Ευάγγελος Γαζής: "Αν επαληθευτούν οι μετρήσεις του CERN θα πρέπει να ξαναγράψουμε τη φυσική του 20ου αιώνα"

Πρίν λίγο καιρό η ανακοίνωση επιστημόνων του CERN, ότι νετρίνα ταξίδεψαν με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός, έσκασε σαν βόμβα στην επιστημονική κοινότητα. Πρόκειται για το τέλος της φυσικής όπως την ξέρουμε; ή μήπως καταρρίφθηκε η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν; Όπως  εξηγεί στο koutipandoras.gr ο καθηγητής σωματιδιακής φυσικής Ευάγγελος Γαζής που συντονίζει τις ελληνικές ομάδες του πειράματος ΑΤΛΑΣ του αδρονικού επιταχυντή στο CERN υπάρχει συγκρατημένη αισιοδοξία για τα συγκεκριμένα ευρήματα. Σε περίπτωση όμως που επαληθευτούν θα μιλάμε για κοσμοϊστορικές αλλαγές στη φυσική και ευρύτερα στις επιστήμες. Είναι νωρίς να μιλήσουμε για την κατάρριψη του φράγματος της ταχύτητας του φωτός αλλά το φράγμα της σιωπής γύρω από τα νέα δεδομένα  που φέρνει αυτή η ανακάλυψη έχει ήδη διαρραγεί.

Είναι λογικό να ξεκινήσω ρωτώντας τι ακριβώς είναι τα νετρίνα.
Το νετρίνο είναι ένα παράξενο σωματίδιο, το οποίο έχει ιδιότητες σωματιδίου αλλά δεν έχει φορτίο και μάζα. Παρόμοιο ορισμό έχουν και τα φωτόνια, χωρίς μάζα και φορτίο αλλά τα θεωρούμε κύμα. Όμως σύμφωνα με την αρχή του De Βroglie κύμα και σωματίδιο εναλλάσσονται στην κβαντομηχανική. Την ύπαρξη των νετρίνων προέβλεψε ο μεγάλος φυσικός Ενρίκο Φέρμι, ο οποίος έβρισκε ένα συνεχές φάσμα στις ακτίνες Βήτα, προέβλεψε λοιπόν ότι κάθε ηλεκτρόνιο που εκπέμπεται από τον πυρήνα του ατόμου θα συνοδεύεται και από εναν άλλο partner-συνοδό, το νετρίνο, που δεν έχει φορτίο και μάζα αλλά παίρνει ένα μέρος της ορμής και της ενέργειας του ηλεκτρονίου που εκπέμπεται. Είπε λοιπόν ότι είναι κάτι ουδέτερο και πολύ μικρό παραπλήσιο του νετρονίου (που είναι ουδέτερο) βάζοντας κατάληξη –ινο, το υποκοριστικό στα Ιταλικά. Έτσι γεννήθηκε το νετρίνο τη δεκατία του 30. Σήμερα όμως μπορούμε και παράγουμε νετρίνα, δεν περιμενουμε να διασπαστεί ένας ραδιενεργος πυρήνας, είτε τα παράγουμε σε πυρηνικούς αντιδραστήρες είτε σε επιταχυντές όπως αυτό στο CERN.

Που και πως μελετάμε τα νετρίνα;

Είναι της μόδας να μελετάμε αυτά τα σωματίδια σε μεγάλες αποστάσεις, για παράδειγμα να τα παράγουμε στη Γενεύη, αυτά να ταξιδεύουν κάτω από τη γη, και ένας ανιχνευτής σε απόσταση 730 χιλιομέτρων από κει που παρήχθησαν, που τα ανιχνεύει. Αντίστοιχα πειράματα γίνονται και στις ΗΠΑ στο Fermilab και στην Ιαπωνία. Ένας επιταχυντής παράγει νετρίνα και σε απόσταση 700-800 χιλιομέτρων κάτω από τη γη υπάρχει ένα σύστημα ανιχνευτών που δίνει τις μετρήσεις που μετά επεξεργαζόμαστε στο εργαστήριο.

Έτσι απλοϊκά μιλώντας είμαστε σε θέση να μετρήσουμε με ακρίβεια την απόσταση που έχουν διανύσει τα νετρίνα και από κει να υπολογίσουμε την ταχύτητα τους με βάση το χρόνο που έκαναν να μεταβούν από το ένα σημείο στο άλλο.

Τι ακριβώς μέτρησαν στο CERN;

Σύμφωνα με τις μετρήσεις των επιστημόνων στο CERN τα νετρίνα έφτασαν 60 nanosecond γρηγορότερα απ ότι αν έτρεχαν με την ταχύτυτα του φωτός, δηλαδή ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου ταχύτερα, ή αλλιώς διένυσαν 18 επιπλέον μέτρα απ’ ότι αν έτρεχαν με την ταχύτητα του φωτός. Μιλάμε για μια πολύ μικρή διαφορά που όμως μας κάνει να βγάλουμε το συμπέρασμα ότι έτρεχαν ενδεχομένως με ταχύτητα μεγαλύτερη απο αυτή του φωτός.

Καταρρίφθηκε η ταχύτητα του φωτός;

Πριν αρχίσουμε να βγάζουμε σαν επιστημονική κοινότητα συμπεράσματα και να σκεφτόμαστε τι σημαίνει για την φυσική να καταριφθεί το φράγμα της ταχύτητας του φωτός πρέπει να γίνουν κάποια βασικά βήματα. Καταρχήν πρέπει η ίδια ομάδα να επαναλάβει το πείραμα για να δούμε αν επαναλαμβάνονται οι μετρήσεις και επιπλέον πρέπει άλλες ομάδες στην Αμερική ή στην Ιαπωνία να επαναλάβουν το πείραμα και να μελετήσουμε και τα δικά τους αποτελέσματα. Αν λοιπόν κανείς άλλος δεν επαληθεύσει τις μετρήσεις αυτές ακόμη και αν είναι σωστές δεν μπορούν να γίνουν αποδεκτές από την επιστημονική κοινότητα. Σε περίπτωση όμως που και κάποιος άλλος εξάγει παρόμοια αποτελέσματα τότε θα ξεκινήσει μια τεράστια συζήτηση με πολλούς επιστημονικούς κλάδους να εμπλέκονται.

Τα αποτελέσματα αυτά έχουν αναστατώσει της επιστημονική κοινότητα;

Κατ΄αρχήν να πούμε ότι έχουν ήδη ξεκινήσει μετρήσεις από άλλα εργαστήρια. Αυτή όμως είναι μια δύσκολη εγασία που θέλει χρόνο και αρκετό κόπο από την πλευρά των ερευνητών γιατί πρόκειται για ένα σπάνιο φαινόμενο. Σκεφτείτε ότι από το CERN φεύγουν δισεκατομμύρια νετρίνα το δευτερόλεπτο. Είναι άλλο θέμα όμως πόσα τελικά φτάνουν σε απόσταση 730 χιλιομέτρων και πόσα ανιχνεύονται  και επιπλέον για να φτάσουμε στο συγκεκριμένο αποτέλεσμα χρειάστηκαν τρία χρόνια.

Βοηθάει η δημοσίευση αποτελεσμάτων για τα οποία δεν είμαστε 100% σίγουροι;

Αυτό που έχει ενδιαφέρον είναι ότι από το καλοκαίρι που τελείωσαν οι μετρήσεις και άρχισε η επεξεργασία των δεδομένων μόλις είδαν τα αποτελέσματα οι ερευνητές δεν μπορούσαν να μην τα δημοσιεύσουν. Θεώρησαν και σωστά, ότι είναι πολύ σημαντικά τα αποτελέσματα. Είπαν λοιπόν ότι παρόλο που δεν έιμαστε απόλυτα σίγουροι για τις μετρήσεις που έγιναν, κοινοποιούμε τα αποτελέσματα με την λογική ότι ενδεχομένως και άλλοι συνάδελφοι να έχουν παρόμοια δεδομένα στις ΗΠΑ και Ιαπωνία και να δίστασαν να τα δημοσιοποιήσουν.

Συμβαίνει συχνά αυτό στον επιστημονικό κλάδο;

Στον επιστημονικό κόσμο αυτό συμβαίνει. Κάποιες φορές διστάζουν επιστήμονες να δημοσιεύσουν αποτελέσματα που τους φαίνονται εξωπραγματικά. Μερικές φορές αυτά τα «περίεργα» δεδομένα να είναι η απαρχή μιας συνταρακτικής ανακάλυψης. Γι’ αυτό ανέφεραν τα αποτελέσματα προκειμένου να ανιχνεύσουν τις αντιδράσεις της υπόλοιπης επιστημονικής κοινότητας. Τα δεδομένα αυτά έχουν γίνει δεκτά με συγκρατημένη αισιοδοξία.Σε περίπτωση που επαληθευτούν θα πρέπει να ξαναγράψουμε τη Φυσική, να ξανασκεφτούμε μήπως κάτι διαφορετικό συμβαίνει.

