Οι Νεάντερταλ περπατούσαν όπως οι σύγχρονοι άνθρωποι. Neanderthals walked upright just like the humans of today

Νέα μελέτη σκελετού ενός ηλικιωμένου Νεάντερταλ που είχε βρεθεί στη Γαλλία αποδεικνύει ότι οι μακρινοί «εξάδελφοί» μας είχαν σπονδυλική στήλη με την καμπυλότητα της δικής μας και περπατούσαν όρθιοι. Εικονική αναπαράσταση του σκελετού του Νεάντερταλ που είχε έλθει στο φως στο Λα Σαπέλ-ο-Σεν και η οποία βασίστηκε σε τρισδιάστατες «σαρώσεις» της σπονδυλικής χώρας και της πυέλου του. Neanderthals are often depicted as having straight spines and poor posture. However, these prehistoric humans were more similar to us than many assume. Researchers have shown that Neanderthals walked upright just like modern humans -- thanks to a virtual reconstruction of the pelvis and spine of a very well-preserved Neanderthal skeleton found in France. Virtual reconstruction of the skeleton found in La Chapelle-aux-Saints, based on high-resolution 3D surface scans of the spine and pelvis. Credit: Martin Häusler, UZH

Συχνά αναφέρεται ότι οι Νεάντερταλ είχαν ίσια σπονδυλική στήλη και κακή στάση σώματος. Ωστόσο ολοένα και περισσότερα στοιχεία αποδεικνύουν πως αυτοί οι προϊστορικοί άνθρωποι μας έμοιαζαν πολύ περισσότερο από ό,τι νομίζουμε. Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης στην Ελβετία έδειξαν χάρη στην εικονική «ανακατασκευή» της πυέλου και της σπονδυλικής στήλης ενός πολύ καλά διατηρημένου σκελετού Νεάντερταλ που είχε βρεθεί στη Γαλλία ότι περπατούσαν όρθιοι όπως οι σύγχρονοι άνθρωποι.

Όρθια στάση: καθοριστικό χαρακτηριστικό

'Our study supports the idea that Neanderthals were not so different from us' (Image: via pixabay / CC0 1.0)

Η όρθια, καλά ισορροπημένη στάση του σώματος είναι ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά του Homo sapiens. Αντιθέτως, οι πρώτες αναπαραστάσεις των Νεάντερταλ που είχαν γίνει στις αρχές του 20ού αιώνα οδηγούσαν στο συμπέρασμα ότι οι μακρινοί αυτοί «εξάδελφοί» μας είχαν μερικώς όρθια στάση. Εκείνες οι αναπαραστάσεις είχαν βασιστεί σε έναν καλά διατηρημένο σκελετό ενός ηλικιωμένου αρσενικού Νεάντερταλ που είχε έρθει στο φως στο Λα Σαπέλ-ο-Σεν (La Chapelle-aux-Saints) της Γαλλίας.

Ήδη από τη δεκαετία του 1950 οι επιστήμονες γνώριζαν ότι η εικόνα του Νεάντερταλ ως καμπούρη ανθρώπου των σπηλαίων δεν είναι ακριβής. Οι ομοιότητες των Νεάντερταλ με τους σύγχρονους ανθρώπους – τόσο σε εξελικτικό όσο και σε συμπεριφορικό επίπεδο – είναι επίσης γνωστές επί μακρόν, ωστόσο τα τελευταία χρόνια η επιστήμη φαίνεται να στρέφεται προς την εντελώς αντίθετη κατεύθυνση. «Είναι πάλι στη μόδα να επικεντρωνόμαστε στις διαφορές μας παρά στις ομοιότητές μας με τους Νεάντερταλ» ανέφερε ο Μάρτιν Οϊσλερ, ειδικός στην Εξελικτική Ιατρική του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης. Για παράδειγμα, πρόσφατες μελέτες βασίστηκαν σε ανάλυση μερικών μόνο απομονωμένων σπονδύλων για να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι οι Νεάντερταλ δεν διέθεταν μια καλά ανεπτυγμένη σπονδυλική στήλη με σχήμα S.

Η ανατρεπτική εικονική αναπαράσταση

The previous (left) and new reconstructions of the Neanderthal spine (Image: M. Häusler UZH, left side: adapted by permission from Springer Nature, Been et al., 3D reconstruction of spinal posture of the Kebara 2 Neanderthal, in: Human Paleontology and Prehistory © 2017.)

Τώρα όμως η εικονική αναπάρασταση του σκελετού από το Λα Σαπέλ-ο-Σεν η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) απέδειξε το αντίθετο. Το ανατομικό μοντέλο που «γεννήθηκε» στον υπολογιστή δημιουργήθηκε από την ερευνητική ομάδα του δρος Οϊσλερ σε συνεργασία με τον Έρικ Τρίνκαους του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις. Οι ερευνητές έδειξαν ότι ο αρσενικός Νεάντερταλ της Γαλλίας διέθετε μια καμπυλωτή οσφυϊκή μοίρα καθώς και καμπυλωτή αυχενική μοίρα, όπως ακριβώς οι σύγχρονοι άνθρωποι.

