26 μυστήρια που δεν λύνονται και τόσο εύκολα...(7,8, και 9)
Πριν από μερικά χρόνια, ένας επιταχυντής σωματιδίων στη Γαλλία ανίχνευσε έξι σωματίδια που δεν θα έπρεπε να υπάρχουν. Ονομαστήκανε 'τετρανετρόνια': αποτελούνταν από τέσσερα νετρόνια ενωμένα μεταξύ τους με έναν τρόπο που αψηφά τους φυσικούς νόμους. Ο Francisco Miguel Marques και οι συνεργάτες του στον επιταχυντή Ganil στην πόλη Caen προσπαθούν να επαναλάβουν τη διαδικασία. Στην περίπτωση που θα πετύχουν, αυτά τα συμπλέγματα μπορεί να μας υποχρεώσουν να επαναθεωρήσουμε τις δυνάμεις που κρατούν ενωμένους τους ατομικούς πυρήνες.
Η ομάδα πυροδότησε πυρήνες Βηρυλλίου σε έναν μικρό στόχο από άνθρακα και ανέλυσε τα θραύσματα που προσέκρουσαν στους περιβάλλοντες ανιχνευτές σωματιδίων. Περίμεναν να βρουν στοιχεία για τέσσερα ξεχωριστά νετρόνια που θα είχαν χτυπήσει τους ανιχνευτές. Αντί γι' αυτό, η ομάδα του Ganil βρήκε μόνο μια λάμψη φωτός στον ένα ανιχνευτή. Και η ενέργεια αυτής της λάμψης υποδήλωνε πως είχανε προσκρούσει τέσσερα νετρόνια ταυτόχρονα στον ανιχνευτή. Βέβαια, τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να οφείλονται σε ατύχημα: τέσσερα νετρόνια θα μπορούσαν να είχαν φτάσει ταυτόχρονα στον ίδιο τόπο και χρόνο λόγω σύμπτωσης. Αλλά αυτό είναι εξαιρετικά απίθανο.
Όχι τόσο απίθανο όσο η ύπαρξη των τετρανετρονίων, θα μπορούσε κανείς να απαντήσει, διότι στο καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής τα τετρανετρόνια είναι απλώς αδύνατο να υπάρχουν. Σύμφωνα με την αρχή της απαγόρευσης του Pauli, δεν μπορούνε ούτε καν δύο πρωτόνια ή νετρόνια στο ίδιο σύστημα να έχουν πανομοιότυπες κβαντικές ιδιότητες. Στην πραγματικότητα, η ισχυρή πυρηνική δύναμη που θα τα κρατούσε μαζί είναι ρυθμισμένη με τέτοιον τρόπο που δεν μπορεί να κρατήσει ούτε καν δύο μοναχικά νετρόνια ενωμένα, πόσο μάλλον τέσσερα. Ο Marques και η ομάδα του ξαφνιάστηκαν τόσο από τα αποτελέσματα αυτά που έθαψαν τα δεδομένα σε μια ερευνητική εργασία που υποτίθεται ότι αναφερόταν στην πιθανότητα εύρεσης τετρανετρονίων στο μέλλον.
Και υπάρχουν και άλλοι ακόμα πιο πειστικοί λόγοι για να αμφιβάλλει κανείς για την ύπαρξη των τετρανετρονίων. Εάν τεντώσει κανείς τους νόμους της φυσικής για να επιτρέψει την ένωση τεσσάρων νετρονίων, ακολουθεί χάος. Αυτό θα σήμαινε πως το μείγμα των στοιχείων που σχηματίστηκαν μετά τη μεγάλη έκρηξη θα ήταν ανακόλουθο με αυτό που παρατηρούμε σήμερα και ακόμα χειρότερα, τα σχηματισμένα στοιχεία θα γινόντουσαν σύντομα πολύ πιο βαριά για να μπορέσει να υπάρξει ο κόσμος. Ίσως το σύμπαν να κατέρρεε πριν αποκτήσει κάποια πιθανότητα να επεκταθεί, λέει η Natalia Timofeyuk, που είναι θεωρητικός στο Πανεπιστήμιο του Surrey στο Guildford της Αγγλίας.
Υπάρχουν ωστόσο δύο κενά σ' αυτή την αιτιολόγηση. Εδραιωμένες θεωρίες επιτρέπουν την ύπαρξη των τετρανετρονίων, ωστόσο μόνο ως ενός εξαιρετικά βραχύβιου σωματιδίου. Αυτό θα μπορούσε να είναι η αιτία που τέσσερα νετρόνια χτύπησαν τους ανιχνευτές του Ganil ταυτόχρονα, δηλώνει η Timofeyuk. Και υπάρχουν κάποια άλλα στοιχεία που υποστηρίζουν την άποψη ότι υπάρχει ύλη που είναι σχηματισμένη από πολλαπλά νετρόνια: οι αστέρες νετρονίων. Αυτά τα σώματα, που περιέχουν έναν τεράστιο αριθμό από ενωμένα νετρόνια, υποδηλώνουν πως όταν συνωστίζονται νετρόνια εμφανίζονται ανεξήγητες μέχρι στιγμής δυνάμεις.
