Τι βραβεύτηκε µε το βραβείο Nobel Φυσικής 2013; του Σπύρου Ευστ. Τζαµαρία*

Σχετικά έγγραφα
Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN. Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ. 3ο Λύκειο Γαλατσίου

Η κλασσική, η σχετικιστική και η κβαντική προσέγγιση. Θωµάς Μελίστας Α 3

Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Δύο Συνταρακτικές Ανακαλύψεις

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

Δομή του Πρωτονίου με νετρίνο. Εισαγωγή στη ΦΣΣ - Γ. Τσιπολίτης

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον

ΖΑΝΝΕΙΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΠΕΙΡΑΙΑ Η ΕΠΙΣΚΕΨΗ ΣΤΟ CERN

Τα ευρήματα δύο ερευνητικών ομάδων συμπίπτουν ως προς τις τιμές μάζας του μποζονίου Χιγκς


«Ταξίδι» στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Κύκλοι Μαθημάτων Σύγχρονης Φυσικής Πρασιανάκης Γιώργος Καραδημητρίου Μιχάλης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Το πείραμα στο CERN και ο σκοπός του. Το «πολυπόθητο» μποζόνιο Higgs. Μηχανισμοί ανίχνευσης του μποζονίου Higgs. και τι περιμένουμε;

ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΔΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ

Μην ξεχνάµε την διαπεραστική µατιά του Λυγκέα.

Το μποζόνιο Higgs (Σωματίδιο του Θεού) και ο ρόλος του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή στην Ανακάλυψη του Ομάδα Μαθητών:

Η «ΦΥΣΗ» ΤΟΥ ΚΕΝΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

Καθ. Κ. Φουντάς, Εργ. Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, Παν. Ιωαννίνων

Καλώς Ορίσατε στο CERN

Ηλεκτρισμός: Το φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

Η Φυσική που δεν διδάσκεται ΣΥΛΛΟΓΟΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΡΗΤΗΣ

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια


Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ

Διάλεξη 22: Παραβίαση της κατοπτρικής συμμετρίας στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις

ΕΝΟΤΗΤΑ 1η ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

CERN black board, Jul Presse écrite après l annonce de la découverte du boson de Higgs au séminaire du 4 juillet 2012 au CERN

Πεδία δυνάμεων. Ηλεκτρισμός και μαγνητισμός διαφορετικές όψεις του ίδιου φαινομένου του ηλεκτρομαγνητισμού. Ενοποίηση των δύο πεδίων μετά το 1819.

Αναστασόπουλος Πασχάλης. LHC στο CERN: Η µεγαλύτερη µηχανή του κόσµου

Η ύλη και οι δυνάµεις

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

ο ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

Κοσμολογία & Αστροσωματιδική Φυσική Μάγδα Λώλα CERN, 28/9/2010

Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Εκλαϊκευτική Ομιλία. Θεοδώρα. Παπαδοπούλου, Ομ. Καθηγήτρια Φυσικής, ΕΜΠ Μέλος του Συμβουλίου Πελοποννήσου. Ημερίδα CERN Τρίπολη, 13 Νοεμβρίου 2013

Η Φυσική που δεν διδάσκεται

Ηλεκτρομαγνητισμός. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Η πρόβλεψη της ύπαρξης και η έµµεση παρατήρηση των µελανών οπών θεωρείται ότι είναι ένα από τα πιο σύγχρονα επιτεύγµατα της Κοσµολογίας.

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 10/05/16

Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική)

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μέρος 1 ο : Εισαγωγή στο φως

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΛΙΟΛΙΟΣ ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ. ΤΟ ΦΩΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Η ΠΕΜΠΤΟΥΣΙΑ ΤΟΥ «Ι ΙΟΝ» ΚΑΙ Η ΒΑΡΥΤΗΤΑ. Του Αλέκου Χαραλαµπόπουλου

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

1η ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ. Ηλεκτρικά πεδία

1η ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ. Ηλεκτρικά φορτία, ηλεκτρικές δυνάμεις και πεδία

Μαγνητικά φαινόµενα: Σύντοµη ιστορική αναδροµή

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Τμήμα Φυσικής, Α.Π.Θ. 7ο Εξάμηνο

Μηχανική ΙI. Λαγκρανζιανή συνάρτηση. Τµήµα Π. Ιωάννου & Θ. Αποστολάτου 3/2001

Αναλυτικά Προγράμματα Φυσικής. στην Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση

Η κατακόρυφη τομή...

