Μποζόνιο Higgs ή «σωματίδιο του Θεού;» ΠΕΜΠΤΟΥΣΙΑ. To Μποζόνιο Higgs - Γιατί τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζα;

Transcript

1 ΑΝΑΛΕΚΤΑ ΠΕΜΠΤΟΥΣΙΑ 6 21 Ιανουαρίου 2013 τεύχος Μποζόνιο Higgs ή «σωματίδιο του Θεού;» To Μποζόνιο Higgs - Γιατί τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζα; Το πεδίο Higgs για αρχάριους Η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs - Πείραμα ATLAS / LHC του CERN Μελλοντικές ανακαλύψεις με τον ATLAS στο CERN μετά το Higgs Συνέντευξη από τα άδυτα του CERΝ Η αγάπη: το αληθινό «σωματίδιο» του Θεού!

2 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Μποζόνιο Higgs ή «σωματίδιο του Θεού;» «Ο άνθρωπος πάντα αναζητά. Ποτέ δεν αρκέστηκε στην εφήμερη γνώση, αλλά διαρκώς άνοιγε πανιά για νέους κόσμους, μακρινούς, άγνωστους. Κατά τον Αριστοτέλη Πάντες άνθρωποι φύσει ορέγονται του ειδέναι. Ο Θεός εμφύσησε στον άνθρωπο τη δημιουργική πνοή Του, τον προίκισε με σκέψη, με τη δίψα της δημιουργίας, με την ικανότητα των ανακαλύψεων και εφαρμογών.» Στα λόγια αυτά του π. Συμεών Βενετσιάνου αντικατοπρίζεται με ιδιαίτερα παραστατικό τρόπο η πορεία της ανθρωπότητας προς τη γνώση. Μια πορεία ταυτόσημη με την ίδια την ύπαρξη του ανθρώπου. Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs, που από μια παρεξήγηση -για την ακρίβεια μετά από απαίτηση του... marketing- κατέληξε να ονομάζεται «σωματίδιο του Θεού» υπήρξε αναμφισβήτητα μία από τις μεγαλύτερες ειδήσεις της χρονιάς που πέρασε. Χρειάστηκε να πραγματοποιηθούν πειράματα που κόστισαν πολλά δισεκατομμύρια ευρώ, με τη συμμετοχή χιλιάδων επιστημόνων για να καταφέρουμε τελικά να «αιχμαλωτίσουμε» κάποια ίχνη του στοιχειώδους αυτού σωματιδίου, που με την ύπαρξή του δίνει τη δυνατότητα να προχωρήσουμε προς τα εμπρός, γνωρίζοντας ότι ο δρόμος θα είναι και μακρύς, και δύσκολος. Έχουμε ήδη υπερβεί τις δυνατότητες των αισθήσεών μας. Και όσο μεγαλύτερες είναι οι ανακαλύψεις μας, τόσο πιο έντονα αντιλαμβανόμαστε το απειροελάχιστο του μεγέθους μας... Χαρακτηριστικά λοιπόν είναι υπό αυτό το πρίσμα τα λόγια του μητροπολίτη Ναυπάκτου: «όσες ανακαλύψεις και αν κάνει η επιστήμη, ο άνθρωπος πεινά και διψά για τον προσωπικό Θεό, για ανιδιοτελή αγάπη, εσωτερική ειρήνη και ελευθερία, για πληρότητα πνευματική...» Νίκος Λουπάκης Αρχισυντάκτης Τμήματος Επιστημών Σελίδα 2

3 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Περιεχόμενα 04. To Μποζόνιο Higgs Γιατί τα περισσότερα από τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζα; Το πεδίο Higgs για αρχάριους Ένα παραστατικό παράδειγμα Η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs Πείραμα ATLAS / LHC του CERN Η δρ. Θεοδότα Λάγουρη μας εισάγει στα μυστικά του μικρόκοσμου του σωματιδίου Higgs Μελλοντικές ανακαλύψεις με τον ATLAS στο CERN μετά το Higgs Η σκοτεινή ύλη Επιπλέον διαστάσεις, υπερσυμμετρία, αντιύλη Συνέντευξη από τα άδυτα του CERN Παναγιώτης Χαρίτος, Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών Η αγάπη: το αληθινό «σωματίδιο» του Θεού! Ο Θεός εμφύσησε στον άνθρωπο τη δημιουργική πνοή Του Σελίδα 3

4 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Το μποζόνιο Higgs Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι η καλύτερη θεωρία που έχουν αυτή τη στιγμή οι φυσικοί για να περιγράψουν τα βασικά συστατικά του σύμπαντος. Περιγράφει με επιτυχία όλα τα στοιχειώδη σωματίδια που γνωρίζουμε ότι υπάρχουν και το πώς αυτά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αλλά η κατανόηση της φύσης μας είναι ελλιπής. Ειδικότερα, το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν μπορεί να απαντήσει σε ένα βασικό ερώτημα: Γιατί τα περισσότερα από αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζα; Χωρίς μάζα, το σύμπαν θα ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος. Για παράδειγμα, αν τα ηλεκτρόνια δεν είχαν μάζα, δεν θα υπήρχαν άτομα. Ως εκ τούτου, δεν θα υπήρχε η ύλη όπως την ξέρουμε, χημεία, βιολογία και δεν θα υπήρχαν άνθρωποι. Επιπλέον, ο ήλιος λάμπει χάρη σε μια ευαίσθητη αλληλεπίδραση μεταξύ των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης, η οποία θα ανατρεπόταν πλήρως αν ορισμένα από αυτά τα σωματίδια που ασκούν δυνάμεις δεν είχαν μεγάλες μάζες. Εκ πρώτης όψεως, η έννοια της μάζας δεν φαίνεται να ταιριάζει στο Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής. Δύο από τις δυνάμεις που περιγράφει το μοντέλο ο ηλεκτρομαγνητισμός και η ασθενής πυρηνική δύναμη μπορεί να περιγραφεί από μια ενιαία θεωρία, αυτή της ηλεκτρασθενούς δύναμης. Τα σχετικά πειράματα που πραγματοποίησαν οι επιστήμονες η θεωρία της ηλεκτρασθενούς δύναμης, τα πέρασε με άριστα. Ωστόσο, οι βασικές εξισώσεις της θεωρίας φαίνεται ότι απαιτούν όλα τα στοιχειώδη σωματίδια να μην έχουν μάζα. Οι επιστήμονες χρειάζονταν μια διέξοδο. Αρκετοί φυσικοί, συμπεριλαμβανομένου του Peter Higgs, ανακάλυψαν ένα μηχανισμό που, αν τον προσέθεταν στις εξισώσεις, θα επέτρεπε στα σωματίδια να Σελίδα 4

