Χρειάστηκε περισσότερο από ένας αιώνας, όμως η διάσημη εξίσωση Ε=mc2 τελικά επιβεβαιώθηκε. Η μαραθώνια επίλυση της εξίσωσης σε υποατομική κλίμακα δικαιώνει τον Αϊνστάιν για την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας...
«Μέχρι σήμερα, αυτό ήταν απλώς μια υπόθεση. Τώρα επιβεβαιώνεται για πρώτη φορά» αναφέρει ανακοίνωση του γαλλικού Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας, το οποίο συνεργάστηκε στην έρευνα με Γερμανούς και Ούγγρους φυσικούς.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Science...
Όπως αναφέρει το AFP, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν την εξίσωση υπολογίζοντας τη μάζα του πρωτονίου και του νετρονίου, των δύο σωματιδίων από τα οποία αποτελείται ο πυρήνας του ατόμου...
Φυσικά όλα αυτά είναι αστεία. Η ισοδυναμία μάζας και ενέργειας είναι μία από τις προβλέψεις της Ειδικής Σχετικότητας που έχει επιβεβαιωθεί από τα πρώτα χρόνια της θεωρίας και με ένα σωρό τρόπους. Ίσως η πιο θεαματική της επιβεβαίωση (και η πιο γνωστή και τρομακτική) είναι η ατομική βόμβα όπου εκμεταλλευόμαστε την διαφορά μάζας ανάμεσα στα προϊόντα και τα αντιδρώντα μίας διάσπασης που μας παρέχεται ως ενέργεια. Και η πυρηνική ενέργεια δεν είναι η μόνη επιβεβαίωση της $$\reverse\opaque E=mc^2$$. Η σχέση αυτή, στην μορφή $$\reverse\opaque E=\gamma m_0 c^2$$, όπου γ είναι ο παράγοντας Lorentz που εξαρτάται από την ταχύτητα και είναι μεγαλύτερος από 1 για μη μηδενικές ταχύτητες, επιβεβαιώνεται κάθε φορά που πάμε να επιταχύνουμε σωματίδια σε αρκετά υψηλές ενέργειες. Αυτό μάλιστα ήταν και ένα από τα μεγάλα προβλήματα που χρειάστηκε να λύσουν οι κατασκευαστές των πρώτων επιταχυντών. Και φυσικά δεν είναι μόνο αυτό. Η σχέση $$\reverse\opaque E=mc^2$$ είναι κομμάτι της γενικής έκφρασης $$\reverse\opaque E^2-(pc)^2=(m_0c^2)^2$$, η οποία είναι ουσιαστικά μία σχέση διατήρησης που μας λέει ότι η διαφορά του τετραγώνου της ενέργειας με το τετράγωνο της ορμής ενός σωματιδίου είναι πάντα σταθερή και εξαρτάται από την μάζα ηρεμίας. Αυτή η σχέση διατήρησης έχει χιλιο-επιβεβαιωθεί και επιβεβαιώνεται ουσιαστικά σε κάθε σκέδαση ανάμεσα σε στοιχειώδη σωμάτια που παρατηρούμε ή έχουμε παρατηρήσει ποτέ. Και δεν είναι μόνο αυτό. Υπάρχει μία ακόμα θεαματικότερη επιβεβαίωση που προέρχεται από την εξαΰλωση ύλης και αντιύλης, όπου ένα σωμάτιο αλληλεπιδρά με ένα αντισωμάτιο και τα δύο τους εξαϋλώνονται αποδίδοντας την μάζα τους σε καθαρή ενέργεια.
Καλά, και τότε τι ήταν αυτό που επιβεβαιώθηκε και σε τελική ανάλυση, τι αφορά η δημοσίευση στο Science; Η επιβεβαίωση αφορά την αποτελεσματικότητα της lattice QCD, που είναι μία προσέγγιση τους πως μπορούμε να κάνουμε κβαντική χρωμοδυναμική σε προβλήματα, όπως ο υπολογισμός όλων των αλληλεπιδράσεων στο εσωτερικό του πρωτονίου. Η επιβεβαίωση λοιπόν είναι ότι η lattice QCD μπορεί να υπολογίσει καλά τις επιπτώσεις της ισχυρής πυρηνικής δύναμης και αυτό φάνηκε από τον σωστό υπολογισμό της μάζας του πρωτονίου. Τα σχετικά με το άρθρο αυτό μπορεί να τα βρει κανείς στην ανακοίνωση At Long Last, Physicists Calculate the Proton's Mass και αν έχει πρόσβαση, στο άρθρο Ab Initio Determination of Light Hadron Masses.
Οπότε το ερώτημα τώρα είναι, πως προέκυψε η είδηση του in.gr; Από ότι φαίνεται, το in.gr μάλλον είναι αθώο. Το άρθρο επικαλείται ως πηγή, τηλεγράφημα του Γαλλικού πρακτορείου ειδήσεων (AFP). Με λίγο ψάξιμο μπορεί να βρει κανείς, ακριβώς την ίδια είδηση και στο yahoo news και στο Discovery news. Συγκεκριμένα, το άρθρο στο in.gr φαίνεται να είναι μετάφραση αυτών. Στα παραπάνω άρθρα λοιπόν, γίνεται επίκληση σε σχετικό press release του Γαλλικού Κέντρου Επιστημών (CNRS), το οποίο όμως δεν κατάφερα να βρω για να δω τι λέει, ενώ στο AFP δεν φαίνεται να είναι πουθενά διαθέσιμα τα τηλεγραφήματα ώστε να δω τι λέει και το ίδιο το τηλεγράφημα. Άρα, αν πρέπει να ποντάρω για το που έχει γίνει η χονδρή, θα έλεγα ότι μάλλον φταίει κάποιος δημοσιογράφος στο AFP, αλλά δεν μπορώ να είμαι σίγουρος, με την έννοια ότι θα μπορούσε να φταίει και η υπερβολική διάθεση του επιστήμονα που έκανε την ανακοίνωση στους δημοσιογράφους.
Ωραία, αλλά κάποιος θα μπορούσε να αναρωτηθεί, «και που είναι το πρόβλημα;» Το πρόβλημα είναι στην προσπάθεια φαντασμαγοριοποίησης της όλης ιστορίας. Δηλαδή, έχεις ένα επιστημονικό αποτέλεσμα, το οποίο από μόνο του είναι ενδιαφέρον και εντυπωσιακό, αλλά επειδή κάποιος εκτιμά ότι αυτό δεν θα είναι αρκετά εντυπωσιακό για τον πολύ κόσμο, πρέπει να το κάνουμε πιο πιασάρικο και φυσικά ο Einstein και το E=mc^2 (και μία θεωρία που μας διαφεύγει εδώ και 103 χρόνια) είναι ότι πιο πιασάρικο. Οι ίδιες μαλακίες έγιναν και με το LHC και οδήγησαν στις υστερίες που όλοι είδαμε.
Η επιστήμη είναι όμορφη και ενδιαφέρουσα από μόνη της και δεν χρειάζεται τσιτάτα για να προκαλέσει το ενδιαφέρον.
Το μόνο που χρειάζεται είναι κάποιος να την περάσει σωστά, απλά, με ειλικρίνεια και αυθεντικότητα.
Δύσκολοι καιροί για πρίγκιπες.
-------------------------------------
Update: Ευχαριστώ πολύ Stazybo Horn για το link της ανακοίνωσης του CNRS (στα Γαλλικά).
Update(24/11/08):Χάρη στην πανέμορφη Θεά Αστροφυσικό και φίλη μου, Μάγδα, παραθέτω παρακάτω την μετάφραση του δελτίου τύπου του CNRS.
Από που προέρχεται η μάζα του πρωτονίου; Κατά το 95% στην ενέργειας των quarks και των gluons, είναι η απάντηση των φυσικών του Κέντρου Θεωρητικής Φυσικής στη Μασσαλία. Ορμώμενοι από το καθιερωμένο μοντέλο που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα στοιχειώδη σωμάτια, οι υπολογισμοί τους αποδεικνύουν ότι η πρωτονιακή μάζα είναι κυρίως το αποτέλεσμα (συνέπεια) της ενέργειας που φέρουν αυτά τα σωμάτια δια μέσου του περίφημου τύπου του Einstein E=mc2. Το κατόρθωμα αυτό επιβεβαιώνει την εγκυρότητα της θεωρίας πάνω στις ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματίων.
