Νόμοι Φυσικής: Νέα ανακάλυψη από τους επιστήμονες

Ως γνωστόν οι νόμοι της φυσικής είναι τέσσερις. Και όμως οι επιστήμονες ετοιμάζονται για μία ανακάλυψη που θα τους φέρει κοντά σε ένα βραβείο Νόμπελ Φυσικής. Το πείραμα που ετοιμάζουν πρόκειται να φέρει μία ανατροπή στην φυσική και πιθανόν έναν πέμπτο νόμο. Αξίζει να υπενθυμιστεί ότι το προηγούμενο νόμπελ, οι επιστήμονες το είχαν κερδίσει λόγω της έρευνας τους πάνω στις “μαύρες τρύπες”.

Πιο συγκεκριμένα, πολύ κοντά σε αποτελέσματα που δεν αποκλείεται να ανατρέψουν τους νόμους της φυσικής φαίνεται ότι βρίσκονται οι επιστήμονες, που δεν αποκλείουν να έχουν εντοπίσει μια πέμπτη δύναμη της φύσης. Κι αυτό επειδή κατά τη διάρκεια ενός νέου πειράματος, φαίνεται ότι παρατήρησαν μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια που συμπεριφέρονται με ασυνήθιστο τρόπο.

Το πείραμα

Μέσω του πειράματος, εστάλησαν μιόνια, που είναι στοιχειώδη σωματίδια παρόμοια με το ηλεκτρόνιο, μέσω ενός ηλεκτρομαγνήτη 15 τόνων. Στόχος ήταν να μετρήσουν πώς «ταλαντεύονται» με την πάροδο του χρόνου. Στο πείραμα, που ονομάστηκε «Muon g-2», αφού τα σωματίδια ταξίδευαν κατά μήκος της μαγνητικής διαδρομής, μήκους 15 μέτρων και 24 εκατοστών και ταλαντεύτηκαν διαφορετικά από το πρότυπο μοντέλο που χρησιμοποιείται εδώ και 50 χρόνια.

Καθώς τα μιόνια κυκλοφορούν στον μαγνήτη του Muon g-2, αλληλεπιδρούν επίσης και με έναν κβαντικό «αφρό» υποατομικών σωματιδίων. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές επηρεάζουν την τιμή του g-factor, κάνοντας την ταλάντωση να επιταχύνεται ή να επιβραδύνεται. Το Πρότυπο Μοντέλο προβλέπει τη διαδικασία με μεγάλη ακρίβεια. Ωστόσο, αν ο κβαντικός «αφρός» περιλαμβάνει επιπλέον δυνάμεις που δεν λαμβάνονται υπόψιν από το Πρότυπο Μοντέλο, θα μπορούσε να επηρεάσει περαιτέρω τον g-factor. Κάτι τέτοιο συνέβη στο πείραμα.

Με βάση τα τελευταία ευρήματα του Fermilab, το μιόνιο θα μπορούσε να αλληλεπιδρά και με μη ανακαλυφθέντα σωματίδια ή δυνάμεις, που δεν περιλαμβάνονται στο πρότυπο μοντέλο όπως το γνωρίζουμε. Καθώς τα μιόνια σχηματίζονται φυσικά, όταν οι ακτίνες πέφτουν στην ατμόσφαιρα της Γης, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο θεωρούμε ότι λειτουργεί το σύμπαν.

«Ισχυρές αποδείξεις για την ύπαρξη μη ανακαλυφθέντος σωματιδίου ή νέας δύναμης»

Σύμφωνα με το Συμβούλιο Εγκαταστάσεων Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ηνωμένου Βασιλείου (STFC) το αποτέλεσμα «παρέχει ισχυρές αποδείξεις για την ύπαρξη ενός μη-ανακαλυφθέντος υποατομικού σωματιδίου ή μιας νέας δύναμης».

Σε κάθε περίπτωση, οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι υπάρχει μία πιθανότητα στις 40.000 το αποτέλεσμα να οφείλεται σε στατιστικό σφάλμα. Ο εξέχων Άγγλος φυσικών σωματιδίων καθηγητής Μπράιαν Κοξ χαρακτήρισε το αποτέλεσμα «σημαντικό και συναρπαστικό». «Πλησιάζει η ανακάλυψη της νέας φυσικής, πέρα από το πρότυπο μοντέλο» έγραψε στο twitter. Όπως υποστήριξε, εάν τα αποτελέσματα επαληθευτούν, θα πρόκειται για τη μεγαλύτερη ανακάλυψη στη φυσική των σωματιδίων για πολλά χρόνια, ανάλογη με το Σωματίδιο Χιγκς.

Το πείραμα Muon g-2

Το πείραμα Muon g-2 αναζητά ίχνη νέων σωματιδίων και δυνάμεων, εξετάζοντας με ακρίβεια την αλληλεπίδραση του μιονίου σε περιβάλλον μαγνητικού πεδίου. Το μιόνιο, όταν τοποθετείται σε μαγνητικό πεδίο, λειτουργεί ως μια μικροσκοπική μαγνητική πυξίδια και ως γυροσκόπιο, που περιστρέφεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα όπως προβλέπει το πρότυπο μοντέλο. Ωστόσο, στο πείραμα η περιστροφή εντοπίστηκε γρηγορότερη από την προβλεπόμενη, υποδηλώνοντας ότι η τρέχουσα κατανόηση της φυσικής είναι ατελής.

Το πρωτοποριακό πείραμα πραγματοποιήθηκε στο Εθνικό Εργαστήριο Φέρι στο Ιλλινόις, που διαθέτει την τεχνολογία για τη δημιουργία μιονίων σε επιταχυντές σωματιδίων. Το μιόνιο είναι περίπου 200 φορές μεγαλύτερο από το ηλεκτρόνιο και σχηματίζεται με φυσικό τρόπο.

Στον δρόμο για μια «Θεωρία των Πάντων»

Ο Κάκου, θεωρώντας ότι το Πρότυπο Μοντέλο είναι ατελές -κάνει λόγο για «μία άσχημη θεωρία που μόνο μια μάνα μπορεί να αγαπήσει» – σημειώνει ότι ακόμη και οι δημιουργοί του παραδέχονται ότι δεν μπορεί να είναι η Τελική Θεωρία. Οι ταλαντώσεις, νέες δυνάμεις και οι αλλαγές στον τρόπο αλληλεπίδρασης των σωματιδίων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μας δώσουν μια ιδέα για την πραγματική θεμελιώδη θεωρία, υποστηρίζει.

Η διατύπωση μιας καθολικής θεωρίας των πάντων, υποστηρίζει, θα ήταν το μεγαλύτερο επίτευγμα στην ιστορία των 2.000 ετών της επιστήμης με τεράστιες επιπτώσεις. Κι αυτό επειδή θα οδηγούσε στην απάντηση σειρά ερωτήσεων που διατυπώνουν οι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων του τι προηγήθηκε πριν το Μπινγκ Μπανγκ (Μεγάλη Έκρηξη), τι βρίσκεται στην άλλη πλευρά μιας μαύρης τρύπας, αλλά και εάν το ταξίδι στον χρόνο είναι δυνατό.