Το μποζόνιο Χιγκς και η μάζα των συνηθισμένων υλικών

Ένα σχόλιο του συγγραφέα του διάσημου βιβλίου "The Elegant Universe" Brian Green γύρω από τη μάζα των υλικών, με αφορμή τη συζήτηση γύρω από το μποζόνιο Χιγκς.

Αν διαβάσατε τη δημοσίευσή μας "Τι είναι το Μποζόνιο Χιγκς;" θα είδατε ότι υπάρχει ένα σημείο, που πιθανόν να σας δημιούργησε μία κρίσιμη απορία. Είναι το σημείο όπου αναφέρεται ότι μόνο ένα μικρό μέρος της μάζας των συνηθισμένων υλικών, που μας  περιβάλλει, προέρχεται από τα σωματίδια Χιγκς. Επομένως μένει να απαντηθεί - εννοείται με κατανοητό και εκλαϊκευμένο τρόπο - το ερώτημα, από πού τελικά προέρχεται το μεγαλύτερο μέρος της μάζας των υλικών. Στο ερώτημα αυτό απαντάει, σύντομα και κατανοητά για τον καθένα, ο Brain Green, συγγραφέας, Φυσικός, -  του Best Seller "The Elegant Universe" . Ιδού:

Το πεδίο Χιγκς παρέχει τη μάζα στα θεμελιώδη σωματίδια, όπως είναι τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκς και αυτό είναι πάρα πολύ σημαντικό. Αλλά όταν πάμε στις συνήθεις μάζες, όπως εσείς και γω, τα οχήματα, οι μπάλες κ.ά, οι μάζες δεν εμφανίζονται από το πεδίο Χιγκς.

Η συνήθης ύλη έχει φτιαχτεί από τα άτομα, η μάζα των οποίων προέρχεται από τα πρωτόνια και νετρόνια - τα οποία, με τη σειρά τους, έχουν φτιαχτεί από τρία κουάρκς το καθένα. Αλλά αν προσθέσεις τις μάζες των κουάρκς ( που προέρχονται από τα Χιγκς ) το σύνολο είναι μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας του πρωτονίου και νετρονίου. Από πού λοιπόν προέρχεται το κύριο μέρος της μάζας των πρωτονίων και νετρονίων;

Ο καθηγητής Peter Higgs θεμελιώνει θεωρητικά την ύπαρξη του ομώνυμου 

σωματιδίου. Το CERN το επιβεβαίωσε και πειραματικά.

Η απάντηση έρχεται από την περίφημη εξίσωση του Einstein 

                                              

η οποία γράφεται ισοδύναμα

                                                  

που, μας λέει ουσιαστικά, ότι η ενέργεια (Ε) παράγει μάζα (m).

Τα κουάρκς στο εσωτερικό των πρωτονίων κρατιούνται κολλημένα μεταξύ τους μ' ένα είδος πυρηνικής κόλλας ("γλουόνια") και αυτή η κόλλα περικλείει τεράστια ενέργεια. Τελικά το μεγαλύτερο μέρος της μάζας των πρωτονίων ( και νετρονίων ) προέρχεται από αυτήν την ενέργεια.

Επομένως, ενώ τα Χιγκς δίνουν μάζα στα κουάρκς και σε άλλα θεμελίωδη σωματίδια, η ενέργεια των γλουονίων είναι υπεύθυνη για το μέγιστο μέρος της μάζας των πρωτονίων και νετρονίων και άρα για τη μάζα της συνηθισμένης ύλης που υπάρχει γύρω μας.

H Ευρωζώνη στην κόψη του Τριλήμματος

• The New York Times & IHT Europe
• By Stephen Castle

"Τελικά, η έξωθεν επιβεβλημένη λιτότητα γίνεται ασυμβίβαστη με τη δημοκρατία στην πατρίδα"

Σύμφωνα με τη θεωρία του τριλήμματος, που εν μέρει προέκυψε από τις μελέτες των οικονομικών κρίσεων του 1930 και του 1940, είναι δυνατόν να έχουμε δύο από τα τρία πράγματα: βαθιά οικονομική ολοκλήρωση, δημοκρατικό πολίτευμα και αυτόνομα έθνη-κράτη. Αλλά σύμφωνα με τη θεωρία, δεν είναι δυνατόν να έχουμε και τα τρία. 

Ώρα για μια νέα λέξη της μόδας, που αποτυπώνει τις ανησυχίες των ατόμων που επιδιώκουν τη σταθερότητα της νομισματικής ένωσης του ευρώ.

Ας πούμε λοιπόν ότι έχετε κατανοήσει την έννοια της "μόλυνσης" στη ζώνη του ευρώ. Ίσως ακόμη να γνωρίζετε ένα δύο πράγματα για τον "μοιραίο βρόχο" του ευρώ, όπου οι εξασθενημένες τράπεζες και οι χρεωμένες κυβερνήσεις απειλούν να σύρουν ο ένας τον άλλο σ' ένα σπιράλ θανάτου. Ώρα τώρα να μάθετε μια νέα λέξη της μόδας, μια που αποτυπώνει τις ανησυχίες των ατόμων που αναζητούν τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα της νομισματικής ένωσης του ευρώ: "Τρίλημμα"

Ο όρος, που επινοήθηκε πριν από 12 χρόνια από έναν οικονομολόγο του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, που έγραφε για την παγκόσμια οικονομία, ήρθε για να περιλάβει τις σκληρές πολιτικές επιλογές που αντιμετωπίζουν οι 17 χώρες της ζώνης του ευρώ. 

Για να κάνουν τη νομισματική ένωση να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι αρχηγοί των χωρών της ευρωζώνης, σε γενικές γραμμές, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πρέπει να ενσωματωθούν πληρέστερα οι οικονομίες τους. Όμως, στο εσωτερικό των χωρών τους, οι πολιτικοί ηγέτες έχουν μόνο χλιαρή υποστήριξη για αυτή την ιδέα, για να μην πούμε ολοκληρωτική αντίσταση, από τους ψηφοφόρους. 

Σύμφωνα με τη θεωρία του τριλήμματος, που εν μέρει προέκυψε από τις μελέτες των οικονομικών κρίσεων του 1930 και του 1940, είναι δυνατόν να έχουμε δύο από τα τρία πράγματα: βαθιά οικονομική ολοκλήρωση, δημοκρατικό πολίτευμα και αυτόνομα έθνη-κράτη. Αλλά σύμφωνα με τη θεωρία, δεν είναι δυνατόν να έχουμε και τα τρία. 

Οι εικόνες κατάρρευσης είναι καθημερινές εδώ. 

Η συζήτηση και τα τριλήμματα για το μέλλον της Ευρώπης

δε φαίνεται να μας αγγίζουν.

"Για να παραμείνουν στην ευρωζώνη υπό τις παρούσες συνθήκες, χώρες όπως η Ελλάδα, η Ιταλία και η Ισπανία όλο και περισσότερο αναγκάζονται να εγκαταλείψουν την κυριαρχία τους στη λήψη αποφάσεων, για τους όρους που επιβάλλονται από τη Γερμανία", είπε ο Ντάνι Ρόντρικ, ο πατέρας της Θεωρίας του Τριλήμματος. 

Σε μια δύσκολη περιοχή

• The Economist

Η Βουλγαρία είναι η πιο φτωχή χώρα της ΕΕ. Οι μέσες αμοιβές είναι €3.50 την ώρα και ο μέσος μηνιαίος μισθός είναι μόνο €360. Καθώς το 10% των εξαγωγών της Βουλγαρίας πηγαίνει στην Ελλάδα και οι ελληνικές τράπεζες κατέχουν το 40% του συνόλου των δανείων, δεν είναι περίεργο το γεγονός ότι οι Βούλγαροι είναι στο περιθώριο.

Σύμφωνα με τον Ιβάν Κράστεφ, Βούλγαρο αναλυτή, αυτοί που κάποτε έκαναν αισιόδοξες προβλέψεις, είχαν την μεγάλη ελπίδα, πριν από 20 χρόνια, ότι η Βουλγαρία μπορεί να γίνει όπως η Ελλάδα. Δηλαδή, "μέτρια δημοκρατική, αλλά μέτρια διεφθαρμένη". Τώρα, λέει, ελπίζουν ότι η Ελλάδα μπορεί να γίνει όπως η Βουλγαρία: φτωχή, αλλά οικονομικά πειθαρχημένη και να μην προκαλεί πολύ μεγάλο χάος στους άλλους.

Μέχρι στιγμής η Βουλγαρία έχει υποστεί τις συνέπειες της οικονομικής κρίσης και της κρίσης του  ευρώ. Η ανεργία έχει φτάσει στο 12%, αλλά αυτό είναι το μισό των επιπέδων στην Ελλάδα και τη Σερβία. Πάνω από ένα εκατομμύριο Βούλγαροι υπολογίζεται ότι ζουν στο εξωτερικό, εργαζόμενοι κυρίως στην Ισπανία και την Ελλάδα. Μερικοί έχασαν τους θέσεις εργασίας τους και γύρισαν σπίτι, αλλά στην πραγματικότητα αυξήθηκε η αξία των εμβασμάτων που αποστέλλονται πίσω μέσω τραπεζών. Το 2008 οι επίσημες εισροές εμβασμάτων ήταν €694 εκατ., πέρυσι έφτασαν στα €774 εκατ.

Ο Μπόικο Μπορίσοφ, ο λαϊκιστής πρωθυπουργός της Βουλγαρίας, κατηγορείται 

από πολλούς συμπατριώτες του ότι καθοδηγείται 

από τα επιχειρηματικά συμφέροντα. 

Το ΑΕΠ της Βουλγαρίας αυξήθηκε λίγο, στο 1,7% το 2011 και επιβραδύνθηκε στο τρέχων έτος. Από πρόσφατη μελέτη προκύπτει ότι το 30% της οικονομίας είναι ανεπίσημο. Οι Βούλγαροι επίσης είναι απαισιόδοξοι. Μια δημοσκόπηση του Ινστιτούτου Ανοιχτής Κοινωνίας, διαπίστωσε ότι πάνω από τα δύο τρίτα των Βουλγάρων περιμένουν η οικονομία τους να παραμείνει στο ίδιο επίπεδο ή να επιδεινωθεί κατά τους επόμενους 12 μήνες και ένα γεμάτο 56.7% πιστεύει ότι η κατάσταση στη χώρα είναι "ανυπόφορη".

Τι είναι το Μποζόνιο Χιγκς;

Μία σύντομη και εκλαϊκευμένη παρουσίαση της μεγάλης πρόσφατης επιτυχίας του CERN, όπως παρουσιάστηκε στο διεθνή τύπο.

Στις αρχές του σύμπαντος τα σωματίδια έτρεχαν τριγύρω με την ταχύτητα του φωτός χωρίς τίποτα να τα επιβραδύνει. Στη συνέχεια, συμφωνα με τη θεωρία, εμφανίστηκε το πεδίο Χιγκς. Όταν τα σωματίδια περάσουν από αυτό, λειτουργεί ως ένα είδος πυκνού πολτού — δίνει κάποια επιβράδυνση και μάζα. Ακριβώς όπως τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία παράγουν φωτόνια, που εμείς αντιλαμβανόμαστε ως φως, το πεδίο Χιγκς παράγει μποζόνια που ίσως τα είδαν χθες στο CERN.

Με λίγα λόγια, τα πάντα ταξίδευαν με την ταχύτητα του φωτός, στη συνέχεια, εμφνίστηκε το πεδίο Χιγκς και τώρα μόνο το φως ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Και αυτό επειδή τα σωματίδια Χιγκς δίνουν μάζα στα άλλα σωματίδια.

Όμως δε θα λέγαμε ότι όποιο σώμα βλέπουμε δίπλα μας, π.χ. μία εφημερίδα, πήρε τη μάζα του από τα Χιγκς. Μόνο μια μικροσκοπική αναλογία της μάζας του αντικειμένου προέρχεται από τα Χιγκς. Η υπόλοιπη προέρχεται από το δυναμικό σπάσιμο της συμμετρίας, αλλά αυτό είναι ένα άλλο ζήτημα, που ξεφεύγει από το θέμα μας. 

Το μνημειώδες πείραμα όπως καταγράφηκε στις οθόνες 

των ψηφιακών ανιχνευτών του CERN

Αλλά αν τα Χιγκς αντιπροσωπεύουν ένα μικρό ποσοστό μάζας, γιατί είναι τόσο σημαντικά; Για τον απλούστατο λόγο ότι έτσι ολοκληρώνεται αυτό που είναι γνωστό ως Καθιερωμένο Μοντέλο, ένα τεράστιο επίπτευγμα της Σωματιδιακής Φυσικής, που περιγράφει τα θεμελιώδη σωματίδια, όπως τα κουάρκς και τα πρωτόνια. Με την παρατήρηση των σωματιδίων Χιγκς έχουμε πλέον μία σχεδόν πλήρη εικόνα του υποατομικού κόσμου.

Και λέμε σχεδόν, γιατί το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν περιλαμβάνει εξήγηση για μερικά πράγματα, όπως π.χ. για τη βαρύτητα. Επίσης προσκρούει κατηγορηματικά στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν και δε λέει τίποτα για τη Σκοτεινή Ύλη.Επομένως οι Φυσικοί έχουν πολύ δουλειά ακόμη να κάνουν.

Όσο για την απάντηση στο ερώτημα, αν η ανακάλυψη των Χιγκς αξίζει τα δισεκατομμύρια δολλάρια ή ευρώ που ξοδεύτηκαν, τη δίνει ο Γενικός Διευθυντής του CERN, Rolf Heuer. 

"Το γεγονός ότι το CERN έχει ανακαλύψει το παγκόσμιο διαδίκτυο, το www, πιθανότατα αυτό και μόνο να δικαιολογεί την ύπαρξή του. Αλλά δεν πρέπει να μας διαφεύγει ότι κάποτε όλη η έρευνα για τη Κβαντική Μηχανική και τη Σχετικότητα φαινόταν, στην αρχή, άσκοπη. Στις μέρες μας ο σύγχρονος κόσμος βασίζεται πάνω σ' αυτά"

Ιδού τώρα, με λίγα λόγια, πώς βρήκαν το σωματίδιο Χιγκς.

Κατά τα τελευταία τρία χρόνια πολλά τρισεκατομμύρια πρωτόνια εκτοξεύτηκαν προς τις δύο κατευθύνσεις της 27 χιλιομέτρων κυκλικής σήραγγας και συγκρούστηκαν με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Με τη σύγκρουση, νέα σωματίδια δημιουργήθηκαν και ελπίζουμε ότι ανιχνεύτηκαν. Μεταξύ των υποατομικών συντριμμιών, το CERN αναζήτησε αποδεικτικά στοιχεία σωματιδίων, που δεν έχουμε δει προηγουμένως, σε μια ενέργεια που αντιστοιχεί σ' αυτήν που αναμένουμε να βρίσκονται τα μποζόνια Χιγκς.

Και πόσα τέτοια σωματίδια βρήκαν;

Μόνο μερικές δεκάδες. Για παράδειγμα, αν γεμίσουμε μια πισίνα ολυμπιακών διαστάσεων με άμμο και κάθε κόκκος της άμμου αντιπροσωπεύει και μία σύγκρουση, ο αριθμός των συγκρούσεων που παράγουν τα υποψήφια μποζόνια Χιγκς δε θα κάλυπταν ούτε τον πάτο μιας δακτυλίθρας. Υπήρξε όντως μια μνημειακή εργασία επεξεργασίας δεδομένων για να διαχωρισθούν.

Λοιπόν, ας πούμε: Έχουμε βεβαιότητα πέντε Σίγμα (99,99995%) ότι η ανακάλυψη αυτή θα αλλάξει τη Φυσική όπως την ξέρουμε.

Αλλά ας μη πούμε: Και τι έκανε για μένα το σωματίδιο του Θεού;

Η Μεγάλη Αυταπάτη της Ευρώπης

• The New York Times
• By Paul Krugman*

Το ζήτημα είναι ότι η προοπτική της καταστροφής, ανεξάρτητα από το πόσο προφανής είναι, δεν αποτελεί εγγύηση ότι τα έθνη θα κάνουν ό, τι χρειάζεται για να αποφευχθεί η καταστροφή. Και αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν η περηφάνια και η προκατάληψη κάνει τους ηγέτες απρόθυμους να δουν αυτό που έπρεπε να είναι προφανές.

ΜΑΔΡΙΤΗ - Κατά τους τελευταίους μήνες έχω διαβάσει ένα πλήθος αισιόδοξων εκτιμήσεων όσον αφορά στις προοπτικές για την Ευρώπη. Παραδόξως, ωστόσο, καμία από τις εκτιμήσεις αυτές δεν υποστηρίζει ότι ο γερμανικής υπαγόρευσης τρόπος για τη διάσωση της Ευρώπης μέσω του πόνου, έχει οποιαδήποτε ελπίδα να λειτουργήσει. Αντίθετα, η αισιόδοξη άποψη είναι ότι η αποτυχία — ειδικότερα, η διάλυση του ευρώ — θα ήταν καταστροφική για όλους, συμπεριλαμβανομένων των Γερμανών, και ότι στο τέλος η προοπτική αυτή θα προκαλέσει την κινητοποίηση των Ευρωπαίων ιθυνόντων να κάνουν οτιδήποτε χρειάζεται για να σώσουν την κατάσταση.

Ελπίζω ότι το επιχείρημα αυτό είναι σωστό. Όμως, κάθε φορά που διάβαζα ένα άρθρο προς αυτή την κατεύθυνση, έβλεπα τον εαυτό μου να σκέφτεται σαν τον Norman Angell.

Ποιος είναι; Το 1910 ο Angell δημοσίευσε ένα διάσημο βιβλίο με τίτλο "Η Μεγάλη Αυταπάτη", υποστηρίζοντας ότι ο πόλεμος είχε καταστεί άνευ αντικειμένου. Το εμπόριο και η βιομηχανία, επεσήμανε, όχι η εκμετάλλευση των υποτελών λαών, ήταν τα κλειδιά για εθνικό πλουτισμό και επομένως δεν υπήρχε τίποτα να αποκτηθεί από το τεράστιο κόστος μιας στρατιωτικής κατάκτησης.

Επιπλέον, υποστήριξε ότι η ανθρωπότητα είχε αρχίσει να εκτιμά αυτή την πραγματικότητα, ότι τα "πάθη του πατριωτισμού" μειώνονταν ταχέως. Στην πραγματικότητα, δεν είπε ότι δε θα υπάρξουν πλέον μεγάλοι πόλεμοι, αλλά έδωσε αυτήν την εντύπωση.

Όλοι γνωρίζουμε τι ακολούθησε.

Πολλές φορές ακόμη και τα παροικισμένα πνεύματα αδυνατούν να διακρίνουν 

τον πραγματικό κόσμο από τον κόσμο των ψευδαισθήσεων. 

Γι αυτό οι λύσεις δεν έρχονται ποτέ

Το ζήτημα είναι ότι η προοπτική της καταστροφής, ανεξάρτητα από το πόσο προφανής είναι, δεν αποτελεί εγγύηση ότι τα έθνη θα κάνουν ό, τι χρειάζεται για να αποφευχθεί η καταστροφή. Και αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν η περηφάνια και η προκατάληψη κάνει τους ηγέτες απρόθυμους να δουν αυτό που έπρεπε να είναι προφανές.

Πράγμα που με φέρνει πίσω στη συνεχιζόμενη εξαιρετικά δεινή οικονομική κατάσταση της Ευρώπης.