Όταν αναπαρήγαγαν την πύελο του Νεάντερταλ, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το ιερό οστό ήταν τοποθετημένο με τον ίδιο τρόπο όπως στους σύγχρονους ανθρώπους. Αυτό τούς οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι Νεάντερταλ διέθεταν οσφυϊκή μοίρα με καλά ανεπτυγμένη καμπυλότητα. Συγχρόνως ενώνοντας τους ξεχωριστούς οσφυϊκούς και τραχηλικούς σπονδύλους ήταν σε θέση να δουν ότι η καμπυλότητα της σπονδυλικής στήλης ήταν ακόμα πιο έντονη. Η πολύ στενή επαφή ανάμεσα στις ακανθώδεις αποφύσεις – πρόκειται για τις οστέινες προεκτάσεις στο πίσω μέρος του κάθε σπονδύλου που είναι αυτές που πιάνουμε όταν ψηλαφούμε τη σπονδυλική στήλη – γινόταν σαφής, όπως και τα σημάδια φθοράς τα οποία είχαν εν μέρει προκληθεί εξαιτίας της καμπυλότητας σπονδυλικής στήλης.

Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις ανατομικές διαφορές

Και τα σημάδια της φθοράς στην άρθρωση του ισχίου του σκελετού από το Λα Σαπέλ-ο-Σεν οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι οι Νεάντερταλ είχαν όρθια στάση όπως και οι σύγχρονοι άνθρωποι. «Η πίεση στην άρθρωση του ισχίου καθώς και η θέση της πυέλου δεν ήταν διαφορετικές από τη δική μας» είπε ο δρ Οϊσλερ και προσέθεσε ότι το εύρημα της ομάδας του ενισχύεται από αναλύσεις οι οποίες έχουν γίνει και σε άλλους σκελετούς Νεάντερταλ. «Συνολικά δεν υπάρχουν στοιχεία που να δείχνουν ότι οι Νεάντερταλ διέθεταν μια θεμελιωδώς διαφορετική ανατομία από τον σύγχρονο άνθρωπο» εξήγησε ο επικεφαλής της μελέτης και κατέληξε τονίζοντας ότι «τώρα είναι η ώρα να αναγνωρίσουμε τις βασικές ομοιότητες μεταξύ Νεάντερταλ και σύγχρονων ανθρώπων και να στρέψουμε το ενδιαφέρον μας προς τις λεπτές βιολογικές και συμπεριφορικές αλλαγές που έλαβαν χώρα στους ανθρώπους κατά την ύστερη Πλειστόκαινο».

Πηγές: Martin Haeusler el al., "Morphology, pathology, and the vertebral posture of the La Chapelle-aux-Saints Neandertal," PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1820745116 - https://www.media.uzh.ch/en/Press-Releases/2019/Neanderthals.html - https://www.tovima.gr/2019/03/16/science/oi-neantertal-lfperpatousan-opos-lfoi-sygxronoi-anthropoi/

Επιστήμονες «γύρισαν πίσω» το χρόνο. Physicists reverse time using quantum computer

Πώς η επιστημονική μελέτη, η οποία φαίνεται ότι έρχεται σε αντίθεση με τους βασικούς νόμους της φυσικής, μπορεί να αλλάξει τα δεδομένα στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών. Researchers from the Moscow Institute of Physics and Technology teamed up with colleagues from the U.S. and Switzerland and returned the state of a quantum computer a fraction of a second into the past. They also calculated the probability that an electron in empty interstellar space will spontaneously travel back into its recent past. Credit: @tsarcyanide/MIPT

Μοιάζει με σενάριο επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο είναι πέρα για πέρα αληθινό. Ομάδα ερευνητών κατάφερε να αντιστρέψει τη ροή του χρόνου με τη βοήθεια κβαντικού υπολογιστή.

Η επιστημονική μελέτη, η οποία φαίνεται ότι έρχεται σε αντίθεση με τους βασικούς νόμους της φυσικής, θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών.

Όπως αναφέρει η βρετανική εφημερίδα The Independent, οι μελετητές χρησιμοποίησαν ηλεκτρόνια και τον παράξενο κόσμο της κβαντικής μηχανικής, με αποτέλεσμα να γυρίσουν πίσω τον χρόνο πίσω.

The four stages of the actual experiment on a quantum computer mirror the stages of the thought experiment involving an electron in space and the imaginary analogy with billiard balls. Each of the three systems initially evolves from order toward chaos, but then a perfectly timed external disturbance reverses this process. Credit: @tsarcyanide/MIPT

Ειδικότερα, πραγματοποίησαν ένα περίπλοκο πείραμα, το οποίο θα μπορούσε να παρομοιαστεί με μπάλες μπιλιάρδου που κάνουν «rewind» μετά από το σπάσιμο. Όποιος παρακολουθούσε το πείραμα στον υπολογιστή έβλεπε το περιστατικό να εξελίσσεται αντίθετα από τη ροή του χρόνου.

Οι Ρώσοι ερευνητές με τη βοήθεια Ελβετών και Αμερικανών συναδέλφων τους αναμένουν να βελτιωθεί με το χρόνο η τεχνική και να γίνει περισσότερο αξιόπιστη και ακριβέστερη.