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

Αυτά τα πειράµατα έγιναν από τους Michael Faraday και Joseph Henry.

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ είναι ο τομέας τις ϕυσικής που προσπαθεί να εξηγήσει την γένεση και την εξέλιξη του σύμπαντος χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και τ

Ο Πυρήνας του Ατόμου

ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

ΕΣΧΑΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΥΛΗΣ

ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ. Του Αλέκου Χαραλαμπόπουλου ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟς Ε. ΒΑΓΙΟΝΑΚΗς. Καθηγητής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης

ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΑΓΓΕΛΙΟΦΟΡΟΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ. Κατερίνα Νικηφοράκη Ακτινοφυσικός (FORTH)

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

ΕΙΔΙΚΗ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ. Νίκος Κανδεράκης

Γιατί δεν πιάνεται; (δεν το αισθανόμαστε- δεν το πιάνουμε)

ΖΗΤΗΜΑ 2 ο 220. µετατρέπεται σε βισµούθιο -212 ( Bi) διασπάσεων: 220. Α. Το ραδόνιο 220 ( 1. Να συµπληρώσετε τις παραπάνω εξισώσεις.

Αναζητώντας παράξενα σωματίδια στο A LargeIonColliderExperimnent. MasterClasses : Μαθήματα στοιχειωδών σωματιδίων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Η ανακάλυψη του Μποζονίου Higgs στο CERN

Εξαιρετικά σπάνια διάσπαση στο CMS, CERN 19 Ιουλίου 2012

Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

Αριστοτέλης ( π.χ) : «Για να ξεκινήσει και να διατηρηθεί μια κίνηση είναι απαραίτητη η ύπαρξη μιας συγκεκριμένης αιτίας»

Εισαγωγή στην Σωµατιδιακή Φυσική. Δοµική Συγκρότηση και Θεµελιώδεις Αλληλεπιδράσεις της Υλης

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ ΧΕΙΜΩΝΑΣ 2004 Κ.Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ

Αλληλεπιδράσεις µε Ανταλλαγή Σωµατιδίων

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ III. ΤΟ ΣΥΓΧΡΟΝΟ ΑΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Περί της «Αρχής ανεξαρτησίας των κινήσεων»

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 4, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων Η Αρχές της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας και οι μετασχηματισμοί του Lorentz

Η ΒΑΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Transcript:

Τι βραβεύτηκε µε το βραβείο Nobel Φυσικής 2013; του Σπύρου Ευστ. Τζαµαρία* Να λοιπόν που µας απασχολεί ξανά το Higgs µποζόνιο. Οι Καθηγητές κ.κ. François Englert and Peter W. Higgs βραβεύτηκαν µε το βραβείο Nobel για την θεωρητική ανακάλυψη ενός µηχανισµού που συµβάλλει στην κατανόηση της προέλευσης της µάζας των στοιχειωδών σωµατιδίων και ο οποίος [µηχανισµός] επιβεβαιώθηκε προσφάτως µέσω της ανακάλυψης ενός προβλεπόµενου θεµελιώδους σωµατίου από τα πειράµατα ATLAS και CMS στον επιταχυντή LHC του CERN. Ο εκλιπών Robert Brout, συνεργάτης του Καθηγητή Engler στην βραβευµένη εργασία, δεν τιµάται µε το βραβείο, έστω και µετά θάνατον, διότι έτσι προβλέπει το κληροδότηµα του A. Nobel. Με άλλα λόγια ο θεωρητικός µηχανισµός που ανέπτυξαν, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον οι τιµώµενοι (ο λεγόµενος µηχανισµός BEH) προέβλεπε την ύπαρξη ενός σωµατιδίου, του λεγόµενου Higgs µποζονίου, το οποίο ανακαλύφθηκε από τα δύο µεγάλα πειράµατα του CERN και πιστοποιήθηκε πειραµατικά ότι έχει ακριβώς εκείνες τις ιδιότητες που απαιτεί ο BEH µηχανισµός. Θα παρατηρήσετε ότι δεν γίνεται καµία αναφορά στο σωµάτιο του Θεού, ούτε στο ότι δίνει µάζα στο Σύµπαν. Ας µην εκπλαγούµε για την παράληψη διότι αυτές οι διατυπώσεις αποτελούν χονδροειδείς αστοχίες, οι οποίες αξίζουν όµως δύο λόγια. Ας αρχίσουµε από την δεύτερη, δηλαδή ότι το Higgs δίνει µάζα στον κόσµο µας. Γνωρίζουµε σήµερα ότι το προσιτό µας Σύµπαν έχει ηλικία 13.8 δισεκατοµµύρια έτη και αποτελείται από 68.3% σκοτεινή ενέργεια (για την φύση της οποίας µόνο εικασίες µπορούµε να κάνουµε), από 26.8% σκοτεινή ύλη (για την οποία γνωρίζουµε ελάχιστα ) και τα υπόλοιπα 4.9% είναι ο κόσµος που παρατηρούµε µε το φως, δηλαδή εµείς, ο πλανήτης µας, ο γαλαξίας µας, τα σµήνη και τα σµήνη των σµηνών των γαλαξιών... Δεν ξέρουµε αν το Higgs έχει σχέση µε την σκοτεινή ενέργεια, ίσως να έχει σχέση µε την µάζα των σωµατιδίων της σκοτεινής ύλης αλλά δεν ξέρουµε ποια σωµάτια αποτελούν την σκοτεινή ύλη. Για την περίπτωση του Κόσµου που φωτοβολεί, δηλαδή του Κόσµου που είµαστε µέρος του, το Higgs συνεισφέρει ελάχιστα στην µάζα των σωµάτων. Πράγµατι, η συνεισφορά του Higgs στη µάζα των νουκλεονίων (των πρωτονίων και των νετρονίων) που συγκροτούν τους πυρήνες των ατόµων από τα οποία είµαστε φτιαγµένοι, είναι µικρότερη από 1.5%. Διότι το Higgs ευθύνεται µόνο για την µάζα των κουαρκς (quarks), δηλαδή των στοιχειωδών σωµατίων που συγκροτούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια, ενώ το συντριπτικό ποσοστό της µάζας των νουκλεονίων προέρχεται από την ενέργεια των ισχυρών δυνάµεων (βάσει της περίφηµης σχέση του Einstein που συνδέει την µάζα µε την ενέργεια) που κρατούν τα quarks συνδεδεµένα µεταξύ τους. Πολύ µικρό είναι λοιπόν το ποσοστό της µάζας του Κόσµου που προέρχεται από το Higgs. Γιατί λοιπόν είναι το Higgs σηµαντικό;;; Φτάσαµε λοιπόν στην άλλη αστοχία, την µεταφυσική διάσταση. Εν πρώτοις θα πρέπει να επισηµάνω πως όταν ο βραβευµένος µε Nobel (1982), Leon Lederman χρησιµοποίησε την έκφραση το σωµάτιο του Θεού εννοούσε ότι αυτό το θεόσταλτο σωµάτιο µας λύνει όλα αυτά τα δύσκολα προβλήµατα, όπως δηλαδή εκφραζόµαστε µεταφορικά για την θεόσταλτη βροχή που είναι ευεργετική για τα ραπανάκια µας. Συγχωρήστε µου το ακραίο παράδειγµα αλλά στην συγκρότηση µιας Φυσικής θεωρίας δεν χωράει η µεταφυσική, όποιες και αν είναι οι θρησκευτικές ή άλλες µεταφυσικές πεποιθήσεις του επιστήµονα.

