ΝΕΤΡΙΝΑ Τα πιο παράξενα υποατομικά σωματίδια

ΝΕΤΡΙΝΑ

Τα πιο παράξενα υποατομικά σωματίδια

Λίγοι φυσικοί είχαν το προνόμιο της ανακάλυψης ενός υποατομικού σωματιδίου. Ομως, όταν ο Βόλφγκανγκ Πάουλι διατύπωσε τη θεωρία για την ύπαρξη του νετρίνου, το 1930, κατακλύστηκε από τύψεις: «Εκανα ένα φοβερό πράγμα», δήλωσε αργότερα. «Δήλωσα την ύπαρξη ενός σωματιδίου που δεν μπορεί να ανιχνευτεί».

Το νετρίνο πράγματι δεν είναι εύκολο να το «πιάσεις». Ξεφεύγει εύκολα απ' όλα τα φυσικά φράγματα, μεταξύ αυτών και από τα υλικά που οι φυσικοί χρησιμοποιούν στους επιταχυντές σωματιδίων. Μάλιστα, η συντριπτική πλειοψηφία των νετρίνων περνάει μέσα από ολόκληρο τον πλανήτη, χωρίς να «ακουμπήσει» ούτε ένα άλλο σωματίδιο. Ωστόσο, οι φόβοι του Πάουλι αποδείχτηκαν υπερβολικοί. Το νετρίνο μπορεί να ανιχνευτεί, αν και η ανίχνευσή του απαιτεί μεγάλη προσπάθεια και πειραματική ευρηματικότητα.

Τα νετρίνα είναι τα πιο παράξενα από τα θεμελιώδη σωματίδια και από άλλες πλευρές. Δε συμμετέχουν στο σχηματισμό ατόμων, ούτε και έχουν οποιαδήποτε σχέση με τη χημεία. Είναι τα μόνα ηλεκτρικά ουδέτερα υποατομικά σωματίδια (τα νετρόνια δεν είναι στοιχειώδη). Είναι εξαιρετικά ελαφριά, έχοντας λιγότερο από το ένα εκατομμυριοστό της μάζας του αμέσως βαρύτερου στοιχειώδους σωματιδίου, του ηλεκτρονίου, που είναι και το ίδιο εξαιρετικά ελαφρύ. Σα να μην έφταναν αυτά, τα νετρίνα μεταμορφώνονται περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο σωματίδιο, μετατρεπόμενα σε μια από τρεις ποικιλίες («αρώματα») νετρίνων.

Αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια προκαλούν την κατάπληξη στους φυσικούς επί περισσότερα από 80 χρόνια. Ακόμα και σήμερα θεμελιώδη ερωτήματα για τα νετρίνα παραμένουν αναπάντητα: Υπάρχουν μόνο τρία αρώματα νετρίνων ή μήπως περισσότερα; Γιατί όλα τα είδη νετρίνων είναι τόσο ελαφριά; Είναι τα νετρίνα αντισωματίδια του εαυτού τους; Γιατί τα νετρίνα αλλάζουν «χαρακτήρα» με τέτοια απίστευτη ζωηρότητα;

Σε όλο τον κόσμο - σε επιταχυντές σωματιδίων, σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, μέσα σε εγκαταλειμμένες στοές ορυχείων - τίθενται σε λειτουργία νέα πειράματα που έχουν σκοπό να απαντήσουν στα ερωτήματα. Οι απαντήσεις που θα δώσουν θεωρείται ότι θα προσφέρουν ουσιαστικές πληροφορίες για τις εσωτερικές λειτουργίες της ύλης σε πολύ βαθύ επίπεδο.

Οι παραξενιές του νετρίνο το κάνουν πολικό αστέρα που οδηγεί τους φυσικούς στο δύσκολο ταξίδι προς μια πιο ενοποιημένη θεωρία που θα περιγράφει με ένα συνεπές μαθηματικό σύστημα τα σωματίδια και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις), εξαιρουμένης της βαρύτητας. Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, η μέχρι στιγμής καλύτερη θεωρία για τα σωματίδια και τα πεδία, δε μπορεί να ενσωματώσει όλες τις ιδιαιτερότητες του νετρίνο. Χρειάζεται να επεκταθεί.

    

Ξετυλίγοντας το μαγγελανικό μυστήριο

Νέα δεδομένα από το Χαμπλ ρίχνουν φως στον τρόπο που δύο γαλαξίες δορυφόροι του Γαλαξία μας διατηρούν νεανική φωτεινότητα

Ο Γαλαξίας είναι κάτι πολύ περισσότερο από ένα μεγαλοπρεπές ουράνιο σπιράλ, που περιέχει δισεκατομμύρια άστρα. Είναι το επίκεντρο μιας γιγάντιας «αυτοκρατορίας», που εκτείνεται περισσότερο από ένα εκατομμύριο έτη φωτός και περιέχει περίπου 24 πιο μικρούς γαλαξίες, οι οποίοι περιφέρονται γύρω από το Γαλαξία, με τον ίδιο τρόπο που τα φεγγάρια περιφέρονται γύρω από ένα γιγαντιαίο πλανήτη.

Από τους δορυφόρους του Γαλαξία, κανένας δε συγκρίνεται με τα Νέφη του Μαγγελάνου, ένα ζευγάρι όμορφων γαλαξιών πιο ζωηρών και φωτεινών από οποιονδήποτε άλλο της γαλαξιακής ακολουθίας. Είναι ορατοί μόνο από το νότιο ημισφαίριο και αποτελούν ένα είδος μυστηρίου για τους αστρονόμους. Η βαρύτητα του Γαλαξία έχει ξεγυμνώσει όλους τους άλλους δορυφόρους γαλαξίες από τα αέρια που χρειάζονται για να σχηματιστούν μέσα τους νέα άστρα, αλλά το Μικρό και το Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος συνεχίζουν να είναι φωτεινά και ζωηρά, γεμάτα από λαμπερά νεαρά άστρα.

Τελευταία, συσσωρεύονται όλο και περισσότερα στοιχεία, που δείχνουν ότι τα Μαγγελανικά Νέφη είναι τόσο «υγιή», επειδή έχουν καταφέρει ως τώρα να αποφύγουν τη στενή επαφή με τον γαργαντούα Γαλαξία, που ξεγυμνώνει όποιον τον πλησιάζει πολύ. Μέχρι πριν από 7 χρόνια οι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι τα Μαγγελανικά Νέφη κάνουν μια πλήρη περιφορά μέσα σε ένα έως δύο δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τα νεότερα δεδομένα δείχνουν ότι μάλλον αυτό συμβαίνει σε τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, αν όχι περισσότερο. Πρόσφατες μετρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ ενισχύουν την άποψη ότι μάλλον πρόκειται για τον πρώτο γύρο των δύο μικρών γαλαξιών, ενδεχόμενο που εξηγεί τη νεανική τους εμφάνιση.

Ομως δε θα είναι πάντα έτσι. Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ήδη το Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος αφαιρεί αέρια και άστρα από το Μικρό, που τείνει να γίνει ένας σφαιροειδής νάνος γαλαξίας, όπως οι άλλοι συνοδοί του Γαλαξία μας. Μην περιμένει να δει κανείς καμιά σχετική αλλαγή στο νυχτερινό ουρανό. Πρόκειται για διαδικασία που θα πάρει πολύ, πάρα πολύ χρόνο...