Μουσείο Ρωμαϊκής Αγοράς Θεσσαλονίκης. Museum of the Roman Agora of Thessaloniki

Spa 2000 χρόνων!

Το μουσείο εκτείνεται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και ως συνέχεια της Κρυπτής Στοάς. Στον προθάλαμό του, ο επισκέπτης μπορεί να βρει κείμενα με το ιστορικό αποκάλυψης της Ρωμαϊκής Αγοράς και των διεκδικήσεων για την ανάδειξή του, καθώς και στοιχεία για τις εργασίες ανέγερσης του μουσείου. The history of the area where the ancient forum is located in downtown Thessaloniki, and the most important events that have taken place in the metropolis, are reconstructed through the exhibits on display in the new Roman Forum Museum.

Στην κυρίως αίθουσα ξεδιπλώνεται η ιστορία του χώρου. Από τα ελληνιστικά χρόνια, οπότε λειτουργούσαν εργαστήρια παραγωγής αγγείων και ειδωλίων, την περίοδο ακμής της Ρωμαϊκής Αγοράς και μέχρι τον 4ο αιώνα, οπότε έπαψε να είναι το διοικητικό κέντρο της περιοχής και άρχισαν να λειτουργούν ξανά εργαστήρια κεραμικής. Επίσης, παρουσιάζονται εκθέματα που σχετίζονται με τη νεότερη ιστορία της περιοχής, κατά την εποχή της Τουρκοκρατίας και μέχρι την πυρκαγιά του 1917. Όλα τα εκθέματα πλαισιώνονται από επεξηγηματικά κείμενα και φωτογραφίες.

The underground museum is a continuation of a hidden stoa (gallery) and features findings from the Hellenistic era, when vessel and statuette workshops thrived in the area, as well as from the “golden age” of the Roman Forum up to the 4th century when it ceased being a regional administrative centre and the pottery workshops reappeared. The museum also features exhibits from the Ottoman period until the 1917 fire that destroyed most of the city.

Ο μοναδικός κίονας που βρέθηκε στον κτιστό αγωγό της ανατολικής στοάς (είχαν στο μεταξύ εντοπιστεί η κρυπτή στοά και τα ψηφιδωτά δάπεδα) αναστηλώθηκε την τελευταία ημέρα της ανασκαφής (31/3/1966) µε πρωτοβουλία του τότε εφόρου Αρχαιοτήτων Φώτη Πέτσα.

Ο κίονας παραμένει μέχρι σήμερα στον χώρο της Αγοράς ενώ φωτογραφίες από την ιστορική ημέρα της αναστήλωσής του (που σήμανε ουσιαστικά το τέλος του «πολέμου» και το κέρδος του μεγαλύτερου αρχαιολογικού χώρου στην καρδιά της πόλης) εκτίθενται στην πρώτη αίθουσα. 

Η αφήγηση της ιστορίας της πόλης στο «κρυπτό» μουσείο αρχίζει από τον 3ο π.Χ. αιώνα σ’ έναν διάδρομο εκατέρωθεν του οποίου οι βιτρίνες φιλοξενούν σειρά ευρημάτων (από τα 25.000 και πλέον τα οποία ανακαλύφθηκαν στον χώρο από το 1962 μέχρι σήμερα που διήρκεσαν οι ανασκαφές). 

Εργαστήρια κεραμικής και οστέινα εργαλεία (του 2ου π.Χ. αιώνα), τέσσερις ογκώδεις αμφορείς (παλαιστινιακής τεχνικής και εισαγωγής) του 148 π.Χ., ρωμαϊκές επιγραφές που «θέλουν» τη Θεσσαλονίκη μια πόλη ελεύθερη («Civitas libera»), ένα ογκώδες φαλλόσχημο τελετουργικό αγγείο με τη μορφή του Διονύσου του 1ου π.Χ. αιώνα, γυάλινα αγγεία από το βαλανείο με ανάγλυφη τη θεά Τύχη με το Κέρας της Αμάλθειας (1ος αιώνας π.Χ.), αρχαίοι δονητές… (από τα εξαρτήµατα του βαλανείου το οποίο εντοπίστηκε μόλις το 1997), δεκάδες λυχνάρια, εργαλεία του νομισματοκοπείου, εφυαλωμένα πιάτα κ.ά. 