Η μελέτη αυτή η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science στις 21 Νοεμβρίου 2008, επετεύχθη χάρη σ’ έναν από τους ισχυρότερους « υπερυπολογιστές » στον κόσμο. Επιπλέον, η μελέτη αυτή επιτρέπει την εξέταση μιας νέας θεωρίας στην θεμελιώδη φυσική, πέρα από το σημερινό μοντέλο γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε νέες ανακαλύψεις πάνω στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις των quarks .
Μέσα στους πυρήνες των ατόμων έχουμε πρωτόνια και νετρόνια. Αυτά με την σειρά τους αποτελούνται από quarks και gluons. Ωστόσο η μάζα των gluons είναι μηδέν. Και αντίθετα με το τι θα μπορούσαμε να περιμένουμε, η μάζα των quarks είναι μόνο το 5% της μάζας του πρωτονίου. Τί συμβαίνει λοιπόν με το υπόλοιπο 95% ;
Μια ομάδα Γάλλων, Γερμανών και Ούγγρων φυσικών, πρόσφατα απέδειξαν ότι αυτό το 95% συνδέεται με την ενέργεια της κίνησης των quarks και των gluons. Το να δίνει η μάζα ενέργεια μικρή εντύπωση μας προκαλεί, κυρίως αν φέρουμε στο μυαλό μας τον περίφημο τύπο του Einstein (E=mc2) που δηλώνει την ισοδυναμία ενέργειας και μάζας. Η υπόθεση αυτή λοιπόν έχει πια επιβεβαιωθεί.
Οι ερευνητές στη Γαλλία, με επικεφαλή τον Laurent Lelloch, διευθυντή έρευνας στο κέντρο θεωρητικής φυσικής στο CNRS, έκαναν τις μελέτες τους πάνω στο θέμα αυτό πάνω από 20 χρόνια σε συνεργασία με φυσικούς απ’ όλο τον κόσμο. Με βάση τις εξισώσεις της κβαντικής χρωμοδυναμικής (θεωρία που περιγράφει τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις) κατάφεραν να υπολογίσουν τη μάζα του πρωτονίου, του νετρονίου και των άλλων σωματίων ίδιου τύπου. Οι μάζες που προκύπτουν από τους υπολογισμούς αυτούς συμφωνούν εξαιρετικά με τις πειραματικές τιμές.
Έτσι, οι ερευνητές επιβεβαιώνουν ότι το καθιερωμένο μοντέλο εξηγεί σωστά από που προέρχεται η μάζα αυτών των σωματιδίων και συνεπώς από που προέρχεται πάνω από το 99% της μάζας του ορατού σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένου του Ήλιου, της Γης, εμάς τους ίδιους και όλα τα αντικείμενα που μας περιβάλλουν.
Για να επιτύχουν τον στόχο τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια προσέγγιση όπου ο χωροχρόνος θεωρείται ένα κρυσταλλικό πλέγμα σε 4 διατάσεις που αποτελείται από ξεχωριστές κυψελίδες κατά μήκος των γραμμών και των στηλών. Η βασική τους πρόκληση ήταν να καταλήξουν σε μία λύση που να ανταποκρίνεται στον δικό μας συνεχή χωροχρόνο ελέγχοντας συγχρόνως όλες τις πηγές αβεβαιότητας που συσχετίζονται με τον υπολογισμό του πλέγματος. Στην πράξη, η μελέτη αυτή αποδεικνύει την ``ωρίμανση`` των αριθμητικών μεθόδων ως προς τη μελέτη των ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Αναμένεται επίσης, να διαδραματίσει ένα σημαντικό ρόλο στη νέα εποχή της φυσικής , που ξεκινάει με τον Large Hadron Collider. Πράγματι, ο έλεγχος του μοντέλου για τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις θα μπορούσε να μας οδηγήσει στην απόδειξη νέων φαινομένων που συνδέονται με τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις των quarks, οι οποίες ``κρύβονται`` από τις ισχυρές.
Πρόκειται για μία από τις μεγαλύτερες μελέτες που έχουν γίνει μέχρι σήμερα. Για το μεγάλο αυτό έργο χρειάστηκε η συνεργασία των : Institut du développement et des ressources en informatique scientifique (IDRIS), Forschungszentum Julich, Πανεπιστήμιο του Wuppertal και του
κέντρου θεωρητικής φυσικής στη Μασσαλία.
Ευχαριστώ πολύ Μάγδα.
