11 Σεπ, 2009

Ένας παράδοξος αγγελιοφόρος του Σύμπαντος

Ένας παράδοξος αγγελιοφόρος του Σύμπαντος

Τα νετρίνια είναι τα πιο παράδοξα σωματίδια που υπάρχουν. Ξεκινούν από τον Ήλιο αλλά και τις εσχατιές του Σύμπαντος και φθάνουν στη Γη από όλες τις κατευθύνσεις του ουρανού. Δεν τα σταματά τίποτα: διαπερνούν όσους πλανήτες, άστρα ή νεφελώματα συναντήσουν στον δρόμο τους, διασχίζουν απέραντες κοσμικές αποστάσεις χωρίς πρακτικά να το αισθανθούν.

Καθώς λοιπόν η αλληλεπίδραση τους με την ύλη είναι πολύ σπάνια, η ανίχνευσή τους γίνεται έργο δύσκολο. Υπολογίζεται ότι το νετρίνο μπορεί να διαπεράσει ένα πάχος μολύβδου εκατοντάδων τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων χωρίς να απορροφηθεί!

Ας σημειωθεί ότι η ύπαρξη του νετρίνο αποτέλεσε αρχικά μια καθαρά θεωρητική σύλληψη. Το 1930, ο κορυφαίος Αυστριακός φυσικός W. Pauli, διαπίστωσε ότι στις περιπτώσεις που κάποια ραδιενεργά ισότοπα απέβαλαν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, ο «ενεργειακός ισολογισμός» ήταν αρνητικός. Έλειπε, δηλαδή, μια ποσότητα ενέργειας. Για να ικανοποιήσει τον ιερό νόμο της διατήρησης της ενέργειας, ο Pauli υπέθεσε τότε την ύπαρξη ενός αόρατου και άυλου σωματιδίου, που θα ονομαστεί πολύ αργότερα νετρίνο. Δεν διέθετε καμιά παρατηρήσιμη ιδιότητα, είχε όμως τη σπουδαία αποστολή να μεταφέρει τη χαμένη ενέργεια των πυρηνικών αντιδράσεων. Ήταν ένα τίποτα, που ωστόσο έμοιαζε να είναι κάτι.

Η υποθετική παρουσία των νετρίνων έμελλε να επιβεβαιωθεί πανηγυρικά μερικές δεκαετίες αργότερα. Σε ένα έξυπνο πείραμα -από τα πρώτα που έγιναν- ο αστροφυσικός Ρέιμοντ Ντέιβις χρησιμοποίησε μια τεράστια δεξαμενή γεμάτη με 10.000 γαλόνια κοινού απορρυπαντικού, που όπως είναι γνωστό περιέχει το χημικό στοιχείο χλώριο. Τη δεξαμενή αυτή ο Ντέιβις τοποθέτησε σε ένα εγκαταλελειμμένο ορυχείο χρυσού στη Νότια Ντακότα της Αμερικής, 1.500 μέτρα κάτω από το έδαφος.

Έτσι εξασφάλισε ότι, από την πληθώρα των σωματιδίων της κοσμικής ακτινοβολίας, μόνον τα διεισδυτικά νετρίνα που προέρχονται από τον Ήλιο θα έφταναν σε αυτά τα βάθη· και όπως προέβλεπε η θεωρία, θα αντιδρούσαν -έστω ελάχιστες φορές- με το χλώριο του απορρυπαντικού, σχηματίζοντας το ραδιενεργό στοιχείο αργό. Τα πειραματικά αποτελέσματα ήσαν αναμφισβήτητα: Στην διάρκεια μιας δεκαπενταετίας, κάπου 2.000 άτομα αργού εντοπίστηκαν στη δεξαμενή, αποδεικνύοντας την ύπαρξη του νετρίνο.

Όπως επιβεβαιώθηκε από πολλά πειράματα που ακολούθησαν, το νετρίνο είναι πράγματι ένα «φαντασματικό» σωματίδιο. Δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο και η μάζα του είναι απειροελάχιστη. Μόλις και φθάνει -κρατήστε την αναπνοή σας!- τα 20 εκατομμυριοστά τού τρισεκατομμυριοστού τού ενός τρισεκατομμυριστού τού γραμμαρίου! Αυτό του επιτρέπει, σύμφωνα με την θεωρία της Σχετικότητας, να ταξιδεύει σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός: δηλαδή 300 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Όσο ο ευγενικός αναγνώστης διαβάζει αυτή τη φράση, 10 εκατομμύρια νετρίνα που προέρχονται από τον Ήλιο διαπερνούν το σώμα του. Μέχρι όμως να τελειώσει η παράγραφος, θα έχουν ήδη φτάσει πέρα από το φεγγάρι.

Όσο πάντως τα πειράματα επιβεβαίωναν την ύπαρξη αλλά και τις απίστευτες ιδιότητες του νετρίνο, τόσο η σημασία του για την εξέλιξη και τις διεργασίες του Σύμπαντος αναδεικνυόταν καθοριστική. Υπήρχε όμως ένα σημαντικό πρόβλημα: ήταν ήδη γνωστό ότι οι πυρηνικές αντιδράσεις, που δίνουν ζωή και ενέργεια στον Ήλιο μας, είχαν αποτέλεσμα να παράγονται τεράστιοι αριθμοί νετρίνων. Ο αριθμός τους όμως, που ανίχνευαν οι πειραματικές συσκευές στη Γη, ήταν πολύ μικρότερος από ό,τι προέβλεπαν οι ακριβείς θεωρητικοί υπολογισμοί! Φαίνεται ότι κάποια νετρίνα χάνονταν στον δρόμο ή, οικεία βουλήσει, άλλαζαν κατεύθυνση.

Το μυστήριο παρέμενε επί πολύ άλυτο και προκαλούσε ποικίλες ερμηνείες και υποθέσεις. Η λύση, όμως, όπως συμβαίνει συχνά στη Φυσική, ήρθε από μια αναπάντεχη κατεύθυνση: διαπιστώθηκε ότι το νετρίνο δεν είναι απλώς ένα τίποτα, αλλά ένα τίποτα που παρουσιάζεται στον κόσμο μας με τρεις «μορφές»! Η κάθε μορφή του συνδέεται αναπόσπαστα με ένα άλλο σωματίδιο, ως να έχουν ορκισθεί αιώνια πίστη και αφοσίωση: η πρώτη, με το γνωστό μας ηλεκτρόνιο· η δεύτερη με ένα άλλο σωματίδιο, το μ-μεσόνιο, που υπάρχει άφθονο στην κοσμική ακτινοβολία· η τρίτη -τέλος- μορφή του, συνδέεται με το σωματίδιο τ (πάλι ελληνικό γράμμα!), που υπήρχε ήδη στο οπλοστάσιο της πειραματικής Φυσικής.

Το νετρίνο έμοιαζε να παίρνει την εκδίκησή του. Ενώ πολλοί αμφέβαλαν αρχικά για την ύπαρξή του, τώρα δεν ήταν απλώς βέβαιο ότι υπήρχε, αλλά εμφανιζόταν και σε τρεις διαφορετικές μορφές! Πειράματα μάλιστα σε πολλά εργαστήρια της Γης -στην Αμερική και στην Ιαπωνία, στη Ρωσία αλλά και στην Ιταλία- επιβεβαίωσαν και μιαν άλλη συγκλονιστική του ιδιότητα. Ότι τα νετρίνα είχαν την ικανότητα να μεταμορφώνονται «κατά βούληση» από το ένα είδος στο άλλο! Το μεγάλο αίνιγμα των ηλιακών νετρίνων είχε βρει τη λύση του. Στον δρόμο τους προς τη Γη, μεταμορφώνονται σε ένα από τα είδη τους που οι πειραματικές συσκευές δεν μπορούν να ανιχνεύσουν. Το νετρίνο προσπαθούσε να κρατήσει ζηλότυπα τα μυστικά του. Στάθηκε όμως αδύνατον να αντισταθεί στην επιμονή και στην ικανότητα των επιστημόνων.

Καθώς το νετρίνο έδειχνε ικανό να μεταφέρει πολύτιμες πληροφορίες από τα βάθη του Σύμπαντος αλλά και την καρδιά της ύλης, οι συσκευές για την ανίχνευση και τη μελέτη του μεγάλωναν σε μέγεθος και δυνατότητες. Ο καθηγητής Μεσατόσι Κοσίμπα -τιμήθηκε το 2002 με το βραβείο Νόμπελ- κατασκεύασε στην Ιαπωνία μια πειραματική διάταξη αφάνταστης πολυπλοκότητας, που είναι γνωστή με το όνομα «Καμιοκάντε». Αποτελείται από μια τεράστια κυλινδρική δεξαμενή, που περιέχει 3.000 τόνους νερό, και τοποθετήθηκε σε ένα υπόγειο σπήλαιο, για να προστατευθεί από την κοσμική ακτινοβολία. Μια γαλαζωπή ανταύγεια, που ονομάζεται «ακτινοβολία Τσερένκοφ» εκπέμπεται κάθε φορά που ένα νετρίνο αντιδράσει με τα μόρια του νερού. Ευαίσθητοι φωτοανιχνευτές επισημαίνουν την εμφάνιση της ακτινοβολίας και με χιλιάδες καλωδιώσεις καταγράφουν την «παρατήρηση» του νετρίνο σε κεντρικούς υπολογιστές. Καθώς λοιπόν αυτή η διάταξη συλλαμβάνει νετρίνα από το μακρινό Διάστημα, και «αποκωδικοποιεί» τις σημαντικές πληροφορίες που μεταφέρουν, αποτελεί ένα νέο είδος τηλεσκοπίου. Παρόμοια «τηλεσκόπια νετρίνων», που έχουν αυτήν τη στιγμή ολοένα και μεγαλύτερη παρουσία σε πολλά σημεία της Γης σηματοδοτούν την απαρχή μιας καινούργιας εποχής στην Αστρονομία. Στα πανεπιστημιακά βιβλία του μέλλοντος θα αποκαλείται «αστρονομία νετρίνο».

Με έναν δραματικό άλλωστε τρόπο, το ίδιο το Σύμπαν σηματοδότησε την έναρξη της εποχής αυτής. Μια κατακλυσμική αστρική έκρηξη, που λάμπει στο στερέωμα όσο χίλιοι γαλαξίες, παρατηρήθηκε το 1987 στο γειτονικό μας «Νέφος του Μαγγελάνου». Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, σε μια τέτοια έκρηξη -που είναι γνωστή ως έκρηξη υπερκαινοφανούς- μια πλημμυρίδα νετρίνων εγκαταλείπει πρώτη το σκηνικό της έκρηξης, μεταφέροντας το μεγαλύτερο μέρος τής ενέργειας που εκλύεται από το άστρο. Όπως λοιπόν υπολογίστηκε, η αστρική έκρηξη του 1987, με τις θερμοκρασίες που παρήχθησαν να φτάνουν τα 50 δισεκατομμύρια βαθμούς, βομβάρδισε μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα κάθε τετραγωνικό εκατοστό του πλανήτη μας με 10 περίπου δισεκατομμύρια νετρίνα! Μόνον όμως 19 από αυτά κατόρθωσαν να ανιχνεύσουν οι επιστήμονες με συσκευές -που είχαν σημειωτέον στηθεί για άλλο σκοπό!- στην Ιαπωνία και το Οχάιο της Αμερικής. Τα υπόλοιπα τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων νετρίνα διέσχισαν ακαριαία τη Γη και συνέχισαν ακάθεκτα το απέραντο ταξίδι τους στο κοσμικό Διάστημα.

Η αστρονομία του νετρίνο αναπτύσσεται λοιπόν ραγδαία, και όπως φαίνεται θα ανοίξει ένα καινούργιο παράθυρο στην παρατήρηση του Σύμπαντος. Η εξέλιξη αυτή αποτελεί ταυτόχρονα -ή έπρεπε τουλάχιστον να αποτελεί!- και μια πηγή εθνικής υπερηφάνειας. Διότι με το πείραμα ΝΕΣΤΩΡ, που γίνεται τώρα και μια δεκαπενταετία στην θάλασσα της Πύλου, και σε βάθος 4.000 μέτρων, η Ελλάδα πρωτοπόρησε στην προσπάθεια ανίχνευσης των νετρίνων από το κοσμικό διάστημα. Έτσι, η επική προσπάθεια του καθηγητή Λεωνίδα Ρεσβάνη και των συνεργατών του, έδωσε το δικαίωμα στη χώρα μας-ναι, στην ίδια Ελλάδα της ευτέλειας και των κενών λόγων! -να διεκδικεί σήμερα την εγκατάσταση στην Πύλο ενός τεράστιου ευρωπαϊκού εργαστηρίου ανίχνευσης νετρίνων, που θα περικλείει ένα κυβικό χιλιόμετρο νερού και πολύπλοκες συσκευές στα βάθη της θάλασσας. Η εθνική υπερηφάνεια λοιπόν, δίδει τώρα τη θέση της στην εθνική ευθύνη. Χρειάζονται συντονισμένες κινήσεις, σε πολιτικό αλλά και επιστημονικό επίπεδο, για να αποφασιστεί η εγκατάσταση -υπάρχουν κι άλλοι διεκδικητές- τού υποθαλάσσιου αυτού τηλεσκοπίου στα ελληνικά νερά. Τούτο θα σημαίνει πολλά και σημαντικά για την ελληνική επιστήμη, αλλά και για την άλλη εκείνη «ανάπτυξη» που τόσο χρειάζεται ο τόπος.

Όσο για τον ευγενικό αναγνώστη, που ήδη θα διερωτάται πώς γίνεται ο υπογράφων να ασχολείται με τα φευγαλέα νετρίνα όταν φωτιές πραγματικές και άλλες άυλες καίνε τα δάση και τις ψυχές μας, η απάντηση είναι απλή: ακριβώς γι' αυτό! Δεν έχει πια πολλές ανάσες η πατρίδα μας. Η τέχνη κάποτε, η επιστήμη άλλοτε. Είναι μια προαιώνια παρηγοριά, όταν ο κατήφορος είναι πολύς και ωστόσο η φλυαρία για τα ασήμαντα κυριαρχεί.

Το άρθρο δημοσιεύτηκε στην Ελευθεροτυπία

photo gallery

 

   

european parlament to potami

topTOP

×

Αυτή η σελίδα χρησιμοποιεί cookies για να διαχειριστεί τα στοιχεία χρήσης, στατιστικά πλοήγησης και άλλες λειτουργίες. Επισκεπτόμενοι τη σελίδα μας συμφωνείτε οτι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε cookies.