γενικής Σχετικότητας και της Κβαντικής Μηχανικής και συμπληρώθηκε τα τελευταία χρόνια με τις θεωρίες του Πληθωρισμού και των Υπερχορδών. Το μοντέλο μάλιστα αυτό επεξηγεί ικανοποιητικά πολλές από τις παρατηρήσεις και τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι τώρα.

Φυσικά όταν μιλάμε για την “Μεγάλη Έκρηξη” μην φανταστείτε κάτι σαν την έκρηξη ενός δυνατού βαρελότου! Η Μεγάλη Έκρηξη των κοσμολόγων δεν έχει καμιά σχέση με τις εκρήξεις που γνωρίζει ο καθένας από μας, είτε είναι βαρελότα είτε βόμβες υδρογόνου. Ο όρος μάλιστα “Μεγάλη Έκρηξη” είναι μάλλον παραπλανητικός και καθιερώθηκε από τον καθηγητή Φρεντ Χόυλ που ήταν και είναι ο κύριος πολέμιος της όλης αυτής θεωρίας για τη γέννηση του σύμπαντος. Με τον όρο «Μεγάλη Έκρηξη» οι σύγχρονοι επιστήμονες εννοούν μια εκθετική και απότομη διαστολή του Σύμπαντος από ένα απειροελάχιστο σημείο «ανυπαρξίας». Η γέννηση δηλαδή και η μετέπειτα εξέλιξη του Σύμπαντος είναι κατά κάποιον τρόπο το «ξεδίπλωμα» του χρόνου και του χώρου από μια κατάσταση υπερβολικής πυκνότητας και θερμότητας σε μια παγωμένη και τεράστια σε μέγεθος σημερινή ύπαρξη, σε έναν χώρο ο οποίος δημιουργείται καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται. Σ’ ένα Σύμπαν όπου σήμερα όλοι οι μακρινοί γαλαξίες φαίνονται να απομακρύνονται συνεχώς ο ένας από τον άλλο.

Οι γαλαξίες του Σύμπαντος δεν απομακρύνονται μέσα σ’ ένα άπειρο και αδειανό χώρο, αλλά αντίθετα η διαστολή αυτή του Σύμπαντος οφείλεται στο «ξεχείλωμα» του ίδιου αυτού χώρου που συμπαρασύρει μαζί του και τους γαλαξίες, ενώ η «έκρηξη» έγινε συγχρόνως σ’ όλα τα σημεία του με αποτέλεσμα να μην υπάρχει σήμερα κάποιο συγκεκριμένο κέντρο στο Σύμπαν αφού το κέντρο βρίσκεται «παντού». Το τι σημαίνει αυτό είναι ότι δεν είναι οι γαλαξίες αυτοί που κινούνται αλλά είναι ο μεταξύ τους χώρος που μεγαλώνει («ξεχειλώνει»). Και ενώ τίποτα το υλικό δεν μπορεί να τρέξει με μεγαλύτερη ταχύτητα από την ταχύτητα του φωτός, αυτό δεν ευσταθεί για τον χώρο ο οποίος μπορεί να διαστέλλεται πολύ ταχύτερα και από την ταχύτητα ακόμη του φωτός. Μ’ αυτήν λοιπόν την έννοια η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν παρά μια «έκρηξη» αυτού τούτου του χώρου, μια τεραστίων δηλαδή διαστάσεων διαστολή του («ξεχείλωμα»).

* Παρατήρηση: To παρόν κείμενο συντάχθηκε πριν την ανακάλυψη του σωματιδίου Χιγκς.

Πηγή: Διον. Π. Σιμόπουλου:  «Η Βιογραφία του Σύμπαντος», Αθήνα: Ερευνητές, 2008.