Στις επιστηµονικές θεωρίες ακολουθούµε την αρχή που διατύπωσε ο λόγιος του µεσαίωνα William of Ockham: pluralitas non est ponenda sine necessitate,ότι δηλαδή στην διατύπωση θεωριών δεν θα πρέπει να προτιµούµε τον πλουραλισµό όταν δεν είναι απαραίτητο. Αργότερα ο Newton διατύπωσε την ίδια αρχή (συνήθως την επικαλούµεθα ως το ξυράφι του Ockham ) µε µεγαλύτερη σαφήνεια ως: Δεν θα πρέπει να δεχόµαστε περισσότερες αιτίες για τα φυσικά φαινόµενα παρά όσες είναι συγχρόνως αληθείς και ικανές για να µας εξηγήσουν την εξέλιξή τους. Συνεπώς, πρέπει σε όµοιες φυσικές διεργασίες, όσο είναι δυνατόν, να αποδίδουµε τις ίδιες αιτίες. Από εκεί πηγάζει η τάση ενοποίησης θεωριών που διαπνέει την Φυσική της Αναγέννησης, της Νεοτερικότητας και των ηµερών µας. Το έργο του Newton ενοποίησε τα γήινα (π.χ. την παραβολική κίνηση της οβίδας που εκτινάσσεται από το κανόνι) και ουράνια µηχανικά φαινόµενα (την κίνηση των πλανητών, τους κοµήτες που πλησιάζουν και ύστερα αποµακρύνονται από τον ήλιο) και τα περιέγραψε στο πλαίσιο µιας Φυσικής Θεωρίας, της λεγόµενης σήµερα Κλασικής Μηχανικής. Αργότερα, το 1861-1862, ο James Clerk Maxwell ενοποίησε µε τις περίφηµες εξισώσεις του τον ηλεκτρισµό και τον µαγνητισµό που ως τότε αντιµετωπίζονταν ως ξεχωριστά φαινόµενα. Η ίδια θεωρία, ο Ηλεκτροµαγνητισµός,περιγράφει και προβλέπει τα ηλεκτρικά και µαγνητικά φαινόµενα, το φως ως ηλεκτροµαγνητικό κύµα... Και προχτές. Ένας άλλος Σκοτσέζος, ο Peter W. Higgs, και ένας Βέλγος, ο François Englert, βραβεύτηκαν διότι προσέφεραν έναν θεωρητικό µηχανισµό για την ενοποίηση στην ίδια Φυσική Θεωρία, των ασθενών και ηλεκτροµαγνητικών αλληλεπιδράσεων. Επιπλέον οι προβλέψεις τους αποδείχτηκαν πειραµατικά ότι είναι σωστές! Μα είναι πράγµατι σηµαντική η ενοποίηση των