Πήλινο αλάβαστρο φαλλόσχημο τελετουργικό αγγείο με τη μορφή του Διονύσου, του 1ου π.Χ. αιώνα.

Ο χώρος του βαλανείου, οίκου ανοχής και λουτρών, που εντοπίστηκε μόλις το 1997 δίπλα από το Ωδείο της Αρχαίας Αγοράς περιλαμβάνει λουτρά (25 κτιστές μπανιέρες τοποθετημένες σε κυκλικό σχήμα), κυκλικές αίθουσες εφίδρωσης (σάουνα;), πισίνες, θερμαντικούς κλιβάνους, αλλά και εκατοντάδες κινητά ευρήματα (πήλινα και γυάλινα αγγεία, ίχνη τροφών, ομοιώματα φαλλών, ακόμα και θραύσματα από ένα είδος αρχαίου δονητή (με κινητό μάλιστα στέλεχος), τα οποία εκτίθενται σε ειδική «ακατάλληλη για ανηλίκους» αίθουσα του Μουσείου. Η ανέγερση του βαλανείου ανάγεται στα ύστερα ελληνιστικά χρόνια, διατηρείται μέχρι τα χρόνια του Βεσπασιανού, οπότε και καταστρέφεται πιθανότατα από σεισμό το 78 μ.Χ. 

Ήταν μια φορά κι έναν καιρό, μια μαρμάρινη αφίσα-πρόγονος των σημερινών χάρτινων που επικολλούνται σε τοίχους και κολώνες που καλούσε τους πολίτες της ρωμαιοκρατούμενης Θεσσαλονίκης σε μονομαχικούς αγώνες. Μόνο που εκείνη η αφίσα του 259 μ.Χ ήταν εγχάρακτη και λαξευμένη σε μαρμάρινη πλάκα, και βαμμένη με εντυπωσιακό κόκκινο και μαύρο χρώμα. Και είχε κείμενο και επιγραφές αλλά και ζωγραφισμένες απεικονίσεις από σκηνές με μονομαχίες και θηριομαχίες και κυνήγια — ό,τι δηλαδή περιγραφόταν στο κείμενο της πρόσκλησης. Κι ύστερα η πρώτη μαρμάρινη αυτή αφίσα, στο πλαίσιο της ιδιότυπης «ανακύκλωσης» της εποχής, γυρίστηκε… ανάποδα κι έγινε πλάκα δαπέδου στην ορχήστρα του Ωδείου της Αρχαίας-Ρωμαϊκής Αγοράς της Θεσσαλονίκης. Αφού όμως σβήστηκαν τα ονόματα των αυτοκρατόρων τα οποία επικαλείται στον τρίτο κιόλας από τους δεκαεπτά στίχους της η επιγραφή: «Αγαθήι τύχηι

Υπέρ υγείας και σωτηρίας και νείκης και αιωνίου διαμονής των μεγίστων και θειοτάτων κυρίων ημών αηττήτων αυτοκρατόρων…… (κενό) ευσεβούς…» (αναγράφεται στην επιγραφή).

Είναι χαρακτηριστικό το σβήσιμο των ονομάτων των αυτοκρατόρων από τους αμέσους επόμενους «συνεχιστές» του έργου τους και πολιτικούς τους απογόνους. Είναι η damnatio memoriae (λατινική φράση που σημαίνει στην κυριολεξία «καταδίκη της μνήμης» και αναφέρεται στην επίσημη κύρωση μιας πολιτείας που αποσκοπεί στο να ακυρώσει κάθε ίχνος του ατόμου από τη ζωή του σαν μην είχε υπάρξει ποτέ…

 Ένας πρόγονος της ζυγαριάς

Το Σήκωμα: Πρόκειται για μια μαρμάρινη κατασκευή - εργαλείο της εποχής (του 2ου μ.Χ. αιώνα) που χρησιμοποιούσαν οι έμποροι της αγοράς για τη μέτρηση του όγκου των προϊόντων (σιτάρι, κρασί, λάδι) τα οποία στη συνέχεια έχυναν μέσα σε αγγεία για την πώλησή τους. Σηκώματα (έτσι ονομάζεται η ιδιότυπη συσκευή - πρόδρομος της ζυγαριάς ή άλλων συσκευών ογκομέτρησης) έχουν εντοπιστεί σε άλλες ανασκαφές και χρησιμοποιούνταν από τον 5ο π.Χ. αιώνα. Το συγκεκριμένο αποκαλύφθηκε μόλις το 1995 κατά τη διάρκεια της ανασκαφής του χώρου της Αρχαίας Αγοράς.

Η έκθεση ολοκληρώνεται με λιγοστά ευρήματα από τη βυζαντινή περίοδο και την παρακμή της Αγοράς, την περίοδο της Τουρκοκρατίας και τέλος μία ενότητα με ευρήματα - αποκαΐδια (θραύσματα πολυτελών πιάτων από εφυαλωμένο πηλό και πορσελάνη) ενός εβραϊκού σπιτιού από τα πολλά των εβραίων κατοίκων τα οποία βρίσκονταν πέριξ της Αρχαίας Αγοράς και αποτεφρώθηκαν στην πυρκαγιά του 1917. 

Στο ιστορικό κέντρο της Θεσσαλονίκης, στην βόρεια πλευρά του, στα σύνορα με την Άνω πόλη, βρίσκεται η μεγάλη ρωμαϊκή αγορά, που αποκαλύφθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 60, και έκτοτε ανασκάπτεται συνεχώς. Μία μεγάλη κιονοστοιχία αφήνει στο μέσον έναν μεγάλο ανοιχτό χώρο. Τα δύο μεγάλα συγκροτήματα που διασώθηκαν είναι το Ωδείο, στην ανατολική πλευρά της Αγοράς και μία εντυπωσιακή στοά, που λέγεται cryptoporticus και συνδέεται με την λατρεία του Αγίου Δημητρίου. Η αγορά στην πράξη υπερβαίνει το μέγεθος της σημερινής πλατείας. Στην περιοχή έχουν κατά καιρούς βρεθεί αγάλματα αλλά και αρχιτεκτονικά μέλη ενός ναού ιωνικού μεγάλου μεγέθους, το οποίο προϋπήρχε εκεί. The Roman Agora was constructed in the late 2nd century AD and it constituted the administrative centre of the town till the 5th century. The excavations started in 1962, while the restoration works began in 1989 and created an important archaeological site to visit in the centre of the town.

“Η μουσική του κόσμου – Από τη Μεγάλη Έκρηξη έως σήμερα”

Τhe WMAP satellite observes the microwave background with enough sensitivity to trace its patchiness in some detail. The patches we see are sound waves, rather like water waves seen on an ocean surface. Analysis of the patchiness reveals the relative abundance of waves of different wavelength, which yields the famous "CMB sound spectrum". Shifting up by about 50 octaves, we convert the sound spectrum into an audible sound.

Δεκατέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν –για την ακρίβεια, 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια (!)– ένα παράξενο ηχητικό κύμα,  μια «διαταραχή» στην απόλυτη ομοιογένεια του «κενού» χώρου,  διαπέρασε απ’ άκρου εις άκρον το αρχέγονο σύμπαν. Κι από αυτές τις πρώτες διακυμάνσεις στο αρχικά λείο υπόβαθρο μπόρεσαν να σχηματιστούν αργότερα –με την επίδραση της βαρύτητας– οι γαλαξίες, τα άστρα και τελικά …εμείς.  

