Από τον ΓΙΩΡΓΟ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗ*
Την τελευταία δεκαετία μια απίστευση, όσο και συγκλονιστική αλήθεια αναδύθηκε από τις αστρονομικές παρατηρήσεις: το Σύμπαν που ξέρουμε είναι μικρό μόνο μέρος του πραγματικού!Το μεγαλύτερο μέρος του αποτελείται από αθέατη, σκοτεινή ύλη· και ακόμη, από ένα είδος σκοτεινής ενέργειας, που απλώνεται ομοιόμορφα στο χώρο. Τα άστρα, λοιπόν, οι πλανήτες και τα διάχυτα αέρια -με δυο λόγια, οι συνήθεις, ορατές μορφές της ύλης- δεν είναι παρά συντρίμμια που επιπλέουν πάνω σε μια αθέατη θάλασσα από άγνωστο υλικό.....
Μόνον υποθέσεις μπορούμε να κάνουμε για τη φύση του· και οι όροι «σκοτεινή ύλη» και «σκοτεινή ενέργεια», που χρησιμοποιούνται, απλώς εκφράζουν την άγνοιά μας. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης -η σκοτεινή ενέργεια θα απασχολήσει ένα επόμενο «Κοσμογράφημα του μήνα»- αποτελούσε τη μόνιμη υποψία των αστροφυσικών τώρα και πολλές δεκαετείες. Οι ενδείξεις για την ύπαρξή της διαρκώς πλήθαιναν. Υστερα μάλιστα από σημαντικά στοιχεία που συνέλεξε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, η σκοτεινή ύλη θεωρείται σήμερα μια αναμφισβήτητη πραγματικότητα. Μια πραγματικότητα όμως με αβέβαιη φύση και ακόμα πιο αβέβαιη τη δυνατότητα της πειραματικής της ανίχνευσης.
Οποια πάντως και αν είναι η σύστασή της, η συνολική μάζα της σκοτεινής ύλης δεν μοιάζει καθόλου αμελητέα. Σύμφωνα με πρόσφατους υπολογισμούς, υπερβαίνει το 25% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος, ενώ η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί ίσως και στο 70%. Στο μικρό υπόλοιπο που απομένει και μόλις μετά βίας φθάνει το 5%, συνωθούνται οι γνωστές μορφές της ύλης: τα δισεκατομμύρια γαλαξίες με τα άστρα τους, οι πλανήτες και οι αστεροειδείς, η μεσοαστρική σκόνη. Τι αδικία, να ταπεινώνεται έτσι ο υπέρλαμπρος κόσμος των άστρων, που ύμνησαν οι πολιτισμοί και οι ψυχές μας, από μια ύπουλη, σκοτεινή πραγματικότητα!
Η μυστηριώδης λοιπόν αόρατη ύλη έχει δεκαπλάσιο βάρος από τη συνηθισμένη, που σχηματίζει τα αστέρια, τους πλανήτες - κι εμάς τους ίδιους. «Δεν φτάνει που δεν είμαστε το κέντρο του Σύμπαντος», σχολιάζει πικρόχολα ένας αστροφυσικός, «δεν είμαστε καν φτιαγμένοι από το ίδιο υλικό!». Αν πάντως υπήρχαν μαγικά γυαλιά, ικανά να διεισδύσουν στη σκοτεινή ύλη, θα αποκάλυπταν στα μάτια μας έναν πολύ διαφορετικό γαλαξία, από αυτόν που ξέρουμε. Μια πυκνή άλως θα εμφανιζόταν να τυλίγει το γνώριμο, σπειροειδή του δίσκο, όπου συγκεντρώνεται η πλειονότητα των αστέρων. Οπως εκτιμούν οι αστροφυσικοί, η άλως αυτή πρέπει να έχει δεκαπλάσια μάζα από το δίσκο και σχεδόν δεκαπλάσια διάμετρο. Η σκοτεινή ύλη προδίδει την παρουσία της από τα ισχυρά βαρυτικά φαινόμενα που προκαλεί. Μοιάζει με τον αόρατο άνθρωπο των μυθιστορημάτων, που εκδηλώνει την ύπαρξή του μετακινώντας έπιπλα ή σπρώχνοντας όσους ακόμη αμφιβάλλουν. Ετσι, η ταχύτητα περιφοράς ενός άστρου -όπως ο Ηλιος μας- γύρω από το κέντρο του γαλαξία δεν ερμηνεύεται από τη βαρυτική και μόνον έλξη της γνωστής μας, ορατής ύλης. Κάποια πρόσθετη «δύναμη» φαίνεται να επενεργεί. Το ίδιο ισχύει μέχρι τα πέρατα του Σύμπαντος. Η Κόμη της Βερενίκης, για παράδειγμα, είναι ένας αστερισμός που περιλαμβάνει εκατοντάδες γαλαξίες. Οπως διαπιστώνεται από τις βαρυτικές κινήσεις τους, το σμήνος των γαλαξιών πρέπει να έχει δεκαπλάσια ύλη από εκείνη που είναι ορατή. Η φύση της όμως παραμένει αινιγματική. Ετσι ίσως ερμηνεύεται και η έλξη που ασκούσε πάντα ο αστερισμός στον υπογράφοντα - αλλά και η ίδια η Βερενίκη· και τον οδήγησε σε δεσμούς ακατάλυτους και μυστικούς.