αλληλεπιδράσεων;;; Νοµίζω ότι είναι καιρός να απαντώ στις ερωτήσεις µου. Σε κάθε γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύµατος, από το απλό δυναµό του ποδηλάτου σας µέχρι τις µεγάλες γεννήτριες θα βρείτε ένα µαγνήτη να περιστρέφεται και να παράγει ηλεκτρική τάση. Είναι λοιπόν αυταπόδεικτη η σηµασία της ενοποιηµένης γνώσης µας των ηλεκτρικών και µαγνητικών φαινοµένων. Δεν θα ήθελα όµως να περιοριστώ σε χρηστικά επιχειρήµατα. Θα ήθελα να µείνω στην κοσµοθεωρική σηµασία των Φυσικών Θεωριών. Σήµερα γνωρίζουµε ότι η ύλη αλληλεπιδρά µε 4 θεµελιώδεις αλληλεπιδράσεις (δυνάµεις): τις βαρυτικές, τις ηλεκτροµαγνητικές, τις ισχυρές (αυτές που κρατούν τα quarks µέσα στα νουκλεόνια και λόγω αυτών των αλληλεπιδράσεων τα νουκλεόνια συγκροτούν τους πυρήνες) και τις ασθενείς (σε αυτές οφείλεται η β- ραδιενέργεια και η διάσπαση του νετρονίου σε πρωτόνιο κτλ). Ίσως, από τα παραδείγµατα που έδωσα να δηµιουργήθηκε η εντύπωση πως η ασθενής δύναµη είναι ψιλά γράµµατα, ότι δεν είναι ιδιαίτερα σηµαντική για την ύπαρξή µας. Και όµως, κατά πάσα πιθανότητα χρωστάµε την ύπαρξή µας στις ασθενές δυνάµεις. Χωρίς αυτές ο Κόσµος µας θα ήταν συµµετρικός σε ύλη και αντι-ύλη µε αποτέλεσµα τα σωµάτια να εξαϋλώνονται µε τα αντι-σωµάτιά τους, να µην µπορούν να υπάρξουν άτοµα, πυρήνες και δοµές. Φανταστείτε π.χ. έναν Κόσµο µόνο µε φως. Το γεγονός ότι η ασθενής αλληλεπίδραση παραβιάζει αυτή την συµµετρία δηµιουργεί περίσσεια ύλης (για κάθε 10000 ζεύγη σωµατίων και αντι-σωµατίων υπάρχει περίσσεια ενός σωµατίου ύλης) και δηµιουργεί τις προϋποθέσεις ύπαρξής µας. Ας µην την υποτιµούµε λοιπόν! Μετά την ενοποίηση του ηλεκτρισµού µε τον µαγνητισµό τον 19ο αιώνα στην ενιαία θεωρία του ηλεκτροµαγνητισµού, η ενοποίηση των ηλεκτροµαγνητικών και ασθενών