Ο επικεφαλής της επιστημονικής προσπάθειας, δρ. Gordey Lesovik, επικεφαλής του Ινστιτούτου Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας, δήλωσε πως «έχουμε τεχνητά δημιουργήσει μια κατάσταση που εξελίσσεται σε ροή αντίθετη από αυτή του θερμοδυναμικού βέλους του χρόνου».

«Ο αλγόριθμός μας μπορεί να αναβαθμιστεί και να χρησιμοποιηθεί σε δοκιμές προγραμμάτων για κβαντικούς υπολογιστές και να μειώσει τα σφάλματα» πρόσθεσε ο ίδιος.

Πηγές: Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-40765-6 - https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/time-reverse-quantum-computer-science-study-moscow-a8820516.html - https://www.tovima.gr/2019/03/13/science/epistimones-gyrisan-piso-to-xrono/

Nima Arkani-Hamed: Είναι η καλύτερη εποχή για να είναι κανείς φυσικός. Nima Arkani-Hamed: There has never been a better time to be a physicist

Νίμα Αρκάνι-Χαμέντ. Η κατασκευή του επόμενου μεγάλου επιταχυντή είναι πλέον επιτακτική. We have conquered the easiest challenges in fundamental physics, says Nima Arkani-Hamed. The case for building the next major collider is now more compelling than ever.

Ο Nima Arkani-Hamed είναι ένας από τους κορυφαίους θεωρητικούς φυσικούς της εποχής μας. Εργάζεται στο Ινστιτούτο Προηγμένων Σπουδών, στο Πρίνστον, και τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα σχετίζονται με την θεωρία των χορδών, την κοσμολογία και την φυσική των υψηλών ενεργειών. Πριν από μερικές μέρες έδωσε μια συνέντευξη στο cerncourier.com όπου είπε πολλά ενδιαφέροντα πράγματα. Στη συνέχεια θα αναφέρουμε επιγραμματικά μερικά από αυτά: 

Είναι η καλύτερη εποχή για να είναι κανείς φυσικός. Είμαστε εξαιρετικά τυχεροί που ζούμε σε μια εποχή όπου οι άνθρωποι καταφέρνουν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά θεμελιώδη ερωτήματα, όπως τι είναι ο χώρος, τι είναι χρόνος, ποια είναι η προέλευση και η εξέλιξη του τεράστιου σύμπαντός μας.

Κάποιοι μπορεί να μην αισθάνονται τον ίδιο ενθουσιασμό και απογοητευμένοι να μονολογούν «ανακαλύψαμε μόνο το σωματίδιο Higgs και τίποτε άλλο». Όμως η άποψη πως η σωματιδιακή φυσική είναι η μελέτη των δομικών στοιχείων της ύλης κι ότι η «νέα φυσική» σημαίνει «νέα σωματίδια» ανήκει στην δεκαετία του 1960, που οδήγησε στην ανάπτυξη του Καθιερωμένου Προτύπου. Η «σωματιδιακή φυσική» είναι η μελέτη των θεμελιωδών νόμων της φύσης που διέπονται από την προς το παρόν μυστηριώδη ενοποίηση του χωροχρόνου και της κβαντομηχανικής.

Από μια βαθύτερη θεωρητική προοπτική ο ορισμός του τι είναι ένα σωματίδιο επικαλείται και την κβαντική φυσική και την σχετικότητα με ένα κρίσιμο τρόπο. Έτσι, αν μεγαλύτερη προσδοκία για εσάς είναι ένα διάγραμμα ενεργού διατομής με ένα τεράστιο καρούμπαλο (συντονισμό), που εξασφαλίζει ένα εισιτήριο για Στοκχόλμη, τότε μετά την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs καλά θα κάνετε να πάτε σπίτι σας, αφού δεν μπορούμε να δώσουμε καμία τέτοια εγγύηση.

Η ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs, μαζί με την ανακάλυψη του επιταχυνόμενου σύμπαντος, εύκολα προσαρμόζονται στις εξισώσεις μας, αλλά οι θεωρητικές προσπάθειες υπολογισμού της ενέργειας κενού και της κλίμακας της μάζας Higgs αποτελούν τεράστιες και ίσως αλληλένδετες θεωρητικές προκλήσεις.

Είναι απόλυτα σαφές για το πως πρέπει να προχωρήσουν οι πειραματικοί φυσικοί: να μετρήσουν την κόλαση των τρελών αυτών φαινομένων. To Higgs είναι ο σπουδαιότερος πρωταγωνιστής σε αυτή την ιστορία που διατίθεται προς πειραματική μελέτη.

Ευτυχώς υπάρχουν πολλοί έξοχοι νέοι πειραματιστές που πιστεύουν πως αξίζει να μελετήσουμε το Higgs μέχρι θανάτου, ενώ επίσης θα ψάχνουμε για οτιδήποτε βρίσκεται σε όσο μεγαλύτερες ενέργειες μπορούμε να φτάσουμε, χωρίς προκαταλήψεις για το τι θα μπορούσε να βρεθεί.

Γιατί το μποζόνιο Higgs αποτελεί έναν τόσο πολύτιμο στόχο για έναν μελλοντικό επιταχυντή; Διότι είναι το πρώτο ανιχνευθέν σωματίδιο που αποτελεί τον απλούστερο δυνατό τύπο στοιχειώδους σωματιδίου. Δεν έχει σπιν, δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, διαθέτει μόνο μάζα, και αυτή η ακραία απλότητα προκαλεί αμηχανία στους θεωρητικούς. Υπάρχει μια χτυπητή διαφορά μεταξύ των σωματιδίων με μάζα και σωματιδίων χωρίς μάζα που έχουν σπιν. Για παράδειγμα, το φωτόνιο είναι ένα άμαζο σωματίδιο με σπιν 1, και επειδή κινείται με την ταχύτητα του φωτός δεν μπορούμε να το «προλάβουμε». Έτσι βλέπουμε ότι έχει δύο «πολώσεις» ή τρόπους που μπορεί να περιστραφεί. Αντίθετα, το μποζόνιο Ζ, το οποίο επίσης έχει σπιν 1, διαθέτει μάζα και αφού το «προλαβαίνετε», μπορείτε να το δείτε να περιστρέφεται σε οποιαδήποτε από τις τρεις κατευθύνσεις. Αυτή η διαπίστωση ότι «το δύο δεν ισούται με το τρία» είναι αρκετά βαθιά. Καθώς τα σωματίδια συγκρούονται με όλο και αυξανόμενες ενέργειες, μπορεί να νομίζουμε ότι οι μάζες τους είναι ασήμαντες μικροσκοπικές διαταραχές στις ενέργειές τους, αλλά αυτό είναι λάθος, διότι κάτι πρέπει να εξηγεί τους επιπλέον βαθμούς ελευθερίας.

Ολόκληρη η ιστορία του μποζονίου Higgs είναι για την ερμηνεία του ότι «δύο δεν ισούται με τρία», για να εξηγήσουμε τις πρόσθετες καταστάσεις σπιν που απαιτούνται για τα σωματίδια με μάζα W και Z, τους φορείς των ασθενών αλληλεπιδράσεων. Κι αυτό μας δείχνει γιατί οι μάζες των στοιχειωδών σωματιδίων πρέπει να είναι συνδεδεμένες με εκείνη του σωματιδίου Higgs.

Αλλά η τεράστια ειρωνεία είναι ότι δεν γνωρίζουμε πως εξηγείται η μάζα του ίδιου του Higgs. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει διαφορά στον αριθμό των βαθμών ελευθερίας μεταξύ σωματιδίων – με μάζα ή χωρίς μάζα – που έχουν σπιν μηδέν, και σε σχέση με αυτό, οι απλές εκτιμήσεις για τη μάζα Higgs από τις αλληλεπιδράσεις του με τα εικονικά σωματίδια του κενού είναι εντελώς λάθος. Υπάρχουν επίσης καλά θεωρητικά επιχειρήματα, επαρκώς επιβεβαιωμένα σε ανάλογα συστήματα συμπυκνωμένης ύλης και αλλού στη φυσική σωματιδίων, γιατί δεν πρέπει να βλέπουμε ένα τέτοιο θηρίο μόνο του – μη συνοδευόμενο από άλλα σωματίδια. Η φύση έχει σαφώς διαφορετικές ιδέες από τους θεωρητικούς για το τι είναι το Higgs.

Fig. 1: If the world were exactly supersymmetric, every particle known would have superpartners with the same interactions and the same mass. But fermions have boson superpartners, and vice versa. One other addition: extra Higgs particles are necessary compared with the Standard Model: 5 instead of 1.

Η υπερσυμμετρία εξακολουθεί να αποτελεί κίνητρο για έναν νέο επιταχυντή. Πολλές εκδοχές των ιδεών της υπερσυμμετρίας, των επιπλέον διαστάσεων κλπ, που ήταν δημοφιλείς στη δεκαετία του 1980 και του 1990, είτε είναι νεκρές είτε πήραν παράταση ζωής από τα δεδομένα LHC, ενώ άλλες που προτάθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 2000 είναι ακόμα ζωντανές. Το γεγονός ότι ο LHC απέκλεισε μερικές από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες είναι ένα φανταστικό δώρο για εμάς τους θεωρητικούς. Φαίνεται ότι η κατανόηση της προέλευσης της μάζας Higgs πρέπει να περιλαμβάνει μια ακόμα μεγαλύτερη αλλαγή παραδείγματος από ό,τι πολλοί είχαν φανταστεί.

Κατά ειρωνικό τρόπο, αν ο LHC ανακάλυπτε υπερσυμμετρικά σωματίδια, τα επιχειρήματα υπέρ της κατασκευής του επόμενου κυκλικού επιταχυντή θα ήταν λίγο ασθενέστερα σε σχέση με αυτά που υπάρχουν τώρα, διότι αυτά (έμμεσα) θα υποστήριζαν την εικόνα μιας ερήμου μεταξύ της κλίμακας των ηλεκτρασθενών αλληλεπιδράσεων και της κλίμακας Planck. Σε αυτήν την εικόνα του κόσμου, οι περισσότεροι επιστήμονες θα ήθελαν έναν γραμμικό επιταχυντή ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων για να μετρήσουν λεπτομερώς τις συζεύξεις των υπερσυμμετρικών συντρόφων των γνωστών σωματιδίων. Είναι μια εικόνα που οι άνθρωποι αγάπησαν πολύ στη δεκαετία του 1990 και μια εικόνα που φαίνεται να είναι λάθος. Αλλά όταν οι θεωρητικοί δυσκολεύονται όλο και περισσότερο, τότε έρχεται η ώρα για περισσότερα και όχι λιγότερα πειράματα.

The next particle accelerator will be three times larger than the LHC, with double-strength magnets enabling researchers to smash particle beams together with a power equivalent to 10 million lightning strikes. Credit: CERN

Ποιες οριστικές απαντήσεις μπορεί να μας δώσει ένας μελλοντικός επιταχυντής υψηλότερων ενεργειών;

Πρώτα απ’ όλα, πηγαίνουμε σε υψηλές ενέργειες επειδή θέλουμε να ξεπεράσουμε τα όρια ελπίζοντας σε νέες ανακαλύψεις. Παρότι δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι θα παράξουμε νέα σωματίδια, σίγουρα θα ελέγξουμε τους υπάρχοντες νόμους μας στα πιο ακραία περιβάλλοντα που είχαμε ποτέ. Ωστόσο, μετρώντας τις ιδιότητες του Higgs, είναι σίγουρο πως θα απαντηθούν κάποιες σημαντικές ερωτήσεις. Όλο το δράμα που περιστρέφεται γύρω από την ύπαρξη του σωματιδίου Higgs θα πάει πολύ μακριά αν διαπιστωθεί πως έχει κάποια δομή. Αλλά από τον LHC, έχουμε μόνο μια ασαφή εικόνα για το «πόσο σημειακό σωματίδιο είναι το Higgs». Ένα εργοστάσιο παραγωγής σωματιδίων Higgs θα δώσει οριστική απάντηση στο ερώτημα μέσα από ακριβείς μετρήσεις της σύζευξης του Higgs με ένα πλήθος άλλων σωματιδίων σε ένα πολύ καθαρό πειραματικό περιβάλλον.

Μετά από αυτό, το έσχατο ερώτημα είναι αν το Higgs φαίνεται ως σημειακό ακόμα κι όταν αλληλεπιδρά με τον εαυτό του. Η απλούστερη δυνατή αλληλεπίδραση μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων είναι όταν τρία σωματίδια συναντώνται σε ένα χωροχρονικό σημείο. Αλλά δεν έχουμε δει ποτέ κανένα απλό στοιχειώδες σωματίδιο να απολαμβάνει αυτή την απλούστερη πιθανή αλληλεπίδραση. Σύμφωνα με την σχετικότητα και την κβαντική μηχανική, υπάρχει πάντα κάποιος κβαντικός αριθμός που πρέπει να αλλάξει σε αυτήν την αλληλεπίδραση. Το Higgs είναι το μόνο γνωστό στοιχειώδες σωματίδιο που μπορεί να έχει αυτή την πιο βασική διαδικασία κυρίαρχη στην αλληλεπίδραση με τον εαυτό του. Ένας επιταχυντής 100 TeV που παράγει δισεκατομμύρια σωματίδια Higgs όχι μόνο θα ανιχνεύσει την συγκεκριμένη αυτό-αλληλεπίδραση, αλλά θα μπορέσει να την μετρήσει με μεγάλη ακρίβεια.

Invisible dark matter accounts for 85 percent of all matter in the universe, affecting the motion of galaxies, bending the path of light and influencing the structure of the entire cosmos. Yet we don’t know much for certain about its nature. Most dark matter experiments are searching for a type of particles called WIMPs, or weakly interacting massive particles. Artwork by Sandbox Studio, Chicago with Ana Kova

Ποιες είναι οι προοπτικές σχετικά με την αναζήτηση της σκοτεινής ύλης; Πέρα από τις μετρήσεις των ιδιοτήτων του σωματιδίου Higgs, μια από τις σημαντικές έρευνες που θα μπορούσε να κάνει ένας επιταχυντής των 100TeV   είναι σχετικά με την σκοτεινή ύλη WIMP (Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματιδία με Μάζα – Weakly Interacting Massive Particles). Υπάρχει μια αστεία αντίληψη, σχετική με την απουσία υπερσυμμετρίας στο LHC, ότι το απλό παράδειγμα της σκοτεινής ύλης WIMP αποκλείστηκε από τα πειράματα άμεσης ανίχνευσης. Λάθος! Στην πραγματικότητα, τα πολύ απλά μοντέλα της σκοτεινής ύλης WIMP είναι απόλυτα ζωντανά. Μόλις προσδιοριστούν οι ηλεκτρασθενείς κβαντικοί αριθμοί των σωματιδίων σκοτεινής ύλης, μπορείτε να υπολογίσετε αναμφίβολα τι μάζα θα πρέπει να έχει ένα ηλεκτρασθενώς φορτισμένο σωματίδιο σκοτεινής ύλης. Παίρνετε έναν αριθμό μεταξύ 1-3 TeV, υπερβολικά βαρύ για να παραχθεί σε μεγάλες ποσότητες στον LHC. Επιπλέον, συμβαίνει να έχουν μικροσκοπικές ενεργές διατομές αλληλεπίδρασης για άμεση ανίχνευση. Έτσι αυτές οι πολύ απλούστερες θεωρίες της σκοτεινής ύλης WIMP είναι απρόσιτες στα πειράματα του LHC για άμεση ανίχνευση. Όμως, ένας επιταχυντής 100 TeV έχει τη δυνατότητα για να δει αυτά τα σωματίδια ή να αποκλείσει αυτή την απλούστερη εικόνα WIMP.

The proposed site for the Future Circular Collider includes an 80-100 km long circular tunnel. Credit: CERN

Ποια είναι η πολιτιστική αξία ενός υπερ-επιταχυντή 100 χιλιομέτρων; Τόσο το βάθος όσο και η ενστικτώδης χαρά των πειραμάτων στη φυσική των σωματιδίων αποκαλύπτεται στο πόσο απλό είναι να εξηγηθούν: σπάμε σωματίδια μεταξύ τους με τα μεγαλύτερα μηχανήματα που έχουν ποτέ κατασκευαστεί, για να διερευνήσουμε τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης στις πιο μικρές αποστάσεις που έχουμε ποτέ δει. Τα πειράματα αυτά ενισχύουν την αυτοπεποίθηση μας ως όντα που μπορούν να κάνουν σπουδαία πράγματα. Ο κόσμος μαστίζεται από όλα τα είδη των μακροχρόνιων προβλημάτων, μερικά από τα οποία μπορεί να φαίνονται αδύνατα να επιλυθούν. Επομένως, είναι σημαντικό να έχουμε μια ομάδα ανθρώπων που, εδώ και αιώνες, δίνουν ένα συγκεκριμένο πρότυπο για το πως να προχωρήσουν στην αντιμετώπιση και τελικά στην επίλυση φαινομενικά ανυπέρβλητων προβλημάτων. Επιπλέον, ας υποθέσουμε ότι σε 200 χρόνια από τώρα, ότι δεν θα υπάρχουν πλέον μεγάλοι επιταχυντές στον πλανήτη. Πώς θα μπορούσαν τότε οι άνθρωποι να είναι σίγουροι ότι υπάρχουν τα στοιχειώδη σωματίδια και το μποζόνιο Higgs; Επειδή το λένε κάποια σκονισμένα παλιά βιβλία; Καθώς προχωράμε στο μέλλον, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να κάνουμε τα πράγματα που κάναμε στο παρελθόν. Εξάλλου, η τελευταία φορά που η θεμελιώδης γνώση αναζητήθηκε σε παλιά βιβλία με σκονισμένα φύλλα ήταν κατά την διάρκεια του μεσαίωνα, μια εποχή με ολέθρια αποτελέσματα για τη Δύση.

Και όσον αφορά την δικαιολόγηση του κόστους του επόμενου επιταχυντή; Υπάρχει ένας αριθμός σχεδίων με τα αντίστοιχα κόστη για τα οποία μπορούμε να μιλάμε, αλλά ας μιλήσουμε για ένα εύρος 5 έως 25 δισεκατομμύρια δολάρια. Ακούγoνται πολλά, έτσι; Όμως, η παγκόσμια οικονομία αναπτύσσεται, δεν συρρικνώνεται και το κόστος των επιταχυντών ως ένα κλάσμα του ΑΕΠ έχει αλλάξει ελάχιστα τα τελευταία 40 χρόνια – ακόμη και ένας επιταχυντής 100 TeV χονδρικά κοστίζει στην ουσία το ίδιο. Εν τω μεταξύ, τα επιστημονικά ζητήματα που διακυβεύονται είναι πιο βαθιά από ό,τι εδώ και πολλές δεκαετίες, οπότε έχουμε σίγουρα ένα έντιμο επιστημονικό επιχείρημα για να πράξουμε αυτό που πρέπει.

Οι άνθρωποι λένε μερικές φορές ότι αν δεν ξοδεύαμε δισεκατομμύρια δολάρια σε επιταχυντές, τότε θα μπορούσαμε να πραγματοποιήσουμε έναν μεγάλο αριθμό άλλων φτηνών πειραμάτων. Είμαι φανατικός οπαδός των πειραμάτων μικρής κλίμακας, αλλά αυτό το επιχείρημα είναι ανόητο επειδή η χρηματοδότηση της επιστήμης δεν είναι ένα μίζερο παιχνίδι μηδενικού αθροίσματος. Έτσι, ο προβληματισμός δεν είναι του στυλ «θέλουμε να ξοδέψουμε δεκάδες δισεκατομμύρια ή για τη φυσική των επιταχυντών ή σε κάτι άλλο», αλλά μάλλον «θέλουμε να ξοδέψουμε δεκάδες δισεκατομμύρια για βασικά πειράματα φυσικής».

