 |
Φανταστείτε ότι στέκεστε απέναντι σ' έναν ειδικό καθρέφτη ικανό να αντανακλά όλα τα άτομα του σώματός σας, αλλάζοντας όμως το ηλεκτρικό φορτίο των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων.
Τι θα βλέπατε; Ένα πρόσωπο ίδιο με το δικό σας, φτιαγμένο όμως από αντιύλη. Αν προσπαθούσατε να το αγκαλιάσετε θα εξαφανιζόσασταν και οι δύο μέσα σε μια λάμψη φωτός. Απ' όσο ξέρουμε, η αντιύλη δεν υπάρχει στο σύμπαν αλλά μπορεί να δημιουργηθεί τεχνητά στο εργαστήριο.
Ίσως να υπάρχουν, και μάλιστα σε μεγάλες ποσότητες, άλλα είδη ύλης τα οποία μέχρι τώρα κανείς δεν έχει δει, όπως η υπερσυμμετρική ύλη που αποτελείται από αόρατα σωματίδια που φτάνουν μέχρι εμάς από το διάστημα με μορφή κοσμικών ακτίνων.
Επίσης η κατοπτρική, ίδια με την κανονική, αλλά σκοτεινή και αόρατη, η οποία ίσως σχηματίζει κάποιους αστεροειδείς ή κομήτες.
Σαν τις έδρες ενός κύβου
Πώς οι φυσικοί μπορούν να συμπεράνουν, με βάση καθαρά θεωρητικές υποθέσεις, την ύπαρξη άλλων τύπων ύλης; Χάρη στην έννοια της συμμετρίας, στην οποία στηρίζεται η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.
Ας δοκιμάσουμε να το εξηγήσουμε μ' ένα παράδειγμα. Ένας κύβος έχει έξι ίδιες έδρες. Αν τον περιστρέψουμε μπορούμε να κάνουμε μία έδρα να πάρει τη θέση μιας άλλης. Αν βλέπουμε τις πέντε έδρες και γνωρίζουμε τη συμμετρία του κύβου, τότε μπορούμε να συμπεράνουμε και την ύπαρξη της έκτης έδρας.
Το ίδιο ισχύει και για τα σωματίδια. Κάποια μας είναι γνωστά και χάρη στο Καθιερωμένο Πρότυπο -το θεωρητικό μοντέλο που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια- μπορούμε να συναγάγουμε ότι υπάρχουν κι άλλα.
Πού πήγε η αντιύλη;
Την ύπαρξη της αντιύλης υπέθεσε το 1928 ο φυσικός Πολ Ντιράκ. Παρατηρήθηκε όμως για πρώτη φορά το 1932. Σ' αυτή, ένα αντισωματίδιο είναι πανομοιότυπο με το αντίστοιχο σωματίδιο σε όλα τα χαρακτηριστικά του εκτός από ένα: έχει αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Αυτή η λεπτομέρεια αρκεί για να κάνει τα δύο σωματίδια να πάψουν να υφίστανται ως ύλη και να μεταμορφωθούν σε ενέργεια μόλις έρθουν σ' επαφή μεταξύ τους - εκρήγνυνται.
Υπάρχουν κι άλλες, απειροελάχιστες διαφορές μεταξύ ύλης και αντιύλης που παρατηρήθηκαν και στον επιταχυντή σωματιδίων SLAC στο Στάνφορντ των ΗΠΑ. Η αιτία που ο κόσμος μας αποτελείται αποκλειστικά από ύλη δεν έχει ακόμα εξακριβωθεί.
Θεωρητικά θα μπορούσαν να υπάρχουν απομονωμένοι αντιγαλαξίες οι οποίοι δε θα ξεχώριζαν από τους υπόλοιπους υπό την προϋπόθεση ότι δε θα έρχονταν σ' επαφή με κανονική ύλη, οπότε η διαδικασία της "εξαΰλωσης" θα προκαλούσε έντονη λάμψη φωτός. Ίχνη από τέτοιες λάμψεις δεν έχουν παρατηρηθεί. Έτσι οι περισσότεροι πιστεύουν ότι η αντιύλη εξαφανίστηκε διά παντός την πρώτη στιγμή της δημιουργίας του σύμπαντος.