αλληλεπιδράσεων των στοιχειωδών συστατικών της ύλης, δηλαδή η περιγραφή τους στο πλαίσιο της ίδιας θεωρίας ως µίας ηλεκτρασθενούς δύναµης, αποτέλεσε την επιστηµονική επανάσταση της δεκαετίας του 1970 και την απαρχή των µεγάλων πειραµάτων µε επιταχυντές. Ωστόσο η ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση επέµενε να είναι πολύ σκληρό καρύδι µέχρι την ανακάλυψη του Higgs. Για τα υπόλοιπα θα επιστρέψω στα µαθητικά θρανία. Θυµάµαι από τα µαθητικά µου χρόνια τον νόµο του Coulomb. Είναι ο νόµος που περιγράφει πως δύο φορτία έλκονται ή απωθούνται, από εκεί µας έµεινε η ρήση τα ετερώνυµα έλκονται και τα οµώνυµα απωθούνται. Όµως ο νόµος του Coulomb περιγράφει περισσότερα πράγµατα, π.χ. την διεύθυνση και την φορά της δύναµης αλλά και το σθένος της (το µέτρο της, δηλ. πόσο ισχυρή είναι). Προβλέπει ότι το σθένος της δύναµης µεταβάλλεται αντιστρόφως-ανάλογα του τετραγώνου της απόστασης των φορτίων που αλληλεπιδρούν. Δηλαδή, όταν διπλασιάζεται η απόσταση µεταξύ τους τότε το σθένος της δύναµης υπό-τετραπλασιάζεται. Οι δυνάµεις αυτές ποτέ δεν γίνονται µηδέν, εκτός και εάν τα δύο φορτία αποµακρυνθούν σε άπειρη απόσταση το ένα από το άλλο. Έχουν δηλαδή άπειρη εµβέλεια. Αργότερα έµαθα ότι τέτοιου είδους αλληλεπιδράσεις, µε άπειρη εµβέλεια, µπορούµε να τις περιγράψουµε κβαντοµηχανικά (δηλαδή στο επίπεδο του µικρόκοσµου, των θεµελιωδών συστατικών της ύλης) µε την ανταλλαγή σωµατιδίων, των λεγόµενων φορέων της αλληλεπίδρασης, υπό την προϋπόθεση ότι αυτοί οι φορείς έχουν µηδενική µάζα. (Στο σηµείο αυτό θα δυσανασχετούν οι ειδικοί γιατί π.χ. η βαρύτητα που έχει άπειρη εµβέλεια είναι η µόνη αλληλεπίδραση που δεν γνωρίζουµε πως να την περιγράφουµε στο κβαντοµηχανικό επίπεδο. Ας µε συγχωρήσουν όµως για το ατόπηµα, ούτως ή άλλως δεν θα µας απασχολήσει η βαρύτητα). Δηλαδή η δύναµη Coulomb που ασκεί το ένα φορτίο στο άλλο, χωρίς τα σώµατα να έρθουν σε επαφή, µεταφέρεται µέσω ενός σωµατίου-φορέα. Σε αυτή την περίπτωση, στην περίπτωση της ηλεκτροµαγνητικής αλληλεπίδρασης, ο φορέας της δύναµης είναι το φωτόνιο, το κβάντο του φωτός που έχει µάζα ίση µε µηδέν. Πράγµατι αρκεί ο νόµος της απροσδιοριστίας του Heisenberg και ο δεύτερος νόµος του Νεύτωνα για δείξει κανείς ποιοτικά ότι η ανταλλαγή φωτονίων µεταξύ δύο φορτισµένων σωµατίων δηµιουργεί δύναµη που το σθένος της εξαρτάται από το αντίστροφο του τετραγώνου της απόστασης! Στην περιγραφή όµως αυτών των δυνάµεων αντιµετωπίζουµε ένα σηµαντικό πρόβληµα. Τι θα γίνει αν τα δύο φορτισµένα σωµάτια έλθουν απειροστά κοντά, όταν η απόστασή τους µηδενιστεί; Επειδή η δύναµη είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης, όταν η απόσταση τείνει να µηδενιστεί η δύναµη τείνει στο άπειρο! Ωστόσο, η αντίληψη που έχουµε για την φύση εµπεριέχει θεµελιώδεις έννοιες που αντεπεξέρχονται τέτοιες δυσκολίες. Πράγµατι, στο πλαίσιο των σύγχρονων αντιλήψεων, το κενό δεν είναι απλώς άδειος χώρος αλλά ένα δυναµικό µέσο απ όπου ξεπετάγονται ζεύγη σωµατίων και αντισωµατίων, ζουν για κάµποσο χρόνο (όσο τους επιτρέπεται από την απροσδιοριστία) και βυθίζονται ξανά στο κενό. Η ύπαρξη του φορτίου αυτών των υπερβατικών οντοτήτων γύρω από τα δύο αρχικά αλληλεπιδρώντα σωµάτια δεν αφήνει την δύναµη να απειριστεί. Για να το πω µε πιο τεχνικούς όρους, η διηλεκτρική σταθερά του κενού µεταβάλλεται µε την απόσταση ώστε να αποφεύγονται οι απειρισµοί. Αυτός ο µηχανισµός λέγεται επανα-

κανονικοποίηση του φορτίου ή της µάζας, αποτελεί και αυτός σπουδαία ανακάλυψη, µε τεράστιες επιστηµονικές και τεχνολογικές εφαρµογές αλλά µπορεί να εφαρµόζεται µόνο σε θεωρίες που περιγράφουν δυνάµεις των οποίων οι φορείς έχουν µηδενικές µάζες. Ας επιστρέψουµε όµως στην ηλεκτρασθενή ενοποιηµένη θεωρία του ηλεκτροµαγνητισµου και των ασθενών αλληλεπιδράσεων. Η ηλεκτρασθενής θεωρία εκτός από το φωτόνιο (που µεταφέρει την ηλεκτροµαγνητική αλληλεπίδραση) προέβλεπε και τρεις νέους φορείς αλληλεπιδράσεων για την ασθενή συνιστώσα της. Η ανακάλυψη των φορέων της ασθενούς αλληλεπίδρασης, W+, W- και Ζ, καθώς και η µελέτη των ιδιοτήτων τους στο CERN τις δεκαετίες 1980 και 1990, εδραίωσαν την πεποίθηση ότι αντιλαµβανόµαστε και περιγράφουµε τον κόσµο µε τον σωστό τρόπο. Υπό µία προϋπόθεση, ιδιαίτερα αναγκαία για την λογική συνέπεια αυτών των θεωρητικών αντιλήψεων: ότι το σύµπαν κατακλύζεται από µία θάλασσα σωµατίων, των σωµατιδίων Higgs, τα οποία αλληλεπιδρούν µε όλα τα άλλα σωµάτια και τους προσδίδουν µάζα! Σε αντίθεση µε τις ηλεκτροµαγνητικές δυνάµεις που φέρονται από τα ά-µαζα φωτόνια, οι ασθενείς δυνάµεις είναι περιορισµένης εµβέλειας. Μπορούµε να περιγράψουµε αυτές τις δυνάµεις κβαντοµηχανικά αλλά οι φορείς τους θα πρέπει να έχουν µη µηδενική µάζα. Δηλαδή, το γεγονός ότι οι φορείς έχουν µάζα περιορίζει την εµβέλεια της αλληλεπίδρασης. Πράγµατι τα σωµάτια-φορείς (W+, W- και Ζ) που ανακαλύφθηκαν στο CERN βρέθηκαν να έχουν µη µηδενικές µάζες. Όµως δεν ξέρουµε πως να γράψουµε µία θεωρία µε µη µηδενικές µάζες που να επιδέχεται επανα-κανονικοποίηση (για να αποφεύγονται οι απειρισµοί στις µικρές αποστάσεις). Εδώ υπεισέρχεται το Higgs! Μάζα σηµαίνει αδράνεια. Κάθε υλική οντότητα χαρακτηρίζεται από την ενέργειά της, έκφραση κινητικότητας και δυναµισµού, και την µάζα, έκφραση αδράνειας και απροθυµίας στην αλλαγή κατάστασης. Η ενέργεια και η µάζα συνδέονται µε τις περίφηµες σχέσεις της Ειδικής Σχετικότητας. Ξέρουµε ότι στη Φύση υπάρχουν µηχανισµοί που προσδίδουν δυνάµει-µάζα ακόµα και στα φωτόνια. Επί παραδείγµατι, το φως στο κενό διαδίδεται µε σταθερή ταχύτητα που αποτελεί σταθερά της φύσης, είναι η µέγιστη εφικτή ταχύτητα και µάλιστα είναι εφικτή µόνο για σωµατία (όπως τα φωτόνια) µε µηδενικές µάζες. Καθώς το φως, τα φωτόνια, διαδίδεται από ένα µέσο σε άλλο, π.χ. από το κενό στο νερό, αλλάζει διεύθυνση κίνησης, διαθλάται. Η διάθλαση είναι συνέπεια του γεγονότος ότι στο νερό το φως διαδίδεται µε µικρότερη ταχύτητα από ότι στο κενό, ενώ η ενέργειά του µένει αµετάβλητη. Προκειµένου λοιπόν τα φωτόνια να συνεχίσουν να υπακούν στους νόµους της Σχετικότητας καθώς διαδίδονται µέσα στο νερό, διατηρώντας την ποσότητα ενέργειας που είχαν στο κενό αναλλοίωτη αλλά κινούµενα τώρα µε µικρότερη ταχύτητα από ότι στο κενό, αποκτούν µάζα! Το φαινόµενο αυτό είναι συνέπεια της αλληλεπίδρασης του φωτός (φωτονίων) µε τις δοµικές µονάδες του υλικού. Ο µηχανισµός Higgs, που προσδίδει µάζες στα σωµάτια, µιµείται τις βασικές ιδέες του φαινοµένου που περιέγραψα. (Θα µπορούσα να χρησιµοποιήσω το παράδειγµα της υπερ-αγωγιµότητας όπου το πεδίο των ζευγών Cooper προσδίδει δυνάµει-µάζα σε εξωτερικό µαγνητικό πεδίο και δεν το αφήνει να εισέλθει στο εσωτερικό του αγωγού, αλλά θα µου χρειαζόταν µεγαλύτερη εισαγωγή).

Αν λοιπόν κατασκευάσουµε µία κατάλληλη θεωρία των ηλεκτρασθενών αλληλεπιδράσεων, στην οποία αρχικά όλοι οι φορείς (φωτόνια, W+, W-, Z) έχουν µηδενική µάζα και συµπεριλάβουµε και ένα ειδικό πεδίο, το Higgs, τότε: αφενός µεν αποφεύγουµε τους απειρισµούς σε µικρές αποστάσεις αφετέρου οι αλληλεπιδράσεις µε το Higgs προσδίδουν µάζα σε όλα τα σωµάτια εκτός από ένα. Το φωτόνιο παραµένει ά-µαζο, όπως το ξέρουµε και θέλουµε να µείνει. Το δε Higgs αποκτά και αυτό µάζα αλληλεπιδρώντας µε τον εαυτό του. Αυτός είναι ο µηχανισµός ΒΕΗ! Ωστόσο εύκολο είναι να το λες και δύσκολο να το κάνεις. Στην ανακάλυψη του θεωρητικού µηχανισµού ΒΕΗ συνέβαλαν πολλοί επιστήµονες, πολύ περισσότεροι από τους δύο βραβευµένους. Απετέλεσε την λύση ενός προβλήµατος από µία επιστηµονική κοινότητα, µε διαδοχικές προσεγγίσεις, επιτυχίες, αβλεψίες, διορθώσεις. Είµαι σίγουρος ότι οι ίδιοι οι Νοµπελίστες στις οµιλίες τους θα αποδώσουν εύσηµα και τιµές σε όλα εκείνα τα λαµπερά πνεύµατα που άνοιξαν τον δρόµο ώστε τις 26 Ιουνίου του 1964 οι Englert και Brout δηµοσίευσαν την εργασία τους µε τίτλο Broken Symmetry and the Mass of the Gauge Vector Mesons, και τις 27 Ιουλίου του ίδιου χρόνου ο Peter Higgs δηµοσίευσε ανεξάρτητα την εργασία µε τίτλο Broken symmetries, massless particles and gauge fields, δίνοντας την τελική µορφή στον BEH µηχανισµό. Ωστόσο, ο µοναδικός κριτής της αλήθειας στην Φυσική είναι το πείραµα. Έστω και εάν εκτενής πειραµατικός έλεγχος είχε δείξει, ήδη από την δεκαετία του 1970, την εξαιρετική προβλεπτική ικανότητα του Καθιερωµένου Προτύπου των Ηλεκτρασθενών Αλληλεπιδράσεων, για το οποίο οι Glashow, Salam and Weinberg τιµήθηκαν µε το βραβείο Nobel το 1979, έστω και εάν το Καθιερωµένο Πρότυπο χρειάζεται το Higgs για την λογική του αυτοσυνέπεια, έστω και εάν η πειραµατική ανακάλυψη των W+,W- και Z σωµατίων µε µάζες όπως προέβλεπε το Καθιερωµένο Πρότυπο ( βραβείο Nobel στους Carlo Rubbia και Simon van der Meer, 1984) υπό την προϋπόθεση ύπαρξης Higgs, το σωµάτιο Higgs έπρεπε να περιµένει την κατασκευή του µεγάλου επιταχυντή LHC, των µεγάλων πειραµατικών εγκαταστάσεων ATLAS και CMS µε την υπερ-δεκαετή εργασία χιλιάδων Φυσικών, την επιτυχή λειτουργία του επιταχυντή και των πειραµάτων για να ανακοινωθεί η ανίχνευση του το 2012 και λίγο αργότερα η πιστοποίησή του ότι πράγµατι είναι το σωµάτιο που πρόβλεψε η Φυσική Θεωρία. Εκ των υστέρων µπορούµε να δείξουµε σιγουριά και αυτοπεποίθηση. Δεν ήταν δυνατόν, µία τόσο επιτυχηµένη θεωρία, που ελέγχθηκε µε πειράµατα ακριβείας και µας έβγαλε ασπροπρόσωπους, να προϋποθέτει την ύπαρξη του Higgs και αυτό να µην υπάρχει!. Ας µη ξεχνάµε όµως ότι η ανακάλυψη του Higgs δηµιουργεί καινούργια ερωτηµατικά που θα τα λύσει η ανακάλυψη κάποιων άλλων σωµατιδίων Η αναζήτηση της γνώσης δεν είναι επάγγελµα αλλά περιπέτεια. *Ο Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας είναι Καθηγητής Αστροσωματιδιακής Φυσικής στο Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο