Επόμενος στόχος η σκοτεινή ύλη

Μετά το μποζόνιο του Χιγκς έρχεται η σειρά της σκοτεινής ύλης. Οι επιστήμονες στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών CERN ανακοίνωσαν χθες ότι έθεσαν και πάλι σε λειτουργία τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) έπειτα από διετείς εργασίες αναβάθμισης, σε μια νέα προσπάθεια επίλυσης ορισμένων από τα μυστικά του Σύμπαντος και κυρίως εκείνο της σκοτεινής ύλης.

Ο μεγαλύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο είχε τεθεί εκτός λειτουργίας για δύο χρόνια προκειμένου οι επιστήμονες να επιδιορθώσουν κάποια τεχνικά προβλήματα και να διπλασιάσουν την ισχύ του συστήματος. Χθες πραγματοποιήθηκε με επιτυχία η κυκλοφορία σωματιδίων σε δέσμες και προς τις δύο κατευθύνσεις, μέσα στο υπόγειο τούνελ μήκους 27 χιλιομέτρων, που βρίσκεται κάτω από τα γαλλοελβετικά σύνορα. «Είναι υπέροχο να βλέπουμε τα πράγματα να εξελίσσονται τόσο καλά έπειτα από τόσο μεγάλες αλλαγές», δήλωσε εμφανώς ευχαριστημένος ο γενικός διευθυντής του CERN Ρολφ Χόγερ.

Ωστόσο αναμένεται να περάσουν δύο μήνες μέχρι να αρχίσουν οι συγκρούσεις σωματιδίων – μίνι εκδοχές του Μπιγκ Μπανγκ που δημιούργησε το Σύμπαν πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια και τουλάχιστον ένας χρόνος μέχρι να εξαχθούν τα πρώτα αποτελέσματα. Η σταδιακή ενίσχυση του συστήματος δείχνει ότι δεν έχουν ξεχαστεί η διαρροή ηλίου το 2008 που είχε οδηγήσει στην ακύρωση της λειτουργίας του επιταχυντή για δύο χρόνια, αλλά ούτε και τα ηλεκτρολογικά προβλήματα στην έναρξη της λειτουργίας του τον περασμένο μήνα, που οδήγησαν στην καθυστέρηση του όλου εγχειρήματος για δύο εβδομάδες.

Η μελέτη πολλών δισεκατομμυρίων συγκρούσεων σωματιδίων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων την περίοδο 2010-2013 έδωσε αποδείξεις το 2012 για την ύπαρξη του μποζονίου του Χιγκς και του ενεργειακού του πεδίου, ενός μηχανισμού που δίνει μάζα στην ύλη. Αυτό ήταν ένα μέρος του Καθιερωμένου Μοντέλου που αφορά όσα πιστεύουμε για τη λειτουργία του Σύμπαντος στο επίπεδο των βασικών σωματιδίων τα οποία φτιάχνουν τα πάντα, συμπεριλαμβανομένης και της ζωής. Με τη δυνατότητα να προκαλέσει σύγκρουση σωματιδίων σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και ενέργεια διπλάσια της αρχικής, οι επιστήμονες ελπίζουν πως ο ανανεωμένος επιταχυντής θα δώσει αποδείξεις της λεγόμενης Νέας Φυσικής, στοιχείο της οποίας είναι η σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι αποτελεί το 96% όλων όσων βρίσκονται στο Σύμπαν, παρότι παραμένει παντελώς αόρατη. Μέρος της Νέας Φυσικής είναι και η Υπερσυμμετρία, βάσει της οποίας όλα τα ορατά σωματίδια έχουν αντίστοιχα υπερσυμμετρικά σωματίδια που είναι αόρατα. Μέχρι στιγμής δεν έχουν καταγραφεί τέτοιες ενδείξεις, ωστόσο ο LHC θα μπορούσε να ανιχνεύσει το ελαφρύτερο από αυτά, το ουδετερίνο, μια φευγαλέα οντότητα που δεν αλληλεπιδρά με την κανονική ύλη. «Εάν έπρεπε να βάλω στοίχημα για το τι θα βρούμε, θα στοιχημάτιζα στην Υπερσυμμετρία», λέει ο Ολιβερ Μπουχμίλερ, επιστήμονας υπεύθυνος για μια από τις τέσσερις μηχανές που λειτουργούν στον επιταχυντή. «Μπορεί να βρούμε και κάτι πολύ, πολύ αναπάντεχο».

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων βρίσκεται πολύ κοντά στην ταυτοποίηση του μποζονίου του Χιγκς (Higgs boson), η έως τώρα μη παρατήρηση του οποίου είναι ένας από τους χαμένους κρίκους του Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής. Αυτό θα είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα στην αναζήτηση της Μεγάλης Ενοποιημένης Θεωρίας που προσπαθεί να ενοποιήσει τρεις από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: τον ηλεκτρομαγνητισμό, την ισχυρή αλληλεπίδραση και την ασθενή αλληλεπίδραση.

Το ουδετερίνο
Η ανακάλυψη του ουδετερίνου θα αποτελούσε σημαντικό στοιχείο για τη φύση της αόρατης σκοτεινής ύλης. Οι φυσικοί εκτιμούν ότι η ύλη που βλέπουμε στο Σύμπαν αντιστοιχεί μόλις στο 5% της συνολικής υλοενέργειας και δεν επαρκεί να εξηγήσει τις κινήσεις των γαλαξιών. Η λεγόμενη σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι έχει ιδιάζουσα σύσταση, δεν εκπέμπει ακτινοβολία και δεν αλληλεπιδρά με την ύλη που γνωρίζουμε.