5 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ έχουν μάζα. Αυτός είναι τώρα γνωστός ως μηχανισμός Higgs. Ενσωματώνοντάς τον στο Καθιερωμένο Πρότυπο, οι επιστήμονες μπόρεσαν να κάνουν προβλέψεις για διάφορα μεγέθη, συμπεριλαμβανομένου του βάρους του βαρύτερου γνωστού σωματιδίου, του υψηλού (top) κουάρκ. Οι πειραματικοί φυσικοί βρήκαν αυτό το σωματίδιο ακριβώς εκεί όπου οι εξισώσεις, χρησιμοποιώντας το μηχανισμό Higgs, είχαν προβλέψει ότι θα πρέπει να είναι. Σύμφωνα με τη θεωρία, ο μηχανισμός Χιγκς λειτουργεί ως ένα μέσο που υπάρχει παντού στο χώρο. Τα σωματίδια αποκτούν μάζα μέσω της αλληλεπίδρασης με αυτό το μέσο. Ο Πίτερ Χιγκς επεσήμανε ότι ο μηχανισμός αυτός προϋποθέτει την ύπαρξη ενός αόρατου σωματιδίου, που σήμερα ονομάζουμε το μποζόνιο Higgs. Το μποζόνιο Higgs είναι το θεμελιώδες συστατικό του μέσου Higgs, όπως κατ αντιστοιχία το φωτόνιο είναι το θεμελιώδες συστατικό του φωτός. Το μποζόνιο Higgs είναι το μόνο σωματίδιο που προβλέπεται από το Καθιερωμένο Μοντέλο, του οποίου η ύπαρξη δεν είχε μέχρι πρόσφατα διαπιστωθεί πειραματικά. Ο μηχανισμός Higgs δεν προβλέπει τη μάζα του ίδιου του μποζονίου Higgs, αλλά ένα εύρος μαζών. Ευτυχώς, το μποζόνιο Higgs αναμένεται να αφήνει διαφορετικό αποτύπωμα κάθε φορά, ανάλογα με τη μάζα του. Έτσι, οι επιστήμονες ξέρουν τι αναζητούν και είναι σε θέση να υπολογίσουν τη μάζα του από τα σωματίδια που είδαν στον ανιχνευτή. Οι πειραματικοί φυσικοί μπορεί τελικά να ανακαλύψουν ότι το μποζόνιο Higgs είναι διαφορετικό από την πιο απλή έκδοση που το Καθιερωμένο Μοντέλο προβλέπει. Πολλές θεωρίες που περιγράφουν τη φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο, όπως η υπερσυμμετρία και σύνθετα μοντέλα, υποδεικνύουν την ύπαρξη μεγάλης ποικιλίας νέων σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων των διαφόρων τύπων μποζονίων Higgs. Εάν οποιαδήποτε από αυτά τα σενάρια αποδειχθεί αληθινό, η εύρεση του μποζονίου Higgs θα μπορούσε να είναι η πύλη για να ανακαλύψετε μια νέα φυσική (υπερσωματίδια, σκοτεινή ύλη). Από την άλλη πλευρά, όμως αν δεν ανακαλυπτόταν το μποζόνιο Higgs στον LHC, θα δινόταν το έναυσμα για τη διατύπωση μιας άλλης κατηγορίας θεωριών που εξηγούν τον μηχανισμό Higgs με διαφορετικούς τρόπους. Παρατηρήσεις: Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της επιστήμης του εικοστού αιώνα. Τα πάντα γύρω μας, λέει η θεωρία αυτή, είναι φτιαγμένα από σωματίδια τα κουάρκ και τα λεπτόνια ενώ τέσσερις δυνάμεις να επιδρούν σ αυτά. Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα. Η Βαρύτητα, η γνωστότερη δύναμη, είναι η ασθενέστερη από όλες. Η ηλεκτρομαγνητική και η ασθενής δύναμη είναι δυο διαφορετικές όψεις μιας και μόνης δύναμης: της ηλεκτρασθενούς. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη συγκρατεί τα ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα και συνενώνει τα μόρια στη Χημεία και στη Βιοχημεία. Η ασθενής δύναμη κάνει τα αστέρια να λάμπουν και είναι η αιτία κάποιων μορφών φυσικής ραδιενέργειας. Οι άλλες δύο δυνάμεις δεν είναι τόσο γνωστές. Η Ισχυρή Πυρηνική δύναμη συγκροτεί τον ατομικό πυρήνα, καθιστώντας τον σταθερό. Χωρίς αυτή δεν θα υπήρχαν άλλα άτομα εκτός από του υδρογόνου. Χωρίς άνθρακα, χωρίς οξυγόνο, χωρίς ζωή. Η Ασθενής Πυρηνική δύναμη δημιουργεί τις πυρηνικές αντιδράσεις που επιτρέπουν στον ήλιο να λάμπει για δισεκατομμύρια χρόνια. Ως αποτέλεσμα, τρισεκατομμύρια νετρίνα έρχονται από τον ήλιο και περνούν μέσα απ το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο, αλλά δεν τα νοιώθουμε γιατί η Ασθενής αλληλεπίδραση είναι πολύ αδύναμη. Παρ όλη την απίστευτή επιτυχία του, το Καθιερωμένο Πρότυπο έχει σοβαρές ελλείψεις. Για παράδειγμα, αν τα μόνα συστατικά του σύμπαντος είναι οι Δυνάμεις και τα σωματίδια, τότε όλα τα σωματίδια θα πρέπει να ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, αντίθετα με ό,τι παρατηρείται. Για να τα επιβραδύνουν, οι θεωρητικοί φυσικοί υποθέτουν την ύπαρξη ενός μυστηριώδους, πανταχού παρόντος και άγνωστου μέχρι σήμερα «υγρού», το Πεδίο Higgs. Οι Σέλντον Γκλάσοου (Sheldon Glashow), Στήβεν Ουάινμπεργκ (Stephen Weinberg) και Αμπντους Σαλάμ (Abdus Salam) τιμήθηκαν με το βραβείο Νoμπέλ (Nobel) για την πρόβλεψη της ενοποίησης των ηλεκτρομαγνητικών και ασθενών δυνάμεων. Η πειραματική απόδειξη που επιτεύχθηκε στο CERN απέφερε το βραβείο Νομπέλ σε δυο φυσικούς του CERN, τον Κάρλο Ρούμπια (Carlo Rubbia) και τον Σάιμον βαν ντερ Μέερ (Simon van der Meer). Η ισχυρή δύναμη μεταδίδεται μέσω των γλουονίων. Συνενώνει τα κουάρκ μεταξύ τους τα οποία σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια του ατομικού πυρήνα. Συντάχθηκε με στοιχεία από το CERN ( και το ΕΜΠ ( Η ονομασία του ευρωπαϊκού οργανισμού πυρηνικών ερευνών προέρχεται από το ακρωνύμιο της αρχικής ονομασίας του: Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire Σελίδα 5

6 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Το πεδίο Higgs για αρχάριους Ο μηχανισμός Higgs, ως κοινωνική συγκέντρωση! 1. Για να κατανοήσουμε τον μηχανισμό Higgs, ας φανταστούμε μια συγκέντρωση φυσικών οι οποίοι βρίσκονται ομοιόμορφα κατανεμημένοι μέσα σε μια αίθουσα, και συζητούν με τους διπλανούς τους. Μια σημαντική φυσικός μπαίνει και διασχίζει την αίθουσα. Όλοι οι φυσικοί απ όπου περνάει, έλκονται προς αυτήν και συνωθούνται γύρω της. Καθώς διασχίζει την αίθουσα, έλκει τα πρόσωπα που βρίσκονται κοντά της, ενώ αυτά που προσπέρασε, επιστρέφουν στις κανονικές αποστάσεις μεταξύ τους. 2. Επειδή πάντα υπάρχει ένας σωρός ανθρώπων γύρω της, αυτή αποκτά μεγαλύτερη μάζα απ ότι θα είχε αν ήταν μόνη της. Αυτό υπονοεί ότι έχει τώρα περισσότερη ορμή για την ίδια ταχύτητα κίνησης. Δηλαδή, όταν κινείται είναι δυσκολότερο να σταματήσει, ενώ όταν σταματήσει, είναι δυσκολότερο να ξεκινήσει ξανά, διότι ο σωρός γύρω της πρέπει να κινηθεί και αυτός. 3. Ας θεωρήσουμε τώρα μια φήμη που διασπείρεται μέσα στην αίθουσα με τους φυσικούς. Όσοι Σελίδα 6

7 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Πηγή: CERN Επιμέλεια: Αιμιλία Βικτωράτου, χημικός καθηγήτρια Μ.Ε. βρίσκονται κοντά στην πόρτα, ακούνε πρώτοι τη φήμη και μαζεύονται για να συζητήσουν τις λεπτομέρειες. Μετά στρέφονται και πλησιάζουν τους επόμενους γείτονές τους που θέλουν να μάθουν και αυτοί τι έγινε. 4. Ένα κύμα από συνάθροιση προσώπων διαδίδεται μέσα στην αίθουσα. Μπορεί να απλωθεί σε όλες τις γωνιές, ή μπορεί να σχηματιστεί μια δέσμη από συμπύκνωση προσώπων που θα διαδοθεί προς μία μόνο διεύθυνση μέσα στην αίθουσα, και θα μεταφέρει τη φήμη. Παράγονται δηλαδή πάλι συμπυκνώσεις, αλλά αυτή τη φορά μεταξύ των ιδίων των επιστημόνων, χωρίς να χρειάζεται και άλλο πρόσωπο. Αφού η πληροφορία μεταφέρεται από συσσωματώματα ανθρώπων, και αφού τα συσσωματώματα ήταν εκείνα που έδωσαν περισσότερη μάζα στο πρόσωπο που μπήκε στην αίθουσα, τα συσσωματώματα αυτά από μόνα τους έχουν μάζα και χωρίς την ύπαρξη του σημαντικού προσώπου. Το μποζόνιο Higgs προβλέπεται ότι είναι ακριβώς ένα τέτοιο συσσωμάτωμα μέσα στο πεδίο Higgs. Σελίδα 7

8 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs Πείραμα ATLAS / LHC του CERN Η δρ. Θεοδότα Λάγουρη, μια ελληνίδα επιστήμων που διαπρέπει στο εξωτερικό, μας εισάγει στα μυστικά του μικρόκοσμου του σωματιδίου Higgs μέσα από την προσωπική της εμπειρία. Το άρθρο συντάχθηκε από την κ. Λάγουρη ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΑ για την ΠΕΜΠΤΟΥΣΙΑ Επιμέλεια: Αιμιλία Βικτωράτου, χημικός καθηγήτρια Μ.Ε. Ενώ τελείωνα τη συγγραφή αυτού του άρθρου πληροφορήθηκα ότι μόλις στείλαμε προς δημοσίευση τα τελευταία αποτελέσματα του πειράματος μας, ATLAS, τα οποία συμπεριελάμβαναν και ένα τρίτο κανάλι διάσπασης (σε δύο W μποζόνια), που δείχνουν 5,9 sigma-βεβαιότητα. Αυτό ισοδυναμεί μόλις σε 1 στα 550 εκατομμύρια πιθανότητα, απειροελάχιστη δηλαδή, να μην υπάρχει Higgs και παρόλα αυτά να έχουμε τέτοιο σήμα. Στην φυσική υψηλών ενεργειών το sigma (σ) περιγράφει την βεβαιότητα μιας ανακάλυψης. Έτσι 1-sigma σημαίνει ότι τα αποτελέσματα μπορεί να είναι μία στατιστική διακύμανση των δεδομένων, 3-sigma μεταφράζεται σε ένδειξη και το αποτέλεσμα 5- sigma πρόκειται για ανακάλυψη. Όπως είναι γνωστό, από τις 4 Ιουλίου το πείραμα στο οποίο συμμετέχω το ΑΤLAS (A Toroidal LHC Apparatus) ένα από τα δύο βασικά πειράματα του LHC (Large Hadron Collider: Μεγάλος Εικόνα 1. Διάσπαση υποψήφιου μποζονίου Higgs σε τέσσερα ηλεκτρόνια καταγεγραμμένα από τον ανιχνευτή ATLAS το CERN Σελίδα 8

