Περίεργα μιόνια, ταξίδια σε πλανήτες, κοσμικές φωτογραφίες

Κοιτάζοντας τι έγινε στην επιστήμη τον μήνα που πέρασε βλέπει κανείς ότι είχε τα πάντα: μεγάλα νέα σωματιδιακής φυσικής, συναρπαστικά νέα διαστημικής εξερεύνησης και όμορφα νέα αβάν-γκαρντ αστροφυσικής.

Κάτι δεν πάει καλά με τα μιόνια

Ο μήνας άρχισε με μια πολυαναμενόμενη είδηση που δεν απογοήτευσε. Τουλάχιστον “πολυαναμενόμενη” από όσους τυχαίνει να είναι φυσικοί στοιχειωδών σωματιδίων. Όπως και να ’χει, το πείραμα Muon g-2 ανακοίνωσε την επαλήθευση της πιο σημαντικής διαφοράς των παρατηρήσεων από τη θεωρία που έχουμε μέχρι σήμερα.

Τι ακριβώς βρήκε το εν λόγω πείραμα, γιατί είναι σημαντικό και τι σημαίνει; Και πόσο σίγουροι είμαστε ότι ισχύει; Χαίρομαι που ρωτάτε.

Το Muon g-2 βρήκε ότι τα μιόνια (σωματίδια που μοιάζουν αρκετά με τα πιο γνωστά ηλεκτρόνια αλλά είναι αρκετά βαρύτερα), τα μιόνια, λοιπόν, συμπεριφέρονται ελαφρώς διαφορετικά από ό,τι προβλέπει η θεωρία. Η διαφορά έχει να κάνει με το μικροσκοπικό μαγνητικό πεδίο γύρω από τα μικροσκοπικά μιόνια, και εμφανίζεται μόνο αρκετά δεκαδικά ψηφία μετά την υποδιαστολή στους σχετικούς υπολογισμούς.

Παρόλ’ αυτά αυτή η μικρή διαφορά ανάμεσα στο τι προβλέπει η θεωρία του Καθιερωμένου Πρότυπου, που μιλάει για τα μικρότερα συστατικά της φύσης, και στο τι μετράει το πείραμα είναι μεγάλη είδηση: μπορεί να δώσει στους ερευνητές στοιχεία για το πού “κρύβεται” η επόμενη μεγάλη ανακάλυψη.

Το καλύτερο απ’ όλα είναι το γιατί αυτό το εύρημα ήταν “πολυαναμενόμενο”: γιατί το ίδιο είχε ήδη βρεθεί για πρώτη φορά από ένα άλλο πείραμα, στο εργαστήριο Brookhaven στη Νέα Υόρκη, πριν από δύο ολόκληρες δεκαετίες. Το καινούργιο πείραμα, στο εργαστήριο Fermilab έξω από το Σικάγο, φτιάχτηκε ειδικά με σκοπό να διασταυρώσει τα προηγούμενα αποτελέσματα. Και ο εντοπισμός του ίδιου ευρήματος για δεύτερη φορά κάνει την αξία του πολύ μεγαλύτερη (άσε που γλυτώνει τους επικεφαλής του πειράματος από το να πρέπει να λύσουν κάποιες απορίες σχετικά με την ύπαρξή του που θα είχαν οι πολιτικοί στην αντίθετη περίπτωση).

Τι σημαίνει όμως αυτή η διαφορά σχετικά με το μαγνητικό πεδίο του μιονίου; Κανείς δεν μπορεί να πει, αλλά αν πρόκειται όντως για καινούργια φυσική τότε το πιθανότερο είναι πως δείχνει ότι υπάρχουν σωματίδια που δεν τα ξέρουμε ακόμα. (Η εξήγηση είναι λίγο μακροσκελής· αλλά υπάρχει ένα ωραίο αγγλόφωνο κόμικ που την περιγράφει για όποιον ενδιαφέρεται.)

Και τέλος, η ερώτηση-δηλητήριο: πόσο σίγουροι είμαστε ότι τα αποτελέσματα είναι σωστά; Η αλήθεια είναι όχι και τόσο πολύ. Το ότι το ίδιο αποτέλεσμα βρέθηκε από δύο διαφορετικά πειράματα κάνει σχεδόν σίγουρο ότι η διαφορά θεωρίας-πειράματος δεν οφείλεται στο πειραματικό σκέλος. Η πιο πιθανή αιτία της δεν είναι ένα καινούργιο φυσικό φαινόμενο, αλλά λάθη στις προβλέψεις της θεωρίας. Όταν λέμε “λάθη” δεν εννοούμε ότι οι θεωρητικοί υπολογισμοί έγιναν λάθος… Αλλά οι συγκεκριμένοι υπολογισμοί περιλαμβάνουν πολλές παραδοχές και προσεγγίσεις και αρκετές από αυτές αποτελούν ανοιχτά ζητήματα· πρόκειται εμφανώς για τον πιο αδύναμο κρίκο σε αυτή την ιστορία.

