Το 1ο μέρος εδώ και το 2ο εδώ.
21. Το μυστήριο της αντιύλης
Η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) θα πρέπει να δημιούργησε ύλη και αντιύλη σε ίσες ποσότητες, ή τουλάχιστον έτσι θα πρέπει να ισχύει σύμφωνα με τις καλύτερες θεωρίες μας. Εάν αυτό πραγματικά συνέβη, ωστόσο, τότε το σύμπαν θα έπρεπε να εξαφανιστεί σε μια πνοή αυτό-εκμηδενισμού σχεδόν τόσο σύντομα όσο ξεκίνησε να δημιουργείται. Το γεγονός ότι βρισκόμαστε εδώ και μπορούμε να το συζητάμε, υποδηλώνει πως κάτι δεν πάει καλά με την ιδέα αυτή. Το ερώτημα είναι, τι ακριβώς δεν πάει καλά;
Πειράματα που γίνονται σήμερα σε επιταχυντές μας λένε ότι για κάθε 10 δισεκατομμύρια αντιπρωτόνια που υπήρχαν στις αρχές του σύμπαντος, υπήρχαν 10 δισεκατομμύρια και ένα πρωτόνια. Η ίδια μικροσκοπική ανισορροπία ίσχυε και για τα άλλα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια. Κάποια στιγμή στην κοσμική ιστορία η ύλη και η αντιύλη συναντήθηκαν και αλληλοεξουδετερώθηκαν. Πίσω έμειναν αυτά τα παραπάνω σωματίδια που τελικά συνενώθηκαν και σχημάτισαν το πλήρες ύλης σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα. Τι όμως δημιούργησε την αρχική ανισορροπία;
Η σύντομη απάντηση είναι, πως δε γνωρίζουμε. Μια πιθανότητα είναι πως η αντιύλη κρύφτηκε εκεί έξω σε μακριά σημεία γύρω από τον κόσμο. Αυτό όμως είναι κάπως απίθανο.
Μια καλύτερη λύση προέρχεται από την ασθενή δύναμη, που επιδρά σε συγκεκριμένες πυρηνικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανόμενης της εξασθένησης της ακτινοβολίας βήτα. Το 1964, οι φυσικοί ανακάλυψαν πως η ασθενής πυρηνική δύναμη δεν είναι ακριβώς συμμετρική όσον αφορά στη σχέση της με την ύλη και την αντιύλη, έχοντας ως αποτέλεσμα κάτι που είναι γνωστό ως παράβαση CP (στη σωματιδιακή φυσική, η παράβαση αυτή αναφέρεται στην παράβαση της υποτιθέμενης συμμετρίας C και P. Σύμφωνα με τη θεωρία, στη συμμετρία CP οι νόμοι της φυσικής θα έπρεπε να είναι ίδιοι εάν ένα σωματίδιο ανταλλασσόταν με το αντισωματίδιό του). Αυτό οδήγησε τους φυσικούς σωματιδίων να προτείνουν ότι οι νόμοι της φυσικής είναι ασύμμετροι. Το πρόβλημα όμως είναι, πως σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, οι νόμοι δεν είναι αρκετά ασύμμετροι. Δεν υπάρχει αρκετή ασυμμετρία CP ώστε να έχει το ζητούμενο αποτέλεσμα, λέει ο Frank Close του πανεπιστημίου της Οξφόρδης.
Άλλες ιδέες για να εξηγηθεί η ανισορροπία ύλης και αντιύλης στο βρεφικό σύμπαν περιλαμβάνουν ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται majoron, για το οποίο εικάζεται πως δημιούργησε νετρίνα και αντινετρίνα, αλλά όχι σε ίσες ποσότητες. Αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Εάν βρούμε majorons στον Μεγάλο Επιταχυντή στο CERN, λέει ο Close, τότε θα μπορούσαμε να ελπίσουμε ότι θα μελετήσουμε την εξασθένησή τους. Αυτό θα μας βοηθούσε να ανακαλύψουμε εάν αποτελούν τη λύση.
22. Το πρόβλημα με το Λίθιο
Οι καλύτερες θεωρίες που διαθέτουμε για τις απαρχές του σύμπαντος υποθέτουν για το ποια άτομα δημιουργήθηκαν στα πρώτα πέντε λεπτά μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι υπάρχουσες ποσότητες Υδρογόνου και Ήλιου ταιριάζουν τέλεια στη θεωρία, τόσο καλά, που οι κοσμολόγοι ισχυρίζονται πως αυτό είναι το καλύτερο στοιχείο που διαθέτουμε σχετικά με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Τα πράγματα δεν είναι ωστόσο και τόσο καλά για το τρίτο στοιχείο, το Λίθιο.
Όταν μετράμε τα άτομα Λιθίου που βρίσκονται στους αστέρες, υπάρχει μόνο το ένα τρίτο από την ποσότητα του ισοτόπου 7 του Λιθίου που θα έπρεπε να υπάρχει. Ένα άλλο ισότοπο, το Λίθιο 6, βρίσκεται σε μεγαλύτερη αφθονία από όση θα έπρεπε: ίσως υπάρχει 1000 φορές περισσότερο.
Κάτι λοιπόν στη Μεγάλη Έκρηξη δεν ταιριάζει. Είναι αυτό ένα σοβαρό πρόβλημα; Ναι, λέει ο Gary Steigman του Πανεπιστημίου του Ohio στο Columbus, αλλά η ασυμβατότητα αυτή δεν είναι μοιραία για τη θεωρία. Υπάρχουν πάρα πολλές επιτυχίες της κοσμολογίας της Μεγάλης Έκρηξης για να ταρακουνηθεί από αυτά τα προβλήματα που σχετίζονται με το Λίθιο, δηλώνει. Κάποιοι άλλοι όμως διαφωνούν. Το πρόβλημα του Λιθίου είναι ένας από τους πολύ λίγους υπαινιγμούς για το ότι πιθανόν να υπάρχει πρόβλημα με τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης, λέει ο Jonathan Feng του Πανεπιστημίου Irvine στην Καλιφόρνια.
Ένα πράγμα για το οποίο καθένας συμφωνεί είναι πως τα πράγματα πηγαίνουν ακόμα χειρότερα. Το πρόβλημα με το Λίθιο 7 είναι πιο σόβαρο παρά ποτέ, λέει ο Joseph Silk του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. Βελτιωμένες παρατηρήσεις σε αστέρες υποδηλώνουν ότι περιέχουν ακόμα πιο λίγο Λίθιο 7 από όσο είχαμε πριν υποθέσει. Το χάσμα μεταξύ πρόβλεψης και παρατήρησης έχει μεγαλώσει, λέει ο Steigman.
Τι συμβαίνει λοιπόν; Το πρόβλημα με το Λίθιο 6 ίσως να είναι ένα θέμα μετρήσεων: είναι δύσκολο να διακριθούν οι ποσότητες του στοιχείου αυτού παρατηρώντας το φως από τους αστέρες. Η έλλειψη του Λιθίου 7 μπορεί να οφείλεται σε καταστρεπτικές διαδικασίες μέσα στα αστέρια, αλλά δεν υπάρχει ομοφωνία σχετικά με το ποιες θα μπορούσαν να είναι αυτές οι διαδικασίες. Άλλοι προτείνουν ότι η ασυμφωνία με το Λίθιο 7 πιθανόν να σχετίζεται με τη σκοτεινή ύλη. Θα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον να δούμε τι θα μάθουμε σχετικά με αυτό το ζήτημα όταν ξεκινήσει η λειτουργία του επιταχυντή στο Cern, λέει ο Feng.
23. "Μαγικά"... αποτελέσματα
Οι ισχυρισμοί για την πιθανότητα να μην ήξερε ο Αϊνστάιν όλες τις απαντήσεις δεν είναι και τόσο πειστικοί εκτός από την ακόλουθη ανακάλυψη που ξεχωρίζει από όλες τις άλλες. Κι αυτό, γιατί ξεπηδά από μερικά από τα πιο δυνατά μυαλά στον κόσμο της Φυσικής.
Το 2005, ερευνητές του τηλεσκοπίου MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope: Μεγάλο Ατμοσφαιρικό Απεικονιστικό Τηλεσκόπιο Ακτινών Γάμμα του Cherenkov) που βρίσκεται στη La Palma των Κανάριων Νήσων, μελετούσαν εκρήξεις ακτινών γάμμα που εκπέμπονταν από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία Markarian 501, μισό δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά. Οι εκρήξεις από τις ακτίνες γάμμα έφταναν στο τηλεσκόπιο τέσσερα λεπτά πιο αργά από ότι οι ακτίνες χαμηλότερης ενέργειας. Και τα δύο τμήματα του φάσματος θα έπρεπε να έχουν εκπεμφθεί την ίδια ώρα.
Σημαίνει λοιπόν αυτό ότι η ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας ταξιδεύει με μικρότερη ταχύτητα μέσα από το διάστημα; Κάτι τέτοιο δε θα έβγαζε νόημα: θα ερχόταν σε αντίκρουση με ένα από τα κεντρικότερα αξιώματα της ειδικής σχετικότητας. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ταξιδεύει πάντα μέσα από το κενό στην οριακή κοσμική ταχύτητα του φωτός. Η ενέργεια της ακτινοβολίας δε θα έπρεπε να έχει καμία απολύτως σχέση με την ταχύτητά της.
Τι τρέχει λοιπόν; Τα αποτελέσματα του MAGIC υποδηλώνουν ότι η ειδική σχετικότητα είναι μόνο μια προσέγγιση για το πως πραγματικά λειτουργούν τα πράγματα. Η παρατηρούμενη καθυστέρηση μπορεί να είναι αποτέλεσμα διαδικασιών που συμβαίνουν στη πιο θεμελιώδη κλίμακα του χωροχρόνου, το μήκος Planck (10-35 μέτρα). Εάν κάτι τέτοιο ισχύει, ίσως τελικά να έχουμε έναν τρόπο να ελέγξουμε θεωρίες που σκοπεύουν να συνδυάσουν τη σχετικότητα με την κβαντική θεωρία σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας.
Το μυστήριο έγινε πιο βαθύ με την πρόσφατη εκτόξευση από τη NASA του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi γάμμα ακτινών. Παρατήρησε πρωτόνια υψηλής ενέργειας που έφταναν σ' αυτό είκοσι λεπτά πιο αργά από τα ζωηρότερα πρωτόνια χαμηλότερης ενέργειας, από μια πηγή που βρίσκεται δώδεκα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Υπάρχει ελπίδα ότι το Fermi θα παράγει πολύ περισσότερα δεδομένα που θα δώσουν τη δυνατότητα να διατυπώσουν πιο λογικές εξηγήσεις και να μας εκτοξεύσει στην εποχή όπου θα μπορούμε τελικά να τεστάρουμε θεωρίες που επιχειρούν να ενώσουν την κβαντομηχανική με τη βαρύτητα.
24. To απατηλό μονόπολο
Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός είναι οι δύο πλευρές από το ίδιο νόμισμα. Υποτίθεται ότι υπάρχει μια βαθιά συμμετρία μεταξύ τους. Γιατί λοιπόν, όταν βλέπουμε μονήρη ηλεκτρικά φορτία όπως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια δεν βλέπουμε έναν μονήρη μαγνητικό πόλο, ένα μονόπολο;
Σχεδόν σίγουρα υπάρχουν εκεί έξω: τα μονόπολα παίζουν έναν κρίσιμο ρόλο στις ευρέως αποδεκτές μεγάλες ενοποιητικές θεωρίες, για παράδειγμα. Οι θεωρίες της μεγάλης ενοποίησης προτείνουν ότι οι τέσσερις δυνάμεις της φύσης ξεπήδησαν από μία υπερδύναμη που υπήρχε μέχρι κάποιες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. [Πιο συγκεκριμένα, ο όρος Μεγάλη Ενοποιητική Θεωρία Grand Unified Theory ή GUT αναφέρεται σε διάφορα παραπλήσια μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής. Τα μοντέλα αυτά αναφέρονται σε κλίμακες υψηλής ενέργειας, όπου σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο προσδιορίζονται τρεις αλληλεπιδράσεις βαθμίδας (gauge interactions), οι ηλεκτρομαγνητικές, οι ασθενείς και οι ισχυρές. Στις ενοποιητικές θεωρίες αυτές οι τρεις αλληλεπιδράσεις ενώνονται σε μια μόνη αλληλεπίδραση που χαρακτηρίζεται από μια μεγαλύτερη συμμετρία βαθμίδας και μια ενοποιημένη σταθερά.]
Το πρόβλημα είναι, πως το σύμπαν μας θεωρείται πως δεν περιέχει πολλά από αυτά τα μονόπολα της Ενοποίησης, δηλαδή ένα για κάθε 1029 πρωτόνια και νετρόνια στους ατομικούς πυρήνες: εάν υπήρχαν περισσότερα από αυτά, οι πιο εκλεπτυσμένες ερευνητικές μας μέθοδοι θα είχαν βρει έστω και ένα.
Και δεν μπορούμε να φτιάξουμε μερικά από αυτά. Τα μονόπολα της Μεγάλης Ενοποίησης θεωρείται ότι έχουν τόσο μεγάλη μάζα που δεν έχουμε αρκετά ισχυρούς σωματιδιακούς επιταχυντές για να δημιουργήσουμε κάποιο από αυτά. Δεν απασχολεί βέβαια ιδιαίτερα τους φυσικούς το τελευταίο. Ο Joe Polchinski, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Kavli της Θεωρητικής Φυσικής στη Santa Barbara της California, είπε πως η ύπαρξη μονόπολων μοιάζει σαν ένα από τα πιο ασφαλή στοιχήματα που μπορεί να βάλει κανείς σχετικά με τη φυσική που δεν έχουμε ακόμα δει.
Τη δεκαετία του 1930, ο Paul Dirac μας έδωσε έναν ακόμα καλύτερο λόγο για να πιστέψουμε στα μονόπολα, όταν έδειξε πως η ύπαρξή τους θα εξηγούσε με τη σειρά της την ύπαρξη των ηλεκτρονίων. Τα μονόπολα του Dirac θα μπορούσαν να έχουν οποιαδήποτε μάζα, λέει ο Kimball Milton του Πανεπιστημίου της Oklahoma στο Norman. Έτσι αυτά τα μονόπολα θα μπορούσαν να εμφανιστούν στους σωματιδιακούς επιταχυντές μας ή στα προϊόντα της αποσύνθεσης που προέρχεται από τη σύγκρουση κοσμικών ακτίνων στην ανώτερη ατμόσφαιρα.
Έχουν διεξαχθεί αρκετές έρευνες, αλλά χωρίς επιτυχία. Σημαίνει αυτό πως θα έπρεπε να τα παρατήσουμε; Ακόμα μπορεί να βρούμε ίχνη από μονόπολα στις κοσμικές ακτίνες, έτσι υπάρχει ακόμα ελπίδα, λέει ο Milton.
Μοιράζεται με τον Polchinski τη βεβαιότητα για τα μονόπολα. Το γεγονός ότι η ύπαρξή τους είναι σύμφωνη με όλη τη γνωστή φυσική σημαίνει πως σχεδόν σίγουρα υπάρχουν εκεί έξω, υπολογίζει. Πιστεύει στην αρχή που υιοθετήθηκε από τον διάσημο φυσικό Murray Gell-Mann: οτιδήποτε δεν απαγορεύεται είναι επιτακτικό. Τα μαγνητικά μονόπολα είναι συνεπή με την κβαντομηχανική, κι έτσι θα έπρεπε να υπάρχουν, λέει ο Milton.
25. Θόρυβος από την άκρη του Σύμπαντος
Ο Ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων GEO600 στο Ανόβερο της Γερμανίας δεν έχει ακόμα ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα. Αντ' αυτού, ίσως να έχει αποκαλύψει την απώτατη φύση της πραγματικότητας.
Το 2008, ο φυσικός Craig Hogan από τον επιταχυντή του FermiLab (Fermi National Accelerator Laboratory) στη Batavia του Illinois, προσπαθούσε να βρει τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαμε να ελέγξουμε την ιδέα πως οτιδήποτε βλέπουμε ως φυσική πραγματικότητα ειναι το αποτέλεσμα προβολής από τα όρια του σύμπαντος. Αυτό είναι γνωστό ως η ολογραφική αρχή.
Η πληροφορία που κρατείται στα όρια αυτά δεν είναι συνεχής, αλλά συνίσταται από 'bits', κάθε ένα από τα οποία καταλαμβάνει μια περιοχή που αντιστοιχεί στα πιο θεμελιώδη κβάντα απόστασης στο σύμπαν. Αυτό είναι το μήκος Planck, περίπου 10-35 μέτρα, δηλαδή πάρα πολύ μικρό για να μπορέσουμε να δούμε ένα ξεχωριστό bit. Όταν αυτή η πληροφορία προβάλλεται στον όγκο του σύμπαντος ωστόσο, κάθε bit μεγενθύνεται. Αυτό σημαίνει πως πιθανώς να είμαστε σε θέση να δούμε κάτι σαν διάταξη από πίξελ στον χωροχρόνο.
Τα είδη των κλιμάκων που εμπλέκονται σημαίνουν πως κάτι τέτοιο θα ήταν ανιχνεύσιμο μόνο με τα πιο ευαίσθητα όργανα που διαθέτουμε, όπως οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων που ψάχνουν τις ρυτιδώσεις του χωροχρόνου που προκαλούνται από βίαια κοσμολογικά γεγονότα, όπως η σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών. Ο Hogan βρήκε το πως θα μπορούσε να φανερωθεί αυτή η διάταξη των πιξελ στο GEO600 και έστειλε τα αποτελέσματά του στους ερευνητές που βρίσκονται εκεί.
Κατά περίεργη σύμπτωση, η ομάδα του GEO600 είχε προβλήματα με 'θόρυβο' που έπιαναν οι ανιχνευτές τους. Κι εδώ βρίσκεται το σημαντικό σημείο: ο θόρυβος είχε αλλόκοτα όμοια χαρακτηριστικά με το σήμα που είχε προβλέψει ο Hogan. Είναι πράγματι το αποτέλεσμα πληροφορίας που προέρχεται από τις άκρες του σύμπαντος; Το θέμα δεν έχει ακόμα επιλυθεί, λέει ο Karsten Danzmann, επικεφαλής ερευνητής στο GEO600. Ο θόρυβος είναι ακόμα εκεί έξω και δεν έχουμε κάποια εξήγηση.
Η απάντηση ίσως έρθει μόνο αφού το όργανο αναβαθμιστεί για να γίνει ακόμα πιο ευαίσθητο, κάτι που αναμένεται να συμβεί πολύ σύντομα.
26. To φαινόμενο nocebo
Όταν οι δυτικοί ανθρωπολόγοι άκουσαν για πρώτη φορά αναφορές για μάγους γιατρούς που μπορούσαν να εκτοξεύσουν θανάσιμες κατάρες, γρήγορα βρήκαν λογικές εξηγήσεις. Για παράδειγμα, οι οικογένειες των καταραμένων συχνά ένιωθαν πως δεν υπήρχε λόγος να σπαταλούν τροφή για έναν 'ζωντανό νεκρό'. Κι έτσι οι καταραμένοι κατέληγαν να πεθάνουν, απλά από λιμοκτονία.
Ωστόσο, έχουν έρθει στο φως άλλες ιστορίες από περιπτώσεις, που αντιστέκονται στις προσπάθειες λογικής εξήγησης. Τη δεκαετία του 1970 για παράδειγμα, οι γιατροί διέγνωσαν σε έναν ασθενή τελικό στάδιο καρκίνου και του είπαν πως του έμεναν μόνο λίγοι ακόμα μήνες ζωής. Αν και ο ασθενής πέθανε στον χρόνο που είχε προβλεφθεί, μια αυτοψία έδειξε ότι οι γιατροί είχαν κάνει λάθος. Υπήρχε ένας μικροσκοπικός όγκος, αλλά δεν είχε επεκταθεί. Φάνηκε σαν η πρόγνωση των γιατρών να ήταν μια θανατική κατάρα.
Αν και ο μηχανισμός παραμένει ένα μυστήριο, τουλάχιστον έχει δοθεί πλέον ένα όνομα στο φαινόμενο αυτό. Το φαινόμενο 'nocebo' είναι το λιγότερο γνωστό αντίθετο αδελφάκι του φαινομένου 'placebo' και περιγράφει κάθε περίπτωση όπου το να βάλεις κάποιον σε αρνητικές σκέψεις έχει αρνητική επίπτωση στην υγεία του. Εάν πει κανείς σε κάποιον πως μια ιατρική διαδικασία θα είναι εξαιρετικά επίπονη, για παράδειγμα, αυτός θα βιώσει περισσότερο πόνο από όσο θα ένιωθε εάν δεν τον είχαν ενημερώσει για τον πόνο που θα περάσει. Παρομοίως, περιστατικά με παρενέργειες στις ομάδες που έπαιρναν το placebo όταν συμμετείχαν σε κλινικές μελέτες φαρμάκων, έδειξαν πως η προειδοποίηση του γιατρού αναφορικά με τις πιθανές παρενέργειες ενός φαρμάκου έκανε πιο πιθανή την αναφορά των παρενεργειών αυτών από τους ασθενείς.
Δεν βρίσκεται λοιπόν μόνο στο μυαλό, αλλά έχει και φυσικές επιδράσεις. Το άγχος που δημιουργείται από το φαινόμενο nocebo μπορεί να έχει μια μακρόχρονη επίδραση στην καρδιά, ίσως αρκετά σοβαρή που να προκαλέσει θανατηφόρα ζημιά.
Το ζήτημα είναι να καταλάβουμε τους ακριβείς μηχανισμούς που βρίσκονται πίσω από το nocebo. Οι ιατρικοί ερευνητές ελπίζουν πως μια τέτοια κατανόηση θα βοηθήσει ώστε να μειώσουμε το άγχος στον κόσμο. Είναι ένας καλός τρόπος να καταλάβουμε το άγχος και να βρούμε μεθόδους για την πρόληψή του, λέει ο Fabrizio Benedetti του Πανεπιστημίου του Τορίνο, στην Ιταλία.
πηγή: esoterica.gr
21. Το μυστήριο της αντιύλης
Η Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) θα πρέπει να δημιούργησε ύλη και αντιύλη σε ίσες ποσότητες, ή τουλάχιστον έτσι θα πρέπει να ισχύει σύμφωνα με τις καλύτερες θεωρίες μας. Εάν αυτό πραγματικά συνέβη, ωστόσο, τότε το σύμπαν θα έπρεπε να εξαφανιστεί σε μια πνοή αυτό-εκμηδενισμού σχεδόν τόσο σύντομα όσο ξεκίνησε να δημιουργείται. Το γεγονός ότι βρισκόμαστε εδώ και μπορούμε να το συζητάμε, υποδηλώνει πως κάτι δεν πάει καλά με την ιδέα αυτή. Το ερώτημα είναι, τι ακριβώς δεν πάει καλά;
Πειράματα που γίνονται σήμερα σε επιταχυντές μας λένε ότι για κάθε 10 δισεκατομμύρια αντιπρωτόνια που υπήρχαν στις αρχές του σύμπαντος, υπήρχαν 10 δισεκατομμύρια και ένα πρωτόνια. Η ίδια μικροσκοπική ανισορροπία ίσχυε και για τα άλλα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια. Κάποια στιγμή στην κοσμική ιστορία η ύλη και η αντιύλη συναντήθηκαν και αλληλοεξουδετερώθηκαν. Πίσω έμειναν αυτά τα παραπάνω σωματίδια που τελικά συνενώθηκαν και σχημάτισαν το πλήρες ύλης σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα. Τι όμως δημιούργησε την αρχική ανισορροπία;
Η σύντομη απάντηση είναι, πως δε γνωρίζουμε. Μια πιθανότητα είναι πως η αντιύλη κρύφτηκε εκεί έξω σε μακριά σημεία γύρω από τον κόσμο. Αυτό όμως είναι κάπως απίθανο.
Μια καλύτερη λύση προέρχεται από την ασθενή δύναμη, που επιδρά σε συγκεκριμένες πυρηνικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανόμενης της εξασθένησης της ακτινοβολίας βήτα. Το 1964, οι φυσικοί ανακάλυψαν πως η ασθενής πυρηνική δύναμη δεν είναι ακριβώς συμμετρική όσον αφορά στη σχέση της με την ύλη και την αντιύλη, έχοντας ως αποτέλεσμα κάτι που είναι γνωστό ως παράβαση CP (στη σωματιδιακή φυσική, η παράβαση αυτή αναφέρεται στην παράβαση της υποτιθέμενης συμμετρίας C και P. Σύμφωνα με τη θεωρία, στη συμμετρία CP οι νόμοι της φυσικής θα έπρεπε να είναι ίδιοι εάν ένα σωματίδιο ανταλλασσόταν με το αντισωματίδιό του). Αυτό οδήγησε τους φυσικούς σωματιδίων να προτείνουν ότι οι νόμοι της φυσικής είναι ασύμμετροι. Το πρόβλημα όμως είναι, πως σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, οι νόμοι δεν είναι αρκετά ασύμμετροι. Δεν υπάρχει αρκετή ασυμμετρία CP ώστε να έχει το ζητούμενο αποτέλεσμα, λέει ο Frank Close του πανεπιστημίου της Οξφόρδης.
Άλλες ιδέες για να εξηγηθεί η ανισορροπία ύλης και αντιύλης στο βρεφικό σύμπαν περιλαμβάνουν ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται majoron, για το οποίο εικάζεται πως δημιούργησε νετρίνα και αντινετρίνα, αλλά όχι σε ίσες ποσότητες. Αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Εάν βρούμε majorons στον Μεγάλο Επιταχυντή στο CERN, λέει ο Close, τότε θα μπορούσαμε να ελπίσουμε ότι θα μελετήσουμε την εξασθένησή τους. Αυτό θα μας βοηθούσε να ανακαλύψουμε εάν αποτελούν τη λύση.
22. Το πρόβλημα με το Λίθιο
Οι καλύτερες θεωρίες που διαθέτουμε για τις απαρχές του σύμπαντος υποθέτουν για το ποια άτομα δημιουργήθηκαν στα πρώτα πέντε λεπτά μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι υπάρχουσες ποσότητες Υδρογόνου και Ήλιου ταιριάζουν τέλεια στη θεωρία, τόσο καλά, που οι κοσμολόγοι ισχυρίζονται πως αυτό είναι το καλύτερο στοιχείο που διαθέτουμε σχετικά με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Τα πράγματα δεν είναι ωστόσο και τόσο καλά για το τρίτο στοιχείο, το Λίθιο.
Όταν μετράμε τα άτομα Λιθίου που βρίσκονται στους αστέρες, υπάρχει μόνο το ένα τρίτο από την ποσότητα του ισοτόπου 7 του Λιθίου που θα έπρεπε να υπάρχει. Ένα άλλο ισότοπο, το Λίθιο 6, βρίσκεται σε μεγαλύτερη αφθονία από όση θα έπρεπε: ίσως υπάρχει 1000 φορές περισσότερο.
Κάτι λοιπόν στη Μεγάλη Έκρηξη δεν ταιριάζει. Είναι αυτό ένα σοβαρό πρόβλημα; Ναι, λέει ο Gary Steigman του Πανεπιστημίου του Ohio στο Columbus, αλλά η ασυμβατότητα αυτή δεν είναι μοιραία για τη θεωρία. Υπάρχουν πάρα πολλές επιτυχίες της κοσμολογίας της Μεγάλης Έκρηξης για να ταρακουνηθεί από αυτά τα προβλήματα που σχετίζονται με το Λίθιο, δηλώνει. Κάποιοι άλλοι όμως διαφωνούν. Το πρόβλημα του Λιθίου είναι ένας από τους πολύ λίγους υπαινιγμούς για το ότι πιθανόν να υπάρχει πρόβλημα με τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης, λέει ο Jonathan Feng του Πανεπιστημίου Irvine στην Καλιφόρνια.
Ένα πράγμα για το οποίο καθένας συμφωνεί είναι πως τα πράγματα πηγαίνουν ακόμα χειρότερα. Το πρόβλημα με το Λίθιο 7 είναι πιο σόβαρο παρά ποτέ, λέει ο Joseph Silk του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. Βελτιωμένες παρατηρήσεις σε αστέρες υποδηλώνουν ότι περιέχουν ακόμα πιο λίγο Λίθιο 7 από όσο είχαμε πριν υποθέσει. Το χάσμα μεταξύ πρόβλεψης και παρατήρησης έχει μεγαλώσει, λέει ο Steigman.
Τι συμβαίνει λοιπόν; Το πρόβλημα με το Λίθιο 6 ίσως να είναι ένα θέμα μετρήσεων: είναι δύσκολο να διακριθούν οι ποσότητες του στοιχείου αυτού παρατηρώντας το φως από τους αστέρες. Η έλλειψη του Λιθίου 7 μπορεί να οφείλεται σε καταστρεπτικές διαδικασίες μέσα στα αστέρια, αλλά δεν υπάρχει ομοφωνία σχετικά με το ποιες θα μπορούσαν να είναι αυτές οι διαδικασίες. Άλλοι προτείνουν ότι η ασυμφωνία με το Λίθιο 7 πιθανόν να σχετίζεται με τη σκοτεινή ύλη. Θα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον να δούμε τι θα μάθουμε σχετικά με αυτό το ζήτημα όταν ξεκινήσει η λειτουργία του επιταχυντή στο Cern, λέει ο Feng.
23. "Μαγικά"... αποτελέσματα
Οι ισχυρισμοί για την πιθανότητα να μην ήξερε ο Αϊνστάιν όλες τις απαντήσεις δεν είναι και τόσο πειστικοί εκτός από την ακόλουθη ανακάλυψη που ξεχωρίζει από όλες τις άλλες. Κι αυτό, γιατί ξεπηδά από μερικά από τα πιο δυνατά μυαλά στον κόσμο της Φυσικής.
Το 2005, ερευνητές του τηλεσκοπίου MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope: Μεγάλο Ατμοσφαιρικό Απεικονιστικό Τηλεσκόπιο Ακτινών Γάμμα του Cherenkov) που βρίσκεται στη La Palma των Κανάριων Νήσων, μελετούσαν εκρήξεις ακτινών γάμμα που εκπέμπονταν από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία Markarian 501, μισό δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά. Οι εκρήξεις από τις ακτίνες γάμμα έφταναν στο τηλεσκόπιο τέσσερα λεπτά πιο αργά από ότι οι ακτίνες χαμηλότερης ενέργειας. Και τα δύο τμήματα του φάσματος θα έπρεπε να έχουν εκπεμφθεί την ίδια ώρα.
Σημαίνει λοιπόν αυτό ότι η ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας ταξιδεύει με μικρότερη ταχύτητα μέσα από το διάστημα; Κάτι τέτοιο δε θα έβγαζε νόημα: θα ερχόταν σε αντίκρουση με ένα από τα κεντρικότερα αξιώματα της ειδικής σχετικότητας. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ταξιδεύει πάντα μέσα από το κενό στην οριακή κοσμική ταχύτητα του φωτός. Η ενέργεια της ακτινοβολίας δε θα έπρεπε να έχει καμία απολύτως σχέση με την ταχύτητά της.
Τι τρέχει λοιπόν; Τα αποτελέσματα του MAGIC υποδηλώνουν ότι η ειδική σχετικότητα είναι μόνο μια προσέγγιση για το πως πραγματικά λειτουργούν τα πράγματα. Η παρατηρούμενη καθυστέρηση μπορεί να είναι αποτέλεσμα διαδικασιών που συμβαίνουν στη πιο θεμελιώδη κλίμακα του χωροχρόνου, το μήκος Planck (10-35 μέτρα). Εάν κάτι τέτοιο ισχύει, ίσως τελικά να έχουμε έναν τρόπο να ελέγξουμε θεωρίες που σκοπεύουν να συνδυάσουν τη σχετικότητα με την κβαντική θεωρία σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας.
Το μυστήριο έγινε πιο βαθύ με την πρόσφατη εκτόξευση από τη NASA του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi γάμμα ακτινών. Παρατήρησε πρωτόνια υψηλής ενέργειας που έφταναν σ' αυτό είκοσι λεπτά πιο αργά από τα ζωηρότερα πρωτόνια χαμηλότερης ενέργειας, από μια πηγή που βρίσκεται δώδεκα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Υπάρχει ελπίδα ότι το Fermi θα παράγει πολύ περισσότερα δεδομένα που θα δώσουν τη δυνατότητα να διατυπώσουν πιο λογικές εξηγήσεις και να μας εκτοξεύσει στην εποχή όπου θα μπορούμε τελικά να τεστάρουμε θεωρίες που επιχειρούν να ενώσουν την κβαντομηχανική με τη βαρύτητα.
24. To απατηλό μονόπολο
Ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός είναι οι δύο πλευρές από το ίδιο νόμισμα. Υποτίθεται ότι υπάρχει μια βαθιά συμμετρία μεταξύ τους. Γιατί λοιπόν, όταν βλέπουμε μονήρη ηλεκτρικά φορτία όπως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια δεν βλέπουμε έναν μονήρη μαγνητικό πόλο, ένα μονόπολο;
Σχεδόν σίγουρα υπάρχουν εκεί έξω: τα μονόπολα παίζουν έναν κρίσιμο ρόλο στις ευρέως αποδεκτές μεγάλες ενοποιητικές θεωρίες, για παράδειγμα. Οι θεωρίες της μεγάλης ενοποίησης προτείνουν ότι οι τέσσερις δυνάμεις της φύσης ξεπήδησαν από μία υπερδύναμη που υπήρχε μέχρι κάποιες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. [Πιο συγκεκριμένα, ο όρος Μεγάλη Ενοποιητική Θεωρία Grand Unified Theory ή GUT αναφέρεται σε διάφορα παραπλήσια μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής. Τα μοντέλα αυτά αναφέρονται σε κλίμακες υψηλής ενέργειας, όπου σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο προσδιορίζονται τρεις αλληλεπιδράσεις βαθμίδας (gauge interactions), οι ηλεκτρομαγνητικές, οι ασθενείς και οι ισχυρές. Στις ενοποιητικές θεωρίες αυτές οι τρεις αλληλεπιδράσεις ενώνονται σε μια μόνη αλληλεπίδραση που χαρακτηρίζεται από μια μεγαλύτερη συμμετρία βαθμίδας και μια ενοποιημένη σταθερά.]
Το πρόβλημα είναι, πως το σύμπαν μας θεωρείται πως δεν περιέχει πολλά από αυτά τα μονόπολα της Ενοποίησης, δηλαδή ένα για κάθε 1029 πρωτόνια και νετρόνια στους ατομικούς πυρήνες: εάν υπήρχαν περισσότερα από αυτά, οι πιο εκλεπτυσμένες ερευνητικές μας μέθοδοι θα είχαν βρει έστω και ένα.
Και δεν μπορούμε να φτιάξουμε μερικά από αυτά. Τα μονόπολα της Μεγάλης Ενοποίησης θεωρείται ότι έχουν τόσο μεγάλη μάζα που δεν έχουμε αρκετά ισχυρούς σωματιδιακούς επιταχυντές για να δημιουργήσουμε κάποιο από αυτά. Δεν απασχολεί βέβαια ιδιαίτερα τους φυσικούς το τελευταίο. Ο Joe Polchinski, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Kavli της Θεωρητικής Φυσικής στη Santa Barbara της California, είπε πως η ύπαρξη μονόπολων μοιάζει σαν ένα από τα πιο ασφαλή στοιχήματα που μπορεί να βάλει κανείς σχετικά με τη φυσική που δεν έχουμε ακόμα δει.
Τη δεκαετία του 1930, ο Paul Dirac μας έδωσε έναν ακόμα καλύτερο λόγο για να πιστέψουμε στα μονόπολα, όταν έδειξε πως η ύπαρξή τους θα εξηγούσε με τη σειρά της την ύπαρξη των ηλεκτρονίων. Τα μονόπολα του Dirac θα μπορούσαν να έχουν οποιαδήποτε μάζα, λέει ο Kimball Milton του Πανεπιστημίου της Oklahoma στο Norman. Έτσι αυτά τα μονόπολα θα μπορούσαν να εμφανιστούν στους σωματιδιακούς επιταχυντές μας ή στα προϊόντα της αποσύνθεσης που προέρχεται από τη σύγκρουση κοσμικών ακτίνων στην ανώτερη ατμόσφαιρα.
Έχουν διεξαχθεί αρκετές έρευνες, αλλά χωρίς επιτυχία. Σημαίνει αυτό πως θα έπρεπε να τα παρατήσουμε; Ακόμα μπορεί να βρούμε ίχνη από μονόπολα στις κοσμικές ακτίνες, έτσι υπάρχει ακόμα ελπίδα, λέει ο Milton.
Μοιράζεται με τον Polchinski τη βεβαιότητα για τα μονόπολα. Το γεγονός ότι η ύπαρξή τους είναι σύμφωνη με όλη τη γνωστή φυσική σημαίνει πως σχεδόν σίγουρα υπάρχουν εκεί έξω, υπολογίζει. Πιστεύει στην αρχή που υιοθετήθηκε από τον διάσημο φυσικό Murray Gell-Mann: οτιδήποτε δεν απαγορεύεται είναι επιτακτικό. Τα μαγνητικά μονόπολα είναι συνεπή με την κβαντομηχανική, κι έτσι θα έπρεπε να υπάρχουν, λέει ο Milton.
25. Θόρυβος από την άκρη του Σύμπαντος
Ο Ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων GEO600 στο Ανόβερο της Γερμανίας δεν έχει ακόμα ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα. Αντ' αυτού, ίσως να έχει αποκαλύψει την απώτατη φύση της πραγματικότητας.
Το 2008, ο φυσικός Craig Hogan από τον επιταχυντή του FermiLab (Fermi National Accelerator Laboratory) στη Batavia του Illinois, προσπαθούσε να βρει τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαμε να ελέγξουμε την ιδέα πως οτιδήποτε βλέπουμε ως φυσική πραγματικότητα ειναι το αποτέλεσμα προβολής από τα όρια του σύμπαντος. Αυτό είναι γνωστό ως η ολογραφική αρχή.
Η πληροφορία που κρατείται στα όρια αυτά δεν είναι συνεχής, αλλά συνίσταται από 'bits', κάθε ένα από τα οποία καταλαμβάνει μια περιοχή που αντιστοιχεί στα πιο θεμελιώδη κβάντα απόστασης στο σύμπαν. Αυτό είναι το μήκος Planck, περίπου 10-35 μέτρα, δηλαδή πάρα πολύ μικρό για να μπορέσουμε να δούμε ένα ξεχωριστό bit. Όταν αυτή η πληροφορία προβάλλεται στον όγκο του σύμπαντος ωστόσο, κάθε bit μεγενθύνεται. Αυτό σημαίνει πως πιθανώς να είμαστε σε θέση να δούμε κάτι σαν διάταξη από πίξελ στον χωροχρόνο.
Τα είδη των κλιμάκων που εμπλέκονται σημαίνουν πως κάτι τέτοιο θα ήταν ανιχνεύσιμο μόνο με τα πιο ευαίσθητα όργανα που διαθέτουμε, όπως οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων που ψάχνουν τις ρυτιδώσεις του χωροχρόνου που προκαλούνται από βίαια κοσμολογικά γεγονότα, όπως η σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών. Ο Hogan βρήκε το πως θα μπορούσε να φανερωθεί αυτή η διάταξη των πιξελ στο GEO600 και έστειλε τα αποτελέσματά του στους ερευνητές που βρίσκονται εκεί.
Κατά περίεργη σύμπτωση, η ομάδα του GEO600 είχε προβλήματα με 'θόρυβο' που έπιαναν οι ανιχνευτές τους. Κι εδώ βρίσκεται το σημαντικό σημείο: ο θόρυβος είχε αλλόκοτα όμοια χαρακτηριστικά με το σήμα που είχε προβλέψει ο Hogan. Είναι πράγματι το αποτέλεσμα πληροφορίας που προέρχεται από τις άκρες του σύμπαντος; Το θέμα δεν έχει ακόμα επιλυθεί, λέει ο Karsten Danzmann, επικεφαλής ερευνητής στο GEO600. Ο θόρυβος είναι ακόμα εκεί έξω και δεν έχουμε κάποια εξήγηση.
Η απάντηση ίσως έρθει μόνο αφού το όργανο αναβαθμιστεί για να γίνει ακόμα πιο ευαίσθητο, κάτι που αναμένεται να συμβεί πολύ σύντομα.
26. To φαινόμενο nocebo
Όταν οι δυτικοί ανθρωπολόγοι άκουσαν για πρώτη φορά αναφορές για μάγους γιατρούς που μπορούσαν να εκτοξεύσουν θανάσιμες κατάρες, γρήγορα βρήκαν λογικές εξηγήσεις. Για παράδειγμα, οι οικογένειες των καταραμένων συχνά ένιωθαν πως δεν υπήρχε λόγος να σπαταλούν τροφή για έναν 'ζωντανό νεκρό'. Κι έτσι οι καταραμένοι κατέληγαν να πεθάνουν, απλά από λιμοκτονία.
Ωστόσο, έχουν έρθει στο φως άλλες ιστορίες από περιπτώσεις, που αντιστέκονται στις προσπάθειες λογικής εξήγησης. Τη δεκαετία του 1970 για παράδειγμα, οι γιατροί διέγνωσαν σε έναν ασθενή τελικό στάδιο καρκίνου και του είπαν πως του έμεναν μόνο λίγοι ακόμα μήνες ζωής. Αν και ο ασθενής πέθανε στον χρόνο που είχε προβλεφθεί, μια αυτοψία έδειξε ότι οι γιατροί είχαν κάνει λάθος. Υπήρχε ένας μικροσκοπικός όγκος, αλλά δεν είχε επεκταθεί. Φάνηκε σαν η πρόγνωση των γιατρών να ήταν μια θανατική κατάρα.
Αν και ο μηχανισμός παραμένει ένα μυστήριο, τουλάχιστον έχει δοθεί πλέον ένα όνομα στο φαινόμενο αυτό. Το φαινόμενο 'nocebo' είναι το λιγότερο γνωστό αντίθετο αδελφάκι του φαινομένου 'placebo' και περιγράφει κάθε περίπτωση όπου το να βάλεις κάποιον σε αρνητικές σκέψεις έχει αρνητική επίπτωση στην υγεία του. Εάν πει κανείς σε κάποιον πως μια ιατρική διαδικασία θα είναι εξαιρετικά επίπονη, για παράδειγμα, αυτός θα βιώσει περισσότερο πόνο από όσο θα ένιωθε εάν δεν τον είχαν ενημερώσει για τον πόνο που θα περάσει. Παρομοίως, περιστατικά με παρενέργειες στις ομάδες που έπαιρναν το placebo όταν συμμετείχαν σε κλινικές μελέτες φαρμάκων, έδειξαν πως η προειδοποίηση του γιατρού αναφορικά με τις πιθανές παρενέργειες ενός φαρμάκου έκανε πιο πιθανή την αναφορά των παρενεργειών αυτών από τους ασθενείς.
Δεν βρίσκεται λοιπόν μόνο στο μυαλό, αλλά έχει και φυσικές επιδράσεις. Το άγχος που δημιουργείται από το φαινόμενο nocebo μπορεί να έχει μια μακρόχρονη επίδραση στην καρδιά, ίσως αρκετά σοβαρή που να προκαλέσει θανατηφόρα ζημιά.
Το ζήτημα είναι να καταλάβουμε τους ακριβείς μηχανισμούς που βρίσκονται πίσω από το nocebo. Οι ιατρικοί ερευνητές ελπίζουν πως μια τέτοια κατανόηση θα βοηθήσει ώστε να μειώσουμε το άγχος στον κόσμο. Είναι ένας καλός τρόπος να καταλάβουμε το άγχος και να βρούμε μεθόδους για την πρόληψή του, λέει ο Fabrizio Benedetti του Πανεπιστημίου του Τορίνο, στην Ιταλία.
πηγή: esoterica.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου