Πόσα είδη σωματιδίων υπάρχουν στη φύση; Η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων ασχολείται με αυτή την ερώτηση επί μακρόν. Είναι τελικά τα 12 σωματίδια που περιλαμβάνονται στα βασικά μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής; Σε αυτές τις ερωτήσεις απαντούν ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καρλσρούης, του CERN και του Πανεπιστημίου Χάμπολντ που δημοσιεύονται στο τρέχον τεύχος της επιθεώρησης Physical Review Letters. Τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης, που ονομάζονται και φερμιόνια, αποτελούν τα βασικά συστατικά του σύμπαντος. Από αυτά συνίστανται ο,τιδήποτε παρατηρούμε στη Γη ή στο Σύμπαν.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι φυσικοί δεν γνώριζαν αν όλα τα σωματίδια της ύλης ήταν τα 12 γνωστά. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής , η ύλη στο Σύμπαν αποτελείται από 12 είδη φερμιονίων, τα οποία διακρίνονται σε τρεις γενιές των τεσσάρων έκαστη βάσει ομοιοτήτων. Αν συνυπολογίσουμε και τις διάφορες «ποικιλίες» κάθε είδους, προκύπτουν συνολικά 48 διαφορετικά φερμιόνια. Η στατιστική ανάλυση έδειξε πως η ύπαρξη άλλων φερμιονίων μπορεί να αποκλειστεί με πιθανότητα 99,99999%. Ωστόσο σημαντικά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα: Γιατί η φύση χρειάζεται 12 είδη φερμιονίων και όχι λιγότερα; Γιατί το Σύμπαν αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από ύλη και όχι από αντιύλη; Και ποια είναι η φύση της αόρατης «σκοτεινής ύλης», η οποία αλλά είναι πέντε φορές περισσότερη στο Σύμπαν από την η ύλη που βλέπουμε;

Η νέα μελέτη βασίζεται σε δύο παραδοχές: πρώτον, αν υπάρχουν άγνωστα φερμιόνια η μάζα τους θα ήταν τόσο μεγάλη ώστε αυτά δεν θα μπορούσαν να παραχθούν με τους σημερινούς επιταχυντές. Η δεύτερη παραδοχή είναι ότι το σωματίδιο Χιγκς έχει πράγματι τη μάζα που μετρήθηκε στο CERN.

Συνδυάζοντας δεδομένα από τον LHC, τον αμερικανικό επιταχυντή Tevatron και άλλα πειράματα, οι ερευνητές υπολογίζουν ότι, αν υπήρχαν άγνωστα φερμιόνια, θα αλληλεπιδρούσαν με το Χιγκς, θα άλλαζαν τις ιδιότητές του και θα εμπόδιζαν έτσι την παρατήρησή του.

Με άλλα λόγια, η ανακάλυψη του Χιγκς σημαίνει ότι δεν υπάρχουν άγνωστα φερμιόνια.

Το μποζόνιο του Χιγκς ή “Σωματίδιο του Θεού” θεωρείται από τους φυσικούς ως το κλειδί της θεμελιώδους δομής της ύλης, το σωματίδιο που δίνει στην ύλη την μάζα της, σύμφωνα με τη θεωρία του «Καθιερωμένου Μοντέλου».

«Πατέρας» του μποζονίου είναι ο Βρετανός φυσικός Πίτερ Χιγκς, ηλικίας 83 ετών σήμερα, ο οποίος στις αρχές του 1960 μαζί με άλλους πέντε επιστήμονες υποστήριξε την ύπαρξη ενός μηχανισμού μέσω του οποίου η ύλη στο σύμπαν αποκτά τη μάζα της.

Μάλιστα όπως χαρακτηριστικά έλεγε ο Χιγκς, αν κάπου υπήρχε ένα αόρατο πεδίο υπεύθυνο για τη διαδικασία, αυτό έπρεπε να αποτελείται από σωματίδια.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αμέσως μόλις έγινε η Μεγάλη Έκρηξη, πολλά σωματίδια δεν είχαν μάζα αλλά την απέκτησαν χάρη σε αυτό το αόρατο πεδίο που απλώνεται στο Σύμπαν.

Αλληλεπιδρώντας με το πεδίο, το σωματίδιο αποκτά μάζα. Η ύπαρξη του σωματιδίου του Χιγκς θεωρείται ουσιαστικής σημασίας για να λύσουμε τον γρίφο της προέλευσης της μάζας.

ΠΗΓΗ:econews.gr