9 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Επιταχυντής Αδρονίων το άλλο είναι το CMS: Compact Muon Solenoid), ανακοίνωσε επίσημα την ανακάλυψη νέου σωματιδίου, τύπου μποζονίου Higgs, σε ένα σεμινάριο οργανωμένο από κοινού στο CERN στη Γενεύη και μέσω τηλεδιάσκεψης στη Διεθνή Διάσκεψη Φυσικής Υψηλών Ενεργειών ICHEP στην Μελβούρνη της Αυστραλίας. Στο CERN λοιπόν, παρουσιάστηκαν τα πρώτα αποτελέσματα σε όλους τους επιστήμονες που βρισκόμασταν εκεί και μέσω τηλεδιάσκεψης στους συναδέλφους μας σε εκατοντάδες ινστιτούτα σε όλο τον κόσμο. Η ατμόσφαιρα ήταν πολύ συγκινητική όταν μετά το τέλος των ομιλιών των εκπροσώπων των δύο πειραμάτων του ATLAS, Fabiola Gianotti, και CMS Joe Incandela και παρόντων των εμπνευστών της θεωρίας για το Higgs, και του ιδίου του Peter Higgs (του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου που την πρότεινε αρχικά στη δεκαετία του 60 για να εξηγήσει γιατί η ύλη έχει μάζα), ο διευθυντής του CERN Rolf Heuer δήλωσε ότι με βάση τα αποτελέσματα αυτά φαίνεται ότι το βρήκαμε! Ας εξηγήσω όμως πρώτα τι είναι ο επιταχυντής LHC και το πείραμα ATLAS καθώς και το τι είναι το σωματίδιο Higgs. Το LHC είναι ο μεγαλύτερος επιταχυντής πρωτονίων στον κόσμο που έχει γίνει μέχρι σήμερα, όπου συγκρούονται πρωτόνια με πρωτόνια. Το LHC είναι εγκατεστημένο σε ένα τούνελ μήκους 27 χιλιομέτρων, σε βάθος 100 μέτρων, διασχίζοντας τα σύνορα Γαλλίας- Ελβετίας. Το LHC είναι φτιαγμένο με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, όπως και οι 4 ανιχνευτές όπου διεξάγονται διάφορα πειράματα, ATLAS, CMS, ALICE και LHCb (όπως φαίνονται στην εικ. 1). Το LHC είναι σχεδιασμένο να επιταχύνει δύο δέσμες πρωτονίων, ενέργειας 7 TeV (1 TeV=1012 ev) η κάθε μία, μέσα σε ισχυρό πεδίο υπεραγώγιμων μαγνητών (οπότε μηδενίζονται οι απώλειες ενέργειας λόγω τριβής) με συνολική ενέργεια στο σημείο σύγκρουσης τα 14 TeV. Το πρωτόνιο που ταξιδεύει σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός καλύπτει τον δακτύλιο των 27 km ~ φορές το δευτερόλεπτο. Το πείραμα ATLAS στον επιταχυντή LHC (όπως φαίνεται στην εικ. 2), είναι ένας τεράστιος ανιχνευτής, μεγέθους ενός πενταόροφου κτιρίου αλλά και καταπληκτικής ικανότητας να μετρά ίχνη σωματιδίων με ακρίβεια του μm (10-6 m) δηλαδή 0,001 του χιλιοστού. To πείραμα ATLAS είναι το «εργαλείο» όπως ένα μικροσκόπιο για τη μελέτη της δομής της ύλης στη μικρότερη κλίμακα που έχει επιτευχθεί μέχρι σήμερα, 10 φορές μικρότερη από οποιοδήποτε προηγούμενο πείραμα, της τάξης των m (fm). Εικόνα 2: Ο ανιχνευτής ATLAS έχει 25 μέτρα ύψος, 44 μέτρα μήκος και ζυγίζει περίπου τόνους. ATLAS Experiment 2012 CERN Σελίδα 9

10 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Το ATLAS είναι ένας ανιχνευτής που σκοπό έχει να εκμεταλλευτεί όλο το φάσμα της φυσικής που παρέχεται από το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Μετρά τις ενέργειες, τις διευθύνσεις καθώς και την ταυτότητα των σωματιδίων που παράγονται από τις συγκρούσεις των δύο δεσμών πρωτονίων. Γίνονται γύρω στο 109 συγκρούσεις πρωτονίων στο δευτερόλεπτο αλλά καταγράφονται τελικά τα πιο ενδιαφέροντα γεγονότα φυσικής, περίπου εκατό στο δευτερόλεπτο. To ATLAS, με έξι διαφορετικά συστήματα ανιχνευτών, αποτελείται από τρία κύρια μέρη: Τον εσωτερικό ανιχνευτή, που μετρά την ορμή του κάθε φορτισμένου σωματιδίου. Το καλορίμετρο, που μετρά τις ενέργειες των σωματιδίων. Το φασματόμετρο μιονίων, που αναγνωρίζει μιόνια και μετρά τις ορμές τους. Επίσης, ένα τεράστιο μανητικό σύστημα βοηθάει στη μέτρηση της ορμής των φορτισμένων σωματιδίων. Το πείραμα ATLAS κάνει έρευνες εκτός από το μποζόνιο Higgs και για τις έξτρα διαστάσεις και τα τυχόν υπερσυμμετρικά σωματίδια, σαν συστατικά της σκοτεινής ύλης. Στο πείραμα ATLAS συμμετέχουν περίπου φυσικοί από 176 ινστιτούτα και 38 διαφορετικές χώρες σε όλο τον κόσμο. Επίσης πάνω από φοιτητές εκπονούν την διατριβή τους σε αυτό το πείραμα. Παρόλο που το LHC και τα δύο βασικά πειράματα ATLAS και CMS κατασκευάστηκαν με τέτοιο τρόπο, ώστε να ανακαλύψουν το σωματίδιο Higgs, γνωρίζαμε ότι δεν θα ήταν εύκολη υπόθεση. Πρώτα από όλα δεν γνωρίζαμε την μάζα αυτού του σωματιδίου, αλλά μόνο την περιοχή ενεργειών όπου θα μπορούσε να βρεθεί. Επίσης, το να Εικόνα 3. Στοιχειώδη σωμάτια, οι δυνάμεις και οι φορείς τους δημιουργηθεί ένα τέτοιο μποζόνιο είναι αρκετά σπάνιο γεγονός και χρειάζονται εκατομμύρια συγκρούσεις το δευτερόλεπτο, μεταξύ των δεσμών πρωτονίου-πρωτονίου στο LHC. Ακόμα και αν δημιουργηθεί είναι δύσκολο να ανιχνευτεί από τα προϊόντα διάσπασής του, γιατί μοιάζουν με αυτά των γεγονότων του υποστρώματος. Το Higgs παίζει σημαντικό ρόλο στη θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου, μια πολύ επιτυχή θεωρία της φυσικής, που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης, όπως κουάρκς, λεπτόνια (όπως το ηλεκτόνιο) και τις τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις με τις οποίες αλληλεπιδρούν (ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή πυρηνική δύναμη) (όπως φαίνεται στην εικ.3). Το καθιερωμένο πρότυπο σχεδιάστηκε μέσα ένα πλαίσιο γνωστό ως Κβαντική Θεωρία Πεδίου η οποία μας δίνει τα εργαλεία για να χτίσει τις θεωρίες σύμφωνες και με την Κβαντική Μηχανική και την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Στο Καθιερωμένο Πρότυπο, οι μάζες των σωματιδίων προκύπτουν ως αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεών τους με το πεδίο Higgs. Επίσης, είναι δυνατό να ανιχνευθούν οι διεγέρσεις αυτού του πεδίου υπό τη μορφή σωματιδίου, γνωστού ως μποζόνιο Higgs. Με βάση πάντα το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής Φυσικής, στις πρώτες στιγμές του Κόσμου, τα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια, όπως είναι τα ηλεκτρόνια ή τα κουάρκ απέκτησαν τη μάζα τους μέσω του μηχανισμού Higgs. Με την προσθήκη μιας μεγάλης ποσότητας ενέργειας σε έναν πολύ μικρό χώρο, είναι δυνατός ο εξαναγκασμός σε εμφάνιση του σωματιδίου Higgs. Με άλλα λόγια, πιστεύουμε ότι ολόκληρο το σύμπαν διαπερνάται από ένα «πεδίο Higgs», το οποίο σχετίζεται με ένα τουλάχιστον σωματίδιο, το μποζόνιο Higgs. Σε αυτό το πλαίσιο, όλα τα σωματίδια της ύλης που γνωρίζουμε αποκτούν μάζα μέσω της αλληλεπίδρασης τους με αυτό το πεδίο. Κι όσο περισσότερο αλληλεπιδρά ένα σωματίδιο με το πεδίο Higgs, τόσο μεγαλύτερη αντίσταση συναντά στην κίνησή του και κατά συνέπεια τόσο μεγαλύτερη μάζα αποκτά. Η αλληλεπίδραση ενός σωματιδίου και του πεδίου Higgs προσφέρει ένα πλεόνασμα Σελίδα 10

