Ένας Έλληνας στο μεγαλύτερο πείραμα του κόσμου
ΠΡΩΤΗ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ
Posted by Youmagazine Staff
Τα μυστήρια του σύμπαντος ερευνά ο διακεκριμένος φυσικός Σπύρος Μαργέτης, από τους επικεφαλής του πειράματος αναπαραγωγής των συνθηκών που επικρατούσαν λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Το εσωτερικό του κυκλικού επιταχυντή βαρέων ιόντων (RHIC) στο Μπρουκχέιβεν της Νέας Υόρκης. Photo: Brookhaven National Laboratory (BNL). Πηγή: Supplied
v
Ο καθηγητής Σπύρος Μαργέτης
Ο ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΣ φυσικός Σπύρος Μαργέτης, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Κεντ, είναι από τους επικεφαλής του νέου πειράματος που ετοιμάζεται να “τρέξει” στον επιταχυντή βαρέων ιόντων (RHIC) στο Μπρουκχέιβεν της Νέας Υόρκης, το οποίο θα αναπαράγει τις συνθήκες που επικρατούσαν μερικά μικροδευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι γέννησε το σύμπαν πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ο Σπύρος Μαργέτης είναι από τους λίγους φυσικούς που διαθέτουν την ανάλογη εμπειρία, καθώς έχει συμμετάσχει σε αντίστοιχα πειράματα στο CERN. Ήταν δε από τους κύριους ερευνητές σε προηγούμενα πειράματα που “έτρεξαν” στον RHIC, όπως για παράδειγμα αυτό κατά το οποίο, μέσω του ανιχνευτή STAR, ανακαλύφθηκε ένα νέο αντινουκλεόνιο – μια αρνητικά φορτισμένη κατάσταση της αντιύλης που περιείχε ένα αντιπρωτόνιο, ένα αντινετρόνιο και ένα σωματίδιο αντι-Λάμδα. Είναι επίσης το πρώτο αντινουκλεόνιο που περιέχει ένα αντι-παράξενο κουάρκ – ένα εξωτικό σωματίδιο αντιύλης.
Για να κατανοήσουμε κάπως τον ρόλο της αντιύλης, θα πρέπει να πούμε ότι για κάθε σωματίδιο ύλης υπάρχει ένα αντισωματίδιο αντιύλης που έχει την ίδια μάζα και σπιν με το αντίστοιχο σωμάτιο, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο.
Όταν ένα σωμάτιο και ένα αντισωμάτιο αλληλεπιδράσουν, εξαϋλώνονται δίνοντας το αντίστοιχο της μάζας τους σε ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Γι’ αυτό το λόγο, δεν υπάρχει αντιύλη στο σύμπαν, εκτός αν αυτή προλάβει να ανιχνευθεί πριν έρθει σε επαφή με την ύλη (π.χ. στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων δεν υπάρχουν μόνο κουάρκ αλλά και αντικουάρκ, δηλαδή κουάρκ αντιύλης).
v
Το κεντρικό τμήμα του Heavy Flavor Tracker (HFT) πριν εγκατασταθεί στον ανιχνευτή STAR του επιταχυντή βαρέων ιόντων (RHIC) στο Μπρουκχέιβεν. Ο HFT θα ανιχνεύσει τις “γεύσεις” του “γοητευτικού” και του “όμορφου” κουάρκ, που είναι πιο ογκώδη από τα ελαφρά “πάνω” και “κάτω” κουάρκ που αποτελούν τη συνηθισμένη ύλη. Photo: BNL. Πηγή: Supplied
v
Τα κουάρκ (και τα αντι-κουάρκ που αποτελούν την αντιύλη) είναι τα θεμελιώδη σωματίδια της ύλης. Συγκροτούν τα μεγαλύτερα σωματίδια της ύλης, τα πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία με τη σειρά τους απαρτίζουν τα άτομα. Μέχρι σήμερα, οι φυσικοί πιστεύουν ότι τα υποατομικά σωματίδια περιέχουν είτε τρία κουάρκ (όπως τα πρωτόνια και νετρόνια), είτε δύο (όπως τα πιόνια και τα καόνια που υπάρχουν στην κοσμική ακτινοβολία).
Στη σωματιδιακή φυσική, το πιόνιο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο που αποτελείται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Τα πιόνια είναι τα ελαφρύτερα μεσόνια και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην εξήγηση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης.
v
Προς ανακάλυψη εξωτικών μορφών ύλης
Ο τεσσάρων χιλιομέτρων κυκλικός επιταχυντής RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) στο Brookhaven National Laboratory (Εθνικό Εργαστήριο Μπρουκ Χέβεν), στο Λονγκ Άιλαντ της Νέας Υόρκης, θα τεθεί σε λειτουργία ώστε να αναπαραγάγει τις συνθήκες που επικρατούσαν κατά τις πρώτες στιγμές δημιουργίας του σύμπαντος.
Ο επιταχυντής RHIC, ο οποίος έχει υποστεί εκτεταμένες αναβαθμίσεις, αποτελείται από 1.740 υπεραγώγιμους μαγνήτες που ψύχονται με υγρό ήλιο κοντά στο απόλυτο μηδέν (–273 βαθμοί Κελσίου).
Μόλις επιτευχθεί αυτή η ακραία θερμοκρασία υπό το μηδέν, που επιτρέπει στους μαγνήτες να λειτουργούν με μηδενική απώλεια ενέργειας, οι φυσικοί θα εισάγουν από αντίθετες κατευθύνσεις δέσμες ιόντων χρυσού οι οποίες θα συγκρουστούν μετωπικά, σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Αυτές οι συγκρούσεις θα παράγουν θερμοκρασίες στο άλλο άκρο της κλίμακας – κάπου 4 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, ή 250.000 φορές οι συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα του Ήλιου, καθώς και υπέρπυκνη ύλη.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα κουάρκ που βρίσκονται παγιδευμένα στο εσωτερικό των νουκλεονίων να ελευθερώνονται, σχηματίζοντας “ατμούς” από κουάρκ σε μια διαδικασία “βρασμού” σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Πρόκειται για το λεγόμενο “κουάρκ-γκλούον πλάσμα” (quark-gluon plasma), μια κατάσταση που είναι ό,τι πιο κοντινό στις συνθήκες που επικρατούσαν στο σύμπαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). H διάρκεια του πειράματος θα υπερβεί τους 10 μήνες.
v
O ανιχνευτής STAR είναι η καρδιά του επιταχυντή βαρέων ιόντων (RHIC) στο Μπρουκχέιβεν. Photo: BNL. Πηγή: Supplied
