|
|
 |
Ονειρεμένη μηχανή
|
|
|
|
|
|
|
Οι φυσικοί υψηλών ενεργειών οραματίζονται μια νέα «μηχανή»: έναν άνευ προηγουμένου επιταχυντή συνολικού μήκους 30 χιλιομέτρων, ο οποίος θα προσέφερε ένα εργαλείο ακριβείας για τη διερεύνηση μερικών από τα σπουδαιότερα αναπάντητα ερωτήματα στο πεδίο της φυσικής. Το φάντασμα, όμως, του λησμονημένου πλέον Υπεραγώγιμου Υπερεπιταχυντή (SSC) ―και των χρημάτων που τελικά κατασπαταλήθηκαν στο πρόγραμμα για την κατασκευή του― προβάλλει απειλητικό. Εντούτοις, οι υποστηρικτές της μηχανής πιστεύουν ότι θα καταφέρουν να υπερνικήσουν τους εθνικούς ενδοιασμούς απευθυνόμενοι στην παγκόσμια κοινότητα.
Αφότου άρχισαν να συζητούν στα σοβαρά την προοπτική ενός γραμμικού επιταχυντή σε ένα συνέδριο που πραγματοποιήθηκε το 2002 στο Σνόουμας του Κολοράντο, φυσικοί απ’ όλο τον κόσμο σχεδιάζουν με επιμονή και ζήλο μια διεθνή προσπάθεια. Πρόσφατα οι ελπίδες τους αναπτερώθηκαν όταν ο υπουργός Ενέργειας των ΗΠΑ Spencer Abraham χαρακτήρισε τον επιταχυντή ως την ύψιστη «μεσοπρόθεσμη» προτεραιότητα σε μια εικοσαετή προοπτική δημιουργίας νέων επιστημονικών εγκαταστάσεων. Στη σχετική αναφορά εκτιμάται ότι, σε περίπτωση έγκρισης και χρηματοδότησης του προγράμματος, η ανάλωση κονδυλίων θα έφτανε στο μέγιστό της μέσα στην πενταετία 2010-2015.
Το όραμα των φυσικών είναι μια μηχανή που θα την κατασκευάσει και θα τη μοιράζεται όλη η οικουμένη. «Πλήθος άνθρωποι εργάστηκαν πολύ σκληρά για να κάνουν αυτή την ιδέα κάτι περισσότερο από ένα κενό περιεχομένου σύνθημα» λέει ο θεωρητικός Chris Quigg του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντή Fermi στην Μπατέιβια του Ιλινόις, επειδή καμία κυβέρνηση δεν φαίνεται διατεθειμένη να αναλάβει το εκτιμώμενο κόστος των 5 έως 7 δισεκατομμυρίων δολαρίων που θα είχε μια τέτοια εγκατάσταση.
Σύμφωνα με το σχέδιο του διεθνούς επιταχυντή, ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια (τα αντισωματίδια των ηλεκτρονίων) θα επιταχύνονται κατά μήκος δύο σωλήνων μήκους 15 χιλιομέτρων ο καθένας, τα οποία εν συνεχεία θα υποχρεώνονται να συγκρουστούν μέσα σε έναν μεγάλο ανιχνευτή. Η ολική ενέργεια των συγκρούσεων θα ανέρχεται μέχρι και σε 1 τρισεκατομμύριο ηλεκτρονιοβόλτ (1 TeV). Μια τέτοια ενέργεια ίσως ηχεί πολύ μικρή μπροστά στα 2 TeV του Tevatron στο Fermilab ή τα 14 TeV του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή (LHC) που κατασκευάζεται στο CERN (Γενεύη) και αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2007. Ωστόσο, πρόκειται για μια εντύπωση απολύτως παραπλανητική. Τόσο το Tevatron όσο και το LHC είναι επιταχυντές αδρονίων, σωματιδίων δηλαδή που αποτελούνται από κουάρκ. Ως εκ τούτου, η ενέργεια των συγκρουόμενων σωματιδίων κατανέμεται στα συστατικά τους κουάρκ, με αποτέλεσμα στις μηχανές αυτές η ενεργός ενέργεια των συγκρούσεων να μειώνεται περίπου κατά παράγοντα 10. Εκ της σχεδιάσεώς του, ο διεθνής γραμμικός επιταχυντής θα έχει μεγαλύτερους ρυθμούς συγκρούσεων, και επειδή τα σπιν των σωματιδίων των δεσμών του θα είναι παράλληλα ―κάτι ανέφικτο στο Tevatron ή τον LHC― θα διακρίνεται από πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια στην «ανατομή» και την ανάλυση των σωματιδίων.
Ο συγκεκριμένος επιταχυντής συγκρουόμενων δεσμών θα μπορούσε να αποκαλύψει τις λεπτομέρειες της φυσικής των μποζονίων Higgs (των σωματιδίων στα οποία χρωστούν τη μάζα τους όλα τα υπόλοιπα σωματίδια) καθώς και ελαφρά υπερσυμμετρικά σωματίδια (σκιώδη σωματίδια όπως το νετραλίνο, από τα οποία ίσως αποτελείται η σκοτεινή ύλη που αντιπροσωπεύει το 23% της μάζας του σύμπαντος). Αυτές οι γνώσεις, με τη σειρά τους, πιθανόν να ανοίξουν την πόρτα για την έρευνα πιο εξωτικών θεμάτων όπως οι επιπλέον διαστάσεις του χωροχρόνου και τα φαινόμενα των υπερχορδών σε χαμηλές ενέργειες. «Αυτό είναι το συναρπαστικό με τον γραμμικό επιταχυντή» λέει ο θεωρητικός Joe Lykken του Fermilab. «Σου προσφέρει ένα παράθυρο με θέα σε ολόκληρη τούτη την άλλη σφαίρα της φυσικής, εκείνη που πραγματικά μάς ενδιαφέρει.»
Για να ανοίξει το παράθυρο, όμως, χρειάζεται να ρεύσει ψυχρό, σκληρό μετρητό. Την τελευταία φορά που οι σωματιδιακοί φυσικοί ζήτησαν χρήματα για να κατασκευάσουν επιταχυντή, 2 δισεκατομμύρια δολάρια κατέληξαν να θαφτούν κάτω από τη γη του Τέξας, με τη μορφή των πλημμυρισμένων πια σηράγγων οι οποίες προορίζονταν για τον Υπεραγώγιμο Υπερεπιταχυντή. «Η ιστορία του θανάτου του είναι τόσο μπερδεμένη, ώστε δίκαια θα λέγαμε ότι πέθανε από διακυμάνσεις» λέει ο Quigg. «Η κοινότητα ελπίζει πως έμαθε από την πείρα της να οργανώνει τα μελλοντικά προγράμματα έτσι ώστε να είναι λιγότερο τρωτά στις διακυμάνσεις και τις πολιτικές διαμάχες.»
Στην πραγματικότητα, αρκετές ομάδες στις ΗΠΑ, την Ευρώπη και την Ιαπωνία έχουν εγκολπωθεί την υπόθεση του γραμμικού επιταχυντή. «Τον υποστηρίζουμε όλοι» δηλώνει ο Albrecht Wagner, διευθυντής του Εργαστηρίου Υψηλών Ενεργειών DESY στο Αμβούργο, αναγνωρίζοντας ότι στο τέλος η απόφαση για την τοποθεσία εγκατάστασης του επιταχυντή θα έχει έντονα πολιτικό χαρακτήρα, όπως περίπου αυτή που λαμβάνεται τώρα για τον διεθνή αντιδραστήρα σύντηξης ITER.
Μέχρι στιγμής, η πολιτική της πρώιμης φάσης του εγχειρήματος περιστρέφεται γύρω από τις συνιστώμενες τεχνολογίες. Για την επιτάχυνση των σωματιδίων, το DESY υποστηρίζει μια υπεραγώγιμη κοιλότητα χαμηλότερης ραδιοσυχνότητας· αντίθετα, μια συνεργασία επιστημόνων από τον Γραμμικό Επιταχυντή Stanford (SLAC) και το Εργαστήριο του Επιταχυντή ΚΕΚ στην Τσουκούμπα της Ιαπωνίας προωθεί μια κατασκευή υψηλότερης συχνότητας και θερμοκρασίας δωματίου. Με δεδομένη την ιστορία των μεγάλων επιταχυντών, η απόφαση για το ποια προσέγγιση θα ακολουθηθεί θα είναι το ευκολότερο μέρος της υπόθεσης.
|
|
|
|
|
|