11 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ δυναμικής ενέργειας Higgs στο σωματίδιο και αυτό αντιστοιχεί στη μάζα του σωματιδίου. Οι δε διαφορετικές μάζες των σωματιδίων εξηγούνται αν δεχθούμε ότι αυτά αλληλεπιδρούν με το πεδίο Higgs με διαφορετική ισχύ, το γιατί όμως οι αλληλεπιδράσεις διαφορετικών σωματιδίων με το πεδίο Higgs είναι διαφορετικές παραμένει άλυτο πρόβλημα μέχρι σήμερα. Το μποζόνιο Higgs είναι ένα ασταθές σωματίδιο που ζει ελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου προτού διασπαστεί σε άλλα σωματίδια, έτσι αναμένεται να διασπάται γρήγορα σε διαφορετικούς συνδυασμούς σωματιδίων, κοινώς λεγομένων «καναλιών διάσπασης», με κατανομή (των προϊόντων) ανάλογα με την μάζα του. Στα πειράματά μας, μπορεί να εντοπισθεί μόνο μέσω της ανίχνευσης των προϊόντων της διάσπασής του. Τα προϊόντα της διάσπασης του Higgs που δεν είναι μοναδικά, μπορεί να είναι δύο μποζόνια Ζ ή δύο μποζόνια W ή δύο b κουάρκς ή άλλα σωματίδια όπως δύο φωτόνια. Στο πείραμα ATLAS, η προσπάθεια μας επικεντρώθηκε σε δύο συμπληρωματικά κανάλια: το κανάλι διάσπασης του μποζονίου Higgs σε δύο φωτόνια και το κανάλι διάσπασής του σε τέσσερα λεπτόνια (εικ.4 και εικ.5). Αυτά τα δύο κανάλια παρέχουν την πιο υψηλή ακρίβεια μέτρησης της μάζας του μποζονίου. Ωστόσο, το κανάλι των δύο φωτονίων δίνει ένα μέτριο σήμα επί ενός εκτεταμένου αλλά μετρήσιμου υπόβαθρου, ενώ το κανάλι των τεσσάρων λεπτονίων δίνει ένα μικρό σήμα με πολύ χαμηλό υπόβαθρο. Από την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων, διαπιστώσαμε ότι και τα δύο κανάλια παρουσιάζουν σημαντικό στατιστικό μέγιστο στο ίδιο σημείο, στην μάζα των 126 GeV περίπου. Θα πρέπει να εξηγήσω, ότι η μονάδα μάζας GeV που χρησιμοποιούμε στη φυσική υψηλών ενεργειών στην πραγματικότητα μετράει ενέργεια, και αντιστοιχεί σε 109eV. Επίσης, το TeV ισοδυναμεί σε GeV. To LHC, για παράδειγμα, τώρα δουλεύει στα 8 TeV. Η ενέργεια λοιπόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για μέτρηση της μάζας. Η περίφημη φόρμουλα του Einstein E=m.c2 μας λέει ότι ενέργεια (E) και μάζα (m) μπορούν να χρησιμοποιηθούν, είτε το ένα είτε το άλλο, καθώς η ταχύτητα του φωτός c, είναι σταθερή. Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα από τα δυο κανάλια, βρήκαμε στο ATLAS, με τη βοήθεια στατιστικών μεθόδων ότι η ένδειξη της ύπαρξης του νέου σωματιδίου έχει βεβαιότητα 5-sigma (σ) δηλαδή πιθανότητα μόνο δύο στα 10 εκατομμύρια να προέρχεται από ένα τυχαίο γεγονός. Εικόνα 4. To LHC (Large Hadron Collider) CERN Σελίδα 11

12 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν την συνέχεια των προηγούμενων αναλύσεών μας, που παρουσιάστηκαν στο σεμινάριο του περασμένου Δεκεμβρίου και δημοσιεύτηκαν στην αρχή του χρόνου. Τα αποτελέσματα του Δεκεμβρίου, ήταν βασισμένα στα δεδομένα συγκρούσεων (πρωτονίων) σε χαμηλότερη ενέργεια στα 7 TeV, και είχαν συλλεχθεί το Και πάλι εντόπιζαν την μάζα του μποζονίου Higgs σε δύο στενά παράθυρα στην περιοχή των 117 GeV και 129 GeV περίπου. Μια μικρή υπεροχή γεγονότων, πάνω από το αναμενόμενο υπόβαθρο, έδειχνε ήδη και στα δύο πειράματα, ATLAS και CMS, προτίμηση γύρω στα 125 GeV. Πράγματι, η ομάδα μας στο Yale, με επικεφαλής τον καθηγητή Oliver Keith Baker, συμμετείχε στην συλλογή και στην ανάλυση των δεδομένων, ειδικότερα για το κανάλι διάσπασης του μποζονίου Higgs σε δύο μποζόνια Ζ και μετά σε τέσσερα λεπτόνια (δύο από διάσπαση κάθε μποζονίου Ζ), το αποκαλούμενο Χρυσό κανάλι Golden channel. Χρησιμοποιώντας, τόσο καθιερώμενες μεθόδους ανάλυσης όσο και πιο σύγχρονες μεθόδους ταξινόμησης των δεδομένων (MVA), βλέπαμε ήδη από τα δεδομένα του 2011 ενδείξεις για την ύπαρξη γεγονότων που σχημάτιζαν μια μικρή κορυφή πάνω από το υπόστρωμα (με την βοήθεια πάντα προσομοιωμένων γεγονότων). Το μποζόνιο Higgs ήταν το τελευταίο κομμάτι του παζλ, τώρα που έχουμε εντοπίσει ένα σωματίδιο που φαίνεται να είναι το μποζόνιο Higgs, έχουμε μια συνεπή θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου, που θα μας επιτρέψει να περιγράψουμε το σύμπαν. Υπάρχουν μερικά πράγματα που μας κάνουν να σκεφτούμε ότι αυτή δεν μπορεί να είναι η απόλυτα τελική θεωρία -για παράδειγμα δεν περιλαμβάνει τη βαρύτητα- αλλά είναι μια πολύ καλή περιγραφή του σύμπαντος. Τώρα ερχόμαστε πιο κοντά στην κατανόηση του σύμπαντος και τη φυσική που εμπλέκεται στα αρχικά στάδια δημιουργίας του. Τα επόμενα στάδια, για το πείραμα ATLAS, τον επιταχυντή LHC και την κοινότητα των φυσικών υψηλών ενεργειών, είναι με τη συλλογή περισσότερων δεδομένων να ισχυροποιήσουμε το σήμα αυτού του σωματιδίου και έτσι να δούμε αν είναι το σωματίδιο Higgs της θεωρίας του Καθιερωμένου Προτύπου, οπότε θα πρέπει να το βρούμε σε όλα τα κανάλια διάσπασης που προβλέπονται από τη θεωρία αυτή. Φυσικά, πρέπει να μελετήσουμε τις ιδιότητες αυτού του σωματιδίου και να συγκρίνουμε αυτά που θα βρούμε με τις προβλεπόμενες ιδιότητες του μποζονίου Higgs. Ήδη κάποιες από αυτές τις ιδιότητες ταυτίζονται με τις προβλέψεις, δηλαδή το γεγονός ότι το Higgs φάνηκε στα προβλεπόμενα κανάλια και ακόμα με μάζα που προέβλεψαν άλλες έμμεσες μετρήσεις. Στις προσεχείς εβδομάδες και μήνες στο ATLAS, θα μετρήσουμε καλύτερα αυτές τις ιδιότητες, κα- Εικόνα 5. Διάσπαση υποψήφιου μποζονίου Higgs σε τέσσερα μυόνια καταγεγραμμένα από τον ανιχνευτή ATLAS το ATLAS Experiment 2012 CERN Σελίδα 12

13 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ θιστώντας έτσι σαφέστερη την εικόνα του κατά πόσο αυτό το σωματίδιο που εντοπίστηκε είναι όντως το μποζόνιο Higgs, ή το πρώτο μιας μεγάλης οικογένειας τέτοιων σωματιδίων ή τέλος κάτι τελείως διαφορετικό. Τα δεδομένα του 2012 προέρχονται από συγκρούσεις πρωτονίων με αυξανόμενη ενέργεια στο κέντρο της δέσμης, μέχρι 8 TeV. Μέσα σε τρεις μήνες συγκεντρώσαμε περισσότερα δεδομένα από αυτά όλου του Αυτή η αυξημένη συσσώρευση δεδομένων κατέστη δυνατή χάρη στις μεγάλες προσπάθειες της ομάδας του επιταχυντή LHC που αύξησε παράλληλα με την ενέργεια κάθε δέσμης πρωτονίου και την φωτεινότητα (αριθμό συγκρούσεων ανά δευτερόλεπτο). Τα δεδομένα που παρουσιάστηκαν προέρχονται από ένα τετράκις εκατομμύριο συγκρούσεις πρωτονίων. Ο ανιχνευτής ATLAS είχε εξαιρετική απόδοση ακόμη και στις πιο δύσκολες συνθήκες δέσμης του 2012 και σε πλήρη απόδοση απέδωσε υψηλής ποιότητος δεδομένα γι αυτή την έρευνα. Το ισχυρό δυναμικό υπολογιστών που διατέθηκε από το παγκόσμιο δίκτυο για τις ανάγκες του LHC, ήταν απαραίτητο για την ανάλυση όλων αυτών των δεδομένων. Αναμένεται, ότι το LHC θα επιτρέψει στο ATLAS να αποδώσει περισσότερα από διπλάσια δεδομένα μέχρι την άνοιξη του 2013, οπότε θα διακοπεί η λειτουργία του ώστε να γίνει η απαραίτητη αναβάθμιση (για την ενέργεια των 14 TeV). Όταν το LHC, θα ξεκινήσει πάλι το 2014 θα εργάζεται με περίπου την διπλάσια ισχύ απ ότι σήμερα. Τα νέα δεδομένα του 2012 και αυτά από την ανακαινισμένη μηχανή, θα μας επιτρέψουν να διερευνήσουμε τα ερωτήματα που τέθηκαν για το νέο σωμάτιο καθώς και άλλα βασικά ερωτήματα. Εν κατακλείδι, γιατί τελικά η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs είναι τόσο σημαντική και γιατί επενδύσαμε τόσα πολλά στην έρευνά του; Πρώτα από όλα, επαληθεύεται η θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου που προέβλεπε από τη δεκαετία του 1960 την ύπαρξη του πεδίου Higgs για να εξηγήσει το σπάσιμο της συμμετρίας των ηλεκτρασθενών δυνάμεων.δηλαδή, γιατί ενώ το φωτόνιο δεν έχει μάζα, το W και το Z έχουν, παρόλο που είναι ισοδύναμοι φορείς. Επίσης να εξηγήσει και το γεγονός ότι τα στοιχειώδη σωμάτια έχουν μάζα. Η απόδειξη ύπαρξης του πεδίου Higgs είναι το σωμάτιο Higgs που δημιουργείται από συσσωματώματα ενέργειας του πεδίου που εμφανίστηκε στα αρχικά στάδια του σύμπαντος. Γενικά, η ανακάλυψη του Higgs μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τους νόμους της Φυσικής που διέπουν την ύλη και ρίχνει φως στο τι συνέβη στην αρχή δημιουργίας του σύμπαντος. Βέβαια, η θεωρία αυτή δεν καλύπτει την βαρυτική δύναμη και δεν εξηγεί το γιατί τα σωμάτια έχουν την μάζα που έχουν και δεν έχουμε βρει ακόμα κανένα από τα σωμάτια που αποτελούν την «σκοτεινή ύλη», που είναι το μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας του σύμπαντος. Η δρ. Θεοδότα Λάγουρη, Associate Research Scientist στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Yale, δουλεύει στο πείραμα ATLAS του LHC στο CERN, με την ομάδα του Prof. Oliver Baker. Είναι μέλος του ATLAS από το 1996 και έχει επικεντρώσει την έρευνά της στην ανακάλυψη του περιβόητου μποζονίου Higgs, μέσω του καναλιού διάσπασης του σε δύο μποζόνια Ζ και ακολούθως σε τέσσερα λεπτόνια. Η δρ. Θεοδότα Λάγουρη έχει πάνω από 100 δημοσιεύσεις με το πείραμα ATLAS. Είναι μέλος της American Physical Society, του Marie Curie MCFA association, Marie Curie Women in Science (m-wiset), και της Hellenic High Energy Physics Society. Σελίδα 13

14 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 Μελλοντικές ανακαλύψεις με τον ATLAS στο LHC του CERN, μετά το Higgs. Η σκοτεινή ύλη Ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων (LHC) του CERN δημιουργεί σε μικρή κλίμακα τις συνθήκες που το Σύμπαν βρέθηκε αμέσως μετά την μεγάλη έκρηξη, το Big Bang, για να μπορέσουμε να μάθουμε γιατί το Σύμπαν είναι όπως είναι σήμερα. Γράφει η Δρ. Θεοδότα Λάγουρη - Επιμέλεια: Αιμιλία Βικτωράτου, χημικός καθηγήτρια Μ.Ε. Ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων (LHC) του CERN δημιουργεί σε μικρή κλίμακα τις συνθήκες που το Σύμπαν βρέθηκε αμέσως μετά την μεγάλη έκρηξη, το Big Bang, για να μπορέσουμε να μάθουμε γιατί το Σύμπαν είναι όπως είναι σήμερα. Στο πείραμα ATLAS θα μελετήσουμε γιατί η ύλη του Σύμπαντος κυριαρχείται από έναν τύπο ύλης που λέγεται σκοτεινή ύλη dark matter. Εάν τα συστατικά της ύλης αυτής είναι νέα σωμάτια, μπορεί να βρεθούν και έτσι να διαλευκανθεί το μυστήριο της σκοτεινής ύλης. Μπορεί ακόμα αυτό το νέο σωμάτιο να είναι το ίδιο με το ελαφρύτερο σωμάτιο των υπερσυμμετρικών θεωριών. Επιπλέον διαστάσεις Από την εμπειρία μας γνωρίζουμε τον κόσμο σε τρεις διαστάσεις, αλλά μπορεί να υπάρχουν και παραπάνω. Μια ένδειξη μπορεί να είναι ότι η βαρυτική δύναμη είναι πολύ πιο ασθενής από τις άλλες τρεις δυνάμεις, γιατί ίσως το πεδίο της βαρύτητας κρύβεται και διαδίδεται σε άλλες διαστάσεις.στο πείραμα ATLAS ίσως δούμε αυτές τις επιπλέον διαστάσεις μέσω γεγονότων στα οποία ένα γκραβιτόνιο φορέας της βαρύτητας εξαφανίζεται μετά σε άλλες διαστάσεις. Με το ATLAS θα βρούμε τότε μια μεγάλη απώλεια ενεργειας στο γεγονός αυτό. Σελίδα 14

15 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Υπερσυμμετρία Η θεωρία των χορδών String Theory προβλέπει επιπλέον διαστάσεις και μια νέα συμμετρία την καλούμενη υπερσυμμετρία supersymmetry. Στην υπερσυμμετρία, κάθε σωμάτιο έχει το ταίρι του και ίσως κάποιο απο αυτό να είναι και το σωματίδιο της σκοτεινης ύλης. Για κάθε σωμάτιο υπάρχει το ταίρι του που είναι φορέας πεδίου αλλά και για κάθε φορέα πεδίου υπάρχει το αντισυμμετρικο σωματίδιο του. Αυτή η νέα συμμετρία μεταξύ σωματιδίων και φορέων λέγεται υπερσυμμετρία-supersymmetry. Τα υπερσυμμετρικά σωματίδια, τα περισσότερα, διασπώνται σε ελαφρύτερα σωμάτια και τουλάχιστον ένα υπερσυμμετρικό. Ισως υπάρχει τότε ένα πολύ ελαφρύ υπερσυμμετρικό σωματίδιο το LSP (lightest supersymmetric particle). Το LSP είναι σταθερό σωμάτιο δεν διασπάται και βρίσκεται πάντα στο Σύμπαν. Σαν αποτέλεσμα είναι υποψήφιο σωματίδιο της σκοτεινής ύλης, δηλαδή της περίπου 80% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος που δεν είναι ορατή στους αστρονόμους σαν φωτεινή ύλη. Αντύλη Στην αρχή του Σύμπαντος, υπήρχαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Εάν ήταν ακριβώς ίδιες τότε θα είχαν εξαϋλωθεί και θα άφηναν μόνο ενέργεια. Αλλά γιατί κάποια ύλη περίσσεψε για να δημιουργήσει γαλαξίες, το ηλιακό μας σύστημα και τον πλανήτη μας δεν είναι ακόμα κατανοητό. Στο ATLAS θα εξερευνήσουμε τις μικρές διαφορές που υπάρχουν ανάμεσα στην ύλη και την αντιύλη. Πρέπει να αναφέρω, ότι στο CERN, παράλληλα με την έρευνα στη σωματιδιακή φυσική, έγινε μεγάλη ανάπτυξη στην πληροφορική, όπως η ανάπτυξη του World Wide Web (www) και του πρωτοποριακού συστήματος διαδικτύου, του GRID. Τα συστήματα αυτά βρίσκουν πολλαπλές εφαρμογές στην ιατρική, φυσική, βιολογία, αστροφυσική, μετεωρολογία, εθνική άμυνα, συγκοινωνίες και τηλεπικοινωνίες. Η τεχνογνωσία που αποκτήθηκε από τους επιταχυντή LHC (υπεραγώγιμοι μαγνήτες) και τα πειράματα του CERN (τεχνολογία διαφόρων ανιχνευτών) που αποτελούν την πρωτοπορία της σημερινής τεχνολογίας έχει άμεσες εφαρμογές στην ιατρική και στην βιομηχανία. Σελίδα 15