Αυτή είναι η ιστορία δύο διαστημοπλοίων. Το Pioneer 10 εκτοξεύτηκε το 1972 και το Pioneer 11 εκτοξεύτηκε δύο χρόνια αργότερα. Για την ώρα και τα δύο διαστημόπλοια θα έπρεπε να κατευθύνονται στο βαθύ διάστημα χωρίς κανείς να μπορεί να τα δει. Ωστόσο, τα διανύσματα της κίνησής τους αποδείχτηκαν εξαιρετικά ενδιαφέροντα για να τα αγνοήσει κανείς.
Αυτό συμβαίνει διότι κάτι τα έχει τραβήξει ή σπρώξει, κάνοντάς τα να επιταχυνθούν. Η επιτάχυνση αυτή είναι πολύ μικρή, μικρότερη από ένα νανόμετρο ανά μέτρο στο τετράγωνο. Αυτό είναι αντίστοιχο με ένα δεκάκις δισεκατομμυριοστό της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης, αλλά είναι αρκετό ώστε να μετακινήσει το Pioneer 10 περίπου 400.000 χιλιόμετρα έξω από την πορεία του. Η NASA έχασε επαφή με το Pioneer 11 το 1995, αλλά μέχρι αυτό το σημείο υποβάλλονταν στην ακριβώς ίδια παρέκκλιση που είχε υποβληθεί το αδελφάκι του. Τι ήταν λοιπόν αυτό που την προκαλούσε;
Κανείς δεν ξέρει. Κάποιες πιθανές εξηγήσεις έχουν ήδη αποκλεισθεί, όπως η πιθανότητα για λάθη στο λογισμικό, ο ηλιακός άνεμος και διαρροή καυσίμων. Εάν η αιτία είναι κάποια βαρυτική επίδραση, δεν αφορά σε κάποιο είδος που γνωρίζουμε. Στην πραγματικότητα, οι φυσικοί είναι τόσο μπερδεμένοι με το γεγονός που κάποιοι κατέφυγαν για την εξήγηση του φαινομένου στο να επικαλεστούν άλλα ανεξήγητα φαινόμενα.
Ο Bruce Bassett του Πανεπιστημίου του Portsmouth στην Αγγλία πρότεινε πως το αίνιγμα του Pioneer ίσως έχει σχέση με αποκλίσεις του άλφα, της σταθεράς της συμπαντικής λεπτής υφής (η σταθερά άλφα είναι κάτι που χτίζεται στον ίδιο το σκελετό του Σύμπαντος. Είναι ένας αδιάστατος αριθμός, η αναλογία μεταξύ τεσσάρων φυσικών σταθερών: της ταχύτητας του φωτός, της κβαντικής ενεργειακής σταθεράς, του φορτίου του ηλεκτρονίου και του π). Κάποιοι άλλοι πρότειναν πως η εκτροπή στους Pioneer προκαλείται από τη σκοτεινή ύλη, αλλά εφόσον δε γνωρίζουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη, η παραπάνω παρατήρηση δε βοηθά ιδιαίτερα. Όλο αυτό είναι τόσο εξωφρενικά ενδιαφέρον, λέει ο Michael Nieto των Εθνικών Εργαστηρίων στο Los Alamos. Έχουμε μόνο προτάσεις, καμία από τις οποίες δεν έχει αποδειχθεί.
Ο Nieto πρότεινε να γίνει μια νέα ανάλυση στα αρχικά δεδομένα από τα διανύσματα κίνησης των διαστημοπλοίων, υποθέτοντας πως πιθανόν να αποκαλύψει νέα στοιχεία. Αλλά για να φτάσουν στο βάθος του προβλήματος, αυτό που πραγματικά χρειάζονται οι επιστήμονες είναι μια αποστολή που να είναι ειδικά σχεδιασμένη στο να μετρήσει ασυνήθιστες βαρυτικές επιδράσεις στις πιο μακρινές άκρες του ηλιακού συστήματος. Μια τέτοια αποστολή θα στοίχιζε κάτι μεταξύ 300 και 500 εκατομμυρίων δολαρίων και θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε μια άλλη μελλοντική αποστολή που θα προοριζόταν για τις εξωτερικές περιοχές του ηλιακού συστήματος.
Στο τέλος θα βρεθεί μια εξήγηση, λέει ο Nieto. Ελπίζω βέβαια πως θα οφείλεται στη νέα φυσική, κάτι τέτοιο θα ήταν θαυμάσιο. Αλλά από τη στιγμή που ένας φυσικός ξεκινά να εργάζεται στη βάση της ελπίδας, είναι καταδικασμένος να αποτύχει. Όσο κι αν φαίνεται πεζό, ο Nieto πιστεύει πως η εξήγηση της ανωμαλίας στους Pioneer θα βρεθεί τελικά σε κάποια κοσμική επίδραση, όπως κάποια απαρατήρητη πηγή θερμότητας επάνω στο σκάφος.
To σύμπαν διαστέλλεται
Στις αρχές του 1990, ένα πράγμα ήταν σαφώς αδιαφιλονίκητο σχετικά με τη διαστολή του σύμπαντος. Είτε θα είχε αρκετή ενεργειακή πυκνότητα ώστε να σταματήσει να διαστέλλεται και να καταρρεύσει, είτε ότι είχε τόση λίγη ενεργειακή πυκνότητα που δε θα σταματούσε ποτέ να διαστέλλεται, αλλά η βαρύτητα ήταν σίγουρο πως θα σταματούσε τη διαστολή καθώς θα περνούσε ο καιρός. Όπως φάνηκε, η επιβράδυνση δεν παρατηρήθηκε, αλλά θεωρητικά το σύμπαν θα έπρεπε να επιβραδύνεται. Το σύμπαν είναι γεμάτο από ύλη και η ελκτική δύναμη της βαρύτητας την κάνει να τείνει να συγχωνευτεί. Αλλά οι παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου Hubble το 1998 που αφορούσαν κάποιους απομακρυσμένους υπερκαινοφανείς αστέρες έδειξαν πως πριν από πάρα πολλά χρόνια το σύμπαν διαστελλόταν με μικρότερη ταχύτητα από αυτή που διαστέλλεται σήμερα. Έτσι, η ταχύτητα διαστολής δεν μειώθηκε λόγω της βαρύτητας, όπως καθένας πίστευε, αλλά αντίθετα η διαστολή επιταχύνεται. Κανένας δεν περίμενε κάτι τέτοιο, κανένας δεν ήξερε πώς να το εξηγήσει. Αλλά κάτι το προκαλούσε.
Στο τέλος οι θεωρητικοί κατέληξαν με πολλών ειδών εξηγήσεις. Ίσως ήταν αποτέλεσμα μιας προ πολλού απορριφθείσας εκδοχής της βαρυτικής θεωρίας του Αϊνστάιν, αυτής που περιλάμβανε την αποκαλούμενη 'κοσμολογική σταθερά'. Ίσως πάλι ήταν κάποιο παράξενο είδος ενεργειακού ρευστού που γέμιζε τον χώρο. Πιθανόν κάτι να είναι λάθος με τη βαρυτική θεωρία του Αϊνστάιν και μια νέα θεωρία να μπορούσε να συμπεριλάβει κάποιου είδους πεδίο που δημιουργεί την κοσμική επιτάχυνση. Οι θεωρητικοί ακόμα δε γνωρίζουν ποια είναι η σωστή εξήγηση, αλλά της έδωσαν ένα όνομα: την ονόμασαν σκοτεινή ενέργεια.
Από το 1998 που οι αστρονόμοι ανακάλυψαν πως το σύμπαν διαστέλλεται σε ολοένα και πιο γρήγορες ταχύτητες αποτελεί ένα από τα διασημότερα, αλλά και τα πιο στενάχωρα προβλήματα στη φυσική. Είναι ένα φαινόμενο που ακόμα αναζητά την αιτία του, μέχρι τότε, καθένας πίστευε πως η διαστολή του σύμπαντος μειωνόταν συνέχεια μετά από τη μεγάλη έκρηξη. Οι θεωρητικοί ακόμα το ψάχνουν, αναζητώντας μια εξήγηση που να βγάζει νόημα, λέει η κοσμολόγος Katherine Freese του Πανεπιστημίου του Michigan, στο Ann Arbor. Ελπίζουμε όλοι πως επερχόμενες παρατηρήσεις σε υπερκαινοφανείς αστέρες ή σε γαλαξιακά συμπλέγματα μπορεί να μας δώσουν περισσότερα στοιχεία.
Είναι επίσης πιθανό πως η θεωρία του Αϊνστάιν για τη Γενική Σχετικότητα ίσως θα πρέπει να αλλάξει όταν εφαρμόζεται σε μεγάλες κλίμακες στο σύμπαν. Το πεδίο είναι ακόμα ανοιχτό, λέει η Freese.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον Ανοιχτόμυαλο παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας.
Δεν υπάρχουν σχόλια: