Ξεκίνησε ο Ίκαρος για να ανακαλύψει τα μυστικά του σύμπαντος

Posted on 05/04/2011

0


του Carlo Rubbia(*)
Η λέξη νετρίνο είναι ιταλική και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Enrico Fermi το 1943 για να χαρακτηρίσει εκείνα τα σωματίδια με τις πιο περίεργες ιδιότητες. Κάθε δευτερόλεπτο, κάθε μέρα και νύχτα, χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε, μας διαπερνούν σε κάθε τετραγωνικό εκατοστό 65 δισεκατομμύρια ηλιακά νετρίνα, με ταχύτητες που αγγίζουν εκείνη του φωτός. Η πλειοψηφία αυτών των νετρίνων προέρχεται από τον ήλιο και διαπερνά σχεδόν χωρίς καμία αλληλεπίδραση τόσο τον ήλιο όσο και την Γη μας για να χαθούν στην απεραντότητα του κοσμικού υποβάθρου. Τα νετρίνα είναι παρόμοια με τα γνωστά μας ηλεκτρόνια με μία κρίσιμη διαφορά, εκείνη της ηλεκτρικής ουδετερότητας και της αλληλεπίδρασης μονάχα από την ασθενή δύναμη που εκπέμπεται μέσω των μποζονίων W και Z, για την ανακάλυψη των οποίων στο Cern έλαβα μαζί με τον Van der Meer το βραβείο Nobel για τη Φυσική το 1984.
Ένας τεράστιος αριθμός νετρίνων παράγονται επίσης σε κάποιους τύπους ραδιενεργών διασπάσεων και σε πυρηνικές αντιδράσεις, όπως σε εκείνες που λαμβάνουν χώρα στον ήλιο, στην κοσμική ακτινοβολία και κυρίως στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Ίσως λίγοι γνωρίζουν ότι ένα σημαντικό μέρος της παραγόμενης ενέργειας σε μία πυρηνική σχάση διαφεύγει υπό την μορφή νετρίνων. Το νετρίνο προβλέφτηκε θεωρητικά από τον Pauli το 1930, ενώ ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1956 από τους Cowan και Reines, οι οποίοι και έλαβαν μόλις 40 χρόνια μετά το βραβείο Nobel….Στις 23 Φεβρουαρίου του 1987 νετρίνα προερχόμενα από την έκρηξη supernova SN 1987A σε από σταση 168 χιλιάδες έτη φωτός ανακαλύφθηκαν πειραματικά σε υπόγεια εργαστήρια στην Ιαπωνία και στις ΗΠΑ. Επρόκειτο για την πιο φωτεινή αστρική έκρηξη, ορατή με γυμνό μάτι, από τότε που ο Keppler παρατήρησε μία supernova το 1604. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τα νετρίνα θα είναι αυτό που θα απομείνει μετά το θάνατο κάθε άστρου, συμπεριλαμβανομένου και του δικού μας Ήλιου. Ευτυχώς βέβαια αυτό θα συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια!
Για να κατανοήσουμε την απεραντότητα του Σύμπαντος που μας περιβάλλει, αρκεί να σκεφτούμε ότι περίπου σε κάθε δευτερόλεπτο μία καινούργια έκρηξη supernova λαμβάνει χώρα, μετατρέποντας σε νετρίνα ένα άστρο σε κάποια γωνιά του Σύμπαντος!

Οι φυσικοί είναι επομένως πεπεισμένοι ότι τα νετρίνα αποτελούν ένα από τα πιο περίεργα κοασμολογικά φαινόμενα, όπως έχει επιβεβαιωθεί από τα πολλά βραβεια Nobel που έχουν αποδοθεί για εργασίες στο συγκεκριμένο αντικείμενο και αποτελούν βεβαίως πεδίο δόξης λαμπρό για καινούργιες ανακαλύψεις. Αρκεί να σκεφτούμε ότι μαζί με κάθε πρωτόνιο προερχόμενο από την νουκλεο-σύνθεση στην αρχή της δημιουργίας, από εκείνη την διαδικασία που παρήγαγε σε περίπου 3 λεπτά μετά το Big Βang όλη η γνωστή ύλη του σύμπαντος – τα περίφημα 3 λεπτά που περιγράφονται λεπτομερώς στο βιβλίο του Steve Weinberg – παρήχθεισαν σχεδόν 1 δισεκατομμύριο νετρίνα, που ακόμα και σήμερα διασχίζουν τον διαστημικλο χώρο.

Όπως αρχικά προβλέφθηκε από τον δικό μας Bruno Pontecorvo και επιβεβαιώθηκε από πολλά πειράματα, σήμερα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν τουλάχιστον 3 τύποι νετρίνων. Ένα από τα πιο περίεργα φαινόμενα είναι ότι αυτοί οι τρεις τύποι «ταλαντώνονται» μεταξύ τους και συνεπώς ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις μετασχηματιζόμενα διαρκώς μεταξύ τους. Αυτή η ιδιότητα των νετρίνων έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον π.χ. της δέσμης των νετρίνων που προέρχεται από το Cern στην Γενεύη, η οποία διασχίζοντας τις Άλπεις και τα Απένινα Όρη σε μεγάλη απόσταση κάτω από την Γη, αναδύεται στην επιφάνεια χάρη στην περιστροφή της Γης και αποκαλύπτεται στα μοναδικά στην Ευρώπη εργαστήρια του Gran Sasso στην L’Aquila σε απόσταση 800 χιλιομέτρων. Τα πειράματά μας στο Gran Sasso μας αποκαλύπτουν κάθε μέρα και περισσότερα για το πως τα νετρίνα στο τέλος αυτού του ταξιδιού είναι εντελώςδιαφορετικά από εκείνα που παρείχθησαν αρχικά.

Αυτά τα πειράματα είναι θεμελιακά όσον αφορά και άλλη μία από τις πιο περίεργες ανακαλύψεις των τελευταίων ετών, εκείνης που αποκαλούμαι «σκοτεινή ύλη» και που έδωσε το βραβείο Nobel Το 2006 στους John Mather και George Smmot για την επιτυχία του δορυφόρου Cobe και για το θαυμαστό τους ερευνητικό έργο .

Αυτό το εξαιρετικό αποτέλεσμα, που σήμερα έχει επιβεβαιωθεί πολλαπλά από κοσμολογικές παρατηρήσεις, μας λέει ότι η κοινή ύλη, εκείνη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι κι που χαρακτηρίζεται από το γνωστό περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων του Mendeleiv, δεν αποτελεί την κυρίαρχη μορφή ύλης του Σύμπαντος. Μια άλλη συνιστώσα της, πολύ πιο μαζική, αόρατη και μέχρι τώρα εντελώς άγνωστη, καθορίζει στην πραγματικότητα χάρη στην βαρυτική της έλξη την μάζα ολόκληρου του Σύμπαντος. Από αυτό το γεγονός αναδύεται το τεράστιο ενδιαφέρον να ανακαλύψουμε την παρουσία της στο εργαστήριο και την πραγματική της φύση, η οποία χωρίς αμφιβολία, μας διαπερνά διαρκώς. Αυτό θα αποτελέσει μια ανακάλυψη της οποίας η αξία είναι τόσο σημαντική όσο εκείνη του Κοπέρνικου, όταν απέδειξε ότι η Γη δεν είναι το κέντρο του Σύμπαντος. Η μελέτη της σκοτεινής ύλης αποτελεί αντικείμενο μελέτης του Infn και των εργαστηρίων του Gran Sasso.
Αυτό το τελευταίο και εκείνο των νετρίνων συνιστούν πεδία έρευνας. Και ίσως και η πιθανότητα η σκοτεινή ύλη να προέρχεται από μία φόρμα που οφείλεται στα νετρίνα και πιο συγκεκριμένα στα αποκαλούμενα steril νετρινα. Θα μπορούσε βέβαια να πρόκειται και για κάτι άλλο, όπως για παράδειγμα τα σωματίδια SUSY που αποτελούν κεντρικό αντικείμενο έρευνας του επιταχυντή LHC στο CERN της Γενεύης. Αυτό ακριβώς είναι ένα φανταστικό και θαυμαστό παράδειγμα εκείνου που ο Γαλλιλαίος ονόμασε «φυσική φιλοσοφία»: μόνο το πείραμα μπορεί να μας δώσει τις απαντήσεις που ψάχνουμε.
Είναι αδιαμφισβήτητο ότι αυτές οι τεράστιες δυνητικές ανακαλύψεις θα χρειαστούν νέα, πιο ισχυρά εργαλεία παρατήρησηςς. Γι’ αυτό και είναι σημαντική η έλευση του σημερινού γεγονότος στα εργαστήρια του Gran Sasso με τα εγκαίνια του πειράματος Icarus. Ένα πρόγραμμα υψηλού επιπέδου βασισμένο στην νεωτεριστική τεχνική των κρυογενετικών υγρών υψηλής καθαρότητας, και εξαιρετικής σημασίας τόσο για την μελέτη των νετρίνων μεγάλης απόστασης όσο και για το ζήτημα της σκοτεινής ύλης.
Αποτελεί αυτό το γεγονός αφορμή εορτασμού των 20 χρόνων βασικής έρευνας και ανάπτυξης μέσω της υλοποίησης στην Ιταλία ενός επιστημονικού εργαλείου μεγάλων διαστάσεων, υψηλής τεχνολογίας και μέχρι τώρα μοναδικού στο κόσμο, που οι γιαπωνέζοι και οι αμερικάνοι, ακολουθώντας το παράδειγμά μας, ξεκίνησαν να υλοποιούν.

*Βραβείο Nobel Φυσικής
Εγκαινιάζεται σήμερα στα εργαστήρια του Gran Sasso του Εθνικού Ιδρύματος Πυρηνικής Φυσικής το πείραμα Icarus, το οποίο διευθύνεται από την Lucia Votano και είναι υπό την καθοδήγηση του βραβευμένο με το Nobel Φυσικής Carlo Rubbia: αφορά την «σύλληψη» των νετρίνων.

center24.blogspot.com – corriere.it/scienze_e_tecnologie

Ετικέτα: , ,