What were the frequencies of the primordial sound waves? Very low! Roughly one wave every 20,000 to 200,000 years! Expressed in Hertz, that's about 10-12 to 10-13 Hz. This is about 48 to 52 octaves below concert A (which is 440Hz). So the cosmic sounds are exceedingly deep — way too deep for humans to hear.

One way to illustrate this is to imagine a sequence of ever-deeper pianos — the top note of the next piano continues from the bottom note of the previous piano. With 7 octaves for each piano, we must go 7 pianos down the sequence before we can play the cosmic concerto at its authentic pitch. Following normal musical tradition, one can transpose music up or down in pitch to suite the available instruments. In our case, we must transpose up by 50 octaves to play creation's chords on a normal, human, piano.

Ένας φυσικός προσομοίωσε αυτόν τον αρχέγονο ήχο,  τον «μετατόπισε» κατά 50 οκτάβες ώστε να είναι ακουστός από το ανθρώπινο αυτί και μας καλεί να τον …ακούσουμε. Να ακούσουμε την πιο παλιά μουσική εκπομπή του κόσμου.

Heisenberg uncertainty principle.

Ο σκοπός της ομιλίας είναι πράγματι να ακούσουμε αυτήν την παράξενη μουσική – τη «μουσική του κόσμου»– αλλά όχι μόνο. Θέλουμε και να την «καταλάβουμε». Να μάθουμε ποιοι ήταν οι φυσικοί μηχανισμοί που την «συνέθεσαν». Για να ανακαλύψουμε τελικά,  ως άλλοι Σέρλοκ Χολμς,  ότι ο μυστικός συνθέτης –το «φάντασμα της όπερας»– είναι μόνον ένας:  Η αρχή της αβεβαιότητας.  Η ίδια φυσική αρχή που διασφαλίζει επίσης ότι θα πληρούνται και όλες οι άλλες προϋποθέσεις –από τη σταθερότητα της ύλης έως τη μακροβιότητα και τον εκρηκτικό θάνατο των άστρων– που κάνουν δυνατή την εμφάνιση ζωής στο σύμπαν. Μεταξύ άλλων και την εμφάνιση εκείνου του είδους νοήμονος ζωής που θα αισθανθεί κάποτε την ανάγκη να παίξει και να ακούσει μουσική. Τη μουσική του κόσμου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια μετά!

ΟΜΙΛΗΤΗΣ: Στέφανος Τραχανάς

Ποιος είναι:

Είναι μέλος του επιστημονικού προσωπικού του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης του ιδρύματος. Κατά τα …άλλα,  γεννήθηκε και πήγε στο δημοτικό σχολείο σ’ ένα χωριό της Ανατολικής Κρήτης, έκανε τις γυμνασιακές του σπουδές στο Γυμνάσιο Ιεράπετρας και στο νυχτερινό γυμνάσιο Αγ.  Αρτεμίου της Αθήνας,  σπούδασε μηχανολόγος- ηλεκτρολόγος στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (με υποτροφία του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών) και έκανε μεταπτυχιακές σπουδές στη Θεωρητική Φυσική στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών «Δημόκριτος» (με υποτροφία της Εθνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας)  και στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Harvard (με υποτροφία του πανεπιστημίου).

Και τι κάνει:

Κατά τα τελευταία 25 χρόνια, τα εξής:

α) Διδάσκει περίπου όλα τα βασικά μαθήματα του κύκλου της Θεωρητικής Φυσικής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης. Στις αξιολογήσεις των διδασκόντων από τους φοιτητές (που διενεργεί επί χρόνια το Τμήμα Φυσικής) έρχεται συνήθως πρώτος μεταξύ των αξιολογουμένων.

β) Γράφει πανεπιστημιακά βιβλία,  κυρίως για να καταλάβει ο ίδιος το θέμα και …παρεμπιπτόντως για να το καταλάβουν ίσως και κάποιοι άλλοι. Παρ’ όλα αυτά (!) τα βιβλία του (κυρίως με θέμα την Κβαντομηχανική και τις Διαφορικές Εξισώσεις)  ευτύχησαν να έχουν πολλούς ελεύθερους αναγνώστες –εκείνους που συχνάζουν στα βιβλιοπωλεία– και, λόγω αυτού, να έχουν καθιερωθεί σήμερα ως τα βασικά εγχειρίδια στα τμήματα Φυσικής και στις πολυτεχνικές σχολές της χώρας.

