Σε αυτό το topic θα συζητάμε σχετικά με την Αστρονομία, το σύμπαν, τους γαλαξίες, το ηλικιακό μας σύστημα και γενικά ότι συμβαίνει στο διάστημα. Εκτενείς συζητήσεις για γαλαξίες, ανακαλύψεις της επιστήμης, εξωγήινους, ταξίδια στο διάστημα κι ότι βάλει ο νους σας. Τροφή για σκέψη γενικώς.
Ας ξεκινήσουμε με ένα επίκαιρο θέμα.
Επιταχυντής CERN
Μηχανή αναζήτησης του Θεού
Πρόκειται για τον επιταχυντή σωματιδίων LHC στο CERN της Γενεύης, που σύντομα θα αρχίσει να εξερευνά τα έσχατα μυστικά του σύμπαντος.
Το πιο περίπλοκο επιστημονικό όργανο που έχει κατασκευαστεί ποτέ πρόκειται να ολοκληρωθεί μέσα στο καλοκαίρι του 2008. Θα βρίσκεται σε μια ήσυχη περιοχή γεμάτη βοσκοτόπια, στα σύνορα Ελβετίας και Γαλλίας. Ο λόγος για το LHC (Large Ηardon Collider) του CERN της Γενεύης, έναν υπόγειο δακτύλιο με μήκος 27 χλμ., θαμμένο σε βάθος περίπου 100 μέτρων. Στο εσωτερικό του θα επιταχύνονται δεσμίδες σωματιδίων για να αποκαλύψουν τους έσχατους νόμους της φύσης, αυτούς που κάποιοι χαρακτηρίζουν «τη σκέψη του Θεού».
Ψυχροί μαγνήτες
Για την κατασκευή της εγκατάστασης χρειάστηκαν 12 ολόκληρα χρόνια σκληρών εργασιών. Το σχέδιο εγκρίθηκε το 1996 με προϋπολογισμό 6 δις ευρώ και έχει σχεδόν ολοκληρωθεί. Οι 1.232 μεταλλικοί κύλινδροι που συνθέτουν το δακτύλιο έχουν ήδη μπει στη θέση τους. Τώρα πρέπει να συνδεθούν μεταξύ τους και να ψυχθούν μέχρι τους -271,25οC (δηλαδή 1,9 βαθμό πάνω από το απόλυτο μηδέν).
Αυτή η ακραία θερμοκρασία, που είναι μάλιστα κατώτερη από τη θερμοκρασία του διαστρικού διαστήματος (περίπου -270 οC), είναι απαραίτητη για τη λειτουργία των 1.232 υπεραγώγιμων μαγνητών (ένας για κάθε κύλινδρο). Οι μαγνήτες θα παράγουν ένα πεδίο 180 φορές ισχυρότερο από το γήινο, ώστε να διατηρηθούν σε κυκλική τροχιά οι δεσμίδες σωματιδίων που θα κυκλοφορούν στο εσωτερικό του επιταχυντή. Τα σωματίδια θα προσεγγίζουν κατά 99,999999% την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ./δευτερόλεπτο). Οι μαγνήτες έχουν ήδη εν μέρει δοκιμαστεί και θα πρέπει να λειτουργούν μέχρι τα τέλη Μαΐου, όταν το LHC θα τεθεί σε λειτουργία σύμφωνα με τις προβλέψεις. Στη συνέχεια θα ακολουθήσουν λίγες εβδομάδες δοκιμών και μετρήσεων, με την ελπίδα να αρχίσουν τα πειράματα γύρω στα μέσα του καλοκαιριού.
Σαν 80 κιλά ΤΝΤ
Όταν θα είναι έτοιμο, το LHC θα λειτουργεί ως εξής: στο εσωτερικό του θα κινούνται, σε αντίθετες κατευθύνσεις, δύο «παράλληλες» δεσμίδες από πρωτόνια, σωματίδια που βρίσκονται στους ατομικούς πυρήνες. Στη δομή θα υπάρχουν 300.000.000.000.000 πρωτόνια για κάθε δεσμίδα, που διαιρούνται σε 2.808 πακέτα σε απόσταση 7,5 μ. το ένα από το άλλο. Οι δεσμίδες θα διασταυρώνονται σε 4 σημεία, όπου έχουν τοποθετηθεί οι ανιχνευτές. Εκεί θα πραγματοποιούνται συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου, τις οποίες θέλουν να μελετήσουν οι επιστήμονες.
Καθεμιά σύγκρουση θα έχει ενέργεια «14 TEV», επτά φορές μεγαλύτερη από αυτή που είναι εφικτή στον πιο ισχυρό τωρινό επιταχυντή, τον Tevatron στο Fermilab του Σικάγο. Ενδεικτικά, αναφέρουμε ότι αυτή η ενέργεια αντιστοιχεί στην ενέργεια που παράγει ένα κουνούπι όταν πετά. Μπορεί να μοιάζει ασήμαντη, όμως δεν είναι για ένα πρωτόνιο, που είναι 10.000.000.000.000.000.000.000 φορές μικρότερο από ένα κουνούπι. Ας το δούμε και από μια άλλη άποψη: όλα τα πρωτόνια του πειράματος θα έχουν συνολική μάζα μόλις μισό εκατομμυριοστό του μικρογραμμαρίου... όμως θα είναι τόσο γρήγορα που η ενέργειά τους ισούται με 80 κιλά ΤΝΤ.
Η μετωπική σύγκρουση δύο πρωτονίων θα είναι τόσο βίαιη που θα καταστήσει δυνατό ένα φαινόμενο που για εμάς είναι παράδοξο, όμως προβλέπεται από τη θεωρία της σχετικότητας , τη μεταμόρφωση της ενέργειας σε ύλη. Η ενέργεια από τη σύγκρουση θα συγκεντρωθεί σε έναν απειροελάχιστο χώρο και θα μεταμορφωθεί σε εκατοντάδες σωματίδια που γεννιούνται φαινομενικά από το τίποτα και διαφεύγουν προς πάσα κατεύθυνση. Αυτό οι φυσικοί το ονομάζουν «γεγονός».
Το αίνιγμα της μάζας
Ο σκοπός των επιστημόνων είναι να εντοπίσουν και να μελετήσουν τα πιο ενδιαφέροντα γεγονότα από τα δισεκατομμύρια που συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο. Κάποια από αυτά οδηγούν στη δημιουργία του μποζόνιου Χιγκς, το οποίο ο νομπελίστας Λέον Λέντερμαν ονόμασε «το σωματίδιο του Θεού», λόγω της σημασίας του στη θεωρία σχετικά με την έσχατη δομή του σύμπαντος, το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Η ύπαρξη του μποζόνιου Χιγκς έχει θεμελιώδη σημασία για την αξιοπιστία αυτής της θεωρίας. Η μάζα όλων των σωματιδίων πρέπει να εξαρτάται από το πόσο έντονα αλληλεπιδρούν με το σωματίδιο Χιγκς. Χάρη στο LHC, όμως, οι φυσικοί θα μπορέσουν να ξεπεράσουν το Καθιερωμένο Πρότυπο... Για να βρουν τι; Κάποιες θεωρίες προβλέπουν την ύπαρξη πολλών ειδών σωματιδίων Χιγκς (όχι μόνο ενός). Άλλες θεωρίες υποθέτουν την ύπαρξη καινούριων σωματιδίων, που μπορούν να εξηγήσουν κάποια αστρονομικά αινίγματα, όπως τη σκοτεινή ύλη. Άλλες θεωρίες προβλέπουν ότι τα σωματίδια που σήμερα θεωρούνται «στοιχειώδη», και είναι λοιπόν αόρατα, στην πραγματικότητα αποτελούνται από άλλα σωματίδια, ακόμα μικρότερα. Τέλος, κάποιες άλλες θεωρίες προβλέπουν την ύπαρξη «κρυμμένων» χωρικών διαστάσεων.
Για να ερευνήσουμε αυτά τα ενδεχόμενα, θα χρειαστεί να εξετάσουμε τρισεκατομμύρια γεγονότα καθημερινά στο CERN. Όταν θα λειτουργεί πλήρως το LHC, σε καθένα από τα τέσσερα σημεία των πειραμάτων θα υπάρχουν περίπου ένα δις γεγονότα το δευτερόλεπτο. Θα επιλέγονται και θα καταγράφονται 100 το δευτερόλεπτο, σε μια ροή δεδομένων της τάξης των 100 Mbyte το δευτερόλεπτο, που αρκούν για να γεμίσουμε 6 εκατομμύρια cd των 500 MB σε ένα χρόνο συγκέντρωσης στοιχείων. Δηλαδή μια στήλη από cd με ύψος 10 χλμ.
Το μέλλον του ίντερνετ
Για τη διαχείριση και τη μελέτη αυτής της τεράστιας ποσότητας δεδομένων, το CERN δημιούργησε ένα ισχυρότατο δίκτυο υπολογισμού, το GRID, στο οποίο πολλοί βλέπουν το μέλλον του ίντερνετ... Δεν πρέπει άλλωστε να ξεχνάμε ότι ο παγκόσμιος ιστός γεννήθηκε ακριβώς έτσι, στο CERN, για τη διαχείριση των δεδομένων από τα πειράματα της δεκαετίας του 1980, και σήμερα το χρησιμοποιούμε όλοι μας.