Ένα άλλο επιχείρημα είναι ότι πρέπει να περιμένουμε μέχρι να γίνει κάποια πρόοδος στην τεχνολογία επιταχυντών, αντί να κατασκευάζουμε άκριτα μεγαλύτερες μηχανές. Αυτό είναι αφελές. Φυσικά τα θαύματα μπορούν πάντα να συμβούν, αλλά δεν μπορούμε να σχεδιάσουμε την επιστήμη αναμένοντας τα θαύματα. Παρόμοια επιχειρήματα ακούστηκαν όταν απορρίφθηκε η κατασκευή του Superconducting Super Collider (SSC) πριν από 30 χρόνια, από εξέχοντες φυσικούς συμπυκνωμένης ύλης λέγοντας ότι η κατασκευή του SSC πρέπει να περιμένει την ανάπτυξη υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας που θα μειώσουν δραματικά το κόστος. Φυσικά η ανάπτυξη τέτοιων υπεραγώγιμων υλικών δεν υλοποιήθηκε ποτέ, ενώ η σωματιδιακή φυσική εξελισσόταν με την καλύτερη διαθέσιμη τεχνολογία.

Θα ήταν καλό να υπάρξει δημόσια συζήτηση για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των μελλοντικών επιταχυντών, υπό την καθοδήγηση ανθρώπων με βαθιά κατανόηση των σχετικών τεχνικών και επιστημονικών θεμάτων. Είναι αστείο το ότι οι μη-εμπειρογνώμονες δεν διατυπώνουν καν τα καλύτερα επιχειρήματα εναντίον των επιταχυντών. Θα μπορούσα να κάνω πολύ καλύτερη τη δουλειά τους! Σας υπενθυμίζω μια εξαιρετικά έντονη συζήτηση σχετικά με τους μελλοντικούς επιταχυντές που έγινε πριν από δύο χρόνια: (Int. J. Mod. Phys., 31 1630053 και 1630054). Ο C. N. Yang, ένας από τους μεγαλύτερους φυσικούς του 20ού αιώνα με τεράστια επιρροή στην Κίνα, επιτέθηκε με σφοδρότητα εναντίον των επιταχυντών. Σ’ αυτή τη σοβαρή επίθεση υπήρξε η κατάλληλη αριστοτεχνική απάντηση από τον David Gross.

Όσον αφορά την τωρινή ερευνητική εργασία του, ο Nima Arkani-Hamed είπε: Περίπου μια δεκαετία πριν, μετά από λίγα χρόνια προβληματισμού για την κοσμολογία του «αιώνιου πληθωρισμού» σε σχέση με τις λύσεις στα προβλήματα της κοσμολογικής σταθεράς και της ιεραρχίας, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι αυτά τα προβλήματα δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς να επανακαθοριστεί τι είναι στην πραγματικότητα ο χωροχρόνος και η κβαντική μηχανική. Προσπάθησα να κατανοήσω την δυναμική της σκέδασης των σωματιδίων, όπως οι συγκρούσεις στον LHC, από ένα νέο σημείο εκκίνησης, βλέποντας τον χωροχρόνο και την κβαντική μηχανική να πηγάζουν από πιο πρωταρχικές έννοιες. Αυτό αποδείχθηκε μια συναρπαστική περιπέτεια και βλέπουμε πολλά παραδείγματα νέων εκπληκτικών μαθηματικών δομών, που αναπάντεχα φαίνεται να αποτελούν τη βάση της φυσικής σκέδασης των σωματιδίων σε μια μεγάλη ποικιλία θεωριών, ορισμένες από τις οποίες προσεγγίζουν τον πραγματικό κόσμο. Επίσης, στρέφω την προσοχή μου πίσω στον αρχικό μου στόχο, την προσπάθεια κατανόησης της κοσμολογίας, καθώς και τις πιθανές θεωρίες για την προέλευση της μάζας του Higgs και της κοσμολογικής σταθεράς, από αυτή τη νέα οπτική γωνία. Σε όλες τις προσπάθειές μου συνεχίζω να προχωρώ θέτοντας πάνω απ’ όλα, την επιθυμία μου να συνδέσω βαθιές θεωρητικές ιδέες με τα πειράματα και τον πραγματικό κόσμο.

Πηγές: https://cerncourier.com/in-it-for-the-long-haul/ - https://physicsgg.me/2019/03/11/

Oι γυναίκες της Annie Leibovitz. Women by Annie Leibovitz

The photographs by Annie Leibovitz in Women, taken especially for the book, encompass a broad spectrum of subjects: a rap artist, an astronaut, two Supreme Court justices, farmers, coal miners, movie stars, showgirls, rodeo riders, socialites, reporters, dancers, a maid, a general, a surgeon, the First Lady of the United States, the secretary of state, a senator, rock stars, prostitutes, teachers, singers, athletes, poets, writers, painters, musicians, theater directors, political activists, performance artists, and businesswomen. "Each of these pictures must stand on its own," Susan Sontag writes in the essay that accompanies the portraits. "But the ensemble says, So this what women are now -- as different, as varied, as heroic, as forlorn, as conventional, as unconventional as this."

Το 1999 με το βιβλίο και την έκθεση «Women», για το οποίο την προέτρεψε η συγγραφέας και πολιτισμική αναλύτρια Σούζαν Σόνταγκ,  κατέγραψε την γυναίκα στην Αμερική. Μια παρέλαση και ένα σχόλιο για τα κοινωνικά στρώματα από τα κορίτσια στα σόου του Λας Βέγκας μέχρι την Πρώτη Κυρία. Ήταν ένα συλλογικό πορτρέτο της Αμερικανίδας εκείνη την εποχή. Η Λίμποβιτς έχει πλήρη επίγνωση του πόσο πλούσιο μπορεί να είναι ένα τέτοιο θέμα και το παρομοιάζει με το να φωτογραφίζει κάποιος έναν ωκεανό.

Εκείνη και η Susan Sontag δούλεψαν μαζί για να «συντάξουν» την πινακοθήκη των «Γυναικών», ένα θέμα που όπως έλεγε η Σόντανγκ ήταν διαρκώς εν εξελίξει, μια ιστορία εν δυνάμει. Μια «δουλειά που όνειρό της ήταν να ολοκληρώσει με το πορτρέτο της Άντζελα Μέρκελ».

Συνόψισε το νόημα αυτής της δουλειάς μέσα από ένα ανέκδοτο: η κόρη μιας χορεύτριας σχολίασε βλέποντας τις λήψεις; «Μαμά, όταν μεγαλώσω, θέλω να γίνω γυναίκα».

Andrea Medina Rosas, women’s rights lawyer, Chimalhuacán, Mexico, 2016. Her mother is a feminist who founded a women’s rights organization when Andrea was a teenager. The first woman who came to them for help was a victim of domestic violence. That was the beginning of Andrea’s involvement in the defense of victims of sexual violence and also the protection of their defenders. The watershed event for Mexican feminists of Andrea’s generation was the recognition, starting in the early 1990s, that hundreds, perhaps thousands, of young women in and near Ciudad Juárez, across the border from El Paso, were being abducted, tortured, and murdered. Andrea was a member of the litigating team in what became known as the Campo Algodonero case, which was brought before the Inter-American Court of Human Rights in 2007. Campo Algodonero is an abandoned cotton field in Ciudad Juárez where the bodies of eight young women were found. The case was brought against the government of Mexico for violating its human rights obligations to investigate, prosecute, and prevent crimes against women and girls. In 2009, the plaintiffs won. The Mexican state was required to comply with a broad set of remedial measures, including reopening investigations into disappearances, providing reparations to the families of victims, and developing a clear set of procedures for assuring human rights for women. Andrea was photographed in the municipality of Chimalhuacán, which is part of the greater Mexico City urban area. She is standing near a spot where pink crosses are erected to memorialize the murdered women whose bodies have been found there. Photo: Courtesy of Annie Leibovitz

Denise and Linamandla Manong, pediatric-AIDS health-care worker and her daughter, Khayelitsha township, Western Cape, South Africa, 2014. A grassroots, African-based organization called mothers2mothers is having great success reducing the number of babies born HIV positive. Denise is living with HIV, but her children are not. When she became pregnant and discovered that she was infected with the virus, she was put on a drug-treatment regimen that kept her healthy and prevented the transmission of HIV to her baby. A Mentor Mother, a local woman who was also HIV positive and who was employed and trained by mothers2mothers, supplied the support and advice that overburdened health-care facilities could not. After the birth of her daughter, Denise herself became one of more than 1,000 Mentor Mothers in sub-Saharan Africa who have helped to virtually eliminate HIV in babies born in the mothers2mothers program. Photo: Courtesy of Annie Leibovitz

Patti Smith, musician, writer, artist, Far Rockaway, Queens, New York, 2016. She has been making music and art since the early 1970s, when she stood in front of her band in skinny jeans and a ripped T-shirt, giving ecstatic, charismatic, profane performances that merged poetry and rock ’n’ roll. Downtown New York clubs were her natural milieu, but in 1975 she made an album for a major record label. This was Horses, which is now pretty unanimously considered one of the greatest rock albums of all time. In the cover photograph, taken by her friend Robert Mapplethorpe, she gazes out insolently, her black jacket tossed over the shoulder of a white man’s shirt. She has had only one Top 40 hit—“Because the Night”—in a long career, but her influence has been significant, on fashion as well as music. She has been inducted into the Rock and Roll Hall of Fame and won the 2010 National Book Award for Just Kids, a memoir of her relationship with Mapplethorpe. For the fortieth anniversary of Horses, she and the band performed live versions around the world. Photo: Courtesy of Annie Leibovitz

Alexandra Fuller, writer, Kelly, Wyoming, 2016. She grew up in what was then Rhodesia—later Zimbabwe—in the 1970s, during the brutal civil war that ended in the defeat of the white government. Fuller’s parents were British farmers who stayed in Africa after they lost their land. When she was in her early 20s, she married an American who was working as a river guide on the Zambezi River. They moved to Wyoming, where she raised three children and began writing. Her books, which include the memoirs Don’t Let’s Go to the Dogs Tonight (2001) and Cocktail Hour Under the Tree of Forgetfulness (2011), take a precise and personal approach to issues such as racism and segregation. She is an uninhibited witness, both wry and poetic in her account of a childhood in which spitting cobras in the pantry, malaria, alcoholism, and land mines were taken for granted, along with the fierce beauty of the country and the complex passions of her eccentric mother and father. Photo: Courtesy of Annie Leibovitz

Πηγές: http://www.andro.gr/empneusi/annie-leibovitz/ - https://www.vogue.com/slideshow/annie-leibovitz-photos-women-portraits#1