Ενώ λοιπόν λίγοι αστροφυσικοί αμφιβάλλουν πια για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, μόνον εικασίες μπορούν να διατυπωθούν για τη φύση της. Τα τελευταία χρόνια επικρατεί η άποψη ότι αποτελείται από κάποια άγνωστα σωματίδια. Μπορεί όμως επίσης να είναι πλανήτες ή ασθενικά άστρα, ακόμα και υπερμεγέθεις μαύρες οπές. «Δευτέρα, Τετάρτη, Παρασκευή πείθομαι ότι είναι πλανητικής μορφής», σχολιάζει ένας ερευνητής. «Την Τρίτη, την Πέμπτη και το Σάββατο θεωρώ τη σκοτεινή ύλη ασυνήθιστα σωμάτια, που επιβίωσαν από τη Μεγάλη Εκρηξη. Οσο για την Κυριακή, απλώς φοβούμαι ότι δεν καταλαβαίνω τη βαρύτητα».
Ποια μπορεί να είναι όμως τα σωμάτια, που η αόρατη παρουσία τους θα αθροιζόταν σε μεγάλα ποσά ύλης; Ισχυρή υποψηφιότητα είχαν θέσει αρχικά τα νετρίνα, που πράγματι αφθονούν στο Σύμπαν· και, όντας εξαιρετικά διεισδυτικά, διασχίζουν αστραπιαία τη Γη μας ή το μεσοαστρικό χώρο χωρίς να γίνονται αντιληπτά. Οπως όμως δείχνουν τα τελευταία πειράματα, τα νετρίνα είναι πολύ ελαφρά σωματίδια και η συνολική τους μάζα δεν αρκεί για να ερμηνεύσει τα παρατηρούμενα φαινόμενα. Στην καλύτερη λοιπόν περίπτωση, τα νετρίνα αποτελούν ένα μικρό μόνο μέρος της σκοτεινής ύλης.
Η επίμονη ωστόσο αναζήτηση της «Ενιαίας Θεωρίας» -που θα περικλείει σε λίγες εξισώσεις όλα τα φαινόμενα του κόσμου- άνοιξε νέες δυνατότητες για την εξήγηση της σκοτεινής ύλης. Η θεωρία της «υπερσυμμετρίας», που διαμορφώθηκε στο πλαίσιό της, απαιτεί την ύπαρξη ενός «υπερσυντρόφου» για το καθένα από τα ήδη γνωστά σωματίδια της ύλης. Οπως πιστεύεται, τα εξωτικά αυτά σωματίδια αφθονούσαν μέσα στο αρχέγονο, υπέρθερμο πλάσμα που ακολούθησε τη Μεγάλη Εκρηξη. Επειδή όμως είναι μάλλον «ακοινώνητα», απελευθερώθηκαν αρκετά νωρίς από τον οργιαστικό χορό των συγκρούσεων και του αφανισμού που χαρακτήριζε το πρώιμο Σύμπαν. Ο τεράστιος αριθμός και η σταθερότητά τους αφήνουν κάποια ελπίδα ότι η ανίχνευσή τους είναι και σήμερα εφικτή.
Το πρόβλημα είναι ότι όλα αυτά μπορεί να αποδειχθούν απλώς ευσεβείς πόθοι. Διότι η υπερσυμμετρία αποτελεί μια ενδιαφέρουσα αλλά αμιγώς θεωρητική κατασκευή· και αν δεν ευρεθούν τρόποι πειραματικής επαληθεύσεως των προβλέψεών της, θα παραμείνει στη σφαίρα του επιθυμητού. Ενώ λοιπόν πολύπλοκοι ανιχνευτές για την αναζήτηση των υπερσυμμετρικών σωματιδίων είναι ήδη σε λειτουργία και σχεδιάζονται άλλοι, το αποτέλεσμα είναι άδηλο. Αν οι ανιχνευτές καταγράψουν κάποια αισιόδοξα σήματα της υπάρξεώς τους, τότε θα πρόκειται για ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του 21ου αιώνα. Στην αντίθετη περίπτωση, θα φανεί ότι η υπερσυμμετρία δεν είναι ο δρόμος που επέλεξε για τις μύχιες εκφράσεις της η φύση.
Ηπρόοδος λοιπόν της επιστήμης αποκάλυψε ότι η Γη μας μήκε το κέντρο του Σύμπαντος αποτελεί μήτε καν του ηλιακού συστήματος. Ετσι ο άνθρωπος, κάτοικος ενός ασήμαντου πλανήτη σε ένα αχανές Σύμπαν, δίκαια νιώθει δέος, ενώ κατέχεται και από μια αίσθηση εξορίας. «Για τον αστρονόμο», παρατήρησε κάποιος στον Αϊνστάιν, «ο άνθρωπος δεν είναι τίποτε άλλο, παρά μια κουκκίδα χωρίς σημασία σε ένα άπειρο Σύμπαν». «Συχνά αισθάνομαι το ίδιο», απάντησε ο Αϊνστάιν. «Συειδητοποιώ όμως ότι αυτή η ασήμαντη κουκκίδα, που είναι ο άνθρωπος, είναι επίσης ο αστρονόμος». Σήμερα, αυτή η ασήμαντη κουκκίδα -που είναι ο άνθρωπος και ο αστρονόμος- έχει την υποψία ότι δεν είναι καν φτιαγμένος από το υλικό που, όπως φαίνεται, κυριαρχεί στο Σύμπαν. Οι επιστημονικές του κατακτήσεις, ενώ ενισχύουν την ακραία μοναξιά του, αποτελούν ωστόσο, μαζί με τον έρωτα ή την τέχνη, και τις ενδείξεις τού εν δυνάμει μεγαλείου του.
* Ο Γιώργος Γραμματικάκης είναι καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.
Μόνον υποθέσεις μπορούμε να κάνουμε για τη φύση του· και οι όροι «σκοτεινή ύλη» και «σκοτεινή ενέργεια», που χρησιμοποιούνται, απλώς εκφράζουν την άγνοιά μας. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης -η σκοτεινή ενέργεια θα απασχολήσει ένα επόμενο «Κοσμογράφημα του μήνα»- αποτελούσε τη μόνιμη υποψία των αστροφυσικών τώρα και πολλές δεκαετείες. Οι ενδείξεις για την ύπαρξή της διαρκώς πλήθαιναν. Υστερα μάλιστα από σημαντικά στοιχεία που συνέλεξε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, η σκοτεινή ύλη θεωρείται σήμερα μια αναμφισβήτητη πραγματικότητα. Μια πραγματικότητα όμως με αβέβαιη φύση και ακόμα πιο αβέβαιη τη δυνατότητα της πειραματικής της ανίχνευσης.
Οποια πάντως και αν είναι η σύστασή της, η συνολική μάζα της σκοτεινής ύλης δεν μοιάζει καθόλου αμελητέα. Σύμφωνα με πρόσφατους υπολογισμούς, υπερβαίνει το 25% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος, ενώ η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί ίσως και στο 70%. Στο μικρό υπόλοιπο που απομένει και μόλις μετά βίας φθάνει το 5%, συνωθούνται οι γνωστές μορφές της ύλης: τα δισεκατομμύρια γαλαξίες με τα άστρα τους, οι πλανήτες και οι αστεροειδείς, η μεσοαστρική σκόνη. Τι αδικία, να ταπεινώνεται έτσι ο υπέρλαμπρος κόσμος των άστρων, που ύμνησαν οι πολιτισμοί και οι ψυχές μας, από μια ύπουλη, σκοτεινή πραγματικότητα!
