|
|
 |
Βρέθηκαν αξιόνια;
|
|
|
|
|
|
|
Έχοντας δανειστεί το όνομά τους από ένα απορρυπαντικό πλυντηρίου ρούχων, και προταθεί αρχικά για να «καθαρίσουν» ένα πρόβλημα της σωματιδιακής φυσικής, τα αξιόνια είναι όντως περίεργα «πλασματάκια». Τα αξιόνια που ενδεχομένως παρήχθησαν κατά τη Μεγάλη Έκρηξη θα μπορούσαν να ελλοχεύουν ολόγυρά μας, συναπαρτίζοντας και αυτά τη σκοτεινή ύλη, η οποία αντιπροσωπεύει το 22% της ύλης του Σύμπαντος. Αλλα αξιόνια πάλι, που δημιουργήθηκαν πρόσφατα στο εσωτερικό του Ήλιου, πιθανόν μας διαπερνούν απ’ άκρη σ’ άκρη. Σύμφωνα δε με μια επιστημονική εργασία που δημοσιεύθηκε τον φετινό Μάρτιο [2006], αξιόνια παραγόμενα στο εργαστήριο ίσως ανιχνεύθηκαν για πρώτη φορά στο πλαίσιο ενός πειράματος που διεξήχθη στην Ιταλία, γνωστό ως PVLAS (αρκτικόλεξο που σημαίνει «πόλωση του κενού μέσω λέιζερ»).
Τα αξιόνια υποτίθεται ότι διαθέτουν εξαιρετικά μικρή μάζα ―μικρότερη του 1 εκατομμυριοστού εκείνης του ηλεκτρονίου― και ότι είναι ηλεκτρικώς ουδέτερα. Με τα υπόλοιπα σωματίδια αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς, γεγονός που δυσχεραίνει την ανίχνευσή τους. Ωστόσο, οι φυσικοί προβλέπουν ότι πολύ μικρό κλάσμα ενός πλήθους φωτονίων που διαπερνούν κάποιο μαγνητικό πεδίο μετατρέπεται σε αξιόνια. (Με αυτόν ακριβώς τον τρόπο προβλέπεται ότι παράγονται στον Ήλιο.) Πράγματι, στο ιταλικό πείραμα ―το οποίο διεξήχθη στα Εθνικά Εργαστήρια του Λεγκνάρο, υπό τους Emilio Zavattini και Giovanni Cantatore του Εθνικού Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής (INFN) της Τεργέστης― ανακαλύφθηκαν στη συμπεριφορά μιας δέσμης λέιζερ ενδείξεις ότι τα αξιόνια υπάρχουν. Το επίπεδο πόλωσης της δέσμης βρέθηκε να έχει στραφεί κατά 10 εκατομμυριοστά της μοίρας, αφού πρώτα η δέσμη παλινδρόμησε 40.000 φορές μέσα σε ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Η στροφή αυτή αποτελεί το χαρακτηριστικό σημάδι που αναμέναμε να δούμε στην περίπτωση όπου μερικά φωτόνια μετατρέπονταν σε αόρατα αξιόνια ή, ακριβέστερα, ό,τι οι φυσικοί ονομάζουν «αξιονιοειδή σωματίδια».
Από τα δεδομένα που συνέλεξε, η ομάδα τού PVLAS συνήγαγε τη μάζα των υποτιθέμενων αξιονίων και το πόσο ισχυρά αλληλεπιδρούν. Παραδόξως όμως, τα αποτελέσματα αυτά έρχονται σε αντίθεση με άλλες παρατηρήσεις και δεν εναρμονίζονται με τους περιορισμούς που επιβάλλει η αστροφυσική. Ειδικότερα, το Ηλιακό Τηλεσκόπιο Αξιονίων τού CERN (CAST), λειτουργώντας επί 6 μήνες το 2003, απέτυχε να ανιχνεύσει αξιόνια προερχόμενα από τον Ήλιο. Το αποτέλεσμα αυτό φαινομενικά αποκλείει ένα μεγάλο σύνολο δυνατών μαζών και εντάσεων αλληλεπίδρασης, συμπεριλαμβανομένων και των τιμών που παρατηρήθηκαν στο πλαίσιο του PVLAS. Επιπλέον, αν τα αξιόνια αλληλεπιδρούν τόσο ισχυρά όσο υποδηλώνεται από το PVLAS, θα έπρεπε να παράγονται κατά μεγάλες ποσότητες στα άστρα, αναγκάζοντάς τα να γεράσουν πολύ πιο γρήγορα απ’ όσο γνωρίζουμε.
Αυτού του είδους οι σκέψεις «ανεβάζουν τον πήχη πολύ ψηλά, όσον αφορά την αποδοχή των αποτελεσμάτων τού PVLAS» δηλώνει ο ειδικός στα αξιόνια Pierre Sikivie, του Πανεπιστημίου της Φλόριντας και του CERN. Από την άλλη όμως, προσθέτει, «οι συγκεκριμένοι επιστήμονες είναι εξαιρετικά ικανοί και έχουν εργαστεί επί μακρόν στο συγκεκριμένο πείραμα». Οι πάντες ομολογούν ότι οι ερευνητές τού PVLAS απέκλεισαν με ιδιαίτερη προσοχή φαινόμενα που ίσως διετάρατταν τα δεδομένα τους· αλλά και σε μια μη δημοσιευμένη εργασία της, η ομάδα αναφέρει ότι, χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό λέιζερ, έλαβε αποτελέσματα συνεπή με τα προηγούμενα. Μερικοί δε θεωρητικοί έχουν ήδη προτείνει διάφορους τρόπους ώστε τα αποτελέσματα του PVLAS να εναρμονισθούν τελικά με εκείνα του CAST, καθώς και με άλλα αστροφυσικά όρια.
Η αλήθεια θα προκύψει μόνο μέσα από νέα πειράματα. Αν τα αποτελέσματα του PVLAS είναι ορθά, τότε τα αξιόνια θα πρέπει να κάνουν την εμφάνισή τους και σε ένα πείραμα που περιγράφεται ως «διέλευση φωτός μέσα από αδιαφανή τοίχο». Η ιδέα έχει ως εξής: μια δέσμη λέιζερ, περνώντας πρώτα μέσα από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, προσπίπτει πάνω σε έναν αδιαφανή τοίχο. Μερικά από τα φωτόνιά της μετατρέπονται σε αξιόνια, τα οποία διαπερνούν τον τοίχο. Στην πίσω πλευρά του τοίχου, ένα διαφορετικό μαγνητικό πεδίο αναγκάζει μικρό κλάσμα των αξιονίων να μετατραπεί και πάλι σε φωτόνια, τα οποία μπορούν βέβαια να ανιχνευθούν. Ένα τέτοιο πείραμα, χρησιμοποιώντας έναν μεγάλο, ισχυρό μαγνήτη και ευαίσθητους ανιχνευτές φωτονίων, θα επιβεβαίωνε (ή θα κατέρριπτε) πειστικά τα αποτελέσματα του PVLAS μέσα σε λίγα μόνο λεπτά. Ήδη διάφορες ερευνητικές ομάδες, μεταξύ των οποίων και του PVLAS, εξοπλίζονται για την εκτέλεση του συγκεκριμένου πειράματος. Μέχρι το τέλος του χρόνου, τα αξιόνια θα αποτελούν πια αδιαμφισβήτητη προσθήκη στη συντροφιά των γνωστών στοιχειωδών σωματιδίων ―ή και μπορεί να εξακολουθούν να αποτελούν αντικείμενο διακαούς αναζήτησης.
|
|
|
|
|
|