Είναι νωρίς λοιπόν να μιλήσουμε ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός;

Πράγματι είναι νωρίς να μιλήσουμε για αναθεώρηση βασικών αρχών της φυσικής αλλά σε περίπτωση επαλήθευσης κάποιων μετρήσεων μιλάμε για κοσμοϊστορική αλλαγή. Δυο μεγάλες αλλαγές έχουν υπάρξει στη φυσική κατά τη δική μου άποψη. Η μία είναι η θεωρία του Νεύτωνα, που έβαλε τη φυσική σε επίσημο σύγχρονο  επίπεδο επιστήμης το 17ο αιώνα και η άλλη είναι το 1905  με τη θεωρία της σχετικότηττας του Αινστάϊν. Αυτές είναι οι δύο μεγάλες επαναστάσεις που εχουν αλλάξει τον κόσμο και την επιστημονική σκέψη. Για τέτοιου μεγέθους αλλάγη μιλάμε σε περίπτωση που επαληθευτούν τα αποτελέσματα.

Που βρισκόμαστε σε σχέση με το περίφημο πείραμα του CERN;

Το πείραμα του CERN στο βασικό του σκέλος, γιατι υπάρχουν και πολλά παράπλευρα πειράματα που τρέχουν ταυτόχρονα και έχουν αξιόλογα αποτελέσματα τελικά, στο βασικό πρόγραμμα λοιπόν που αναφέρεται στον μεγάλο αδρονικό επιταχυντή έχει μια εξαιρετική τεχνολογική επιτυχία. Όλο αυτό το συγκρότημα των 27 χιλιομέτρων στην υπεραγώγιμη θερμοκρασία σχεδόν του απολύτου μηδενος, 1,9 βαθμοί Κέλβιν, που λειτουργεί εδώ και δύο χρόνια είναι ένα τεχνολογικό θαύμα με εξαιρετικά αποτελέσματα που έχει ξεπεράσει όλα τα παγκόσμια ρεκόρ λειτουργίας, αριθμού συγκρούσεων των σωματιδίων με πολύ υψηλή ποιότητα αποτελεσμάτων και ταχύτητα εκτέλεσης και ανάλυσης των δεδομένων.  Αυτού του είδους τα πειράματα θέλουν υπομονή και χρόνο για την στατιστική ανάλυση των δεδομένων για να εξάγουμε αξιόπιστα συμπεράσματα.  Αν λοιπόν αυτή η μεγάλη επιταχυντική μηχανή μπορεί και λειτουργεί σε  τόσο καλό επίπεδο, πολύ πιο σύντομα από ότι είχαμε προβλέψει θα έχουμε αξιοποιήσιμα συμπεράσματα με 95% βαθμό εμπιστοσύνης όπως συνιθίζουμε να λέμε στην στατιστική.

Υπάρχει τελικά το σωματίδιο του Higgs;

Στον ευρύτερο κλάδο της φυσικής βρισκόμαστε στο δρόμο αναζήτησης των σωματιδίων, όχι μόνο του Χιγκς  αλλά και της υπερσυμμετρίας και άλλων. Ακόμη δεν έχουμε βρεί κάτι συγκεκριμένο, γεγονός που δεν μας ξενίζει, γιατί δεν έχουμε ακόμη την απαραίτητα στατιστική επάρκεια των δεδομένων από  την άλλη μεριά όμως έχουμε πάρει κάποιες απαντήσεις ότι πρέπει να ψάξουμε σε λίγο υψηλότερες μάζες αν υπάρχει το σωματίδιο Χιγκς. Στις αναμενόμενες δεν υπάρχει το σωματίδιο Χιγκς, μάλλον αυτό έχει ξεκαθαριστεί, αλλά συνεχίζουμε να ψάχνουμε σε λίγο μεγαλύτερες περιοχές μάζας, μήπως δηλαδή είναι βαρύτερο το σωματίδιο Χιγκς από ότι είχε αρχικά προβλευθεί, προκειμένου να διερευνυθεί μέχρι το τέλος του 2013, όπότε θα έχουμε την πλήρη διερεύνηση  σε όλες τις ενεργειακές περιοχές και όλες τις πιθανές περιοχές μάζας αν υπάρχει αυτό το σωματίδιο. Και φυσικά διερευνούμε αν υπάρχουν σωματίδια της υπερσυμμετρικής θεωρίας και άλλων θεωριών. Είμαστε στο σωστό δρόμο μελέτης αλλά χρειάζεται υπομονή γιατί δεν μπορούμε σήμερα να δώσουμε οριστικές απαντήσεις.

Έχουμε την δυνατότητα να εξερευνούμε τον μικρόκοσμαο και τον μακρόκοσμο με μεγάλη επιτυχία αλλά η κοινωνία ακόμη και στη Δύση φτωχοποιείται, πως το σχολιάζετε;

Είναι πράγματι μια τεράστια αντίφαση, ενώ έχουν λυθεί εξαιρετικά προβλήματα γνώσης και υποδομών και τεχνολογίας παραμένει ένα μεγάλο ερωτηματικό για το επίπεδο ζωής στα ανεπτυγμένα κράτη. Η παγκοσμιοποίηση επέφερε λειτουργικές αλλάγες και διαχείρησης των δημοσιονομικών αποθεμάτων κάθε χώρας. Καί έχουμε στην περίπτωση των τραπεζών και των χρηματιστηρίων όλα να είναι δυνατά την μία στιγμή και την επόμενη ούτε μετοχές μπορούμε να αγοράσουμε ούτε δάνεια να πάρουμε με αποτέλεσμα να χάνονται χρήματα και περιουσίες. Με λίγα λόγια όλα αυτά σχετίζονται με τον τρόπο διαχείρησης των διεθνών κεφαλαίων. Οι τράπεζες ή οι οίκοι που δανείζουν αυτή τη στιγμή την Ελλάδα με δεκαπλάσιο επιτόκιο απ΄οτι πριν δυο χρόνια και αυτοί ενδεχομένως να κατέχουν δικά μου και δικά σας κεφάλαια που έχουμε σαν μικρή αποταμίευση σε μια τράπεζα. Δεν πιστεύω ότι είναι μια κίνηση ενός επώνυμου κεφαλαίου που αποφασίζει πρώτα να χτυπήσει την Ελλάδα και μετά μια άλλη χώρα όπως η Ιρλανδία, απλά παγκόσμιοι οίκοι οι οποίοι καθοδηγούν τη ροή του χρήματος το διοχετεύουν ανάλογα με τις αποδόσεις προκειμένου να παράγουν όσο το δυνατόν μεγαλύτερο εισόδημα για τους ανθρώπους που υπηρετούν.

Τι πιστεύετε ότι μπορεί να γίνει;
Πολλά μπορούν να γίνουν προκειμένου να υπάρξει ομαλοποίηση της αγοράς του χρήματος και της λειτουργίας των κρατών. Το ζήτημα αφορά όχι μόνο την Ευρώπη αλλά και τον Οργανισμό Ηνωμένων Εθνών, όπως παλιότερα ασχολήθηκε με τις υπανάπτικτες περιοχές ή τα υπό ανάπτυξη κράτη σε Αφρική και Ασία ή με τη μη διάδωση ασθενείων. Χρειάζεται μια καθολική αντιμετώπιση. Η επιστημονική κοινότητα έχει συμβάλει τα μέγιστα στη βελτίωση της ζωής των ανθρώπων, με νέες τεχνολογίες σε ιατρικές εφαρμογές, όπως είναι ο δικός μου κλάδος της σωματιδιακής φυσικής, τόσο στη διάγνωση όσο και στην θεραπεία του καρκίνου και άλλων ασθενειών. Η βιολογία και η ιατρική από την πλεύρα τους έχουν κάνει θαύματα με την μελέτη του DNA και την καταγρφή των γονιδίων διαφόρων ασθενειών, πέρα από τα εμβόλια. Από τη μία έχουμε μιά πληθώρα επιστημονικής γνώσης που βελτιώνει τη ζωή του ανθρώπου και από την άλλη μια υπέρβαση ή μετάβαση που πρέπει να γίνει στον οικονομικό τομέα, στους αντίστοιχους μελετητές των οικονομικών φαινομένων που πρέπει να πειστούν ότι και εκεί πρέπει να εργαστούν για να βεβελτιωθεί η καθημερινή ζωή των εκατομμυρίων ανθρώπων της υφηλίου. Με τη γνώση των οικονομικών επιστημών να αλλάξουμε την κατάσταση της κρίσης και του χάους που βιώνουμε που μην ξεχνάμε ότι μπορεί να οδηγήσει σε εμφυλίους ή ακόμη και σε διεθνείς πολέμους. Οι δύο παγκόσμιοι πόλεμοι του 20ου αιώνα δημιουργήθηκαν μετά από μεγάλα κραχ στα τότε ισχυρά κράτη. Δεν μιλάω με ιδεολογικούς όρους. Είναι αποδεδειγμένο αυτό από τη διεθνή βιβλιογραφία και πρέπει να οφελειθούμε από τη γνώση οικονομικών ινστιτούτων, πανεπιστημίων και ερευνητικών κέντρων για το πως θα λύσουμε τέτοια προβλήματα.

Ο Ευάγγελος Γαζής είναι καθηγητής σωματιδιακής φυσικής στο ΕΜΠ και συντονιστής των ελληνικών ομάδων στο πρόγραμμα ΑΤΛΑΣ του μεγάλου αδρονικού επιταχυντή και μέλος της εθνικής εκπροσώπησης στο συμβούλιο του CERN.