Ο Κώστας Νικολόπουλος ήταν παρών στη ανακάλυψη του "σωματιδίου του Θεού"
Για τη φυσική ήταν μια τεράστια επιβεβαίωση που ήρθε μετά από πολλά χρόνια ερευνών. Ο Κώστας Νικολόπουλος λέει στο Magazine πώς "η έρευνα είναι μικρές στιγμές χαράς ανάμεσα σε διαστήματα προσπάθειας να υπερκεράσεις εμπόδια. Η έρευνα είναι η προσπάθεια σου ν’ απαντήσεις μεγάλες ερωτήσεις, απαντώντας σε μια σειρά από μικρότερες."
Καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιου του Μπέρμιγχάμ, ερευνητής στο CERN, συμμετείχε στο πέιραμα ATLAS που ανακάλυψε το μποζόνιο του Χιγκς. Περιγράφει ακόμα με συγκίνηση την ώρα που είδε για πρώτη φορά "τα γεγονότα" που υποδήλωναν ότι υπάρχει το σωματίδιο που μπορεί να μας δώσεις απαντήσεις για το πως φτιάχτηκε η ύλη. Ή πιο απλά, πώς φτιαχτήκαμε και εμείς.
Πώς επηρέασε η πανδημία την έρευνα στα πανεπιστήμια;
Ήταν μεγάλη αλλαγή. Δεν πηγαίναμε στο πανεπιστήμιο και στα εργαστήρια μας. Εμείς στη σωματιδιακή φυσική, επειδή έχουμε συνεργασίες σε όλο τον κόσμο, έχουμε εμπειρίες με το τι σημαίνει zoom. Το σημαντικότερο είναι το εργαστήριο. Μετά το πρώτο εξάμηνο, όμως, με πολλές προφυλάξεις λειτουργούσαμε και τα εργαστήρια.
Βιώσαμε ένα θρίαμβο της επιστήμης απέναντι στο κορονοϊό παρ’ όλα αυτά υπάρχει μια σημαντική μερίδα του πληθυσμού να συνεχίζει να την αμφισβητεί.
Θεωρώ ότι το πόσο γρήγορα βρέθηκε το εμβόλιο είναι μια απόδειξη που έχουμε φτάσει ως πολιτισμός όσον αφορά τη γνώση. Είναι θαυμαστή η επιμονή των ανθρώπων που βρήκαν τη λύση. Νομίζω ότι ξεχνάμε εύκολα πόσο καλύτερη είναι η ζωή μας. Λίγες γενιές πριν στην Ελλάδα, υπήρχαν σημαντικά προβλήματα βιωσιμότητας, που πια έχουν λυθεί. Είναι κρίμα, γιατί άμα ξεχνάς είσαι ικανός να επαναλάβεις τα ίδια λάθη. Δεν είμαι σίγουρος, αν ο λόγος που αυτή τη στιγμή οι άνθρωποι δεν εμπιστεύονται τα εμβόλια, είναι από άγνοια ή και από μια πολιτική διάθεσης αμφισβήτησης των πάντων. Αυτό που με τράβηξε πολύ στην επιστήμη, είναι ότι σίγουρα υπάρχουν ερμηνείες των φαινομένων, αλλά υπάρχουν και δεδομένα.
Και για το CERN και τα πειράματα είχαμε διάφορες θεωρίες. Ότι θα ανοίξει μια μαύρη τρύπα και θα μας καταπιεί ή ότι εκεί γίνονται οι διεργασίες της “νέας τάξης πραγμάτων”.
Το CERN είναι ένα από τα πλέον ανοιχτά εργαστήρια του κόσμου. Μέχρι πριν από λίγα χρόνια η φρούρησή του ήταν τυπική. Είχε μέσα μια καφετέρια που έμπαιναν από τα γύρω χωριά για να πιουν μια μπίρα. Στον καταστατικό του χάρτη, το CERN είναι υποχρεωμένο να λειτουργεί για το καλό του ανθρώπου. Όταν λέμε CERN δεν εννοούμε δέκα άτομα αλλά έναν μηχανισμό με 2.500 εργαζόμενους. Οι φυσικοί είναι λίγοι σε σχέση με τους υπόλοιπους.
Το CERN είναι μόνο ο επιταχυντής ή υπάρχουν και άλλα πειράματα;
Το μεγάλο του στοιχείο είναι οι επιταχυντές αλλά παράλληλα συμβαίνουν και άλλα πειράματα. Αυτή τη στιγμή είναι ας πούμε το πείραμα που έχει φτιάξει αντιυδρογόνο, και η ερώτηση τώρα είναι αν έχει τις ίδιες ιδιότητες με το υδρογόνο και να βρουν π.χ. αν πέφτει με τον ίδιο τρόπο, δηλαδή πέφτει με τον ίδιο τρόπο η ύλη και η αντιύλη; Επίσης σ’ ένα άλλο πείραμα ψάχνουμε ένα σωματίδιο που λέγεται αξιόνιο, που θεωρούμε ότι μπορεί να έρχεται από τον ήλιο και λύνει μια σειρά προβλήματα στη θεωρία μας. Καθώς περνούν τα χρόνια, μας παίρνει πάρα πολύ καιρό για να εκτελέσουμε ένα πείραμα.
Στις 4 Ιουλίου του 2012, πάντως ανακοινώσατε ότι βρήκατε το σωματίδιο του θεού.
Ανακαλύψαμε κάτι που δεν ξέραμε ακριβώς τι είναι. Στην πορεία με τις μελέτες, φτάνουμε στο συμπέρασμα ότι είναι ένα μποζόνιο Χιγκς αλλά είναι και συμβατό με όσα έλεγε η θεωρία.
Τι κάνει το μποζόνιο Χιγκς;
Υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα στη θεωρία. Πώς απέκτησαν τα σωματίδια μάζα; Τα μαθηματικά που είχαμε γράψει δεν επιδεχόντουσαν να βάλουμε μάζα στα σωματίδια. Εκεί ήρθε ο μηχανισμός Χιγκς που πρότεινε να παραμείνουν τα καλά στοιχεία της θεωρίας, ενώ αποκτούν μάζα τα σωματίδια. Εκεί εμφανίζεται το μποζόνιο Χιγκς που κατά βάση συνδέεται με την ύπαρξη μάζας. Η θεωρία λέει ότι στο σύμπαν μας υπάρχει ένα Χιγκς πεδίο και ουσιαστικά η αλληλεπίδραση με αυτό το πεδίο, δίνει μάζα στα σωματίδια. Όπως έχουμε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και κάποια στιγμή βλέπουμε το φωτόνιο.
Υπό μια έννοια να πούμε ότι αυτό που συνέβη στο πείραμά μας είναι η πιο βαρετή, πιο πληκτική εκδοχή και τη βρήκαμε όπως την είχαμε στο Καθιερωμένο Πρότυπο.
Αν δεν εμφανιζόταν το σωματίδιο του Θεού, τι θα κάνατε;
Ήμασταν σίγουροι ότι κάτι θα βρούμε στον μεγάλο αδρονικό επιταχυντή γιατί είχαμε ψάξει ήδη ελαφρότερες εκδοχές του σωματιδίου Χιγκς και δεν είχαμε βρει τίποτα. Ξέραμε πώς αν ήταν πολύ πιο βαρύ απ’ ότι φτιάχτηκε δεν θα επιτελούσε τους σκοπούς για τους οποίους επινοήθηκε να το πω πολύ απλά. Άρα ξέραμε, ότι αν δεν υπήρχε το σωματίδιο Χιγκς θα έπρεπε να υπάρχει μια άλλη φυσική.
Τι εννοείτε;
Υπάρχουν φυσικές διαδικασίες που συμμετέχει το σωματίδιο Χιγκς. Αν αυτές δεν υπήρχε το σωματίδιο θα έπρεπε να τις βλέπουμε να συμβαίνουν στον επιταχυντή μας με πολύ τεράστιους ρυθμούς. Άρα, αυτό που θέλω να πω είναι πώς ξέραμε ότι θα βρίσκαμε κάτι νέο που κάποια στιγμή θα το ερμηνεύαμε. Υπό μια έννοια να πούμε ότι αυτό που συνέβη στο πείραμά μας είναι η πιο βαρετή, πιο πληκτική εκδοχή και τη βρήκαμε όπως την είχαμε στο Καθιερωμένο Πρότυπο.
Άρα, δεν ξεκινάμε μια καινούρια θεωρία.
Οι θεωρίες έχουν πλάκα, γιατί καμιά φορα τα μαθηματικά προβλήματα, φέρνουν και την καταστροφή τους. Αντίστοιχα αν η μάζα του σωματιδίου ήταν πιο ελαφριά ή πιο βαριά, θα έπρεπε να βρεθεί μια νέα φυσική να εφαρμοστεί. Η αλήθεια είναι τώρα πως τα μαθηματικά του Καθιερωμένου Προτύπου ισχύουν μέχρι πάρα πολύ μεγάλες ενέργειες, και έτσι δεν χρειάζεται μια καινούρια θεωρία. Παρόλα αυτά, το Καθιερωμένο Πρότυπο δε μας λύνεις όλες τις απορίες.
Δηλαδή;
Δε μας εξηγεί στα σωματίδια της ύλης γιατί υπάρχει ανάμεσα τους τόσο μεγάλη διαφορά μάζας. Δεν ξέρουμε επίσης γιατί “άναψε” το πεδίο Χιγκς μετά το Big Bang, πώς ξεκίνησε και έχουμε μάζα; Γιατί έσπασε η συμμετρία και το πεδίο Χιγκς δεν είναι 0 στο κενό. Και άλλες απορίες. Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Παίρνει τη μάζα της από το Χιγκς; Ούτε αυτό το ξέρουμε.
Η θεωρητική φυσική αυτή τη στιγμή, έχει φύγει από τη σφαίρα του κατανοητού για έναν άνθρωπο που δεν γνωρίζει;
Σας μπέρδεψα, ε;
Όχι αλλά μπορώ να καταλάβω έναν ερευνητή που δημιουργεί ένα εμβόλιο ή έναν μηχανικό που ετοιμάζει το διαστημόπλοιο για τον Άρη. Αυτός που ψάχνει να βρει την αρχή του σύμπαντος έχει μπει σε αρκετά ακατανόητα μονοπάτια.
Αυτό όμως θα έπρεπε να το χαιρόμαστε. Με την έννοια ότι αποδεικνύει σε πόσο βαθμό έχουμε προχωρήσει. Πλέον, τις βασικές αρχές της φυσικής γύρω μας, τις κατανοούμε. Αυτό είναι εξαιρετική επιτυχία. Ότι καταλαβαίνουμε ότι τα σωματίδια W και Z (μποζόνιο) έχουν μάζα ήταν καίριο σημείο για την ύπαρξή μας, για το πώς λειτουργεί το σύμπαν. Η αλληλεπίδραση που μεταφέρουν το W και το Z, παραβιάζει τη συμμετρία ύλης και αντιύλης, και αυτή η αντισυμμετρία μας δίνει πλεόνασμα ύλης και φτιάχτηκε όλο αυτό που βλέπουμε γύρω μας. Αυτό είναι εξαιρετική επιτυχία. Οπότε, τώρα πάμε ένα βήμα παραπέρα…
Τι μας ενδιαφέρει, δηλαδή;
Πολλά πράγματα που ενδιαφέρουν τους πάντες.Πώς προήλθε αυτή η αντισυμμετρία, λίγο μετά το Big Bang; Είναι πολύ σημαντικό να το καταλάβουμε. Επίσης, φεύγοντας από το CERN να καταλάβουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη. Με βάση τις παρατηρήσεις μας το 85% της μάζας του σύμπαντος είναι σε μια μορφή που δεν ξέρουμε τίποτα γι’ αυτή, απλά ότι είναι εκεί. Μπορεί να μην επηρεάζει την καθημερινότητά μας το 85% της ύλης αλλά μας ενδιαφέρει γιατί τελικά ο γαλαξίας μας παρέμεινε μαζί και εμείς γυρνάμε γύρω από τον ήλιο; Αν δεν υπήρχε σκοτεινή ύλη, δε θα υπήρχε γαλαξίας.
Που “βλέπουμε” τη σκοτεινή ύλη;
“Βλέπουμε” το φως και τ’ αστέρια να κινούνται μ’ έναν τρόπο που δεν δικαιολογείται από την ύλη που βλέπουμε, την ύλη που εκπέμπει φως. Άρα, υπάρχει επιπλέον ύλη που δεν φαίνεται.
Πώς θα τη δούμε;
Υπάρχουν μια σειρά προσεγγίσεις. Για παράδειγμα στους επιταχυντές μέσα θ’ αλληλεπιδρούν τα σωματίδια. Για παράδειγμα στο Χιγκς, θα μπορούσαμε να δούμε αλληλεπιδράσεις, παρατηρώντας ότι κάτι μας λείπει μετά τη σύγκρουση πρωτονίων. Άλλος τρόπος είναι προσπαθούμε με τηλεσκόπια να βρούμε φωτόνια που προκύπτουν από εξαϋλώσεις σκοτεινής ύλης. Ο κύριος τρόπος όμως είναι με πειράματα απευθείας ανίχνευσης όπου εκεί φτιάχνουμε έναν ανιχνευτή, τον βάζουμε σ’ ένα υπόγειο σκοτεινό και περιμένουμε ένα άτομο της σκοτεινής ύλης να χτυπήσει στον ανιχνευτή μας. Είναι πολύ δύσκολα πειράματα, απαιτούν υψηλές συνθήκες καθαρότητας, να μην έχεις σωματίδια, πετρώματα ραδιενεργά, κοσμικές ακτίνες.
Μας λείπει ένας Αϊνστάιν, ένας σούπερ σταρ φυσικός;
Υπάρχουν περίοδοι που το πείραμα τραβάει τη θεωρία και αντίστροφα. Τα τελευταία 40 χρόνια, είχαμε μια θεωρία πολύ δυνατή που μας ζητούσε να την επιβεβαίωσουμε. Η ανακάλυψη του Χιγκς στην ουσία δεν πίεσε τη θεωρία να βρει κάτι διαφορετικό. Είμαστε σε μια φάση που χρειαζόμαστε κάτι ακόμα πειραματικό ώστε να σπρώξει τα πράγματα. Φυσικά περιπτώσεις σαν τον Αϊνστάιν είναι σπάνιες. H θεωρία της Γενικής Σχετικότητα, προήλθε από το πουθενά. Ότι ύλη καμπυλώνει τον χωροχρόνο και από εκεί προκύπτουν οι μαύρες τρύπες και ούτω καθεξής. Αυτό ήταν τεράστιο άλμα.
Πώς του ήρθε;
Μακάρι να ήξερα. Νομίζω ότι ο Αϊνστάιν είχε μια εξαιρετική ικανότητα να φτιάχνει νοητικές καταστάσεις και να προσπαθεί να τις επιλύσει. Ήταν τεράστια τα άλματα στις ιδέες για να φτάσει στις ιδέες της Γενικής Σχετικότητας. Η μεγάλη της επιτυχία ήταν ότι προέβλεψε την παρουσία των μαύρων τρυπών. Ο Χόκινγκ έκανε πολύ δουλειά για το πώς λειτουργεί ως φυσικό αντικείμενο. Αλλά τώρα τα βαρυτικά κύματα, επιβεβαιώνουν πάλι τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
Αλλά για να επιστρέψουμε πάλι, μας λείπει ένας Αϊνστάιν;
Έχουμε προχωρήσει σε τέτοιο επίπεδο που πραγματικά αυτή τη στιγμή είναι να έχουμε ένα σπρώξιμο από το πείραμα. Και οι πειραματικές ομάδες επειδή είναι σε μεγάλο βαθμό, συνεργασίες, που τα 50 άτομα θεωρείται μικρή ομάδα, γι’ αυτό έχουμε πια ομάδες και όχι μονάδες που προχωράνε την επιστήμη.
Τελικά συνέβησαν όλα τυχαία ή υπάρχει μια θεωρία που τα εξηγεί όλα;
Η προσπάθεια μας να βρούμε την θεωρία των πάντων είναι μια σημαντική αναζήτηση που θα έρθει σιγά σιγά. Από εκεί και πέρα, η τυχαιότητα είναι ένα μεγάλο θέμα. Μπορεί κάποιος ν’ αναρωτηθεί αν το σύμπαν που ζούμε είναι το μοναδικό σύμπαν που θα μπορούσε να φτιαχτεί; Ίσως είναι αυτό που θα μπορούσε να έχει ανθρώπους που να ρωτάνε αν είναι όλα τυχαία.
Είστε τυχερή γενιά;
Θεωρώ ότι είμαστε μια αρκετά τυχερή γενιά επιστημόνων. Μια γενιά που σπούδασε και βρέθηκε στην κατάλληλη στιγμή στο σημείο για να γιορτάσει μια μεγάλη ανακάλυψη, το μποζόνιο.
Πώς ήταν οι στιγμές που συνέβαινε η ανακάλυψη του Χιγκς;
Στις 4 Ιουλίου όταν έγινε η παρουσίαση η ανακάλυψης έγινε σε δύο κανάλια διάσπασης. Δηλαδή το Χιγκς, να διασπάται σε δύο φωτόνια και η άλλη σε τέσσερα λεπτόνια. Υπήρχε η εξής διαφορά, το Χιγκς σε δύο φωτόνια το περιμέναμε να έρθει. Τα τέσσερα λεπτόνια μας έσκασαν ξαφνικά τρία γεγονότα μαζεμένα μια εβδομάδα πριν γίνει η παρουσίαση. Θυμάμαι ότι με ρώταγε ο υπεύθυνος του γκρουπ, “Κώστα τι γίνεται, οι άλλοι βλέπουν. Εσείς;” Θυμάμαι ότι ήταν ένα βράδυ, δύο το πρωί όταν τα είδαμε. Τεράστια στιγμή.
Μια “τεράστια στιγμή” για σας, άλλοι μπορεί να πιστεύουν ότι είναι πεταμένα λεφτά.
Να το συζητήσουμε γιατί μ’ ενδιαφέρει αυτό. Υπάρχει μια παρανόηση. Σκεφτόμαστε αυτή τη στιγμή για το ποιο πρέπει να είναι το επόμενο πείραμα στον επιταχυντή. Υπάρχει η σκέψη να φτιάξουμε έναν καινούριο στην περιοχή της Γενεύης που θα έχει 8 φορές περισσότερη ενέργεια. Υπάρχει συνέχεια μια κριτική ότι είναι πολύ ακριβό. Ο κόσμος έχει παραπλανηθεί και θα εξηγήσω γιατί. Αν μιλήσουμε για το κόστος του μεγάλου επιταχυντή είναι 20 δισεκατομμύρια φράγκα. Είναι τόσα, σε μια περίοδο 30 με 35 χρόνων. Αν πάρουμε και το αναλύσουμε σε σχέση με αμυντικές δαπάνες θα δούμε ότι δεν είναι και τόσο ακριβή. Μπορεί το νούμερο να φαίνεται μεγάλο αλλά να δούμε τι μας επιστρέφει και πίσω. Κάτι που ο κόσμος ξεχνάει, είναι ότι ένα μεγάλο μέρος της επένδυσης δίνουν δουλειές σε κόσμο. Ένα μεγάλο κομμάτι είναι επίσης τεχνολογία που επιστρέφει στην καθημερινή ζωή.
Δεν υπάρχουν σχόλια