Αναζητώντας την αρχή των πάντων

Έντυπη Έκδοση Κυριακάτικη Ελευθεροτυπία, Κυριακή 5 Δεκεμβρίου 2010
Ενας πρώτος απολογισμός για τη λειτουργία του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN και οι προοπτικές που ανοίγονται για την επιστήμη από τη διεξαγωγή των κολοσσιαίων πειραμάτων

Του ΓΙΩΡΓΟΥ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗ Καθηγητή του Πανεπιστημίου Κρήτης και συγγραφέα.

Καθώς το 2010 διανύει ήδη τις τελευταίες του εβδομάδες, ο απολογισμός του είναι οδυνηρός, και η αβεβαιότητα κυριαρχεί σε ανθρώπους και λαούς.

Η εντυπωσιακή τοιχογραφία του Josef Kristofoletti στο κτίριο του «Ατλαντα», ενός ανιχνευτή που χρησιμοποιείται για την καταγραφή των τεκταινομένων στα πειράματα του CERN.Μόνον ένα μέρος του επιστημονικού κόσμου αισθάνεται ικανοποίηση και αδημονία. Το μεγαλύτερο πείραμα, που έγινε ποτέ, ολοκληρώνει ήδη την πρώτη φάση της διεξαγωγής του. Υπάρχουν βάσιμες ελπίδες ότι η συμβολή του στην κατανόηση του Σύμπαντος θα είναι καθοριστική.

Ο αναγνώστης ίσως θυμάται ότι τον Σεπτέμβριο του 2008, τα πανηγυρικά εγκαίνια του πειράματος -που αποκλήθηκε και «πείραμα του αιώνα»- προκάλεσαν το παγκόσμιο ενδιαφέρον.

Πολύ σύντομα ωστόσο η βλάβη σε έναν από τους μαγνήτες του κολοσσιαίου επιταχυντή, που αποτελεί τη βάση του πειράματος, οδήγησε ολόκληρο το σύστημα σε αναστολή και σε επίμονους ελέγχους. Η απογοήτευση κυριάρχησε. Χάρις όμως στη μεθοδική δουλειά των επιστημόνων μια νέα αρχή του πειράματος -χωρίς τυμπανοκρουσίες αυτήν την φορά!- έγινε δυνατή τον Μάρτιο του 2010. Από τότε, τα πολύτιμα δεδομένα συλλέγονται και αναλύονται από πανίσχυρους υπολογιστές, ενώ εκατοντάδες ερευνητές σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να τα αποκρυπτογραφήσουν.

Ο κυκλικός πάντως «Επιταχυντής Αδρονίων», που αποτελεί τη βάση του πειράματος, μοιάζει με ένα πραγματικό τέρας της Τεχνολογικής Αποκαλύψεως. Κατασκευάσθηκε στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών -το γνωστό CERN- της Γενεύης, και βρίσκεται σε βάθος 100 μέτρων κάτω από τη γη. Η σήραγγά του έχει περίμετρο 27 χιλιομέτρων και περιβάλλεται από χιλιάδες ηλεκτρομαγνήτες και συσκευές ελέγχου, καλωδιώσεις που αριθμούν χιλιάδες χιλιόμετρα, κυκλώματα με δεκάδες δισεκατομμύρια ηλεκτρονικά στοιχεία. Η υπερθέρμανση των υπεραγώγιμων μαγνητών -που έχουν το βαρύ καθήκον να επιταχύνουν τα σωματίδια της ύλης- αποφεύγεται χάρις σε 128 τόνους υγρού ηλίου, που κρατούν τη θερμοκρασία γύρω στους 271 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν!

Δέος όμως δεν προκαλεί μόνον το τεχνολογικό μέγεθος του πειράματος, αλλά και η ίδια η αποστολή του. Διότι, προσπαθεί να αναπαραστήσει τις αρχέγονες συνθήκες, που επικρατούσαν τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του Σύμπαντος. Σύμφωνα με τη σύγχρονη επιστήμη, το Σύμπαν δημιουργήθηκε από μια αδιανόητη, Μεγάλη Εκρηξη -την περιώνυμη πια Big Bang- πριν από 14 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια. Οι απίστευτα υψηλές ενέργειες και θερμοκρασίες, που επικρατούσαν στην αρχή, επέτρεπαν στα αρχέγονα σωματίδια της ύλης να γεννώνται και να μετασχηματίζονται, ενώ κυρίαρχος ήταν επίσης και ο ρόλος του φωτός.

Οι ακραίες πάντως συνθήκες της Μεγάλης Αρχής προσομοιώνονται στον επιταχυντή με ένα έμμεσο τρόπο. Δέσμες πρωτονίων, που κινούνται κατά αντίστροφη φορά, ωθούνται διαρκώς από τους μαγνήτες και αποκτούν τεράστιες ενέργειες. Οταν η ταχύτητά τους πλησιάσει την ταχύτητα του φωτός -δηλαδή τα 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο!- τα πρωτόνια αφήνονται να συγκρουσθούν μεταξύ τους. Οι κατακλυσμικές αλληλοεπιδράσεις, που ακολουθούν τις συγκρούσεις, επιτρέπουν τη μελέτη της ύλης στο έσχατο επίπεδό της, αλλά και των δυνάμεων που δέσποζαν στο πρώιμο Σύμπαν.

Σε αυτή τη βάση λειτούργησε ο επιταχυντής από τον Μάρτιο έως τον Νοέμβριο. Υπολογίζεται μάλιστα ότι καταγράφηκαν έξι τρισεκατομμύρια συγκρούσεις πρωτονίων, που αναμένουν ήδη την ανάλυση και την επεξεργασία τους. Στη συνέχεια, το ερευνητικό πρόγραμμα του επιταχυντή στράφηκε με τόλμη προς μιαν άλλη κατεύθυνση. Αντί πρωτονίων, από τις 7 Νοεμβρίου, άρχισε να επιταχύνει τα πολύ βαρύτερα ιόντα μολύβδου -άτομα δηλαδή μολύβδου χωρίς τα ηλεκτρόνιά τους- και να τα οδηγεί και πάλι σε συγκρούσεις. Οι θερμοκρασίες, που αναπτύχθηκαν τώρα, ήταν εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από εκείνες στο κέντρο του Ηλίου! Τα αποτελέσματα ήσαν εκτυφλωτικά: Οι πυρήνες των ατόμων κατέρρευσαν, ενώ δημιουργήθηκε ένα «πλάσμα» από τα αρχέγονα συστατικά της ύλης, όπως εκείνο που υπήρχε μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Εκρηξη. Ο ενθουσιασμός των επιστημόνων υπήρξε ασυγκράτητος.

Ας σημειωθεί ότι στα σημεία όπου συγκρούονται οι δέσμες των πρωτονίων ή των ιόντων, ογκώδεις ανιχνευτές καταγράφουν τις συγκρούσεις και με ηλεκτρονικές διατάξεις απίστευτης πολυπλοκότητας διερευνούν την «ταυτότητά» τους. Ενας για παράδειγμα από τους ανιχνευτές, που αποκαλείται ΑΤΛΑΣ, υπερβαίνει κατά πολύ και τους ίδιους τους συνειρμούς που δημιουργεί η ονομασία του: Εχει μήκος 46 μέτρα και ύψος 25 μέτρα· ενώ το βάρος του φθάνει τους 9.000 τόνους!

Για να εξανθρωπισθεί μάλιστα η εμφάνιση του ανιχνευτή, επιστρατεύθηκε ο αμερικανός καλλιτέχνης Josef Kristofoletti, που ζωγράφισε σε μια πλευρά του κτιρίου μια εντυπωσιακή τοιχογραφία. «Δουλεύοντας στην Ιταλία», λέει ο ίδιος, «θαύμασα τα φρέσκο της Αναγεννήσεως, που συχνά αντλούσαν το θέμα τους από τη θρησκευτική μυθολογία. Στα δικά μου τα μάτια, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων μοιάζει με ένα πρωτόφαντο, Καθεδρικό Ναό της Επιστήμης. Η δουλειά μου ίσως είναι λοιπόν μια μοντέρνα εκδοχή των θρησκευτικών αναπαραστάσεων».

Ο Μεγάλος λοιπόν Επιταχυντής Αδρονίων, που διερευνά τις πρώτες στιγμές της Γενέσεως, κλείνει αυτές τις ημέρες ένα πρώτο και επιτυχημένο κύκλο λειτουργίας. Αφού μεσολαβήσει μια «ανάπαυλα» για την αναγκαία συντήρηση και ελέγχους, θα επανέλθει σε λειτουργία, και μάλιστα σε υψηλότερες ενέργειες, στα μέσα του 2011. Μοιάζει έτσι με ένα τεράστιο, μεταλλικό φίδι, κουλουριασμένο κάτω από τα κτίρια και το καταπράσινο έδαφος του CERN, που βρίσκεται περιοδικά σε νάρκη. Είναι όμως ένα φίδι, που δαγκώνει την ουρά του: Διότι προσπαθεί να διερευνήσει τα μυστικά του Σύμπαντος, αναλύοντας και μελετώντας τον μικρόκοσμο της ύλης. Αυτή η αντίληψη, που συνδέει το απειροστά μικρό με το απέραντα μεγάλο, υπήρξε μια σπουδαία κατάκτηση στην ιστορία της επιστήμης. Αξίζει μάλιστα να υπογραμμισθεί -και να υπογραμμισθεί με έμφαση!- ότι η παρουσία των ελλήνων επιστημόνων στον δύσκολο αλλά και πρωτοποριακό αυτό τομέα, υπήρξε πάντοτε ουσιαστική.

Είναι όμως η στιγμή να παραμερίσει κανείς το δέος, που προκαλούν το μέγεθος και η πολυπλοκότητα του πειράματος, και να αναζητήσει τις προοπτικές του: Τι περιμένει ο επιστημονικός κόσμος από τη διεξαγωγή του, πως δικαιολογούνται το τερατώδες κόστος και η προσπάθεια που απαιτεί το πείραμα;

Στα ερωτήματα αυτά, δεν υπάρχουν μονοσήμαντες απαντήσεις. Ο επιταχυντής αδρονίων είναι συνοπτικά ένα υπερμεγέθες μικροσκόπιο, στραμμένο προς το εσωτερικό της ύλης. Αποτελεί όμως ταυτόχρονα και μια χρονομηχανή, που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να δουν το παρελθόν του Σύμπαντος, να ψαύσουν τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας.

Ετσι αναμενόμενη είναι, για παράδειγμα, η ανακάλυψη του σωματίου Higgs, που με μεγάλη δόση υπερβολής ονομάσθηκε και «σωματίδιο του Θεού». Αν η φευγαλέα ύπαρξή του επιβεβαιωθεί -σημειωτέον, ότι ζει πολύ λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου!- ένα μεγάλο βήμα προς την «Ενιαία Θεωρία» θα έχει πραγματοποιηθεί. Η θεωρία αυτή, που αναζητείται με πάθος από τους φυσικούς, θα περικλείει σε λίγες μόνον εξισώσεις όλες τις δυνάμεις και τα θεμελιώδη σωματίδια του Σύμπαντος.

Υπάρχουν όμως κι άλλες προσδοκίες: Οτι το πανίσχυρο αυτό μικροσκόπιο, που κατευθύνεται στα έγκατα της ύλης και του συμπαντικού μας παρελθόντος, θα διερευνήσει το ενδεχόμενο ύπαρξης και άλλων διαστάσεων, πέραν από εκείνες του χώρου και του χρόνου, που μας είναι οικείες· ότι, χάρις στις απίστευτες ενέργειες που θα αποκτήσουν οι δέσμες πρωτονίων, δεν πρέπει να αποκλεισθεί ακόμα και η δημιουργία μικρών μαύρων οπών· ότι, τέλος, το κολοσσιαίο πείραμα ίσως δώσει πρώτη φορά ενδείξεις για την υφή της άγνωστης, σκοτεινής ύλης που, όπως πιστεύουν οι αστρονόμοι, αποτελεί το ένα τέταρτο του Σύμπαντος!

Οπως πάντως δείχνει η ιστορία της επιστήμης, η αξία ενός πειράματος δεν έγκειται μόνον στην επιβεβαίωση κάποιων προβλέψεων ή ιδεών. Μεγάλη σημασία έχει συχνά η έκπληξη, μια απροσδόκητη ανακάλυψη που ίσως ανατρέψει τις κατεστημένες αντιλήψεις. Είναι λοιπόν ευνόητη η αγωνία των επιστημόνων, καθώς διαρκώς και ισχυρότερες δέσμες πρωτονίων θα ξεχύνονται στον άγνωστο κόσμο της Μεγάλης Αρχής.

Ενα όμως σημείο αναδύεται με αδιάψευστη βαρύτητα. Εποικος ενός ιδιόμορφου πλανήτη, που αποτελεί κουκκίδα απειροελάχιστη σε ένα απέραντο Σύμπαν, δέσμιος της πεπερασμένης του ζωής, ο άνθρωπος δεν παύει εντούτοις να θέτει ερωτήματα που αγγίζουν την ίδια του την ύπαρξη και την ύπαρξη του κόσμου. Αν αυτό συνιστά το μεγαλείο ή την σισύφεια μοίρα του, είναι μια απάντηση που ξεπερνά κατά πολύ την επιστήμη.