Math   Science   Chemistry   Economics   Biology   News   Search

> The unification of physics Issue: 2006-3 Section: Science

English

 

Υπάρχει τουλάχιστον μια ακόμα θεμελιώδης δύναμη, η οποία είναι υπεύθυνη για τις μάζες των στοιχειωδών σωματιδίων και η οποία συμπληρώνει το σχήμα των πέντε τύπων δυνάμεων αλληλεπίδρασης που απαιτείται για να εξηγηθεί το σύνολο των φυσικών φαινομένων.

Το 1967, ο Abdus Salam, ερευνητής του Imperial College του Λονδίνου, και ο Steven Weinberg του Πανεπιστημίου Harvard των ΗΠΑ, πρότειναν θεωρίες για την ενοποίηση της ηλεκτρομαγνητικής με την ασθενή αλληλεπίδραση (επίτευγμα συγκρινόμενο με αυτό του Maxwell). Οι προβλέψεις των θεωριών συμφωνούσαν τόσο καλά με τα πειραματικά δεδομένα, ώστε το 1979 οι Salam and Weinberg (μαζί με τον Sheldon Glascow του Πανεπιστημίου Harvard, ο οποίος διατύπωσε παρόμοιες θεωρητικές θέσεις), τιμήθηκαν με το Βραβείο Νόμπελ για τη Φυσική.

Όλες αυτές οι θεωρίες οδήγησαν στη δημιουργία του Standard Model (Καθιερωμένου Μοντέλου των Θεμελιωδών Σωματιδίων και Αλληλεπιδράσεων), που περιλαμβάνει την ασθενή, την ηλεκτρική και την ισχυρή αλληλεπίδραση.

 

Η Κβαντική Φυσική υποστηρίζει ότι όλες οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα διάφορα σωματίδια οφείλονται στην ανταλλαγή ορισμένων στοιχειωδών σωματιδίων που είναι φορείς της αντίστοιχης δύναμης (στο Καθιερωμένο Μοντέλο των Θεμελιωδών Σωματιδίων και Αλληλεπιδράσεων, αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια ονομάζονται μποζόνια). Η διαδικασία μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης λαμβάνει χώρα ως εξής: ένα σωματίδιο εκπέμπει ένα στοιχειώδες σωματίδιο-φορέα δύναμης και με τον τρόπο αυτό μεταβάλλεται η ταχύτητά του (όπως ακριβώς τα κανόνια κινούνται προς τα πίσω αμέσως μετά τη βολή). Κατόπιν το στοιχειώδες σωματίδιο-φορέας συμπιέζεται με ένα άλλο σωματίδιο και χάρη στη συμπίεση αυτή η ταχύτητα του τελευταίου σωματιδίου μεταβάλλεται επίσης. Με τον τρόπο αυτό ανάμεσα στα δύο σωματίδια αναπτύσσεται μια δύναμη. Κάθε αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα μέσω ενός ξεχωριστού χαρακτηριστικού για την αλληλεπίδραση μποζονίου. Η βαρυτική αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα μέσω του γκραβιτονίου (graviton). Η αλληλεπίδραση αυτή δεν είναι άμεσα παρατηρήσιμη καθώς σε υποατομικό επίπεδο είναι κατά πολλές τάξεις μεγέθους ασθενέστερη από τις υπόλοιπες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις. Η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα μέσω του φωτονίου (photon). Η ασθενής αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα μέσω των μποζονίων W (W+ και W-) και Z0. Καθένα από τα παραπάνω μποζόνια προκαλούν αλληλεπίδραση διαφορετικής έντασης. Η ισχυρή αλληλεπίδραση τέλος λαμβάνει χώρα μέσω του γκλουονίου (gluon).

 

Τα επόμενα βήματα για την ενοποίηση της φυσικής είναι η επονομαζόμενη Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία (GTU) η οποία στόχο έχει να ενοποιήσει την ασθενή με την ισχυρή αλληλεπίδραση, καθώς και τη γενική θεωρία της σχετικότητας με την κβαντομηχανική. Με τον τρόπο αυτό η GTU θα είναι δυνατό να οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας θεωρίας της βαρύτητας που θα συμφωνεί με τις θεωρίες που ερμηνεύουν τους υπόλοιπους τύπους αλληλεπίδρασης. Τελικά τα προβλήματα τα σχετικά με τους διάφορους τύπους αλληλεπιδράσεων μπορούν να επιλυθούν στο πλαίσιο της επονομαζόμενης Θεωρίας των Υπερχορδών, αλλά αυτό μπορεί κάλλιστα να αποτελέσει το θέμα ενός επόμενου άρθρου.

 

Bibliography

  • Stephen Hawking and Leonard Mlodinow .“Briefer History of Time”. Random House Inc., New York, 2005
  • Physics School Book for the Second Class of Hellenic High School, Pedagogical Institute, Athens 2005
  • The ATLAS experiment 2006, http://atlas.ch, CERN, 10/12/2006
  • Fermilab 2006, www.fnal.gov/pub/inquiring/matter/madeof/index.html, 10/12/2006
  • Particle Chart 2006, www.particleadventure.org/particleadventure/frameless/chart_frame.html, 10/12/2006

 

Iconography

  • CERN 2006, http://public.web.cern.ch/public, 10/12/2006

 

Go to page 1