Εν ολίγοις; Μιλάμε για τη μεγαλύτερη είδηση στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων τα τελευταία χρόνια, αλλά κανείς δεν είναι σίγουρος ακόμα ότι όντως ισχύει.

Ο επιταχυντής του πειράματος Muon g-2

Τα πράγματα σοβαρεύουν στον κόκκινο (και ροζ) πλανήτη

Αν αυτό ακούστηκε κάπως απογοητευτικό, ας δούμε μερικά πράγματα που κανείς δεν αμφιβάλλει ότι όντως έγιναν. (Εκτός κι αν πιστεύει ότι οι προσεδαφίσεις στον Άρη στην πραγματικότητα γυρίζονται μέσα σ’ ένα στούντιο.) Ναι, έχουν να κάνουν με τον Άρη. Έχουν να κάνουν με ελικόπτερα κι έχουν να κάνουν με οξυγόνο.

Το χαριτωμένο ελικόπτερο Ingenuity της ΝΑΣΑ πραγματοποίησε την πρώτη πτήση σε άλλο πλανήτη στην ιστορία! Το έκανε γιατί μπορούσε, αλλά και για να ερευνήσει το αν είναι εφικτή η πτήση στην αραιή αρειανή ατμόσφαιρα.

Και μιλώντας για την αρειανή ατμόσφαιρα, το Perseverance, το ρόβερ που έφερε το Ingenuity μέχρι τον Άρη, κατάφερε να παράξει οξυγόνο από το μονοξείδιο του άνθρακα που βρίσκεται άφθονο στον κοκκινωπό πλανήτη!

Αυτό έγινε με μία συσκευή ηλεκτρόλυσης και η παραγωγή του ήταν μερικά γραμμάρια. Και σε αυτή την περίπτωση ο σκοπός ήταν να ερευνηθεί πόσο εύκολο ή δύσκολο θα ήταν κάτι τέτοιο. Ο μακρινός στόχος είναι βέβαια να παράγεται επιτόπου οξυγόνο για τις ανάγκες ανθρώπινων αποικιών. (Αν και αυτή η στήλη προτιμάει να σκέφτεται ότι ο στόχος είναι να υπάρχουν γάτες στον Άρη, γιατί όλοι ξέρουμε ότι τα πάντα, μέχρι κι η ιστορική εξέλιξη, τελικά γίνονται για τις γάτες.)

Στη γειτονιά μιας μαύρης τρύπας

Η τελευταία από τις τέσσερις μοναδικές καλές ειδήσεις του περασμένου μήνα αφορά την πρώτη μαύρη τρύπα που φωτογραφήθηκε πριν δύο χρόνια. Τώρα μαθαίνουμε ότι τις μέρες που η κοινοπραξία τηλεσκοπίων Event Horizon Telescope την έπαιρνε φωτογραφία, 19 άλλα τηλεσκόπια ήταν επίσης στραμένα πάνω της.

Πρόκειται για τηλεσκόπια που σαρώνουν τον ουρανό για διαφορετικά είδη φωτός το καθένα, από ορατό φως μέχρι ραδιοκύματα μέχρι ακτίνες Χ. Ο λόγος που συντόνισαν τις προσπάθειές τους ήταν ότι οι μαύρες τρύπες αλλάζουν με το χρόνο, και το Event Horizon Telescope ήθελε να μαζέψει όσο το δυνατόν περισσότερη πληροφορία για την τρύπα όπως ήταν τον καιρό που την παρακολουθούσε.

Ο συνδυασμός των διαφορετικών πληροφοριών από τα τηλεσκόπια θα οδηγήσει σίγουρα σε καλά συμπεράσματα. Αλλά μέχρι αυτό να ολοκληρωθεί, τα τηλεσκόπια ετοίμασαν και μας έδωσαν ένα βίντεο και μερικές εικόνες με το τι είδαν και το αποτέλεσμα δεν είναι καθόλου κακό.