Παρασκευή, 2 Οκτωβρίου 2015

Αναφέρθηκε ένα σωματίδιο ‘χαμαιλέων’ που αλλάζει τη μάζα του για να ταιριάζει με το περιβάλλον του

<Αριστερά: Τα φωτόνια που ταξιδεύουν από τους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες, όπως είναι το κέντρο του γαλαξία M87, θα μπορούσε να αποκαλύψει το προτεινόμενο σωματίδιο-χαμαιλέων.

Οι κοσμολόγοι συνήθως δεν παίρνουν οδηγίες από το ζωικό βασίλειο. Όμως, ένα μοντέλο το οποίο προτείνει την ύπαρξη ενός ‘χαμαιλέοντα’ σωματιδίου – που αλλάζει τη μάζα του, ανάλογα με τον περιβάλλοντα χώρο – τραβάει την προσοχή τους, γιατί ίσως είναι το σωματίδιο της σκοτεινής ενέργειας..

Μια νέα δημοσίευση ισχυρίζεται ότι έχει εντοπίσει σημάδια ενός ακαθόριστου σωματιδίου, του οποίου η ύπαρξη για πρώτη φορά τέθηκε αξιωματικά το 2003, για να εξηγήσει την επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος, που έχει αποδοθεί σε κάποια άγνωστη «σκοτεινή ενέργεια”.

Η αλλαγή της μάζας αυτού του σωματιδίου-χαμαιλέων θα τροποποιούσε το εύρος στο οποίο μπορεί να ενεργήσει η αντιβαρυτική δύναμη, κι έτσι αυτό ίσως να εξηγεί γιατί αυτό που προκαλεί την επιτάχυνση του Σύμπαντος δεν έχει ανιχνευθεί στη Γη. Στη Γη, το σωματίδιο-χαμαιλέων θα είναι πολύ βαρύ για να δημιουργήσει οποιαδήποτε αξιοσημείωτη δύναμη, αλλά στον απέραντο κενό χώρο, το αποτέλεσμα θα είναι τεράστια.

Θεωρητικά, τα φωτόνια που ταξιδεύουν μέσα σε μαγνητικά πεδία μπορούν να μετατραπούν σε χαμαιλέοντες, μειώνοντας έτσι την ποσότητα του φωτός που φτάνει Γη από απομακρυσμένες πηγές. Το μέγεθος της εξασθένησης εξαρτάται από τη συχνότητα του φωτός. Συγκρίνοντας το φως που εκπέμπουν σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων τα φωτεινά κέντρα 77 ενεργών γαλαξιών, ο Douglas Shaw στο Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου και οι συνάδελφοί του έχουν βρει «ισχυρές ενδείξεις» – όπως λένε – ότι κάποια φωτόνια που λείπουν έχουν χαθεί κατά τη μεταφορά.

«Είναι ένας απολύτως ενδιαφέρον τρόπος να παρατηρήσουμε εξωτικά σωματίδια και τα αποτελέσματα είναι σίγουρα ενδιαφέρον», λέει ο Frank Wilczek, ένας φυσικός σωματιδίων στο MIT των ΗΠΑ, ο οποίος δεν ασχολήθηκε με αυτή την εργασία. Αλλά είναι πολύ νωρίς για να ερμηνεύσουμε τα συμπεράσματα, σαν μια σαφή ανίχνευση των σωματιδίων – χαμαιλέοντες, υποστηρίζει.

Από μόνες τους, οι παρατηρήσεις του εξασθενημένου φωτός από τον Shaw και τους συνεργάτες του δεν μπορούν να κάνουν διάκριση μεταξύ των μοντέλων που βασίζονται σε μοντέλα σωματιδίων χαμαιλέοντες και σε φωτόνια τα οποία μετατρέπονται σε άλλα σωματίδια παρόμοια με τα αξιόνια. Είτε έτσι είτε αλλιώς «θα ήταν μια ενδιαφέρουσα ανακάλυψη”, λέει ο Shaw.

Ωστόσο, μόνο το μοντέλο με το σωματίδιο χαμαιλέων προβλέπει ότι η πόλωση των φωτονίων πρέπει να ευθυγραμμιστεί με το μαγνητικά πεδία από όπου διέρχεται. Μέχρι στιγμής, η ομάδα μελέτησε τα δεδομένα σχετικά με το φως από τρία αστέρια στον Γαλαξία μας και σε κάθε περίπτωση, διαπιστώθηκε η απαιτούμενη πόλωση..

«Είναι μία ευφυής και πρωτότυπη τεχνική», λέει ο αστρονόμος Malcolm Fairbairn του King College του Λονδίνου. Ωστόσο, προσθέτει ότι οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη πλήρως κατανοήσει πώς παράγεται το φως σε αυτές τις απομακρυσμένες πηγές, οπότε είναι δύσκολο να προβλέψουμε αν τα σήματα ήταν αναμενόμενα με την απουσία σωματιδίων-χαμαιλέοντες.

Ωστόσο, η ανάλυση της ομάδας φαίνεται να έχει ενισχυθεί από μια ανεξάρτητη μελέτη σχετικά με ένα ασυνήθιστα υψηλό ρεύμα φωτονίων υψηλής ενέργειας που ανιχνεύθηκε από το τηλεσκόπιο MAGIC στο La Palma και το τηλεσκόπιο VERITAS στην Arizona. Τα αποτελέσματα αυτά έχουν φέρει σε αμηχανία τους αστρονόμους γιατί πολύ υψηλής ενέργειας φωτόνια θα πρέπει να μην πλησιάζουν τη Γη λόγω της αλληλεπίδρασης τους με την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων. Ωστόσο, ο Miguel Sánchez-Conde στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Ανδαλουσίας έχει δείξει ότι, αν τα φωτόνια μετατρέπονται σε σωματίδια – σαν τα αξιόνια – σε ένα τμήμα του ταξιδιού τους, θα μπορούσαν να φτάσουν τη Γη αμέριστα.

Ο Bernard Sadoulet, ο αστρονόμος που συμμετέχει στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης στο Πανεπιστήμιο του Berkeley, λέει ότι η ευρύτερη κοινότητα των φυσικών είναι πιθανόν να χρειάζονται περισσότερα πειστικά δεδομένα. «Το σωστό επόμενο βήμα”, λέει, «είναι να πάρετε μετρήσεις στο εργαστήριο.»

Ώρα για αλλαγή

Η Amanda Weltman στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, και ένας από τους πρωτεργάτες της ιδέας του σωματιδίου χαμαιλέων, προσπαθεί να κάνει ακριβώς αυτό με την ομάδα GammeV στο Εθνικό Εργαστήριο Fermi στο Illinois. Αυτοί αφήνουν να περάσει λαμπρό φως λέιζερ μέ
σω ενός σωλήνα με παράθυρα και στα δύο άκρα του, μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Το μοντέλο χαμαιλέων προβλέπει ότι κάποια φωτόνια θα πρέπει να μετατραπούν σε σωματίδια χαμαιλέοντες. Όταν το λέιζερ είναι απενεργοποιημένο, τα σωματίδια χαμαιλέοντες θα πρέπει αργά να μετατραπούν σε φωτόνια και να δημιουργήσουν έτσι μια εξασθενημένη λάμψη. Το πείραμα έχει ολοκληρώσει την πρώτη του φάση χωρίς ωστόσο να βλέπουμε κανένα σημείο του σωματιδίου χαμαιλέων. Πάντως, η ομάδα δεν έχει ακόμα ερευνήσει για χαμαιλέοντες που να ταιριάζουν με τις παραμέτρους εκείνες που ενδεχομένως φαίνονται από την ομάδα Shaw. Η ομάδα GammeV προετοιμάζεται τώρα για να εξετάσει χαμαιλέοντες σε ένα «ενδιαφέρον εύρος”, λέει η Weltman.

Με άλλες πειραματικές δοκιμασίες που σχεδιάζονται για την ανακάλυψη του χαμαιλέοντας, η Weltman πιστεύει ότι το σωματίδιο είτε θα επιβεβαιωθεί είτε θα αποκλεισθεί, κατά την επόμενη δεκαετία. Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος θα στείλει στο διάστημα το 2012 τον δορυφόρο MICROSCOPE, που θα ψάξει για αποκλίσεις που προκαλούνται από τα σωματίδια-χαμαιλέοντες μελετώντας την σχετική κίνηση δύο μαζών σε τροχιά. Το σωματίδιο αυτό θα μπορούσε επίσης να επηρεάσει και τον τρόπο με τον οποίο τα αέρια νέφη υδρογόνου και τα αστέρια κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο υπό την επίδραση της βαρύτητας στους γαλαξίες, εξηγεί ο Lam Hui στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια. «Τα δεδομένα αυτά έχουν ήδη συλλεχθεί από τους αστρονόμους, οπότε πρόκειται για ένα ζήτημα ανάλυσης τους”, λέει.

Όποιο και αν είναι το αποτέλεσμα, η συσσώρευση παράξενων αστροφυσικών παρατηρήσεων φέρνει ένα μήνυμα «συναρπαστικών χρόνων», λέει ο Sánchez-Conde. «Όλα φαίνεται να δείχνουν πως κάτι νέο συμβαίνει στην φυσική.»

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου