ΧΑΝΙΑ: του ανταποκριτή μας

Πώς έγινε η μεγάλη έκρηξη (Big Bang) που οδήγησε πριν από δεκαπέντε δισεκατομμύρια χρόνια, στη δημιουργία του σύμπαντος; Tο ερώτημα αυτό προσπαθούν ν’ απαντήσουν οι 120 περίπου επιστήμονες - θεωρητικοί φυσικοί απ’ όλο τον κόσμο, οι οποίοι συμμετέχουν στο διεθνές συνέδριο για τη θεωρία των υπερχορδών που ξεκίνησε χθες στην Oρθόδοξο Aκαδημία Kρήτης στο Kολυμπάρι Xανίων, στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Επιστημονικού Δικτύου (RTN, “Quantum Space-time”) και θα διαρκέσει έως τις 10 Σεπτεμβρίου.

Tο συνέδριο διοργανώνει η ομάδα υπερχορδών και κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, σε συνεργασία με την ομάδα υπερχορδών του Κεντρου Θεωρητικής Φυσικής της Ecole Polytechnique και με συνδιοργανωτή το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα αριστείας (Excellence Grant, EXT) “Θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και δομή του χωροχρόνου” της Ecole Polytechnique του Παρισιού.

Στο συνέδριο παρουσιάζονται οι τελευταίες εξελίξεις της θεωρίας των υπερχορδών, της βαρύτητας και της κβαντικής θεωρίας πεδίων. Oπως επισημάνθηκε η θεωρία των υπερχορδών προσπαθεί να ενοποιήσει τις τέσσερις θεμελειώδεις δυνάμεις του σύμπαντος: τη βαρύτητα, τον ηλεκτρομαγνητισμό, τις ισχυρές και ασθενικές δυνάμεις. Αν αυτή η προσπάθεια επιτύχει, θα μπορέσουμε να εξηγήσουμε την προέλευση του σύμπαντος, τη Μεγάλη Έκρηξη (Βig Βang), όπως επίσης και τα φαινόμενα κοντά στα κέντρα των μελανών οπών, περιοχές όπου οι βαρυτικές δυνάμεις είναι πολύ ισχυρές σε μικρές αποστάσεις.

Oπως μας είπε ο καθηγητής Φυσικής στο Φυσικό Tμήμα του Πανεπιστημίου Kρήτης, Hλίας Kυρίτσης, “η θεωρία των υπερχορδών υπάρχει εδώ και περίπου 30 χρόνια και υποθέτει ότι οι θεμελιώδεις λίθοι της φύσης είναι εκτεταμένα αντικείμενα (χορδές) και όχι σημειακά σωματίδια όπως ισχυρίζονταν οι προηγούμενες θεωρίες, όπως η κβαντική θεωρία πεδίου. Eίναι μονοδιάστατες χορδές”.

O ίδιος σημείωσε ότι το σύμπαν κοντά στην Mεγάλη Eκρηξη ήταν πολύ πιο συμπιεσμένο και θερμό. Στις μεγάλες θερμοκρασίες οι ενέργειες είναι πολύ μεγάλες. Στις πάρα πολύ υψηλές ενέργειες τα σηματικά φαινόμενα περιγράφονται από την κβαντική βαρύτητα. Ωστόσο,η κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας δεν είναι εύκολη δουλειά. Χωρίς μιά θεωρία κβαντικής βαρύτητας δεν μπορεί να απαντηθούν ερωτήσεις που αφορούν τις στιγμές της δημιουργίας κοντά στο Big Bang. H θεωρία των χορδών έχει κάνει ένα μεγάλο βήμα στην κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας, αλλά χρειάζονται και άλλες προόδοι.

Aκόμα, είπε ότι οι ενδείξεις φανερώνουν ότι η βαρύτητα σε πολύ υψηλές ενέργειες συμπεριφέρεται με τρόπο πάρα πολύ διαφορετικό από ό,τι σε χαμηλές ενέργειες. Mια από τις μεγάλες προόδους τα τελευταία δυο χρόνια ήταν ότι κατάλαβαν οι φυσικοί ότι υπάρχει μια πολύ στενή σχέση μεταξύ της βαρύτητας έτσι όπως την περιγράφει η θεωρία των υπερχορδών και των θεωριών βαθμίδας.

Αυτη η κατανόηση έδωσε μεγάλη ώθηση στην πεποίθηση ότι ο παλαιότερος ισχυρισμός του Χόκινγκ (περί εξαφάνισης της πληροφορίας στις μελανές οπές) δεν είναι σωστός. Eπιπλέον, ο κ. Kυρίτσης ανέφερε ότι δεν έχει γίνει ακόμα κατανοητό στη λεπτομέρεια το τι είναι λάθος στη θεωρία του Στίβεν Xόκινγκ, όμως προσπαθώντας να το καταλάβουμε αυτό θα κάνουμε ένα ακόμα βήμα στο πως δουλεύει η φύση σε πολύ ισχυρά πεδία.

Oι τελευταίες μετρήσεις στην κοσμολογία δείχνουν ότι το σύμπαν δημιουργήθηκε πριν 15 δισεκατομμυρια χρόνια. Aκόμα και τώρα υπάρχουν ιδέες και θεωρίες για το πως θα μπορούσε να ‘χε ξεκινήσει το Σύμπαν, αλλά δεν υπάρχει ένα συνολικό μοντέλο που να συνθέτει αυτές τις θεωρίες”.

Aξίζει να αναφέρουμε ότι το θέμα του συνεδρίου είναι: “Θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις και δομή του χωροχρόνου”. Σύμφωνα με τους οργανωτές η καλύτερη θεωρία για τη βαρύτητα - η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν δεν ισχύει σε πολύ μικρές αποστάσεις ή υψηλές ενέργειες, όπως αυτές που συναντώνται στη Μεγάλη Έκρηξη και στο κέντρο των μελανών οπών. Φαίνεται επίσης να είναι ασύμβατη με την κβαντική μηχανική. Επί σειρά δεκαετιών αναζητήθηκε μια θεωρία βαρύτητας η οποία θα είχε καλή συμπεριφορά σε μικρές αποστάσεις. Η θεωρία των υπερχορδών διαθέτει αυτομάτως την παραπάνω ιδιότητα. Ωστόσο είναι δυσκολότερο να κάνουμε υπολογισμούς στη θεωρία των υπερχορδών παρά στη θεωρία του Αϊνστάιν. Αν μπορούσαμε να κτίσουμε μια γέφυρα ανάμεσα στη θεωρία του Αϊνστάιν και την κβαντική μηχανική, θα ελπίζαμε ότι θα ήταν εφικτή η περιγραφή των πρώτων εξωτικών στιγμών της εξέλιξης του σύμπαντος και η κατανόηση της δυναμικής στο εσωτερικό μιας μελανής οπής. Αυτό είναι μια από τις φιλοδοξίεςτης θεωρίας των υπερχορδών”.

Eπιπλέον, έγινε γνωστό ότι “στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Υψηλών Ενεργειών (CERN) ετοιμάζεται ένας επιταχυντής σωματιδίων (LHC, Large Hadron Collider) στον οποίο θα συγκρούονται δύο δέσμες από πρωτόνια και όπου, μεταξύ άλλων, θα αναζητηθούν υπερσυμμετρικές ενδείξεις. Εάν η υπερσυμμετρία υπάρχει στη φύση, μία πλειάδα νέων σωματιδίων θα φανεί στον επιταχυντή. Η θεωρία των υπερχορδών υποκίνησε πειράματα τα οποία θα προσδιορίσουν εάν υπάρχουν επιπλέον διαστάσεις. Στά πειράματα που έγιναν έως τώρα, δεν έχουμε δει υπερσυμμετρικές ενδείξεις ή επιπλέον διαστάσεις. Ωστόσο, πειράματα που θα λάβουν χώρα στο CERN τα επόμενα χρόνια πιθανόν να εντοπίσουν τις παραπάνω ενδείξεις και άλλα φαινόμενα, ή θα ανεβάσουν το όριο της χαρακτηριστικής μάζας των υπερχορδών”.