Εργοστάσιο αντιατόμων
Πάντως η αντιύλη μπορεί να δημιουργηθεί στο εργαστήριο. "Αντιπρωτόνια παράγονται στο CERN της Γενεύης και στο FERMILAB των ΗΠΑ", μας πληροφορεί η δρ Τζέμα Τεστέρα, υπεύθυνη του πειράματος "Αθηνά" στο CERN. "Αντίθετα, τα αντιηλεκτρόνια (ή ποζιτρόνια) προκύπτουν κι από τη ραδιενεργό διάσπαση ορισμένων υλικών".
Με τα αντιπρωτόνια και τα αντιηλεκτρόνια μπορούν να παραχθούν άτομα αντιυδρογόνου. Τα πρώτα δημιουργήθηκαν το 1996 από την ομάδα "Αθηνά". "Στην αρχή", εξηγεί η δρ Τεστέρα, "δημιουργήσαμε μόνο δέκα αντιάτομα στη διάρκεια ενός πειράματος που διήρκεσε ολόκληρες βδομάδες, τα οποία ήταν ταχύτατα και εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν. Σήμερα είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε δεκάδες χιλιάδες, και μάλιστα πιο χαμηλών ταχυτήτων".
Το επόμενο βήμα θα είναι η μελέτη του χρώματος και του βάρους της αντιύλης: "Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο", εξηγεί η δρ Τεστέρα, "τα αντιάτομα πρέπει να έχουν το ίδιο χρώμα με τα αντίστοιχα άτομα. Ακόμα και η μάζα τους πρέπει να είναι ίδια". Και το βάρος; "Δεν είναι δεδομένο ότι η βαρύτητα επιδρά με τον ίδιο τρόπο στην ύλη και στην αντιύλη", παρατηρεί η δρ Τεστέρα.
Ανάμεσα στα νετραλίνα
Αν η αντιύλη είναι (σχεδόν) απόλυτα κατοπτρική ως προς τη δική μας, δεν ισχύει το ίδιο και για την υπερσυμμετρική ύλη. Στον καθρέφτη της υπερσυμμετρίας, σε κάθε σωματίδιο αντιστοιχεί ένα άλλο πιο βαρύ και ασταθές.
Γι' αυτό αποσυντίθεται ακαριαία αφήνοντας πίσω του ως μοναδικό ίχνος το πιο ελαφρύ υπερσωματίδιο, το νετραλίνο - όπως εικάζουν. Έτσι αν ποτέ συναντούσατε το υπερσυμμετρικό σας αντίγραφο, μετά από μια στιγμή δε θα έμενε απ' αυτό παρά ένα αόρατο νέφος νετραλίνων. Ίσως η υπερσυμμετρική ύλη να είναι πολύ διαδεδομένη.
Το σύμπαν, υποστηρίζουν κάποιοι φυσικοί, θα μπορούσε να είναι γεμάτο νετραλίνα που δημιουργήθηκαν την πρώτη στιγμή της ζωής του και σήμερα θα βρίσκονται συγκεντρωμένα γύρω από τους γαλαξίες, ελκυόμενα από τη βαρύτητά τους.
Κοινωνικά (και μη) σωματίδια
Για να καταλάβουμε τι είναι η υπερσυμμετρία πρέπει να θυμηθούμε ότι τα σωματίδια διαιρούνται σε δύο κατηγορίες: τα φερμιόνια και τα μποζόνια. Για τα πρώτα ισχύει η απαγορευτική Αρχή του Πάουλι: δύο ίδια σωματίδια δεν μπορούν να βρίσκονται στην ίδια θέση - ισχύει για τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ.
Αντίθετα, τα μποζόνια προτιμούν να βρίσκονται στην ίδια θέση και είναι πιο κοινωνικά - τέτοιου τύπου είναι τα φωτόνια. Στον καθρέφτη της υπερσυμμετρίας τα φερμιόνια γίνονται μποζόνια και αντίστροφα. Για παράδειγμα, στο ηλεκτρόνιο (φερμιόνιο) αντιστοιχεί το σελεκτρόνιο (μποζόνιο) και στο φωτόνιο (μποζόνιο) το φωτίνο (φερμιόνιο).
Αντίθετα, το νετραλίνο γεννιέται από την ανάμειξη δύο σωματιδίων. Πώς προέκυψε μια τόσο αφαιρετική θεωρία; Διατυπώθηκε τη δεκαετία του 1970 για να επιλύσει τα μαθηματικά και λογικά προβλήματα του Καθιερωμένου Μοντέλου. Όλα θα εξηγούνταν αν το σύμπαν ήταν υπερσυμμετρικό στην πρώτη φάση του Μπινγκ Μπανγκ, όταν η θερμοκρασία ήταν απίστευτα υψηλή. Τότε τα υπερσυμμετρικά σωματίδια θα είχαν τις ίδιες ιδιότητες με τα αντίστοιχα κανονικά σωματίδια.
Η υπερσυμμετική ύλη, αν η θεωρία είναι σωστή, θα πρέπει να παραχθεί στο άμεσο μέλλον στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN. Παράλληλα και οι μετρήσεις της αστροφυσικής θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες ανακαλύψεις. Υπάρχουν σωματίδια (οι κοσμικές ακτίνες) που έρχονται από το διάστημα κι έχουν ενέργεια μέχρι και δέκα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη στην οποία φτάνουν οι επιταχυντές. Δεν ξέρουμε ακόμα τι ακριβώς είναι. Κάποιοι πιστεύουν ότι είναι πρωτόνια υψηλής ενέργειας, άλλοι ότι είναι άγνωστα σωματίδια, ανάμεσά τους και τα υπερσυμμετρικά.
Ασύμμετρη φύση
Ορισμένοι επιστήμονες θέλησαν να μελετήσουν τις ιδιότητες ενός τρίτου είδους ύλης, της κατοπτρικής. Αυτή είναι ίδια με την κανονική, αλλά σκοτεινή και αόρατη, και αλληλεπιδρά ελάχιστα με τη δική μας.
Η ιδέα ανάγεται στη δεκαετία του 1950, όταν ανακαλύφθηκε η ασθενής πυρηνική δύναμη που είχε την ιδιαιτερότητα να διακρίνει τα σωματίδια με αριστερόστροφο σπιν - ιδιότητα που μοιάζει με την περιστροφή μιας σβούρας. Εκείνα με δεξιόστροφο σπιν είναι ουδέτερα ως προς αυτή τη δύναμη.
Εδώ ισχύουν δύο περιπτώσεις: είτε οι νόμοι της φύσης είναι μη συμμετρικοί είτε αντιλαμβανόμαστε μόνο ένα μέρος της πραγματικότητας. Στη δεύτερη περίπτωση θα μπορούσαν να υπάρχουν κατοπτρικά σωματίδια που θα αλληλεπιδρούσαν με ασθενή πυρηνική δύναμη μόνο αν είχαν δεξιόστροφο σπιν.
Μυστηριώδεις κρατήρες και διαστημόπλοια
Πρόσφατα ο Ρόμπερτ Φουτ, από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης (Αυστραλία), και ο Σάιμπαλ Μίτρα, από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ (Ολλανδία), προσπάθησαν για πρώτη φορά να αποδείξουν την ύπαρξη της κατοπτρικής ύλης αναλύοντας μερικές ανώμαλες προσκρούσεις αστεροειδών, όπως αυτή του 1908 στην Τουνγκούσκα της Σιβηρίας, η οποία δεν άφησε κρατήρα και αποδόθηκε σε αστεροειδή που διαλύθηκε πριν από την πρόσκρουση ή τους κρατήρες στον αστεροειδή Έρωτα.
Και στις δύο περιπτώσεις οι ανωμαλίες θα μπορούσαν να οφείλονται στο ότι η κατοπτρική ύλη εισχώρησε σε βάθος κι έλιωσε το γύρω πέτρωμα. Πολλοί φυσικοί είναι σκεπτικιστές απέναντι σε τέτοια συμπεράσματα. Εν τω μεταξύ έχουν να απαντήσουν σ' ένα άλλο πιο χειροπιαστό ερώτημα: Γιατί ο Pioneer 10, ο δορυφόρος που ταξιδεύει στο διάστημα εδώ και τριάντα χρόνια, αναιρώντας τους αρχικούς υπολογισμούς έμεινε πίσω κατά 400.000 χμ.
Σύμφωνα με κάποιους αξιόπιστους φυσικούς, αιτία αυτής της επιβράδυνσης είναι η ασθενής βαρυτική έλξη που ασκεί στο διαστημικό σκάφος η κατοπτρική ύλη η οποία βρίσκεται διασκορπισμένη και αόρατη στο σύμπαν.
Για να μάθετε πιο πολλά:
Στο Ιντερνέτ:
http://athena.web.cern.ch/athena
Το πείραμα "Αθηνά".
www.geocities.com/mirrorplanets
Αναρτήσεις
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου