Μέσα σε ένα εργαστήριο που βρίσκεται στα δάση της Νότιας Ντακότα, οι φυσικοί προετοιμάζουν ένα πείραμα που ίσως δώσει απάντηση σε ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της επιστήμης: γιατί υπάρχει το σύμπαν μας; Βρίσκονται σε έναν αγώνα δρόμου για την απάντηση με μια δεύτερη ομάδα Ιαπώνων φυσικών που θα πραγματοποιήσουν παρόμοιο πείραμα – οι οποίοι προς το παρόν προηγούνται.

Το γεγονός ότι στο σύμπαν υπάρχουν γαλαξίες, άστρα, πλανήτες, άνθρωποι και γενικότερα ότι βλέπουμε γύρω μας, μπορεί να το χρωστάμε στα νετρίνα. Αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη υπήρχε άφθονη ενέργεια, με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν ζεύγη σωματιδίων (ύλη) και αντισωματιδίων (αντιύλη). Η κοσμική πυκνότητα τότε ήταν τόσο μεγάλη, ώστε τα σωματίδια κάθε ζεύγους θα έπρεπε πολύ σύντομα να συγκρουστούν αφανίζοντας το ένα το άλλο και αφήνοντας πίσω τους μόνο έναν ωκεανό ραδιενέργειας. Για να αποφευχθεί η ολική καταστροφή, πρέπει να υπήρξε μια ελάχιστη υπεροχή στην πυκνότητα της ύλης προς την αντιύλη. Οι φυσικοί επιστήμονες πασχίζουν να καταλάβουν πώς είναι δυνατόν να προέκυψε μια τέτοια ασυμμετρία. Σύμφωνα με μια δημοφιλή ερμηνεία, στο πρώιμο σύμπαν τα υπερβαρέα ξαδελφάκια των νετρίνων διασπάστηκαν με τέτοιον τρόπο ώστε να δημιουργείται ένα επιπλέον σωματίδιο ύλης για κάθε δισεκατομύριο ζεύγη ύλης-αντιύλης. Η μέτρηση των ιδιαίτερων ιδιοτήτων των σημερινών ελαφρών νετρίνων θα μπορούσε να μας αποκαλύψει πόσο εύλογο είναι ένα τέτοιο σενάριο για την ανατροπή της ισορροπίας, έστω κατ’ ελάχιστο ποσοστό, υπέρ της ύλης. Αλλά και πάλι, αν δεν υπήρχαν τα νετρίνα, εμείς μάλλον δεν θα είμασταν εδώ.

Οι φυσικοί κατασκευάζουν ανιχνευτές με σκοπό την μελέτη των νετρίνων με την ελπίδα να καταλάβουν ‘γιατί υπάρχουν’. Η αμερικανική ερευνητική ομάδα ελπίζει να βρεί την απάντηση βαθιά κάτω από το έδαφος με το πείραμα Deep Underground Neutrino Experiment (Dune). Οι επιστήμονες θα φτάσουν 1.500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια, σε τρία τεράστια υπερ-υπόγεια σπήλαια. Η κλίμακα είναι τέτοια που τα συνεργεία κατασκευής και οι μπουλντόζες τους συγκριτικά να μοιάζουν με μικρά παιχνιδάκια. Ο επιστημονικός διευθυντής αυτής της εγκατάστασης, Dr Jaret Heise, περιγράφει τα γιγάντια σπήλαια ως «καθεδρικούς ναούς της επιστήμης».

Ο Dr Jaret Heise ασχολείται με την κατασκευή αυτών των σπηλαίων στις Υπόγειες Ερευνητικές Εγκαταστάσεις του Σάνφορντ (Sanford Underground Research Facility – Surf) εδώ και δέκα χρόνια περίπου. Απομονώνουν το Dune από τον θόρυβο και την άσχετη ακτινοβολία. Τώρα το πείραμα Dune είναι έτοιμο για το επόμενο στάδιο. Σύφωνα με τον Heise: «Είμαστε έτοιμοι να κατασκευάσουμε τον ανιχνευτή που θα αλλάξει την κατανόησή μας για το σύμπαν με όργανα που θα αναπτυχθούν από τη συνεργασία περισσότερων από 1400 επιστημόνων από 35 χώρες, οι οποίοι είναι πρόθυμοι να απαντήσουν στο ερώτημα γιατί υπάρχουμε».

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η απάντηση στην κατανόηση του γιατί η ύλη κυριάρχησε – και κατ’ επέκταση γιατί υπάρχουμε – βρίσκεται στη μελέτη των νετρίνων και αντινετρίνων. Γι αυτό θα εκτοξεύουν δέσμες και των δύο ειδών σωματιδίων από το υπέδαφος στο Ιλινόις προς τους ανιχνευτές στη Νότια Ντακότα που βρίσκονται σε απόσταση 800 μιλίων. Καθώς ταξιδεύουν, τα νετρίνα και τα αντινετρίνα αλλάζουν ελάχιστα. Οι επιστήμονες θέλουν να μάθουν αν αυτές οι αλλαγές είναι διαφορετικές για τα νετρίνα και τα αντινετρίνα. Αν ναι, αυτό θα μπορούσε να τους οδηγήσει στην απάντηση στο γιατί ύλη και αντιύλη δεν αλληλοεξξαφανίστηκαν.

Στην άλλη άκρη του κόσμου, 9.650 χιλιόμετρα από τη Νότια Ντακότα, Ιάπωνες φυσικοί χρησιμοποιούν λαμπερές χρυσές σφαίρες για να απαντήσουν στα ίδια ερωτήματα. Κατασκευάζουν τον ανιχνευτή Hyper-K – ο οποίος θα είναι μια μεγαλύτερη και καλύτερη έκδοση του υπάρχοντος ανιχνευτή νετρίνων Super-K (Super-Kamiokande).

Η ερευνητική ομάδα των Ιαπώνων, θα ενεργοποιήσει την δέσμη νετρίνων σε λιγότερο από τρία χρόνια, αρκετά χρόνια νωρίτερα από το αμερικανικό πείραμα. Ο αγώνας δρόμου μπορεί να έχει ξεκινήσει, αλλά τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται στα επόμενα χρόνια. Γι αυτό προς το παρόν, το ερώτημα τι ακριβώς συνέβη στην αρχή του χρόνου ώστε να υπάρχουμε σήμερα, παραμένει αναπάντητο.

πηγές:
1. Scientists in a race to discover why our Universe exists– https://www.bbc.com/news/articles/cjwvgevjjl6o –
2. ΡΕΥ ΤΖΑΓΙΑΟΥΟΡΝΤΑΝΑ, ‘ΚΥΝΗΓΟΙ ΝΕΤΡΙΝΩΝ’, ΠΕΚ – https://cup.gr/book/kynigi-netrinon/

Κατηγορίες:ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: DUNE, Hyper-K, ΝΕΤΡΙΝΟ, PHYSICS