Στο στόχαστρο στοιχειώδη σωματίδια από το νεογέννητο σύμπαν

στις

Έπειτα από χρόνια προετοιμασίας, στην τελική ευθεία βρίσκεται πλέον το πείραμα Ptolemy στο Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος του Πανεπιστημίου Princeton (PPPL) στις ΗΠΑ. Στόχος του πειράματος είναι να δοκιμάσει να ανιχνεύσει νετρίνα από την εποχή που η ηλικία του σύμπαντος ήταν μόλις 1 δευτερόλεπτο.

peirama-ptolemy-sto-ergastirio-fusikis-plasmatos-tou-panepistimiou-princeton-pppl

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Στην περίπτωση που η απάντηση είναι θετική, τότε θα έχουν ανοίξει έναν δρόμο ώστε η επιστημονική κοινότητα να μπορεί να δει «βαθύτερα» από ποτέ στη συμπαντική ιστορία,   αναπτύσσοντας μία μεγαλύτερη πειραματική διάταξη για να τον αξιοποιήσουν.

Τα νετρίνα που έχει βάλει στο «στόχαστρο» το Ptolemy δεν έχουν εντοπισθεί ποτέ, παρόλο που προβλέπονται από την επικρατούσα θεωρία για την εξέλιξη του σύμπαντος, σύμφωνα με την οποία εμφανίσθηκαν ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν ξεκίνησαν οι ενώσεις πρωτονίων και νετρονίων για τον σχηματισμό των πρώτων πυρήνων.

Ο λόγος είναι ότι αυτά τα «απομεινάρια» του νεογέννητου κόσμου είναι δύσκολο να ανιχνευθούν. Ένα πρόβλημα που οι υπεύθυνοι του πειράματος αισιοδοξούν πως κατάφεραν να λύσουν, αξιοποιώντας το γεγονός ότι τα νετρίνα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το τρίτιο, ένα ισότοπο του υδρογόνου.

Το Ptolemy θα ξεκινήσει το καλοκαίρι, ενώ μέχρι το τέλος της επόμενης χρονιάς οι Αμερικανοί ερευνητές θα έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία τα οποία θα δείχνουν αν όντως μπορούν να καταγραφούν νετρίνα που κυριολεκτικά προέρχονται από την «αυγή» της κοσμικής δημιουργίας.

Σε μία τέτοια περίπτωση, θα αυξηθεί η ενέργεια των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου, με συνέπεια να «προδοθεί» η παρουσία των σωματιδίων.

Με δεδομένο πως η αύξηση της ενέργειας είναι πολύ μικρή, το «στοίχημα» για το Ptolemy είναι αν μπορεί να την ανιχνεύσει. Κάτι που μόνο εύκολο δεν είναι αφού, όπως σημειώνει ο φυσικός και επικεφαλής του πειράματος Κρις Τάλι, μοιάζει με το να θέλει κανείς να καταγράψει τους σφυγμούς ενός συγκεκριμένου φιλάθλου σε ένα κατάμεστο γήπεδο.

Όπως είναι φυσικό, στην «καρδιά» του πειράματος θα βρίσκεται το δείγμα τρίτιου, μία ποσότητα 0,00001 γραμμαρίων από το συγκεκριμένο ισότοπο του υδρογόνου,  η οποία θα έχει εμφυτευθεί σε γραφένιο, δηλαδή σε ένα φύλλο άνθρακα με πάχος μόλις 1 ατόμου.

Για τη μέτρηση των ενεργειών των ηλεκτρονίων που θα εκπέμπονται από τη διάσπαση του τρίτιου θα χρησιμοποιηθούν υπεραγώγιμοι μαγνήτες και άλλες εξαιρετικά ευαίσθητες συσκευές, οι οποίες θα πρέπει να βρίσκονται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία, λίγο μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν.

Αν η ιδέα πετύχει στην πράξη, τότε στην επόμενη φάση του πειράματος θα χρησιμοποιηθεί μία μεγαλύτερη διάταξη και πολύ μεγαλύτερο δείγμα, αυτή τη φορά από 100 γραμμάρια τρίτιου. Στη μεγαλύτερη παραλλαγή του, με τη βοήθεια νετρίνων από το «νεογέννητο» σύμπαν, το PTOLEMY θα μπορέσει ρίξει «φως» σε μία εποχή της κοσμικής ιστορίας για την οποία μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν παρατηρησιακά δεδομένα.

Την ίδια στιγμή πάντως, αν πετύχει το πείραμα, δεν αποκλείεται να οδηγήσει και σε άλλες εξίσου εντυπωσιακές ανακαλύψεις. Κι αυτό γιατί ενδεχομένως να ανιχνεύσει επίσης «αποστειρωμένα νετρίνα», δηλαδή υποθετικά στοιχειώδη σωμάτια που ορισμένοι επιστήμονες υποστηρίζουν πως είναι το συστατικό της σκοτεινής ύλης.

Πηγή

Advertisements