Η μυστηριώδης λοιπόν αόρατη ύλη έχει δεκαπλάσιο βάρος από τη συνηθισμένη, που σχηματίζει τα αστέρια, τους πλανήτες - κι εμάς τους ίδιους. «Δεν φτάνει που δεν είμαστε το κέντρο του Σύμπαντος», σχολιάζει πικρόχολα ένας αστροφυσικός, «δεν είμαστε καν φτιαγμένοι από το ίδιο υλικό!». Αν πάντως υπήρχαν μαγικά γυαλιά, ικανά να διεισδύσουν στη σκοτεινή ύλη, θα αποκάλυπταν στα μάτια μας έναν πολύ διαφορετικό γαλαξία, από αυτόν που ξέρουμε. Μια πυκνή άλως θα εμφανιζόταν να τυλίγει το γνώριμο, σπειροειδή του δίσκο, όπου συγκεντρώνεται η πλειονότητα των αστέρων. Οπως εκτιμούν οι αστροφυσικοί, η άλως αυτή πρέπει να έχει δεκαπλάσια μάζα από το δίσκο και σχεδόν δεκαπλάσια διάμετρο. Η σκοτεινή ύλη προδίδει την παρουσία της από τα ισχυρά βαρυτικά φαινόμενα που προκαλεί. Μοιάζει με τον αόρατο άνθρωπο των μυθιστορημάτων, που εκδηλώνει την ύπαρξή του μετακινώντας έπιπλα ή σπρώχνοντας όσους ακόμη αμφιβάλλουν. Ετσι, η ταχύτητα περιφοράς ενός άστρου -όπως ο Ηλιος μας- γύρω από το κέντρο του γαλαξία δεν ερμηνεύεται από τη βαρυτική και μόνον έλξη της γνωστής μας, ορατής ύλης. Κάποια πρόσθετη «δύναμη» φαίνεται να επενεργεί. Το ίδιο ισχύει μέχρι τα πέρατα του Σύμπαντος. Η Κόμη της Βερενίκης, για παράδειγμα, είναι ένας αστερισμός που περιλαμβάνει εκατοντάδες γαλαξίες. Οπως διαπιστώνεται από τις βαρυτικές κινήσεις τους, το σμήνος των γαλαξιών πρέπει να έχει δεκαπλάσια ύλη από εκείνη που είναι ορατή. Η φύση της όμως παραμένει αινιγματική. Ετσι ίσως ερμηνεύεται και η έλξη που ασκούσε πάντα ο αστερισμός στον υπογράφοντα - αλλά και η ίδια η Βερενίκη· και τον οδήγησε σε δεσμούς ακατάλυτους και μυστικούς.
Ενώ λοιπόν λίγοι αστροφυσικοί αμφιβάλλουν πια για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, μόνον εικασίες μπορούν να διατυπωθούν για τη φύση της. Τα τελευταία χρόνια επικρατεί η άποψη ότι αποτελείται από κάποια άγνωστα σωματίδια. Μπορεί όμως επίσης να είναι πλανήτες ή ασθενικά άστρα, ακόμα και υπερμεγέθεις μαύρες οπές. «Δευτέρα, Τετάρτη, Παρασκευή πείθομαι ότι είναι πλανητικής μορφής», σχολιάζει ένας ερευνητής. «Την Τρίτη, την Πέμπτη και το Σάββατο θεωρώ τη σκοτεινή ύλη ασυνήθιστα σωμάτια, που επιβίωσαν από τη Μεγάλη Εκρηξη. Οσο για την Κυριακή, απλώς φοβούμαι ότι δεν καταλαβαίνω τη βαρύτητα».
Ποια μπορεί να είναι όμως τα σωμάτια, που η αόρατη παρουσία τους θα αθροιζόταν σε μεγάλα ποσά ύλης; Ισχυρή υποψηφιότητα είχαν θέσει αρχικά τα νετρίνα, που πράγματι αφθονούν στο Σύμπαν· και, όντας εξαιρετικά διεισδυτικά, διασχίζουν αστραπιαία τη Γη μας ή το μεσοαστρικό χώρο χωρίς να γίνονται αντιληπτά. Οπως όμως δείχνουν τα τελευταία πειράματα, τα νετρίνα είναι πολύ ελαφρά σωματίδια και η συνολική τους μάζα δεν αρκεί για να ερμηνεύσει τα παρατηρούμενα φαινόμενα. Στην καλύτερη λοιπόν περίπτωση, τα νετρίνα αποτελούν ένα μικρό μόνο μέρος της σκοτεινής ύλης.
Η επίμονη ωστόσο αναζήτηση της «Ενιαίας Θεωρίας» -που θα περικλείει σε λίγες εξισώσεις όλα τα φαινόμενα του κόσμου- άνοιξε νέες δυνατότητες για την εξήγηση της σκοτεινής ύλης. Η θεωρία της «υπερσυμμετρίας», που διαμορφώθηκε στο πλαίσιό της, απαιτεί την ύπαρξη ενός «υπερσυντρόφου» για το καθένα από τα ήδη γνωστά σωματίδια της ύλης. Οπως πιστεύεται, τα εξωτικά αυτά σωματίδια αφθονούσαν μέσα στο αρχέγονο, υπέρθερμο πλάσμα που ακολούθησε τη Μεγάλη Εκρηξη. Επειδή όμως είναι μάλλον «ακοινώνητα», απελευθερώθηκαν αρκετά νωρίς από τον οργιαστικό χορό των συγκρούσεων και του αφανισμού που χαρακτήριζε το πρώιμο Σύμπαν. Ο τεράστιος αριθμός και η σταθερότητά τους αφήνουν κάποια ελπίδα ότι η ανίχνευσή τους είναι και σήμερα εφικτή.
Το πρόβλημα είναι ότι όλα αυτά μπορεί να αποδειχθούν απλώς ευσεβείς πόθοι. Διότι η υπερσυμμετρία αποτελεί μια ενδιαφέρουσα αλλά αμιγώς θεωρητική κατασκευή· και αν δεν ευρεθούν τρόποι πειραματικής επαληθεύσεως των προβλέψεών της, θα παραμείνει στη σφαίρα του επιθυμητού. Ενώ λοιπόν πολύπλοκοι ανιχνευτές για την αναζήτηση των υπερσυμμετρικών σωματιδίων είναι ήδη σε λειτουργία και σχεδιάζονται άλλοι, το αποτέλεσμα είναι άδηλο. Αν οι ανιχνευτές καταγράψουν κάποια αισιόδοξα σήματα της υπάρξεώς τους, τότε θα πρόκειται για ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του 21ου αιώνα. Στην αντίθετη περίπτωση, θα φανεί ότι η υπερσυμμετρία δεν είναι ο δρόμος που επέλεξε για τις μύχιες εκφράσεις της η φύση.
Ηπρόοδος λοιπόν της επιστήμης αποκάλυψε ότι η Γη μας μήκε το κέντρο του Σύμπαντος αποτελεί μήτε καν του ηλιακού συστήματος. Ετσι ο άνθρωπος, κάτοικος ενός ασήμαντου πλανήτη σε ένα αχανές Σύμπαν, δίκαια νιώθει δέος, ενώ κατέχεται και από μια αίσθηση εξορίας. «Για τον αστρονόμο», παρατήρησε κάποιος στον Αϊνστάιν, «ο άνθρωπος δεν είναι τίποτε άλλο, παρά μια κουκκίδα χωρίς σημασία σε ένα άπειρο Σύμπαν». «Συχνά αισθάνομαι το ίδιο», απάντησε ο Αϊνστάιν. «Συειδητοποιώ όμως ότι αυτή η ασήμαντη κουκκίδα, που είναι ο άνθρωπος, είναι επίσης ο αστρονόμος». Σήμερα, αυτή η ασήμαντη κουκκίδα -που είναι ο άνθρωπος και ο αστρονόμος- έχει την υποψία ότι δεν είναι καν φτιαγμένος από το υλικό που, όπως φαίνεται, κυριαρχεί στο Σύμπαν. Οι επιστημονικές του κατακτήσεις, ενώ ενισχύουν την ακραία μοναξιά του, αποτελούν ωστόσο, μαζί με τον έρωτα ή την τέχνη, και τις ενδείξεις τού εν δυνάμει μεγαλείου του.
* Ο Γιώργος Γραμματικάκης είναι καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.
ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ - 05/11/2004
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου