Μία τεράστια παραφιλολογία έχει επικρατήσει στον μιντιακό κόσμο γύρω από το αποκαλούμενο «σωματίδιο του Θεού», μίας επαναστατικής ανακάλυψης του CERN που στην πραγματικότητα ακούει στο όνομα «σωματίδιο Higgs», ή «μποζόνιο Higgs». Στον κόσμο του clickbait και της ενημέρωσης μέσω τίτλων, η παρερμήνευση ενός τέτοιου γεγονότος είναι το μόνο εύκολο, καθώς και πολλοί συγχέουν την ανακάλυψη του μποζονίου με την ύπαρξη Θεού, καθώς και το όνομα σε συνδυασμό με την επιστημονική γλώσσα οδηγούν αναγνώστες μετρημένους στα δάχτυλα του ενός χεριού σε περεταίρω εμβάθυνση και ενημέρωση για το ζήτημα. Τι είναι όμως το σωματίδιο Higgs; Πως ανακαλύφθηκε και γιατί είναι ιδιαίτερα επαναστατική ανακάλυψη στον χώρο της επιστήμης; Τελικά, γιατί επικρατεί στον χώρο της ενημέρωσης με το παρατσούκλι «σωματίδιο του Θεού»;

Το μποζόνιο Χιγκς είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, η ύπαρξη του οποίου προτάθηκε θεωρητικά το 1964 από τον Αγγλο Πίτερ Χιγκς (Peter Higgs), από τον οποίο πήρε το όνομά του, και δύο ακόμη ομάδες θεωρητικών φυσικών. Σύντομα η ιδέα της ύπαρξης αυτού του σωματιδίου ενσωματώθηκε στη σημερινή γενικά αποδεκτή θεωρία που ενοποιεί τρεις από τις τέσσερις γνωστές δυνάμεις της φύσης, τις ηλεκτρομαγνητικές, τις ασθενείς πυρηνικές και τις ισχυρές πυρηνικές. Η θεωρία αυτή, που ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model), προβλέπει την ύπαρξη μιας πλειάδας στοιχειωδών σωματιδίων, από τα οποία όλα είχαν παρατηρηθεί πειραματικά ως το 2012 εκτός από το μποζόνιο Χιγκς.

Στην θεωρία της σχετικότητας, υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ σωματιδίων με και χωρίς μάζα: Κάθε άμαζο σωματίδιο ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός, ενώ τα σωματίδια με μάζα δεν μπορούν να αγγίξουν ποτέ αυτό το όριο ταχύτητας. Πως προκύπτει η μάζα στα υποατομικά σωματίδια; Ο Higgs πρότεινε πως το κενό περιέχει ένα «πανταχού παρών» πεδίο που μπορεί να επιβραδύνει κάποια (ειδάλλως άμαζα) στοιχειώδη σωματίδια – όπως ένα δοχείο με μέλι επιβραδύνει μία σφαίρα μεγάλης ταχύτητας. Τέτοια σωματίδια θα συμπεριφέρονται σαν σωματίδια με μάζα, που ωστόσο ταξιδεύουν με ταχύτητες μικρότερες αυτής του φωτός. Άλλα σωματίδια – όπως τα φωτόνια – είναι απρόσβλητα στο πεδίο: δεν επιβραδύνονται και παραμένουν άμαζα. Ο Άγγλος επιστήμονας, το 1964, όταν προέβη σε αυτή τη θεωρία, αρχικά δεν θεώρησε πως πρόκειται για μία μεγάλη ανακάλυψη, καθώς και σε αλληλογραφία του με έναν συνεργάτη του χαρακτηριστικά αναφέρει: «Το καλοκαίρι ανακάλυψα κάτι τελείως άχρηστο».

Η παρατήρηση στους επιταχυντές LHC του CERN

Το ερώτημα το οποίο οδήγησε στην προσπάθεια εύρεσης των μποζονίων Higgs, ήταν γιατι κάποια σωματίδια έχουν μεγαλύτερη μάζα, ενώ άλλα μικρότερη. Αν και το πεδίο Higgs δεν είναι καθαυτό μετρήσιμο, επιταχυντές μπορούν να το διεγείρουν και να απελευθερώσουν ανιχνεύσιμα σωματίδια Higgs. Κατά τις συγκρούσεις μεταξύ πρωτονίων που προκαλούνται στον επιταχυντή του CERN LHC, παράγεται μια πληθώρα σωματιδίων, μεταξύ των οποίων θα έπρεπε να συγκαταλέγεται και το σωματίδιο Χιγκς. Επειδή η διάρκεια ζωής αυτού του σωματιδίου είναι πολύ σύντομη, διασπάται σχεδόν αμέσως με πολλούς δυνατούς τρόπους σε άλλα σωματίδια. Αυτοί οι τρόποι στην «αργκό» των φυσικών ονομάζονται κανάλια, και η προσπάθεια των πειραματικών φυσικών είναι να ανιχνεύσουν τα προϊόντα της διάσπασης που προβλέπονται για καθένα από τα πιθανά κανάλια. Η πιθανότητα εμφάνισης κάθε καναλιού διάσπασης εξαρτάται, μεταξύ άλλων, και από τη μάζα του σωματιδίου Χιγκς, η οποία συνήθως μετρείται με την ισοδύναμη ενέργεια σε GeV (δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ) που προκύπτει από τη γνωστή σχέση του Αϊνστάιν, E = mc2.

Ο επιταχυντής LHC χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του σωματιδίου Χιγκς από δύο πειραματικές ομάδες των 3.000 ατόμων, η καθεμία με τους δικούς της ανιχνευτές και τη δική της μέθοδο. Η μία είναι η ομάδα CMS και η άλλη η ομάδα ATLAS. Στο πείραμα ATLAS συμμετέχει και μία ομάδα από το ΑΠΘ, και αξίζει να σημειωθεί ότι από τη συνολική επιφάνεια 5.500 τ.μ. που καλύπτουν οι ανιχνευτές του πειράματος αυτού, τα 550 τ.μ. έχουν κατασκευασθεί στο ΑΠΘ.

H σημασία της ανακάλυψης του σωματιδίου Higgs

Το σωματίδιο Higgs, όμως, αν και ιδιαίτερα σημαντικό, κρυβόταν πάρα πολύ καλά αφού εμφανίζεται μια φορά σε κάθε ένα τρισεκατομμύριο συγκρούσεις σωματιδίων. Παρ’ όλα αυτά στις 4 Ιουλίου 2012, ανακοινώθηκε τελικά στο CERN ο εντοπισμός του απαραίτητου αυτού σωματιδίου, ενώ η ανίχνευσή του επαληθεύτηκε για δεύτερη φορά μερικούς μήνες αργότερα συμπληρώνοντας έτσι το «Καθιερωμένο Πρότυπο» της σύγχρονης φυσικής.

Η αλήθεια είναι, ότι το να λέμε ότι το μποζόνιο Higgs είναι το σωματίδιο που δίνει μάζα σε όλα τα υπόλοιπα στο σύμπαν, δεν είναι απόλυτα σωστό, καθώς και το πεδίο Higgs και όχι το σωματίδιο, έχει αυτό το ρόλο. Χωρίς το πεδίο Χιγκς τίποτα στο Σύμπαν δεν θα είχε μάζα, αφού η ύπαρξη του πεδίου αυτού δίνει σε όλα τα σωματίδια τη μάζα τους. Το πεδίο αυτό μπορεί να παρομοιαστεί με μια παχύρρευστη «θάλασσα» μέσα στην οποία «κολυμπάνε» όλα τα σωματίδια. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα διάφορα σωματίδια «κολυμπάνε» μέσα στο πεδίο αυτό παίρνουν και τη δεδομένη μάζα του είδους τους. Παρ’ όλα αυτά το πεδίο Χιγκς δεν θεωρείται ότι είναι μια ακόμη δύναμη, αφού ούτε επιταχύνει τα σωματίδια ούτε μεταφέρει κάποιου είδους ενέργεια. Αλλά και το μποζόνιο Χιγκς παίρνει και αυτό τη μάζα του από το πεδίο του οποίου είναι και φορέας. Μπορεί δηλαδή να παρομοιαστεί με ένα πυκνότερο σημείο στο πεδίο Χιγκς, όπως όταν βρίσκουμε μια υγροποιημένη σταγόνα νερού σε ένα περιβάλλον ατμού από νερό. Έτσι, όπως και όλα τα άλλα σωματίδια, το μποζόνιο Χιγκς μπορεί να δημιουργηθεί στις συγκρούσεις που επιτυγχάνονται στη διάρκεια πειραμάτων που εκτελούνται στους επιταχυντές, αφού μπορεί και αντιδρά με όλα τα σωματίδια αν και προτιμάει τα «βαρύτερα» απ’ αυτά όπως είναι, για παράδειγμα, ο τελευταίος τύπος κουάρκ που ανακαλύφθηκε στο Fermilab των ΗΠΑ το 1995.

Υπάρχει όμως κάτι πολύ μυστήριο με το πεδίο Χιγκς που είναι 10.000 τρισεκατομμύρια φορές πιο αδύναμο από τη μέγιστη τιμή του. Αυτή η τιμή είναι κρίσιμη γιατί αν ήταν ελαφρώς διαφορετική, δεν θα υπήρχε καμία φυσική δομή στο Σύμπαν. Γι’ αυτό διάφοροι θεωρητικοί έχουν προσπαθήσει για δεκαετίες να κατανοήσουν για ποιο λόγο έχει αυτό το άριστα ρυθμισμένο μέγεθος και έχουν οδηγηθεί σε διάφορες πιθανές θεωρίες με χαριτωμένα ονόματα, όπως είναι για παράδειγμα η «υπερσυμμετρία». Αλλά παρ’ όλο που οι θεωρίες αυτές μπορούν να επεξηγήσουν την περίεργη αυτή επακριβή τιμή του πεδίου, δεν φαίνεται προς το παρόν τουλάχιστον να παράγονται στους επιταχυντές μαζί με το μποζόνιο Χιγκς και τα διάφορα νέα σωματίδια που προβλέπονται από τις θεωρίες αυτές.

Γιατί ονομάστηκε σωματίδιο του Θεού;

«Δεν το αποκαλούμε εμείς σωματίδιο του Θεού, αλλά τα media!», απαντάει Αμερικανός επιστήμονας σε ευρωπαϊκό ραδιοφωνικό σταθμό, με τον δημοσιογράφο να του αποκρίνεται: «Βασικά, προέρχομαι από τα μέσα και θα συνεχίσω να το αποκαλώ έτσι», χαριτολογώντας.

«Σιχαίνομαι την ονομασία σωματίδιο του Θεού», αναφέρει η Καναδή Pauline Gagnon, μέλος της ερευνητικής ομάδας ATLAS του CERN. «Το Χιγκς δεν έχει καμία σχέση με την θρησκεία. Είναι γελοίο να το αποκαλούμε έτσι».

Σύμφωνος είναι και ο Γερμανός φυσικός και ερευνητής του CERN Oliver Buchmueller: «Η ονομασία “Σωματίδιο του Θεού” είναι εντελώς ακατάλληλη. Δεν έχει καμία σχέση με τον Θεό».

Παρατηρούμε λοιπόν μία δυσαρέσκεια στην επιστημονική κοινότητα γύρω από το όνομα που έχει εκλάβει από τους κύκλους των media το μποζόνιο Higgs, ενώ έντονη απορία προκαλεί, πως ακριβώς έλαβε αυτό το παρατσούκλι. Ο νομπελίστας Leon Lenderman, χρησιμοποίησε το παρατσούκλι “The God Particle”ως τίτλο στο επιστημονικό βιβλίο που βγήκε στην δημοσιότητα την δεκαετία του 90’ και απέσπασε ιδιαίτερη δημοσιότητα από την επιστημονική κοινότητα. Στην αρχή, ο νομπελίστας είχε ονομάσει το βιβλίο του “The Goddamn Particle” για να καταδείξει την δυσκολία που αντιμετώπισαν οι επιστήμονες για την ανακάλυψή του, μία πράξη που βρήκε αντίθετους τους εκδότες του βιβλίου, οι οποίοι πρότειναν τον τίτλο “The God Particle”, ο οποίος επικράτησε τόσο στο βιβλίο, όσο και στον προσδιορισμό του μποζονίου.

Όπως και να έχει, η κατανόηση του πως και γιατί τα διάφορα σώματα έχουν διαφορετικές μάζες, αποτελεί μία επαναστατική ανακάλυψη, αφού βοηθάει στην καλύτερη κατανόηση της δημιουργίας του σύμπαντος λύνοντας θέματα, στη θεωρία της μεγάλης έκρηξης, αμέσως μετά τα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου της γέννησης του σύμπαντος. Πραγματικά, όμως, δεν μπορούμε να αρνηθούμε ότι ο τίτλος «The Goddamn Particle», προς δυσαρέσκεια των εκδοτών του Lenderman, ήταν μακράν καλύτερος.

Νεκταρία Ψαράκη, Δημοσιογράφος