Η γέννηση της Αστροσωματιδιακής Φυσικής και η Αστρονομία του Νετρίνου

 Created on Saturday 22 Sep 2007
by Άννα Χριστοδούλου

Άννα Χριστοδούλου's picture
Pin It
1339
vote

Τα επιστημονικά πεδία μελέτης των φαινομένων του σύμπαντος είναι η αστρονομία, η αστροφυσική και η σωματιδιακή φυσική, χάρη στην οποία χρησιμοποιώντας επιταχυντές σωματιδίων υψηλών ενεργειών μπορούμε να ερευνήσουμε τις συνθήκες γέννησης του κόσμου μας.
Η αστρονομία είναι η πρώτη επιστήμη που ανέπτυξε ο άνθρωπος. Ήταν ιδιαίτερα πρακτική, αφού για παράδειγμα, χάρη στην κίνηση του φεγγαριού υπολογίζονταν οι μήνες και οι εποχές της σποράς, του θέρους, κτλ. Τα τελευταία πενήντα χρόνια ξέφυγε από το παραδοσιακό τηλεσκόπιο και τώρα πια χρησιμοποιεί ό,τι πιο μοντέρνο έχει να επιδείξει η τεχνολογία. Από δορυφορικά παρατηρητήρια μέχρι συσκευές σαν ραντάρ διαστήματος που είναι τα όργανα τις ραδιοαστρονομίας.
Το φωτόνιο, το σωματίδιο δηλαδή του φωτός, χάρη στο οποίο βλέπουμε, είναι ένα από τα περίπου τριακόσια σωματίδια που υπάρχουν στον κόσμο μας και μέχρι τώρα ήταν ο αποκλειστικός αγγελιοφόρος μας από τις μακρινές γωνιές του σύμπαντος. Η Αστροσωματιδιακή Φυσική γεννήθηκε μαζί με την ιδέα να χρησιμοποιήσουμε και κάποιο άλλο από τα σωματίδια που υπάρχουν ως αγγελιοφόρο, ευελπιστώντας ότι θα μας δώσει πληροφορίες που θα είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσες σχετικά με τον κόσμο μας και ότι έτσι θα καταφέρουμε να δούμε πιο μακριά στο σύμπαν. Το νετρίνο, χάρη στις σπάνιες ιδιότητές του, να αντιδρά τόσο ασθενώς με την ύλη, να κινείται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και να είναι ένα από τα πλέον μακροβιότερα σωματίδια που υπάρχουν, κρίνεται ως το πλέον κατάλληλο σωματίδιο για να μας μεταφέρει πληροφορίες.
Για να παρατηρήσουμε τα νετρίνα θα πρέπει να μην μας «τυφλώνει» η κοσμική ακτινοβολία που βομβαρδίζει τη Γη. Ήδη από την αρχαιότητα υπάρχουν αναφορές για φιλοσόφους που κατέβαιναν σε πηγάδια και με αυτόν τον τρόπο ισχυρίζονταν ότι μπορούσαν να δουν τα αστέρια και τη μέρα, επειδή το βάθος του πηγαδιού αντιστάθμιζε την ακτινοβολία του ήλιου που μας τυφλώνει και μας τα κρύβει. Η διαδικασία μοιάζει με την καθημερινή μας κίνηση να σκιάσουμε με το χέρι τα μάτια μας για να μπορέσουμε να διακρίνουμε κάτι μακρινό στον ορίζοντα που δεν μπορούμε να δούμε διαφορετικά γιατί μας τυφλώνει ο ήλιος. Για να δούμε λοιπόν τα νετρίνα θα πρέπει να σκιάσουμε τα «μάτια» μας, δηλαδή τα τηλεσκόπια μας, είτε τοποθετώντας τα κάτω από τη θάλασσα, είτε τοποθετώντας τα μέσα σε ορυχεία και κάτω από βουνά!
Τη δεκαετία του ’70 ο ερευνητής Ray Davis (Ρέι Ντέιβις) μέσα σε ορυχεία της Γιούτα, βάθους 1000 – 2000 μέτρων άρχισε να παρατηρεί τον κύκλο του ήλιου, κατά τη διάρκεια του οποίου παράγονται νετρίνα. Ωστόσο οι μετρήσεις του έρχονταν σε σύγκρουση με τις θεωρητικές προβλέψεις, καθώς έβλεπε μόνο το 30-40% των προβλεπόμενων νετρίνων του ηλεκτρονίου που θα έπρεπε να βλέπει. Αυτό ονομάστηκε το «πρόβλημα του νετρίνου» και έτσι δημιουργήθηκε η Αστρονομία του Νετρίνου. Αυτό το πείραμα θεωρείται σταθμός, καθώς και η πρώτη ένδειξη για τον μετασχηματισμό των νετρίνων από το ένα είδος στο άλλο, φαινόμενο που ονομάζουμε «ταλάντωση των νετρίνων».
Για να μπορέσουν οι Ινδοί να δουν τα νετρίνα έφτασαν τα 4000 μέτρα βάθος, ενώ στην Ιταλία κούφωσαν τα Απέννινα. Στην Ιαπωνία επίσης κούφωσαν βουνά και μπόρεσαν να παρατηρήσουν με τον υπόγειο ανιχνευτή KAMIONADE την «εξαφάνιση» ποσοστού των νετρίνων που διαπερνούν τη Γη και που συνιστά ακόμα μια ένδειξη για την ταλάντωση των νετρίνων. Αυτήν την στιγμή γίνονται δεκάδες πειράματα για τα νετρίνα και μάλιστα με ενεργή συμμετοχή της χώρας μας, αφού και πολλοί Έλληνες καθηγητές συμμετέχουν σε διεθνή πειράματα, αλλά και στην Πύλο στήνουμε ένα τηλεσκόπιο νετρίνων κάτω από το νερό!

Απόσπασμα του άρθρου «Πώς τα πιάνουν τα νετρίνα» δημοσιευμένου στο περιοδικό Discovery & Science τον Φεβρουάριο του 2006