γ) Διευθύνει τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης: Ένα στοίχημα που κινδυνεύει να …κερδηθεί.  Να αποδειχθεί ότι μπορεί να υπάρξει ένας δημόσιος οργανισμός –ένας πανεπιστημιακός εκδοτικός οίκος– που να συνδυάζει την ευγένεια των σκοπών (που είναι σύμφυτη με τον δημόσιο χαρακτήρα του)  με την αποτελεσματικότητα και την υψηλή ποιότητα.

Πιθανότατα λόγω των παραπάνω, το Πανεπιστήμιο Κρήτης τον τίμησε το 2001 με την ανώτερη ακαδημαϊκή του διάκριση: Τον «έκανε» επίτιμο διδάκτορά του, διακόπτοντας έτσι …αδόξως αυτό που ο ίδιος χαρακτήρισε κατά τη σχετική τελετή ως τον …μακρύ αντιδιδακτορικό του αγώνα.  Το γεγονός ότι το 1974  διέκοψε «αναίτια» τις μεταπτυχιακές του σπουδές στο Harvard –μάλλον στο καλύτερο σημείο τους– για να αφοσιωθεί σ’ αυτό που τελικά προέκυψε ως η βαθύτερη επιθυμία του: το επιστημονικό διδακτικό βιβλίο.

Στο βίντεο περιέχεται η ομιλία του Στέφανου Τραχανά, με τίτλο “Η μουσική του κόσμου – Από τη Μεγάλη Έκρηξη έως σήμερα” που δόθηκε στις 27 Ιουνίου 2012.

30 χρόνια από την ανίχνευση του μποζονίου W, Carrying the weak force: Thirty years of the W boson

Στις 25 Ιανουαρίου 1983 το CERN ανακοίνωσε την ανακάλυψη του μποζονίου W. Από αριστερά προς τα δεξιά: Carlo Rubbia, Simon van der Meer, Herwig Schopper, Erwin Gabathuler, Pierre Darriulat. On 25 January 1983 CERN announced the discovery of the W boson. Left to right: Carlo Rubbia, Simon van der Meer, Herwig Schopper, Erwin Gabathuler, Pierre Darriulat (Image: CERN)

Το μποζόνιο W± είναι ένα από τα πέντε σωματίδια που είναι υπεύθυνα για την διάδοση των δυνάμεων της φύσης.

Πρόκειται για ένα ηλεκτρικά φορτισμένο στοιχειώδες σωματίδιο (εμφανίζεται με θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο) που μαζί με το ηλεκτρικά ουδέτερο Z μποζόνιο είναι υπεύθυνα για τη τη δύναμη που είναι γνωστή ως ασθενής πυρηνική.

Το μποζόνιο W είναι υπεύθυνο για δύο από τις πιο εκπληκτικές ανακαλύψεις του 20ου αιώνα -ότι η φύση έχει προτίμηση προσανατολισμού δεξιά-αριστερά (“χειραλικότητα”) και ότι η φυσική της αντι-ύλης είναι ανεπαίσθητα διαφορετική από τη φυσική του κόσμου που βλέπουμε γύρω μας και που αποτελείται από ύλη.

Το σωματίδιο W είναι πολύ βαρύ, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιδράσεις του έχουν πολύ μικρό βεληνεκές και ότι είναι πολύ ασθενείς στη κλίμακα ενεργειών της καθημερινής ζωής.

Συνεπώς, η επίδραση αυτών των σωματιδίων είναι δυσδιάκριτη αλλά σημαντική! Για παράδειγμα, το σωματίδιο W μπορεί να αλλάξει τη φύση ενός αλληλεπιδρώντος σωματιδίου, μετατρέποντας ένα ηλεκτρόνιο σε νετρίνο ή ένα «κάτω» κουάρκ σε ένα «άνω» κουάρκ .

Αυτό είναι σημαντικό για την πυρηνική σύντηξη, που δίνει ενέργεια στον ήλιο, αφού αυτή εμπεριέχει την μετατροπή πρωτονίων σε νετρόνια. Τέλος, το σωματίδιο W παρέχει το μόνο κατοχυρωμένο μηχανισμό που επιτρέπει τη διαφορετική εξέλιξη της ύλης και της αντιύλης.

Όταν W μποζόνια παράγονται σε επιταχυντές σωματιδίων, ζουν μόνο για περίπου 10-25 δευτερόλεπτα, αλλά μας παρέχουν πολύ σημαντικές πληροφορίες για τον έλεγχο του Καθιερωμένου Προτύπου της σωματιδιακής φυσικής.

Μεταφέροντας την ασθενή αλληλεπίδραση. The positive and negative W bosons carry out the charge changing weak interactions, while the neutral Z boson carries out the neutral current weak interactions.

Η ανακάλυψη έγινε μετά από τρία χρόνια έρευνας στο CERN με το Super Proton Synchrotron (SPS) – μια μηχανή που αρχικά σχεδιάστηκε για να επιταχύνει δέσμες πρωτονίων – και λειτούργησε ως ο πρώτος στον κόσμο επιταχυντής πρωτονίων-αντιπρωτονίων.

Το 1976 οι φυσικοί Carlo Rubbia, Peter McIntyre και David Cline πρότειναν την τροποποίηση του SPS, από έναν επιταχυντή με μια δέσμη, σε επιταχυντή με δύο δέσμες – μια δέσμη πρωτονίων με μια δέσμη αντιπρωτονίων – αυξάνοντας έτσι κατά πολύ ενέργεια σύγκρουσης δυγκριτκά με έναν επιταχυντή μιας δέσμης που προσπίπτει σε σταθερό στόχο.

O Simon van der Meer (δεξιά) με τον Carlo Rubbia στο CERN.

Παρότι ο Simon van de Meer  στο CERN, ήδη είχε εφεύρει έναν τρόπο παραγωγής και αποθήκευσης ισχυρών δεσμών πρωτονίων ή αντιπρωτονίων, η μετατροπή του SPS ήταν μια πρωτότυπη και τολμηρή κίνηση.

Δύο μετακινούμενοι ανιχνευτές, UA1 και UA2, χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση των «υπογραφών» των σωματιδίων W, ανάμεσα στα προϊόντα της σύγκρουσης πρωτονίων-αντιπρωτονίων. Η λήψη δεδομένων άρχισε το 1981.

Το πρώτο γεγονός που αντιστοιχούσε σε μποζόνιο W βρέθηκε τον Νοέμβριο του 1982 και ανακοινώθηκε σε συνέδριο σχετικά με συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων, στη Ρώμη τον Ιανουάριο του 1983.

In a seminar on 20 January 1983, CERN physicist Carlo Rubbia announces six candidate W events for the UA1 experiment (Video: CERN/BBC )

Σε ένα σεμινάριο στις 20 Ιανουαρίου 1983, ο Carlo Rubbia ανακοίνωσε έξι γεγονότα που αντιστοιχούσαν στο μποζόνιο W που ανιχνεύθηκαν στον UA1.

Ο Luigi Di Lella ανακοίνωσε άλλα 4 γεγονότα που ανίχνευσε ο UA2 σε ένα κατάμεστο αμφιθέατρο του CERN το επόμενο απόγευμα. Στις 25 Ιανουαρίου, το CERN ανακοίνωσε την ανακάλυψη στο κοινό.

Η ανακάλυψη ήταν τόσο σημαντικό γεγονός που ένα χρόνο αργότερα ο Carlo Rubbia, ο εμπνευστής της μετατροπής του επιταχυντή και υπεύθυνος του πειράματος UA1, μοιράστηκε το βραβείο με τον Simon van der Meer, του οποίου η τεχνολογία ήταν ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία του επιταχυντή.

Το πρωτόνιο συρρικνώθηκε, Shrunken Proton Baffles Scientists

The proton's three quarks are (mostly) confined within a region 0.87 femtometers wide — or is it 0.84? Image: Flickr/Argonne National Laboratory

Η ακτίνα φορτίου του πρωτονίου υπολογίστηκε μικρότερη σε νέες μετρήσεις φέρνοντας πονοκέφαλο στους επιστήμονες

Το μήκος της ακτίνας του πρωτονίου – ή, πιο συγκεκριμένα, της ακτίνας του φορτίου του – έχει αναδειχθεί τα τελευταία χρόνια σε έναν από τους μεγάλους πονοκεφάλους των φυσικών. Μετρήσεις που είχαν γίνει το 2010 και επαναλήφθηκαν πρόσφατα με μια ακριβέστερη μέθοδο βρίσκουν το σωματίδιο σημαντικά μικρότερο από ό,τι εθεωρείτο ως τώρα.

Η ανακάλυψη φέρνει τα πάνω κάτω στις υπάρχουσες θεωρίες καθώς επιδέχεται διάφορες ερμηνείες – από την πιο «βολική», που αφορά μια όπως φαίνεται όχι και τόσο σπάνια αλληλεπίδραση των υποατομικών σωματιδίων, ως την πιο «ριζοσπαστική», που απαιτεί αναθεώρηση του Kαθιερωμένου Μοντέλου.

«Άπιαστο» μέτρο

Measurements with lasers have revealed that the proton may be a touch smaller than predicted by current theories. PSI / F. Reiser

Αντίθετα με το ηλεκτρόνιο, το οποίο είναι ένα μεμονωμένο σημείο, το πρωτόνιο, το οποίο αποτελείται από τρία γλουόνια, έχει ένα πεπερασμένο μέγεθος – το ηλεκτρικό και το μαγνητικό φορτίο του κατανέμονται σε έναν συγκεκριμένο όγκο και άρα το καθένα από αυτά έχει μια ακτίνα με συγκεκριμένο μήκος. Το μήκος των ακτίνων αυτών, το οποίο προσδιορίζει και το μέγεθος του πρωτονίου, είναι ωστόσο αδύνατον να μετρηθεί άμεσα. Μπορεί να υπολογιστεί μόνο με έμμεσο τρόπο.

Οι «παραδοσιακές» μέθοδοι εξήγαν το μήκος της ακτίνας του ηλεκτρικού φορτίου του πρωτονίου μελετώντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Συγκεκριμένα μετρούσαν τις αποστάσεις της τροχιάς του πρώτου από το δεύτερο – οι οποίες υποδηλώνουν μεταπτώσεις σε διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα – συνήθως στο απλούστερο άτομο, αυτό του υδρογόνου.

Οι μετρήσεις του είδους είχαν υπολογίσει την ακτίνα του ηλεκτρικού φορτίου του πρωτονίου περίπου στα 0,877 φεμτόμετρα (λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του χιλιοστού).

Βόμβα φεμτομέτρων

Η ακτίνα φορτίου του πρωτονίου υπολογίστηκε μικρότερη σε νέες μετρήσεις φέρνοντας πονοκέφαλο στους επιστήμονες.

Το 2010 μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Ράντολφ Πολ του Ινστιτούτου Κβαντικής Φυσικής Μαξ Πλανκ στο Γκάρχινγκ της Γερμανίας χρησιμοποίησε μια καινούργια τεχνική. Οι ερευνητές δημιούργησαν στον επιταχυντή «εξωτικά» άτομα υδρογόνου όπου τα ηλεκτρόνια είχαν αντικατασταθεί από μιόνια. Τα μιόνια έχουν ίδιο φορτίο με τα ηλεκτρόνια αλλά μεγαλύτερο μέγεθος από αυτά, επιτρέποντας κατά 200 φορές ακριβέστερες μετρήσεις.

Η νέα μέθοδος «κατέβασε» το μήκος της ακτίνας του πρωτονίου στα 0,8418 φεμτόμετρα. Η διαφορά, της τάξης του 4%, στον μικρόκοσμο της Σωματιδιακής Φυσικής είναι κάτι παραπάνω από υπολογίσιμη και η δημοσίευση της μελέτης στην επιθεώρηση «Nature» είχε προκαλέσει τότε πραγματικό σκάνδαλο. Κάποιοι είχαν αμφισβητήσει τη μέθοδο του κ. Πολ ενώ άλλοι μιλούσαν για επανάσταση που αμφισβητεί το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Τώρα ο κ. Πολ και οι συνεργάτες του επανέλαβαν τις μετρήσεις τους, πάλι σε μιονικά άτομα υδρογόνου, αλλά με μια άλλη προσέγγιση η οποία επιτρέπει ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια – κατά 1,7 φορές – από εκείνη του 2010. Οι νέοι υπολογισμοί, οι οποίοι δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Science», έδωσαν μια τιμή πολύ κοντά στην προηγούμενη – περίπου 0,8408 φεμτόμετρα.

Οι πιθανές ερμηνείες

Aldo Antognini and Franz Kottmann in PSI's large experimental hall. (Credit: Image courtesy of Paul Scherrer Institut)

Η δημοσίευση επανέφερε στο προσκήνιο τη διαμάχη που είχε ξεκινήσει πριν από τρία χρόνια. Μιλώντας στο περιοδικό «New Scientist», ο κ. Πολ δήλωσε ότι τα αποτελέσματά του μπορεί να έχουν τρεις πιθανές ερμηνείες. Η πρώτη είναι το πείραμά του να έχει πραγματικά κάποια λάθη, κάτι το οποίο δεν είναι και τόσο πιθανό. Η δεύτερη είναι το πείραμα να έχει πέσει εντελώς έξω, κάτι το οποίο, όπως τόνισε, «θα ήταν υπερβολικά πληκτικό».

Η τρίτη και πιο συναρπαστική εξήγηση σύμφωνα πάντα με τον επιστήμονα, είναι ότι ενδεχομένως τα μιόνια αλληλεπιδρούν με τα πρωτόνια με διαφορετικό τρόπο από ό,τι τα ηλεκτρόνια – κάτι το οποίο προϋποθέτει την «παρεμβολή» σωματιδίων τα οποία είναι αυτή τη στιγμή άγνωστα αλλά ενδεχομένως θα μπορούσαν να λύσουν πολλά μυστήρια, όπως αυτό της σκοτεινής ύλης.

Ο Τζέραρντ Μίλερ του Πανεπιστημίου της Γουόσινγκτον στο Σιάτλ, ο οποίος δεν μετείχε στο πείραμα, προτείνει ωστόσο στο ίδιο περιοδικό μια πιο «πεζή» εκδοχή, η οποία μπορεί να εξηγήσει παλιές και νέες μετρήσεις χωρίς να χρειάζεται άγνωστα σωματίδια. Όπως επισημαίνει, σύμφωνα με την κβαντική ηλεκτροδυναμική δυο φορτισμένα σωματίδια μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ανταλλάσσοντας ένα φωτόνιο – «σαν να πετάνε το ένα στο άλλο μια μπάλα του μπάσκετ». Η θεωρία όμως προβλέπει και ένα άλλο είδος αλληλεπίδρασης, όπου τα σωματίδια ανταλλάσσουν δυο φωτόνια – «σαν ζογκλέρ». Ως τώρα κάτι τέτοιο εθεωρείτο εξαιρετικά σπάνιο, ίσως όμως τελικά και να μην είναι τόσο.

Η απάντηση αναμένεται να δοθεί μέσα στα επόμενα χρόνια, με νέα και πιο εξελιγμένα πειράματα που εκτιμάται ότι θα ρίξουν περισσότερο φως στο ζήτημα.