16 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΟ: Συνέντευξη από τα άδυτα του CERN Ο συνεργάτης της Πεμπτουσίας Πέτρος Παναγιωτόπουλος επικοινώνησε με τον κ. Παναγιώτη Χαρίτο, ο οποίος εργάζεται στο κέντρο του παγκόσμιου ενδιαφέροντος, στο διάσημο CERN, τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών και δέχθηκε ευγενώς να μας παραχωρήσει αποκλειστική συνέντευξη σχετικά με φλέγοντα ζητήματα που απασχολούν τον επιστημονικό κόσμο και το ευρύ κοινό. Ο κ. Παν. Χαρίτος είναι υποψήφιος διδάκτορας Θεολογίας, πτυχιούχος της Φυσικομαθηματικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου της Θεσσαλονίκης, με μεταπτυχιακές σπουδές Αστροφυσικής στο Imperial College του Λονδίνου, και στην Θεολογία. Π : Ήρθατε πρόσφατα στο CERN και η άφιξή σας σχεδόν συνέπεσε με την περίφημη ανακοίνωση σχετικά με το μποζόνιο Higgs. Πείτε μας, ποια ήταν η ατμόσφαιρα που βρήκατε εδώ; Π.Χ.: Οι ημέρες πριν την ανακοίνωση της ανακάλυψης συνοδεύτηκαν από αρκετές φήμες ως προς το ακριβές περιεχόμενό της. Ορισμένοι πίστευαν πως θα ανακοινώνονταν η εύρεση του σωματιδίου αλλά με χαμηλότερο βαθμό στατιστικής σημασίας σε σχέση με την τελική ανακοίνωση. Οι πιο αισιόδοξοι ενδεχομένως περίμεναν πως θα ανακοινωθεί η πλήρης ταυτοποίηση του σωματιδίου, ότι δηλαδή θα υπάρξουν και λεπτομέρειες γύρω από άλλες ιδιότητες πέραν της μάζας του, ενώ αρκετοί ήταν και όσοι αμφέβαλλαν και ισχυρίζονταν πως τίποτα καινούργιο δεν θα είχε ανακαλυφθεί ή ακόμη πως μπορεί να ανακοινώνονταν η μη ύπαρξη του σωματιδί- Σελίδα 16

17 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ ου στις μάζες που το ψάχναμε. Καταλαβαίνετε πως ήταν μια αρκετά πιεστική περίοδος για όλους, και πολλοί άνθρωποι ξενύχτησαν κυριολεκτικά μπροστά στους υπολογιστές τους, αναλύοντας δεδομένα ώστε να έχουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη αξιοπιστία στην ανακοίνωση. Πάρα πολλοί άνθρωποι, επίσης, χρειάστηκε να δουλέψουν για την επιτυχημένη εκδήλωση η οποία έγινε σε απευθείας μετάδοση με την Αυστραλία όπου πραγματοποιείτο το 36ο Διεθνές Συνέδριο φυσικής Υψηλών Ενεργειών και την κάλυψή της από δημοσιογράφους από όλο τον κόσμο που είχαν έρθει στο CERN. Μάλιστα, παρά τις ανακοινώσεις που είχαν εκδοθεί, πως το αμφιθέατρο θα ανοίξει στις 07:30, αρκετοί ήταν εκείνοι που ξενύχτησαν στους διαδρόμους και έτσι με το που άνοιξαν οι πόρτες, όλες οι θέσεις είχαν καλυφθεί! Ευτυχώς που υπήρχε η πρόβλεψη και είχαν στηθεί οθόνες και σε άλλα σημεία του CERN καθώς βέβαια και η δυνατότητα παρακολούθησης από την ιστοσελίδα του CERN. Προσωπικά αυτό που κράτησα ήταν η συγκίνηση στο πρόσωπο του Higgs αλλά και των υπόλοιπων θεωρητικών φυσικών που εδώ και δεκαετίες περίμεναν για την επιβεβαίωση των θεωριών τους. Καταλαβαίνετε πόσο δύσκολο είναι αυτό. Με συγκίνησε ακόμη η δικαίωση εκατοντάδων ανθρώπων που χρειάστηκε να δουλέψουν για 20 περίπου χρόνια προκειμένου να κατασκευαστούν όλες αυτές οι μηχανές χάρη στις οποίες ήταν δυνατή η ανίχνευσή του. Αν το σκεφτείτε, μιλάμε για μια ολόκληρη ζωή χιλιάδων ανθρώπων που δούλεψαν προς αυτό το σκοπό τόσο στο κομμάτι της θεωρίας, όσο και σε αυτό των εφαρμογών, της συλλογής δεδομένων και της τεχνολογικής κατασκευής. Φανταστείτε πόσο έντονο είναι να παρακολουθείς σήμερα τη δικαίωση του κόπου μιας ζωής. Π : Ποιο είναι το κύριο αντικείμενό σας εδώ; Κατά πόσο αυτό σχετίζεται με το μποζόνιο Higgs; Π.Χ.: Στο CERN εργάζομαι για το πείραμα ALICE (A.L.I.C.E. A Large Ion Collider Experiment, Πείραμα Επιτάχυνσης Βαρέων Ιόντων) και εργάζομαι πάνω στη διάχυση των αποτελεσμάτων. Μην ξεχνάτε πως μιλάμε για μεγάλα πειράματα στα οποία συμμετέχουν περίπου 35 χώρες και πάνω από 1000 φυσικοί από όλο τον κόσμο και φυσικά την ανάγκη να επικοινωνήσεις τα αποτελέσματά σου τόσο στο ευρύτερο κοινό όσο και σε ειδικότερες ομάδες επιστημόνων ή εταιρειών που ενδιαφέρονται για την τεχνολογία που αναπτύσσεται στα πλαίσια της βασικής μας έρευνας. Το πείραμα ALICE ασχολείται με τη φυσική των βαρέων ιόντων, δηλαδή ατόμων που τους έχουν αφαιρεθεί τα ηλεκτρόνια. Πρόκειται για μια ιδιαίτερη περιοχή της φυσικής που στόχο έχει τη μελέτη των συστατικών που βρίσκονται στο εσωτερικό των πυρήνων. Όπως γνωρίζουμε, ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία όμως παρουσιάζουν επίσης εσωτερική δομή και αποτελούνται από θεμελιωδέστερα σωματίδια, τα αποκαλούμενα κουάρκ. Αυτά παραμένουν ενωμένα στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων εξαιτίας ενός τρίτου είδους σωματιδίων, των γκλουονίων (από τη λέξη glue, που σημαίνει κόλλα). Τα κουάρκ και τα γκλουόνια παραμένουν σήμερα «κλειδωμένα» στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων και δεν μπορούν να υπάρξουν ελεύθερα. Στο πείραμα ALICE πραγματοποιούνται συγκρούσεις πυρήνων βαρέων στοιχείων και κυρίως μολύβδου το μεγαλύτερο βάρος σημαίνει πως στο εσωτερικό τους έχουν περισσότερα πρωτόνια και νετρόνια και άρα μας διευκολύνουν στις παρατηρήσεις μας. Στο πείραμα τα σωματίδια επιταχύνονται κοντά στην ταχύτητα του φωτός, οπότε καταφέρνουμε να πετύχουμε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, στις οποίες τα πρωτόνια και τα νετρόνια κατα κάποιον τρόπο «λιώνουν», οπότε τα κουάρκ και τα γκλουόνια μπορούν να υπάρξουν ελεύθερα και έτσι να τα μελετήσουμε. Με άλλα λόγια, αυτές οι υψηλές θερμοκρασίες (υψηλότερες κατά φορές από τη θερμοκρασία στο κέντρο του Ήλιου) επιτρέπουν στα κουάρκ και τα γκλουόνια να υπάρξουν ελεύθερα. Πρόκειται για συνθήκες οι οποίες σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο επικράτησαν ορισμένα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (10-5 sec). Την περίοδο εκείνη το σύμπαν ήταν τόσο θερμό που τα κουάρκ και τα γκλουόνια μπορούσαν να υπάρχουν ελεύθερα σχηματίζοντας μια διαφορετική κατάσταση της ύλης, που αποκαλείται «πλάσμα κουάρκ γκλουονίων». Πρόκειται για μια υπέρθερμη κατάσταση (φανταστείτε θερμοκρασίες φορές τη θερμοκρασία στο κέντρο του Ήλιου). Σήμερα, η κατάσταση αυτή της ύλης δημιουργείται στους επιταχυντές μας είχε ήδη παρατηθεί στον RHIC στις Η.Π.Α. και τώρα στον LHC του CERN στο κέντρο της σύγκρουσης των ιόντων και προσπαθούμε να τη μελετήσουμε με στόχο να κατανοήσουμε τη δομή τόσο των συστατικών του κόσμου που μας περιβάλλει όσο και τον τρόπο με τον οποίο εξελίχθηκε το σύμπαν. Τα παραπάνω πειράματα έρχονται να συμπληρώσουν πτυχές της θεωρίας της Κβαντικής Χρω- Σελίδα 17

18 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 μοδυναμικής, η οποία προτάθηκε στη δεκαετία του 50 και περιγράφει την αλληλεπίδραση των κουάρκ, αλλά έχουν εξαιρετική σημασία τόσο στην πυρηνική φυσική όσο και στην Αστροφυσική και την Κοσμολογία. Προχωράμε βλέπετε σε ένα στάδιο που οι διαφορετικοί κλάδοι της επιστήμης αρχίζουν να «μαθαίνουν» ο ένας από τον άλλο, ιδιαίτερα στο πεδίο των υψηλών ενεργειών που βρισκόμαστε σήμερα. Επομένως, για να έρθω και στο δεύτερο σκέλος της ερώτησής σας, θα έλεγα πως το πείραμα ALICE δεν έχει ως στόχο την αναζήτηση και μελέτη του σωματιδίου Higgs. Αντιθέτως, τα πειράματα που σχεδιάστηκαν και επικεντρώθηκαν στην αναζήτηση του Higgs ήταν το ATLAS και το CMS και ήταν αυτά που προχώρησαν στην ανακοίνωση της ανακάλυψης του Higgs. Ταυτόχρονα, υπάρχει μια συμπληρωματικότητα μεταξύ των πειραμάτων σε σχέση με όσα σας περιέγραψα. Υπάρχουν ομάδες τόσο στο ATLAS όσο και στο CMS που δεν ασχολήθηκαν με το Higgs αλλά εργάζονται στη φυσική των βαρέων ιόντων και χρησιμοποιώντας τη διαφορετική αρχιτεκτονική των ανιχνευτών αυτών των πειραμάτων, μπορούν να έχουν καλύτερες παρατηρήσεις σε διαφορετικές ενεργειακές περιοχές. Π : Ας εστιάσουμε λίγο περισσότερο στο ίδιο το μποζόνιο όπως καταλαβαίνετε αυτό είναι που εξάπτει στις μέρες μας περισσότερο το ενδιαφέρον των περισσότερων ανθρώπων. Θα μπορούσατε με δυο λόγια να μας πείτε γιατί θεωρείται τόσο σημαντικό αυτό το σωματίδιο και τι προοπτικές ανοίγει στην επιστημονική κοινότητα ο εντοπισμός του; Π.Χ.: Όπως φαντάζομαι θα έχετε ακούσει, ο λόγος που το σωματίδιο Higgs θεωρείται σημαντικό είναι πως συνδέεται με την ύπαρξη του πεδίου Higgs, που φαίνεται πως κυριάρχησε αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη σε ολόκληρο το σύμπαν, και την επιβεβαίωση της ύπαρξης του μηχανισμού Higgs μέσω του οποίου αποκτούν μάζα τα γνωστά μας σωματίδια. Το πρόβλημα με το οποίο ήρθαν αντιμέτωποι οι φυσικοί ήταν η εξήγηση του τρόπου με τον οποίο τα σωματίδια αποκτούν τις μάζες που Σελίδα 18

19 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ γνωρίζουμε σήμερα πως έχουν και μάλιστα της ύπαρξης τόσο μεγάλων διαφορών στις μάζες, ακόμη και μεταξύ σωματιδίων που γνωρίζουμε πως δεν έχουν άλλη εσωτερική δομή. Χρειαζόταν λοιπόν ένας μηχανισμός που να εξηγεί πως αποκτούν τη μάζα που γνωρίζουμε τα διαφορετικά στοιχειώδη σωμάτια. Πρόκειται για ένα πρόβλημα που είχε προκύψει ήδη από τη δεκαετία του 60 στο λεγόμενο Καθιερωμένο Μοντέλο. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο οι τέσσερις αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν στη φύση διαδίδονται μέσω συγκεκριμένων σωματιδίων που είναι και φορείς αυτών των δυνάμεων. Η ασθενής πυρηνική δύναμη διαδίδεται στον χώρο μέσω των μποζονίων W+,W- και Ζ (ανακάλυψη που επίσης έγινε στο CERN και η οποία κέρδισε το βραβείο Νόμπελ), η ηλεκτρομαγνητική δύναμη μέσω των φωτονίων, η ισχυρή πυρηνική μέσω των γκλουονίων και τέλος η βαρύτητα πιστεύεται πως διαδίδεται μέσο του βαρυτονίου το οποίο δεν έχει ακόμη ανιχνευθεί πειραματικά (γίνονται όμως αυτή τη στιγμή πειράματα για την ανίχνευσή του). Τώρα, τα σωματίδια W και Ζ που είναι υπεύθυνα για τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις (αυτές χάρη στις οποίες τα αστέρια και ο ήλιος παράγουν ενέργεια στο εσωτερικό τους) έχουν μάζα ενώ τα φωτόνια, που είναι οι φορείς της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης (αυτής χάρη στην οποία είναι δυνατές οι τηλεπικοινωνίες, η διάδοση του φωτός και μια σειρά παρόμοιων φαινομένων), δεν έχουν. Αυτή ήταν και μια από τις δυσκολίες που η πρόταση του μηχανισμού Higgs προσπάθησε να απαντήσει. Γιατί να υπάρχει αυτή η μεγάλη διαφορά μαζών μεταξύ των σωματιδίων που φέρουν τις δυνάμεις; Επιπλέον τίθεται το ερώτημα γιατί να υπάρχει διαφορά μάζας. Ο μηχανισμός Higgs, ή ακριβέστερα Englert-Brout- Higgs από το όνομα των τριών επιστημών που τον πρότειναν για πρώτη φορά, καταφέρνει να εξηγήσει με κομψό τρόπο τις παρατηρούμενες διαφορές της μάζας και η ύπαρξη του σωματιδίου Higgs αποτελεί επιβεβαίωση αυτού του μηχανισμού. Τώρα ο τρόπος που ο μηχανισμός Higgs ερμηνεύει την ύπαρξη των μαζών είναι ένα αρκετά τεχνικό θέμα στη σύγχρονη θεωρία πεδίου. Ωστόσο θα μπορούσε να το φανταστεί κανείς ως ένα στρώμα χιονιού ή σαν την επιφάνεια μιας λίμνης, όπου διαφορετικά σωματίδια καθώς ταξιδεύουν συναντούν διαφορετική αντίσταση. Αυτή ακριβώς η αντίσταση και η δυσκολία της κίνησης που οφείλεται στο πεδίο Higgs, είναι αυτό που μετράμε ως μάζα αυτών των σωματιδίων. Π : Υπάρχουν άλλες θεωρίες που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την ύπαρξη μάζας; Π.Χ.: Ναι, υπάρχουν και άλλες θεωρίες που μπορούν να εξηγήσουν μέσω διαφορετικών μηχανισμών τον τρόπο που τα σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους και το πρόβλημα της ιεράρχησης των μαζών. Για παράδειγμα, οι θεωρίες που προτείνουν την ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων του χώρου ή θεωρίες της υπερσυμμετρίας που κάνουν λόγο για τους υπερσυμμετρικούς συντρόφους των σωματιδίων που μέχρι σήμερα γνωρίζουμε. Βέβαια αυτοί οι υπερσυμμετρικοί σύντροφοι έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από τα σωματίδια που γνωρίζουμε και για αυτό είναι πολύ πιο δύσκολο να εντοπιστούν στους σημερινούς ανιχνευτές μας. Επίσης παρά τις ισχυρές ενδείξεις που πλέον έχουμε για την ύπαρξή του, πρέπει να σας πω πως δεν γνωρίζουμε αν το Higgs είναι ένα θεμελιώδες σωματίδιο όπως προβλέπεται στο Καθιερωμένο Μοντέλο ή πρόκειται για πιο σύνθετο σωματίδιο ή ακόμη και για μια ολόκληρη οικογένεια σωματιδίων και ποιες είναι οι ιδιότητές τους. Π : Πόσο καιρό διαρκούν τα πειράματα του ATLAS και του CMS; Π.Χ.: Tα πειράματα αυτά σχεδιάστηκαν πριν από τρεις περίπου δεκαετίες, ήδη από το Η λειτουργία τους ξεκίνησε με την έναρξη του νέου επιταχυντή του CERN, του LHC (Large Hadron Collider Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων) που εγκαινιάστηκε το Δεκέμβριο του Πρόκειται δηλαδή για δουλειά δεκαετιών πάνω στην οποία εργάστηκαν δεκάδες ερευνητικές ομάδες και χιλιάδες άνθρωποι από όλο τον κόσμο. Τα πειράματα αυτά ξεκίνησαν εδώ και τρία χρόνια και προβλέπεται να συνεχίσουν τη συλλογή δεδομένων γύρω από τα θέματα που εξετάζουν καθόλη τη διάρκεια λειτουργίας του επιταχυντή LHC, που από όσο γνωρίζω φτάνει ως το Π : Πόσες περίπου συγκρούσεις πραγματοποιήθηκαν μέσα σε αυτό το χρονικό διάστημα; Π.Χ.: Θα έλεγα πως είχαμε περίπου μερικά τρισεκατομμύρια γεγονότων (για την ακρίβεια εκατομμύρια δισεκατομμυρίων ή quadrillion) ανάμεσα στα οποία ψάχνουμε μερικές δεκάδες γεγονότα που θα μπορούσαν να αντιστοιχούν στο Higgs. Πρόκειται για συγκρούσεις δεσμών πρωτονίων που έχουν ενέργεια περί τα 8TeV. Καταλαβαίνετε επομένως πόσο δύσκολη είναι η ανίχνευσή του. Αν θέλετε αυτός είναι και ο Σελίδα 19

20 ΑΝΑΛΕΚΤΑ Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 λόγος που από την αρχή είχε προγραμματιστεί ο σχεδιασμός και η πραγματοποίηση δυο διαφορετικών πειραμάτων, του ATLAS και του CMS, που θα έψαχναν κάτι παρόμοιο. Π : Τα δεδομένα που οδήγησαν στην πρόσφατη ανακοίνωση από ποιο χρονικό διάστημα της έρευνας προέρχονται; Τα πιθανά σφάλματα σε τι ύψος εκτιμούνται; Π.Χ.: Τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν αυτόν το μήνα στηρίζονται σε δεδομένα από όλο το 2011 και το πρώτο εξάμηνο του Να υπενθυμίσω ότι είχε προηγηθεί και μία ανακοίνωση στηριγμένη στα δεδομένα του 2011, η οποία όμως είχε μεγάλη στατιστική διακύμανση και έτσι χρειάστηκε να περιμένουμε την ανάλυση περισσότερων δεδομένων για να μπορέσουμε να έχουμε μια καλύτερη στατιστική εκτίμηση του αποτελέσματος. Συγκεκριμένα και το ATLAS και το CMS ανακοίνωσαν τα αποτελέσματά τους με στατιστική σημαντικότητα 5σ. Αυτό σημαίνει πως η πιθανότητα κάποιου σφάλματος είναι περίπου 1 στα Το γεγονός μάλιστα πως το σήμα της ύπαρξης του σωματιδίου επιβεβαιώθηκε από δυο διαφορετικές πειραματικές ομάδες αφήνει κατά τη γνώμη μου ακόμη μικρότερα περιθώρια αμφιβολίας. Τώρα νομίζω πως το εύρος σφάλματος είναι γύρω στο 1.0 GeV στη μέτρηση της μάζας του Higgs η οποία βρέθηκε στα 126 GeV από το ATLAS και GeV από το CMS. Το εύρος αυτού του σφάλματος οφείλεται στην κατασκευή των ανιχνευτών που όπως ανέφερα χρησιμοποίησαν τα δυο πειράματα. Σε έναν επιταχυντή που συγκρούει δέσμες πρωτονίων-πρωτονίων οι φυσικές διαδικασίες είναι τέτοιες που η πιθανότητα παραγωγής ενός μποζονίου του Higgs αυξάνονται σημαντικά με την αύξηση της ενέργειας της σύγκρουσης. Για παράδειγμα η παραγωγή του μποζονίου του Higgs το 2011 όταν ο LHC λειτουργούσε με ενέργειες 3.5 TeV σε κάθε δέσμη ήταν 27% λιγότερες από το 2012 που λειτούργησε με 4TeV σε κάθε δέσμη. Επειδή ακριβώς πρόκειται για ένα σωματίδιο που είναι εξαιρετικά σπάνιο, η στατιστική παίζει μεγάλο ρόλο και χρειάζεται η συλλογή ενός μεγάλου δείγματος. Αυτό σημαίνει πως τους επόμενους μήνες θα είμαστε σε θέση να έχουμε μια ακόμη ακριβέστερη εικόνα γύρω από τις ιδιότητες του σωματιδίου που παρατηρήθηκε. Στη συγκεκριμένη περίοδο, τόσο το ATLAS όσο και το CMS θα έχουν επεξεργαστεί περισσότερα δεδομένα και από τους πρώτους μήνες του 2012 σχεδόν θα έχουν τριπλασιάσει το σύ- Σελίδα 20

21 Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ νολο των δεδομένων που επεξεργάστηκαν και επομένως θα είναι σε θέση να μας δώσουν μια καλύτερη εικόνα γύρω από τις ιδιότητες του σωματιδίου. Π : Ας έρθουμε τώρα στον αντίκτυπο της είδησης, και ειδικά στη χώρα μας. Θα ξέρετε, ότι όλοι μιλούν για το «σωματίδιο του Θεού», το «πείραμα του αιώνα» και για άλλα βαριά ή βαρύγδουπα πράγματα. Από τη μια, όντως πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό επίτευγμα και ο θόρυβος είναι μάλλον δικαιολογημένος. Από την άλλη, ως λαός γνωρίζετε πολύ καλά ότι διαθέτουμε μια αθεράπευτη ίσως τάση να μιλάμε επί παντός του επιστητού, ανεξάρτητα αν έχουμε τη σχετική κατάρτιση ή όχι. Πώς βλέπετε εσείς όλο αυτό το σκηνικό, τώρα που έχετε ας πούμε και την «πολυτέλεια της απόστασης»; Π.Χ.: Καταρχάς όπως θα ξέρετε ο όρος «σωματίδιο του Θεού» είναι ένας όρος που δεν γίνεται αποδεκτός από την επιστημονική κοινότητα και μάλιστα ενοχλεί τους περισσότερους φυσικούς των υψηλών ενεργειών. Ακόμη και ο ίδιος ο Higgs είχε εκφράσει σε παλαιότερη συνέντευξή του τις επιφυλάξεις για τον όρο και τις αντιδράσεις που θα προκαλούσε σε όσους πιστεύουν στο Θεό. Άλλωστε η ονομασία οφείλεται στον εκδότη του νομπελίστα φυσικού Leon Lederman. Ο Lederman το 1994 ήθελε να χρησιμοποιήσει στον τίτλο του βιβλίου του τον όρο «Το αναθεματισμένο Goddamn σωματίδιο», όμως ο εκδότης του τον παρότρυνε να μην το κάνει και αντιθέτως να χρησιμοποιήσει τον όρο «Σωματίδιο του Θεού», ο οποίος δυστυχώς από τότε καθιερώθηκε προκαλώντας περισσότερο θόρυβο παρά αντιπροσωπεύοντας την επιστημονική σημασία του σωματιδίου. Σχετικά με τον αντίκτυπο της είδησης στην Ελλάδα, αυτό που μάλλον με εντυπωσίασε είναι ο αριθμός των ανθρώπων που έσπευσαν να υποβαθμίσουν τη σημασία της ανακάλυψης στο βαθμό που αυτή δεν φαίνεται να δίνει άμεσες απαντήσεις ή να έχει κάποιο άμεσο όφελος ή βελτίωση στη ζωή μας. Ίσως να είναι η εντύπωσή μου, όμως διάβασα και ένα ωραίο άρθρο στο οποίο σας παραπέμπω, που με κάνει να πιστεύω πως υπήρξε μια τέτοιου τύπου επικοινωνιακή διαχείριση και στο οποίο αναλύονται πολύ ωραία και ορισμένες αδυναμίες της δημοσιογραφικής προσέγγισης (Το μποζόνιο και το μνημόνιο δημοσιογράφοι της απορίας el.article&id=16725). Θα έλεγε κανείς ότι ως ένα βαθμό η αντίδραση αυτή είναι δικαιολογημένη, αν σκεφτεί κανείς τα οικονομικά και κοινωνικά προβλήματα με τα οποία είμαστε αντιμέτωποι. Όταν ακούς τόσο συχνά για αυτοκτονίες και βιώνεις την αδυναμία να αντεπεξέλθεις στις υποχρεώσεις σου κ.τ.λ., ενδεχομένως η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs και η σημασία του Καθιερωμένου Προτύπου να ακούγονται πολύ μακρινά. Υπάρχει όμως και μια δεύτερη ανάγνωση αυτής της μηδενιστικής ή αν θέλετε απαξιωτικής αντίδρασης απέναντι στην ανακάλυψη, που νομίζω έχει τη σημασία της. Πρόκειται κατά την άποψή μου για μια ένδειξη του επιπέδου του δημόσιου λόγου στη χώρα μας και του τρόπου διαμόρφωσης της δημόσιας σφαίρας. Δυστυχώς, ενώ χάνονται ώρες στα τηλεοπτικά παράθυρα για πολιτικό κοτσουμπολιό (όπως συχνά βαπτίζεται η πολιτική ενημέρωση) δεν δίνεται ανάλογος χρόνος για την προβολή επιστημονικών επιτευγμάτων στα οποία συμμετέχουν ελληνικές ερευνητικές ομάδες μέσω των διεθνών συνεργασιών που αναπτύσσουν. Υπάρχουν δεκάδες ερευνητικές ομάδες στη χώρα με διεθνείς συμμετοχές (ακόμη και στα πειράματα που συζητάμε) και άνθρωποι με μια σημαντική συμβολή στην επιστήμη τους που επιμένουν παρά τις δυσκολίες. Δυστυχώς φοβάμαι πως η θέση που κατέχουν στη δημόσια σφαίρα είναι μηδενική και τις λίγες φορές που παρουσιάζονται, αυτό προκύπτει ως κάτι το εξωτικό και το μακρυνό, χωρίς να γίνεται αντιληπτό πως είναι άνθρωποι που βρίσκονται δίπλα μας και μεγαλουργούν και ενδεχομένως μπορούν να αποτελέσουν και ένα διαφορετικό πρότυπο ζωής. Ο δημόσιος λόγος και η ελληνική δημόσια σφαίρα νομίζω πάσχει σε μεγάλο βαθμό και κατά τη γνώμη μου είναι ένα από τα στοιχεία που συνδέονται με τις ιδιαιτερότητες της οικονομικής κρίσης στη χώρα μας. Επιτρέψτε μου να διευκρινίσω πως τα παραπάνω δεν τα λέω υπερασπιζόμενος την επικράτηση της επιστήμης και των «ειδικών» και ταυτόχρονα με την επιφύλαξη προς αυτό που τα τελευταία χρόνια έχει καθιερωθεί να αποκαλείται ως τεχνοκρατικός λόγος συχνά και λανθασμένα κατά τη γνώμη μου ταυτιζόμενος με τον επιστημονικό. Διότι εδώ τίθεται και ένα άλλο θέμα: κατά την άποψή μου ο επιστημονικός λόγος μπορεί και είναι στοιχείο του να θέτει ερωτήματα, να διατυπώνει απορίες και το γεγονός πως χρησιμοποιεί μια αυστηρά ορισμένη γλώσσα και συγκεκριμένη μεθοδολογία δεν κλείνει αυτόματα την πόρτα σε κάθε είδους αβεβαιότητα και Σελίδα 21