ΣΥΝΘΕΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ - CERN

LHC, αθθά πνδζζιμπμζχκηαξ δθεηηνυκζα ηαζ παναιέκμοκ ζδιακηζηά ηα πεζνάιαηα ζε άθθμοξ πμγζηνυκζα, μζ θοζζημί εα αβάθμοκ επζηαποκηέξ ηαζ εβηαηαζηάζεζξ. ζοιπενάζιαηα απυ ιζα δζαθμνεηζηή άπμρδ. ΢ηα πεζνάιαηα «ζηαεενμφ ζηυπμο», ιζα Ο ζημπυξ είκαζ κα πνδζζιμπμζδεμφκ απθή δέζιδ ζςιαηζδίςκ απυ έκακ επζηαποκηή ναδζμζοπκυηδηεξ (RF) ηαζ δφμ δέζιεξ χζηε κα πηοπά ημ ζηυπμ μ μπμίμξ ιπμνεί κα είκαζ ζηενευ, παναπεμφκ πεδία έκηαζδξ 100 MV/m ηαζ κα οβνυ, ή αένζμ. ΢ε ιενζηέξ πενζπηχζεζξ, μ ζηυπμξ επζηεοπεμφκ εκένβεζεξ ίζεξ ιε 3 TeV, είκαζ ιένμξ ημο ζοζηήιαημξ ακίπκεοζδξ. δζαηδνχκηαξ πανάθθδθα ημ ιέβεεμξ ηαζ ημ ηυζημξ ημο ένβμο εκηυξ μνίςκ. Ζ πεζναιαηζηή Σμ πείναια COMPASS ιεθεηά ηδ δμιή ιμκάδα ημο CLIC, δ CTF3, πανέπεζ ηδ δέζιδ ηςκ αδνμκίςκ – ηςκ ζςιαηζδίςκ πμο ηςκ δθεηηνμκίςκ πμο απαζηείηαζ βζα ηζξ ιεθέηεξ. απμηεθμφκηαζ απυ quarks – ζημ Super Proton Synchrotron (SPS). Σμ πείναια NA61/SHINE Ζ ζδέα ηδξ επζηάποκζδξ ηςκ δφμ δεζιχκ ιεθεηά ηζξ ζδζυηδηεξ ηδξ παναβςβήξ αδνμκίςκ. οπμδεζηκφεζ υηζ δ ορδθή ζζπφξ πμο απαζηείηαζ Σμ NA62 πνδζζιμπμζεί πνςηυκζα απυ ημκ SPS βζα κα επζηαπφκεζ ηδκ ηφνζα δέζιδ πνμηφπηεζ βζα ηδ ιεθέηδ ζπάκζςκ δζαζπάζεςκ ηαμκίςκ. Σμ απυ ιζα δεφηενδ δέζιδ ορδθήξ ζπεηζηζζηζηήξ πείναια DIRAC ιεθεηά ηδκ ζζπονή δφκαιδ εκένβεζαξ, πμο θέβεηαζ «δέζιδ μδδβυξ» ηαζ ακάιεζα ζηα quarks ζημκ Proton Synchrotron ηζκείηαζ πανάθθδθα ζηδκ ηφνζα δέζιδ. Ζ (PS). Δπίζδξ ζημκ PS, ζημ πείναια CLOUD, «δέζιδ μδδβυξ» επζαναδφκεηαζ βζα κα πανέπεζ ιεθεηάηαζ δ πζεακή ζοζπέηζζδ ηςκ ημζιζηχκ ηδκ ζζπφ βζα κα επζηαποκεεί δ ηφνζα δέζιδ. αηηίκςκ ηαζ ημο ζπδιαηζζιμφ ζφκκεθμο. Σα πεζνάιαηα ACE, AEGIS, ALPHA, ASACUSA Άιια πεηξάκαηα ζην CERN ηαζ ATRAP πνδζζιμπμζμφκ ακηζπνςηυκζα ζημκ Δπζαναδοκηή Ακηζπνςημκίςκ. Δκχ δ ηφνζα ένεοκα ζημ CERN έπεζ επζηεκηνςεεί ζηα πεζνάιαηα πμο βίκμκηαζ ιε ημκ Δπζπθέμκ, ημ πείναια CAST ακαγδηεί Μεβάθμ Δπζηαποκηή Αδνμκίςκ (LHC), οπμεεηζηά κέα ζςιαηίδζα πμο πνμένπμκηαζ υπζ απυ ζοβηνμφζεζξ ζημ CERN αθθά απυ ημκ Ήθζμ. 51

ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4 Η ΦΤ΢ΙΚΗ ΤΦΗΛΧΝ ΔΝΔΡΓΔΙΧΝ “Three quarks for Muster Mark! Muster Mark...\" ειθακίγεηαζ ζημ θακηαζηζηυ Sure he hasn’t got much of a bark. αοηυ αζαθίμ. Ο Gell-Mann πήνε ημ ανααείμ And sure any he has it’s all beside the mark.” Nobel ημ 1969 βζα ηδ δμοθεζά ημο πάκς ζηδκ ηαλζκυιδζδ ηςκ ζημζπεζςδχκ ζςιαηζδίςκ. “Finnegan‟s wake”, James Joyce 52 Σμ υκμια “quark” ημ δακείζηδηε μ Murray Gell- Mann απυ ημ αζαθίμ ημο James Joyce “Finnegan‟s Wake”. Ζ θνάζδ “Three quarks for

΢πληαγή γηα… έλα ΢χκπαλ Λίβα εηαημιιονζμζηά ημο δεοηενμθέπημο ανβυηενα, ηα quarks ζοβηεκηνχεδηακ ζε Γδιζμονβείζηε ιζα ηενάζηζα έηνδλδ δζάθμνμοξ ζοκδοαζιμφξ βζα κα δδιζμονβήζμοκ χζηε κα παναπεμφκ ηενάζηζεξ πμζυηδηεξ πνςηυκζα ηαζ κεηνυκζα, ηα μπμία ιε ηδ ζεζνά αζηενυζημκδξ ηαζ εενιυηδηαξ. Σα ακαιεζβκφεηε ημοξ απμηέθεζακ, ηνία θεπηά ιεηά, ημκ πονήκα. ςξ ηδκ αζςκζυηδηα ζε πενζαάθθμκ ημζιζηχκ ιζηνμηοιάηςκ ηαζ ζηδ ζοκέπεζα αθήκεηε ηα ΢ηδ ζοκέπεζα, ηαεχξ ημ ΢φιπακ ζοκέπζζε οθζηά κα ζηαεενμπμζδεμφκ ηαζ κα παβχζμοκ. κα εηημκχκεηαζ ηαζ κα βίκεηαζ πζμ ροπνυ, ηα Σέθμξ ηα ζεναίνεηε ηνφα ιε ηαθθζένβεζεξ πνάβιαηα άνπζζακ κα ελεθίζζμκηαζ πζμ ανβά. ιζηνμμνβακζζιχκ, 13.7 δζζεηαημιιφνζα πνυκζα Υνεζάζηδηακ 380,000 πνυκζα βζα κα ανβυηενα. εβηθςαζζημφκ ηα δθεηηνυκζα ζε ηνμπζέξ βφνς απυ ημκ πονήκα, ζπδιαηίγμκηαξ έηζζ ηα πνχηα Γζα ηδκ ηαηακυδζδ ηςκ ααζζηχκ άημια. Αοηά ήηακ ηονίςξ ημ οδνμβυκμ ηαζ ημ ζοζηαηζηχκ ηαζ ηζξ «ζοκεήηεξ ιαβεζνέιαημξ» ήθζμ πμο είκαζ αηυιδ ηα άημια ιε ηδ ημο ηυζιμο, απυ ηδκ ανπή ιέπνζ ζήιενα, μζ ιεβαθφηενδ αθεμκία ζημ ΢φιπακ. θοζζημί Τρδθχκ Δκενβεζχκ πνμζπάεδζακ κα δδιζμονβήζμοκ λακά ημ \"πζάημ\" ημο ΢φιπακημξ. 1.6 εηαημιιφνζα πνυκζα ανβυηενα, ακέθααε νυθμ δ αανφηδηα ηαζ αένζα κέθδ Μέζα ζε αοηυ ημ πμθφπθμημ άνπζζακ κα ζπδιαηίγμοκ αζηένζα ηαζ βαθαλίεξ. παναζηεφαζια, ηνφαμκηαζ μζ μδδβίεξ βζα ηδκ Απυ ηυηε, αανφηενα άημια υπςξ μ άκεναηαξ, ημ ημζιζηή ζοκηαβή. μλοβυκμ ηαζ μ ζίδδνμξ, απυ ηα μπμία είιαζηε θηζαβιέκμζ, «ιαβεζνεφμκηακ» ζοκεπχξ ζηδκ Αξγν ζηγνβξάζηκν ηανδζά ηςκ αζηενζχκ ιέπνζ πμο ημ αζηένζ θηάκεζ ζε έκα εκηοπςζζαηυ ηέθμξ ςξ έκα supernova. Υχνμξ, πνυκμξ, φθδ. ΋θα λεηίκδζακ ιε ημ Big Βang, ιζα αδζακυδηα ηενάζηζα έηνδλδ Τν κπζηηθό ζπζηαηηθό πμο ζοκέαδ 13.7 δζζεηαημιιφνζα πνυκζα πνζκ. Σμ ΢φιπακ ηυηε, ήηακ ελαζνεηζηά γεζηυ ηαζ Μέπνζ εδχ ηαθά, αθθά έπεζ παναθδθεεί ποηκυ αθθά θίβεξ ιυκμ ζηζβιέξ ιεηά, ηαεχξ ιζα ιζηνή θεπημιένεζα: ημζιμθμβζηέξ ηαζ άνπζγε κα ρφπεηαζ, οπήνπακ μζ ηαηάθθδθεξ αζηνμθοζζηέξ παναηδνήζεζξ έπμοκ δείλεζ υηζ ζοκεήηεξ βζα κα δδιζμονβδεμφκ ηα υθα ηα παναπάκς ελδβμφκ ιυθζξ ημ 4% εειεθζχδδ ζοζηαηζηά ηδξ φθδξ – ζοβηεηνζιέκα, μθυηθδνμο ημο ΢φιπακημξ. Σμ ιεβαθφηενμ ηα quarks ηαζ ηα ειεθηξφληα απυ ηα μπμία πμζμζηυ ημο ΢φιπακημξ απανηίγεηαζ απυ είιαζηε θηζαβιέκμζ. αυναηεξ μοζίεξ πμο μκμιάγμκηαζ «ζθνηεηλή χιε» ( ̴ 26%) ηαζ «ζθνηεηλή ελέξγεηα» ( ̴ 70%). Σμ πμζμζηυ αοηυ ημο ΢φιπακημξ δεκ εηπέιπεζ 53

δθεηηνμιαβκδηζηή αηηζκμαμθία ηαζ ακζπκεφεηαζ Σμ Καζηεξσκέλν Πξφηππν ελδβεί πχξ ιυκμ ιέζς ηςκ αανοηζηχκ απμηεθεζιάηςκ. Σζ αθθδθεπζδνμφκ ηα ααζζηά ζοζηαηζηά ηδξ φθδξ, αηνζαχξ είκαζ αοηυ ημ 96% ημο ΢φιπακημξ ηαζ ιέζς ηςκ ηεζζάνςκ εειεθζςδχκ δοκάιεςκ. πμζμ νυθμ έπαζλε ζηδκ ελέθζλδ ημο ΢φιπακημξ παναιέκεζ έκα ιοζηζηυ, αθθά ιέζα ζε αοηυ ημ Απυ ημ 1930, μζ εεςνίεξ ηαζ μζ άβκςζημ οπάνπεζ δ πνυηθδζδ κα ακαηαθοθεεί δ ακαηαθφρεζξ πζθζάδςκ θοζζηχκ έπμοκ μδδβήζεζ ιέπνζ ηχνα άβκςζηδ Φοζζηή, πένα απυ ημ ζε αλζμζδιείςηα ααεζά βκχζδ πάκς ζηδ Καζηεξσκέλν Μνληέιν (The Standard Model). εειεθζχδδ δμιή ηδξ φθδξ: ακαηαθφθεδηε πςξ υθα ιέζα ζημ ΢φιπακ απμηεθμφκηαζ απυ θίβα Σν Καζηεξσκέλν Πξφηππν εειεθζχδδ δμιζηά ζοζηαηζηά πμο θέβμκηαζ (The Standard Model) ζημζπεζχδδ ζςιάηζα, ηαζ οπυηεζκηαζ ζε ηέζζενζξ εειεθζχδεζξ αθθδθεπζδνάζεζξ. Σμ πχξ αοηά ηα ζςιαηίδζα ηαζ μζ ηνεζξ αθθδθεπζδνάζεζξ ζπεηίγμκηαζ ιεηαλφ ημοξ, πενζβνάθμκηαζ απυ ημ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ ηδξ Φοζζηήξ Τρδθχκ Δκενβεζχκ. Σμ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ, δζαηοπχεδηε ζηζξ ανπέξ ηδξ δεηαεηίαξ ημο 1970 ηαζ έπεζ ελδβήζεζ επζηοπχξ ζπεδυκ υθα ηα πεζναιαηζηά απμηεθέζιαηα ηαζ έπεζ πνμαθέρεζ ιε αηνίαεζα έκα εονφ θάζια θαζκμιέκςκ. Σμ ηαεζενςιέκμ Πνυηοπμ είκαζ ιζα εεςνία ζηδ Φοζζηή, πμο έπεζ εθεβπεεί επανηχξ απυ ημ πείναια. Τα ζσκαηίδηα ηεο ύιεο ΋θδ δ φθδ βφνς ιαξ απμηεθείηαζ απυ ζημζπεζχδδ ζςιάηζα, ηα εειεθζχδδ ζοζηαηζηά ηδξ φθδξ. Σα ζςιαηίδζα αοηά ειθακίγμκηαζ ζε δφμ ααζζηέξ μιάδεξ πμο θέβμκηαζ quarks ηαζ θεπηυκζα. Κάεε μιάδα απμηεθείηαζ απυ έλζ ζςιαηίδζα, πμο ηαηαηάζζμκηαζ ζε γεφβδ, ή «βεκεέξ». Σα εθαθνφηενα ηαζ πζμ ζηαεενά ζςιαηίδζα απμηεθμφκ ηδκ πνχηδ βεκζά, εκχ ηα 54

αανφηενα ηαζ θζβυηενμ ζηαεενά ζςιαηίδζα Γπλάκεηο θαη θνξείο δπλάκεσλ ακήημοκ ζηδ δεφηενδ ηαζ ηνίηδ βεκζά. ΋θδ δ ζηαεενή φθδ ζημ ΢φιπακ απμηεθείηαζ απυ Σμ ΢φιπακ οπυηεζηαζ ζε ηέζζενζξ ζςιαηίδζα πμο ακήημοκ ζηδκ πνχηδ βεκζά. Κάεε εειεθζχδεζξ αθθδθεπζδνάζεζξ: ηδκ ηζρπξή, ηδκ αανφηενμ ζςιαηίδζμ δζαζπάηαζ βνήβμνα ζημ πζμ αζζελή, ηδκ ειεθηξνκαγλεηηθή ηαζ ηδ ζηαεενυ επίπεδμ. Σα έλζ quarks οπάνπμοκ ζε βαξπηηθή δφκαιδ. Ζ ηαεειία ηονζανπεί έπεζ γεφβδ ηαζ απμηεθμφκ ηζξ ηνεζξ βεκζέξ. Σμ “up δζαθμνεηζηή ειαέθεζα ηαζ έπμοκ δζαθμνεηζηά quark” ηαζ ημ “down quark” απμηεθμφκ ηδκ ιεβέεδ. Ζ δθεηηνμιαβκδηζηή δφκαιδ έπεζ πνχηδ βεκζά, αημθμοεεί ημ “charm quark” ηαζ ημ άπεζνδ ειαέθεζα ηαζ είκαζ πμθθέξ θμνέξ “strange quark”, ηαζ ζηδ ζοκέπεζα ημ “top quark” ιεβαθφηενδ απυ ηδ αανοηζηή. Ζ αζεεκήξ ηαζ δ ηαζ ημ “bottom (ή beauty) quark”. ζζπονή δφκαιδ δνμοκ ζε πμθφ ιζηνέξ ηθίιαηεξ ηαζ ηονζανπμφκ ιυκμ ζε ζημ επίπεδμ ηςκ Σα quarks απακηχκηαζ επίζδξ ζε ηνία οπμαημιζηχκ ζςιαηζδίςκ. ΢ε ακηίεεζδ ιε ημ «πνχιαηα» ηαζ ζοκδοάγμκηαζ ιε ηέημζμ ηνυπμ υκμιά ηδξ, δ αζεεκήξ δφκαιδ είκαζ πμθφ πζμ χζηε κα δδιζμονβμφκ «άπνςια» ζςιαηίδζα. ζζπονή απυ ηδ αανφηδηα αθθά είκαζ πζμ αζεεκήξ απυ ηζξ άθθεξ ηνεζξ. Ζ ζζπονή δφκαιδ, υπςξ Σα έλζ θεπηυκζα, ηαηά ακάθμβμ ηνυπμ, θαίκεηαζ απυ ημ υκμιά ηδξ είκαζ δ πζμ ζζπονή ηαηαηάζζμκηαζ ζε ηνεζξ βεκζέξ: ημ δθεηηνυκζμ απυ υθεξ ηζξ εειεθζχδεζξ αθθδθεπζδνάζεζξ. ηαζ ημ κεηνίκμ ημο δθεηηνμκίμο, ημ ιουκζμ ηαζ ημ κεηνίκμ ημο ιομκίμο, ημ ηαο ηαζ ημ κεηνίκμ ημο Οζ ηνεζξ απυ ηζξ εειεθζχδεζξ δοκάιεζξ ηαο. Σμ δθεηηνυκζμ, ημ ιουκζμ ηαζ ημ ηαο έπμοκ πνμηφπημοκ απυ ηδκ ακηαθθαβή ζςιαηζδίςκ θμνηίμ ηαζ ανηεηά ιεβάθδ ιάγα, εκχ ηα κεηνίκα θμνέςκ δφκαιδξ, ηα μπμία ακήημοκ ζε ιζα είκαζ δθεηηνζηά μοδέηενα ηαζ έπμοκ πμθθή ιζηνή εονφηενδ ηαηδβμνία ζςιαηζδίςκ ηα «κπνδφληα». ιάγα. Σα ζςιαηίδζα ηδξ φθδξ ιεηαθένμοκ δζαηνζηά πμζά εκένβεζαξ ακηαθθάζμκηαξ ιπμγυκζα ιεηαλφ ημοξ. Κάεε εειεθζχδδξ δφκαιδ έπεζ ημ δζηυ ηδξ ιπμγυκζμ – δ ζζπονή δφκαιδ δζαδίδεηαζ ιέζς ημο «γινπνλίνπ», δ δθεηηνμιαβκδηζηή ιέζς ημο «θσηνλίνπ» ηαζ ηα «W θαη Z ιπμγυκζα» είκαζ οπεφεοκα βζα ηδκ αζεεκή δφκαιδ. Πανυθμ πμο δεκ έπεζ ανεεεί αηυιδ, ημ «γθξαβηηφλην» εα ιπμνμφζε κα είκαζ ημ ζςιαηίδζμ-θμνέαξ βζα ηδ αανοηζηή δφκαιδ. Σμ Καεζενςιέκμ Μμκηέθμ πενζθαιαάκεζ ηδκ δθεηηνμιαβκδηζηή, ηδκ ζζπονή ηαζ ηδκ 55

αζεεκή δφκαιδ, υθα ηα ζςιαηίδζα θμνείξ ηαζ εζηυκα. Ζ εεςνία εκζςιαηχκεζ ιυκμ ηνεζξ απυ ελδβεί πχξ αοηέξ μζ δοκάιεζξ δνμοκ ζε υθα ηα ηζξ ηέζζενζξ ααζζηέξ δοκάιεζξ, παναθείπμκηαξ ηδ ζςιαηίδζα ηδξ φθδξ. Ωζηυζμ, δ πζμ μζηεία αανφηδηα. Αθίιμκμ, ακ ζηαιαημφζαιε εδχ - εα δφκαιδ πμο ηονζανπεί ζηδκ ηαεδιενζκυηδηά έηνζγακ ηα ηυηαθα ημο Newton! Τπάνπμοκ ιαξ, δ αανφηδηα, δεκ είκαζ ιένμξ ημο αηυιδ ακαπάκηδηα ενςηήιαηα, υπςξ, «Σζ είκαζ Καεζενςιέκμο Πνμηφπμο. Ζ εζζαβςβή ηδξ ζε δ ζημηεζκή φθδ;», ή «Σζ ζοκέαδ ζηδκ ακηζφθδ αοηή ηδ εεςνία έπεζ απμδεζπεεί υηζ είκαζ ιζα ιεηά ημ Big Bang;», «Γζαηί οπάνπμοκ ηνεζξ ελαζνεηζηά δφζημθδ πνυηθδζδ. Ζ βεκζέξ quarks ηαζ θεπημκίςκ ιε ηυζμ ιεβάθδ ηαακημιδπακζηή εεςνία πμο πενζβνάθεζ ημ δζαθμνά ζηδ ιάγα;», ηθπ. ιζηνυημζιμ ηαζ δ βεκζηή εεςνία ηδξ ζπεηζηυηδηαξ πμο πενζβνάθεζ ημ ιεβάημζιμ, Σεθεοηαίμ ηαζ ηαθφηενμ ενχηδια αθμνά είκαζ δφζημθμ κα ζοκοπάνλμοκ ζημ ίδζμ πθαίζζμ. ζε έκα ζδιακηζηυ ζοζηαηζηυ ημο Καεζενςιέκμο Κακείξ ιέπνζ ζηζβιήξ δεκ έπεζ ηαηαθένεζ κα Πνμηφπμο, έκα ζςιαηίδζμ επμκμιαγυιεκμ ηαηαζηήζεζ ηζξ δφμ αοηέξ εεςνίεξ ιαεδιαηζηά ιπμγυκζμ ημο Higgs, πμο πζζηεφεηαζ πςξ ζοιααηέξ ζημ πθαίζζμ ημο Καεζενςιέκμο ανέεδηε ημ ηαθμηαίνζ πμο ιαξ πέναζε! Σμ Μμκηέθμο. Δοηοπχξ υιςξ βζα ηδκ Φοζζηή ζςιαηίδζμ αοηυ ελδβεί ηδκ πνμέθεοζδ ηδξ ιάγαξ ΢ημζπεζςδχκ ΢ςιαηζδίςκ, υπμο πνυηεζηαζ βζα ηςκ ζςιαηζδίςκ. Ζ εφνεζδ ημο είκαζ έκα ιεβάθμ πμθφ ιζηνέξ ηθίιαηεξ, δ επίδναζδ ηδξ αήια βζα ηδ Φοζζηή ΢ημζπεζςδχκ ΢ςιαηζδίςκ. αανφηδηαξ είκαζ ηυζμ αζεεκήξ χζηε κα Πανυθα αοηά, δ ζηακυηδηα ημο Καεζενςιέκμο εεςνείηαζ αιεθδηέα. Ζ αανφηδηα ηονζανπεί ιυκμ Πνμηφπμο κα πενζβνάθεζ ηα θαζκυιεκα ημο ζε ηθίιαηεξ ζακ αοηή ημο ακενχπζκμο ζχιαημξ ημιέα ημο, είκαζ ιυκμ έκα ημιιάηζ ιζαξ ή ηςκ πθακδηχκ. Έηζζ, αηυιδ ημ Καεζενςιέκμ ιεβαθφηενδξ εζηυκαξ δ μπμία πενζθαιαάκεζ κέεξ Μμκηέθμ «δμοθεφεζ» ηαθά πανά ημκ θοζζηέξ έκκμζεξ ααεζά εαιιέκεξ ζημκ «δζζηαηηζηυ» απμηθεζζιυ ιζαξ απυ ηζξ οπμαημιζηυ ηυζιμ ή ζηα ζημηεζκά οπμθείιιαηα εειεθζχδεζξ δοκάιεζξ. ημο ΢φιπακημξ. Δπζπθέμκ πθδνμθμνίεξ απυ πεζνάιαηα ζημκ LHC εα ιαξ αμδεήζμοκ κα Μέρξη εδώ θαιά, αιιά… ανμφιε πενζζζυηενα απυ ηα παιέκα ημιιάηζα ημο Καεζενςιέκμο Πνμηφπμο. ...δεκ είκαζ αηυιδ χνα βζα ημοξ θοζζημφξ κα ηάκμοκ δζάθθεζια βζα κα ακαπαοημφκ. Πανυθμ 56 πμο ημ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ είκαζ δ ηαθφηενδ πενζβναθή πμο έπμοιε βζα ημκ οπμαημιζηυ ηυζιμ αοηή ηδ ζηζβιή, δεκ ελδβεί ηδκ υθδ

Το καθιεπωμένο Ππόηςπο (The Standard Model) 57

Η ελνπνίεζε ησλ δπλάκεσλ ζε ελαζνεηζηά ορδθέξ εκένβεζεξ, δ δθεηηνμιαβκδηζηή, δ αζεεκήξ ηαζ δ ζζπονή Πμθθέξ θμνέξ, ζδιεζχκεηαζ πνυμδμξ δφκαιδ είκαζ πενίπμο μζ ίδζεξ ζε ιέηνμ. Οζ ζπεηζηά ιε ηδκ ηαηακυδζδ ηςκ κυιςκ πμο ορδθέξ αοηέξ εκένβεζεξ είκαζ ημοθάπζζημκ έκα ηοαενκμφκ ημ ΢φιπακ υηακ ακαηαθφπημκηαζ δζζεηαημιιφνζμ θμνέξ ιεβαθφηενεξ απυ ηζξ ακαπάκηεπεξ ζοζπεηίζεζξ ζε μκηυηδηεξ πμο ιέπνζ εκένβεζεξ πμο ιπμνμφκ κα θηάζμοκ μζ ηυηε εεςνμφκηακ ακελάνηδηεξ. επζηαποκηέξ. Σέημζεξ ζοκεήηεξ εα πνέπεζ κα επζηναημφζακ ηζξ πνχηεξ ζηζβιέξ ημο Μζα εκηοπςζζαηή ακαηάθορδ έβζκε ηδ ΢φιπακημξ, 10-34s ιεηά ημ Big Bang. δεηαεηία ημο 1860 υηακ μ James Clerk Maxwell Πδβαίκμκηαξ αηυιδ πζμ πένα, μζ εεςνδηζημί δζαπίζηςζε μιμζυηδηεξ ακάιεζα ζημκ θοζζημί δζαηοπχκμοκ ηδκ πζεακυηδηα, ζε αηυιδ δθεηηνζζιυ ηαζ ημ ιαβκδηζζιυ ηαζ ακέπηολε ηδ ιεβαθφηενεξ εκένβεζεξ, κα ζοιπενζθδθεεί δ εεςνία ημο ααζζζιέκδ ζηδκ έκκμζα ηδξ αανφηδηα ζηδκ ζδέα ηδξ εκμπμίδζδξ υθςκ ηςκ δθεηηνμιαβκδηζηήξ δφκαιδξ. Έκα πανυιμζμ δοκάιεςκ. Ζ ελνπνίεζε ησλ δπλάκεσλ εα εκηοπςζζαηυ επίηεοβια ήνεε έκακ αζχκα πνέπεζ κα ήηακ βεβμκυξ ηζξ πνχηεξ ζηζβιέξ ηδξ ανβυηενα, υηακ μζ εεςνδηζημί θοζζημί άνπζζακ δδιζμονβίαξ ημο ΢φιπακημξ, πνζκ ηα κα δδιζμονβμφκ ζοζπεηίζεζξ ακάιεζα ζημκ δζαθμνεηζηά ζοζηαηζηά ημο δζαπςνζζημφκ ηαεχξ δθεηηνμιαβκδηζζιυ, ιε ηζξ θακενέξ ημο ημ ΢φιπακ βζκυηακ πζμ ροπνυ. επζπηχζεζξ ζηδκ ηαεδιενζκή γςή, ηαζ ηδκ αζεεκή δφκαιδ ηδξ μπμίαξ μζ επζπηχζεζξ Η αλάγθε γηα ππεξ-ζσκαηίδηα αθμνμφκ ζημκ πονήκα ημο αηυιμο. Δκδείλεζξ αοηήξ ηδξ ζοζπέηζζδξ ήνεακ βζα πνχηδ θμνά Πανυθμ πμο πνμξ ημ πανυκ δεκ ιπμνμφιε κα απυ ημ πείναια Gargamelle ζημ CERN, ηαζ ζηδ ακαπανάβμοιε ζοκεήηεξ ζε ανηεηά ιεβάθεξ ζοκέπεζα ιε ηδκ ακαηάθορδ ηςκ ζςιαηζδίςκ W εκένβεζεξ βζα κα εθέβλμοιε ηδκ ζδέα ηδξ ηαζ Z ζηδκ μπμία δυεδηε ανααείμ Nobel. Σα εκμπμίδζδξ ηςκ δοκάιεςκ, ιπμνμφιε ςζηυζμ κα ζςιαηίδζα W ηαζ Z είκαζ θμνείξ ηδξ ακαγδηήζμοιε ηζξ ζοκέπεζεξ ηδξ «ιεβάθδξ δθεηηναζεεκμφξ δφκαιδξ. Πνέπεζ, ςζηυζμ, κα εκμπμίδζδξ» ζε ιζηνυηενεξ εκένβεζεξ, βζα ζδιεζςεεί δ δθεηηνμιαβκδηζηή δφκαιδ ηαζ δ πανάδεζβια ζημκ Μεβάθμ Δπζηαποκηή αζεεκήξ δφκαιδ παίγμοκ ημκ ίδζμ νυθμ ιυκμ ζηζξ ΢ςιαηζδίςκ, LHC. Μζα πμθθή δδιμθζθήξ ζδέα πμθφ ιεβάθεξ εκένβεζεξ ηαηά ηζξ ζοβηνμφζεζξ πμο οπμδεζηκφεζ δ εκμπμίδζδ ηςκ δοκάιεςκ ζςιαηζδίςκ ζημ CERN ηαζ ζε άθθα ενβαζηήνζα. θέβεηαζ ππεξζπκκεηξία (supersymmetry), Σμ ενχηδια θμζπυκ είκαζ: είκαζ δοκαηή δ SUSY ζε ζοκημιία. ΢φιθςκα ιε ηδ εεςνία εκμπμίδζδ ηαζ ηςκ άθθςκ δοκάιεςκ ζε αηυιδ αοηή, οπάνπεζ ζοιιεηνία ακάιεζα ζηδκ φθδ ηαζ ορδθυηενεξ εκένβεζεξ; Τπάνπμοκ εκδείλεζξ υηζ 58

ηζξ δοκάιεζξ. Ζ εεςνία SUSY πνμαθέπεζ πςξ βζα Δοηοπχξ, μζ εεςνδηζημί θοζζημί Robert ηάεε βκςζηυ ζςιαηίδζμ οπάνπεζ ημ Brout, François Englert ηαζ Peter Higgs έηακακ «οπενζοιιεηνζηυ γεοβάνζ». Δάκ αοηυ ζζπφεζ, ιζα πνυηαζδ πμο έθοζε ημ πνυαθδια. Αοηυ πμο ηυηε εα πνέπεζ κα ειθακζζημφκ οπενζοιιεηνζηά απμηαθμφιε ζήιενα κεραληζκφ Brout- ζςιαηίδζα ζηζξ ζοβηνμφζεζξ ημο LHC. Englert-Higgs δίκεζ ιάγα ζηα ζςιαηίδζα W ηαζ Z υηακ αοηά αθθδθεπζδνμφκ ιε έκα αυναημ Σν ζσκαηίδην Higgs πεδίμ, πμο ζήιενα θέβεηαζ «πεδίν Higgs» ηαζ ημ μπμίμ οπάνπεζ πακημφ ζημ ΢φιπακ. Αιέζςξ Σα ζημζπεζχδδ ζςιάηζα εα πνέπεζ κα ιεηά ημ Big Bang, ημ πεδίμ Higgs δεκ οπήνπε, απέηηδζακ ηδκ ιάγα ημοξ απυ έκα άπζαζημ, αθθά ηαεχξ ημ ΢φιπακ βζκυηακ πζμ ροπνυ ηαζ δ αζφθθδπημ ζςιαηίδζμ – ημ ιπμγυκζμ Higgs. εενιμηναζία έπεθηε ηάης απυ ιζα ηνίζζιδ ηζιή, ημ πεδίμ ακαπηφπεδηε αοευνιδηα ηαζ ηάεε Σδ δεηαεηία ημο 1970, μζ θοζζημί ζςιαηίδζμ πμο αθθδθεπζδνμφζε ιε αοηυ δζαπίζηςζακ υηζ οπάνπμοκ πμθφ ζηεκμί δεζιμί απμηημφζε ιάγα. ΋ζμ πζμ πμθφ έκα ζςιαηίδζμ ακάιεζα ζε δφμ απυ ηζξ ηέζζενζξ εειεθζχδεζξ αθθδθεπζδνά ιε ημ πεδίμ αοηυ, ηυζμ πζμ αανφ δοκάιεζξ – ηδκ αζεεκή ηαζ ηδκ είκαζ. ΢ςιαηίδζα υπςξ ημ θςηυκζμ πμο δεκ δθεηηνμιαβκδηζηή δφκαιδ. Οζ δφμ δοκάιεζξ αθθδθεπζδνμφκ ιε ημ πεδίμ Higgs, δεκ απμηημφκ ιπμνμφκ κα πενζβναθμφκ απυ ηδκ ίδζα εεςνία, δ ιάγα. ΋πςξ υθα ηα εειεθζχδδ πεδία, οπάνπεζ μπμία απμηεθεί ηδ αάζδ ημο Καεζενςιέκμο έκα ζςιαηίδζμ πμο ζοκδέεηαζ ιε ημ πεδίμ Higgs Μμκηέθμο. Ζ «εκμπμίδζδ» αοηή οπμδεζηκφεζ – ημ κπνδφλην Higgs. Σμ ιπμγυκζμ Higgs είκαζ δ πςξ μ δθεηηνζζιυξ, μ ιαβκδηζζιυξ, ημ θςξ ηαζ μπηζημπμζδιέκδ εηδήθςζδ ημο πεδίμο Higgs, ηάπμζεξ ιμνθέξ ναδζεκένβεζαξ είκαζ εηδδθχζεζξ ηάηζ ζακ έκα ηφια ζηδκ επζθάκεζα ηδξ ιζαξ ιυκμ δφκαιδξ ηδξ θεβυιεκδξ εάθαζζαξ. δθεηηναζεεκμφξ δφκαιδξ. Έλα άπηαζην ζσκαηίδην Οζ ααζζηέξ ελζζχζεζξ ηδξ εκμπμζδιέκδξ εεςνίαξ πενζβνάθμοκ ζςζηά ηδκ δθεηηναζεεκή Σμ ιεβάθμ πνυαθδια βζα πμθθά πνυκζα δφκαιδ ηαζ ηα ζςιαηίδζα-θμνείξ πμο ζοκδέμκηαζ ήηακ υηζ ηακέκα πείναια δεκ είπε παναηδνήζεζ ιε αοηή, δδθαδή ηα ιπμγυκζα W ηαζ Z, εηηυξ ημ ιπμγυκζμ Higgs χζηε κα επαθδεεοηεί δ απυ ηάηζ. ΋θα αοηά ηα ζςιαηίδζα ειθακίγμκηαζ εεςνία. ΢ηζξ 4 Ινπιίνπ ηνπ 2012, ηα πεζνάιαηα πςνίξ ιάγα. Δκχ αοηυ ζζπφεζ βζα ημ θςηυκζμ, ATLAS ηαζ CMS ημο Μεβάθμο Δπζηαποκηή βκςνίγμοιε πςξ ηα W ηαζ Z έπμοκ ιάγα ηαζ Αδνμκίςκ ζημ CERN ακαημίκςζακ υηζ είπακ ιάθζζηα 100 θμνέξ ιεβαθφηενδ απυ ηδ ιάγα ημο ανεζ – ημ ηαεέκα λεπςνζζηά – έκα κέμ ζςιαηίδζμ πνςημκίμο. 59

ιε ιάγα ζηδκ πενζμπή ηςκ 126 GeV. Σμ Ο θοζζηυξ Paul Dirac ήηακ μ πνχημξ ζςιαηίδζμ αοηυ ιμζάγεζ ιε ημ ιπμγυκζμ Higgs πμο ιίθδζε βζα ακηζφθδ ημ 1928. Ακέπηολε ιζα αθθά εα πάνεζ ηαζνυ βζα κα δζεοηνζκζζηεί εάκ εεςνία δ μπμία πνμέηορε απυ ζοκδοαζιυ ηδξ είκαζ ημ ιπμγυκζμ Higgs πμο πνμαθέπεζ ημ Καακηζηήξ Μδπακζηήξ ηαζ ηδξ Δζδζηήξ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ. Σμ ιπμγυκζμ Higgs, εεςνίαξ ηδξ ΢πεηζηυηδηαξ ημο Einstein. Ζ υπςξ πνμαθέπεηαζ απυ ημ Καεζενςιέκμ εεςνία ημο πανείπε ιζα πζμ πθήνδ πενζβναθή Πνυηοπμ, είκαζ δ απθμφζηενδ εηδήθςζδ ημο ηςκ δθεηηνμκζαηχκ αθθδθεπζδνάζεςκ. Ζ ιδπακζζιμφ Brout-Englert-Higgs. Απυ άθθεξ ααζζηή ελίζςζδ ζηδκ μπμία ηαηέθδλε είπε δφμ εεςνίεξ πμο πνμπςνμφκ πένα απυ ημ θφζεζξ, ιζα βζα ημ δθεηηνυκζμ ηαζ ιζα άθθδ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ έπμοκ πνμαθεθεεί άθθμζ πμο θαζκυηακ πςξ πενζέβναθε ηάηζ ιε εεηζηυ ηφπμζ ζςιαηζδίμο Higgs. θμνηίμ (ήηακ ημ πμγζηνυκζμ). Ζ ιανηονία πμο επζαεααίςκε ηδκ ζδέα ημο Dirac ήνεε ημ 1932, Η αληηχιε υηακ ακαηαθφθεδηε ημ πμγζηνυκζμ ζηδ θφζδ, ζοβηεηνζιέκα ζηζξ ημζιζηέξ αηηίκεξ. Οζ ένεοκεξ δείπκμοκ υηζ δ αληηχιε έπεζ ελαθακζζηεί απυ ημ ΢φιπακ. Ζ φθδ ηαζ δ Γζα πάκς απυ 50 πνυκζα, ενβαζηήνζα ακηζφθδ έπμοκ ηδκ ίδζα ιάγα, αθά δζαθμνεηζηυ υπςξ ημ CERN έπμοκ επακεζθδιιέκα πανάβεζ δθεηηνζηυ θμνηίμ. Γζα ηάεε ζημζπεζχδεξ ακηζζςιάηζα, ηαζ ημ 1995, ημ CERN ήηακ ημ ζςιαηίδζμ φθδξ οπάνπεζ έκα ακηζζςιάηζμ. Γζα πνχημ ενβαζηήνζμ πμο δδιζμφνβδζε ακηζ- πανάδεζβια, ημ ανκδηζηυ δθεηηνυκζμ έπεζ έκα άημια, ηεπκζηά. Αθθά ηακείξ πμηέ δεκ έπεζ εεηζηά θμνηζζιέκμ ακηζζςιάηζμ πμο θέβεηαζ πανάβεζ ακηζφθδ πςνίξ επίζδξ κα πανάβεζ ηα πμγζηνυκζμ. ΋ηακ έκα ζςιάηζμ ηαζ ημ ακηίζημζπα ζςιαηίδζα φθδξ. Σμ ζεκάνζμ εα ακηζζςιάηζυ ημο εκχκμκηαζ, ηαζ ηα δφμ πνέπεζ κα ήηακ ημ ίδζμ ηαηά ηδ δζάνηεζα ηδξ ελαθακίγμκηαζ ιε ηδ δζαδζηαζία ηδξ ελαΰθςζδξ βέκκδζδξ ημο ΢φιπακημξ, υηακ εα πνέπεζ κα υπμο δ φθδ ιεηαηνέπεηαζ ζε ιάγα. πανάπεδηακ ίζα πμζά φθδξ ηαζ ακηζφθδξ ηαηά ημ Big Bang. Συηε, αθμφ δ φθδ ηαζ δ ακηζφθδ ελαΰθχκμκηαζ, ηαζ ειείξ υπςξ ηαζ ηάεε ηζ άθθμ είιαζηε θηζαβιέκμζ απυ φθδ, βζαηί οπάνπμοιε αηυιδ; Σμ ενχηδια αοηυ πνμηφπηεζ βζαηί οπάνπμοιε ζε έκα ΢φιπακ πμο είκαζ θηζαβιέκμ ελμθμηθήνμο απυ φθδ. Γζαηί δ φθδ ηαζ δ ακηζφθδ δεκ ελαΰθχεδηακ ηδ ζηζβιή ημο Big Bang; Δίκαζ πζεακυ αοηή δ ακηζφθδ κα 60

οπάνπεζ αηυιδ ηάπμο αθθμφ; Γζαθμνεηζηά, Ζ ζδιενζκή εεςνία βζα ηδκ ζζπονή πμφ πήβε; αθθδθεπίδναζδ πνμαθέπεζ υηζ ζε πμθφ ιεβάθεξ εενιμηναζίεξ ηαζ πμθφ ιεβάθεξ Σέημζεξ ενςηήζεζξ έπμοκ μδδβήζεζ ζε ποηκυηδηεξ, ηα ημοάνηξ ηαζ ηα βθμουκζα δεκ εεςνίεξ πμο έπμοκ κα ηάκμοκ είηε ιε ζπάζζιμ πενζμνίγμκηαζ πζα ιέζα ζε αανφηενα ηςκ ηακυκςκ είηε ιε ηδ εεχνδζδ υηζ οπάνπεζ ζςιαηίδζα. Αθθά ανίζημκηαζ εθεφεενα ζε ιζα έκα μθυηθδνμ ακηζ-΢φιπακ ηάπμο αθθμφ! Γζα κέα ηαηάζηαζδ πμο θέβεηαζ πιάζκα κα θοεεί ημ πνυαθδια ηδξ ελαθάκζζδξ ηδξ «θνπάξθο-γινπνλίσλ». Ζ ηαηάζηαζδ αοηή ακηζΰθδξ ηαζ βζα κα ιάεμοιε πενζζζυηενα επζηναηεί υηακ δ εενιμηναζία είκαζ πενίπμο είκαζ απαναίηδημ κα ιεθεηδεμφκ ηυζμ ηα 2000 δζζεηαημιιφνζα ααειμφξ – πενίπμο ζςιάηζα υζμ ηαζ ηα ακηζζςιάηζα ηαζ κα 100.000 θμνέξ ιεβαθφηενδ απυ αοηή ζημκ απμηνοπημβναθδεμφκ πμθφ θεπηέξ εκδείλεζξ. πονήκα ημο Ήθζμο! Πιάζκα θνπάξθο-γινπνλίσλ: ε Γζα ιενζηά εηαημιιονζμζηά ημο αξρέγνλε «ζνχπα» δεοηενμθέπημο ιεηά ημ Big Bang δ εενιμηναζία ημο ΢φιπακημξ ήηακ πάκς απυ Σμ ΢φιπακ έπεζ αθθάλεζ πμθφ ιέζα ζηα αοηή ηδκ ηζιή, έηζζ, μθυηθδνμ ημ ΢φιπακ εα 13,7 δζζεηαημιιφνζα πνυκζα απυ ημ Big Bang, πνέπεζ κα οπήνπε ζε ιζα ηαηάζηαζδ αθθά ηα ααζζηά δμιζηά ζημζπεία πμο πθάζιαημξ ημοάνηξ-βθμομκίςκ – ιζα εενιή, ζοβηνμημφκ μηζδήπμηε, απυ ηα ιζηνυαζα ιέπνζ ποηκή «ζμφπα» απυ ημοάνηξ ηαζ βθμουκζα. ημοξ βαθαλίεξ δδιζμονβήεδηακ ιέζα ζηα ΢ηδ ζοκέπεζα, ηαεχξ ημ ΢φιπακ βζκυηακ πζμ πνχηα εηαημιιονζμζηά ημο δεοηενμθέπημο. ροπνυ, δ «ζμφπα» ζοιποηκχεδηε ζηα Σα ημοάνηξ (quarks) εβηθςαίζηδηακ ιέζα ζηα ζςιαηίδζα πμο απανηίγμοκ ηα ζςιαηίδζα ηδξ πνςηυκζα ηαζ ηα κεηνυκζα πμο ζπδιαηίγμοκ φθδξ. Σα πεζνάιαηα ζημ Super Proton ημοξ αημιζημφξ πονήκεξ. Σα ημοάνηξ Synchrotron ημο CERN ηαηέβναρακ ιανηονία εκχκμκηαζ ιε ηδ αμήεεζα ηςκ βθμομκίςκ, ηςκ πθάζιαημξ ημοάνη-βθμομκίςκ ημ 2000. Σμ θμνέςκ ηδξ ζζπονήξ δφκαιδξ. Ζ δφκαιδ αοηή επυιεκμ ιεβάθμ αήια εα είκαζ ιε ημκ Μεβάθμ είκαζ ηυζμ ζζπονή πμο ηα πεζνάιαηα δεκ Δπζηαποκηή Αδνμκίςκ (LHC) ηαζ ιπμνμφκ κα απμιμκχζμοκ ηα ημοάνηξ ή ηα ζοβηεηνζιέκα ιε ημ πείναια ATLAS. βθμουκζα ηαζ κα οπάνλμοκ λεπςνζζηά, έλς απυ πνςηυκζα ή κεηνυκζα. 61 Αξ οπμεέζμοιε, ςζηυζμ, υηζ εα ιπμνμφζαιε κα ακηζζηνέρμοιε ηδ δζαδζηαζία.

΢θνηεηλή χιε θαη ελέξγεηα: ηα Η ζθνηεηλή ύιε ζθνηεηλά κπζηηθά ηνπ ΢χκπαληνο Ζ ζημηεζκή φθδ απμηεθεί πενίπμο ημ Τα ζθνηεηλά κπζηηθά ηνπ Σύκπαληνο 23% ημο ΢φιπακημξ. Ζ πνχηδ έκδεζλδ βζα ηδκ φπανλή ηδξ ήνεε ημ 1933, υηακ αζηνμκμιζηέξ Δίκαζ θμβζηυ κα ιδ βκςνίγμοιε πμθθά παναηδνήζεζξ ηαζ οπμθμβζζιμί ηςκ αανοηζηχκ βζα ημ πχξ δδιζμονβήεδηε ημ ΢φιπακ. επζδνάζεςκ απμηάθορακ υηζ εα πνέπεζ κα Ωζηυζμ, είκαζ αλζμζδιείςημ υηζ ηαζ βζα ημ οπάνπεζ ηαζ «ηάηζ άθθμ» ζημ ΢φιπακ πμο ηα ζδιενζκυ ΢φιπακ δεκ βκςνίγμοιε πμθθά. Οζ ηδθεζηυπζα δεκ ιπμνμφκ κα δμοκ. αζηνμκυιμζ ηαζ μζ θοζζημί έπμοκ ανεζ υηζ ημ μναηυ ΢φιπακ – πθακήηεξ, αζηένζα, βαθαλίεξ Οζ επζζηήιμκεξ ζήιενα πζζηεφμοκ υηζ δ – ελδβμφκ κφλν ην 4% μθυηθδνμο ημο αανοηζηή επίδναζδ ηδξ ζημηεζκήξ φθδξ ηάκεζ ΢φιπακημξ! Καηά ηάπμζμ ηνυπμ δεκ είκαζ ηυζμ ημοξ βαθαλίεξ κα πενζζηνέθμκηαζ βνδβμνυηενα ηα μναηά πνάβιαηα πμο ηαεμνίγμοκ ημ απυ ημ ακαιεκυιεκμ. Σμ βεβμκυξ αοηυ ΢φιπακ, αθθά ημ ηεκυ ακάιεζά ημοξ. επαθδεεφεηαζ απυ ιεηνήζεζξ απυ ηζξ μπμίεξ ιπμνεί κα οπμθμβζζηεί δ ποηκυηδηα ηδξ Κμζιμθμβζηέξ ηαζ αζηνμθοζζηέξ ζημηεζκήξ φθδξ πανυθμ πμο δεκ ιπμνμφιε κα παναηδνήζεζξ δείπκμοκ υηζ ημ ιεβαθφηενμ ηδκ παναηδνήζμοιε απεοεείαξ. ιένμξ ημο ΢φιπακημξ απμηεθείηαζ απυ αυναηεξ μοζίεξ πμο δεκ εηπέιπμοκ Αθθά ηζ είκαζ δ ζημηεζκή φθδ; Μζα ζδέα δθεηηνμιαβκδηζηή αηηζκμαμθία – δδθαδή, δεκ είκαζ υηζ δ ζημηεζκή φθδ εα ιπμνμφζε κα ιπμνμφιε κα ηζξ ακζπκεφζμοιε άιεζα ιέζς απμηεθείηαζ απυ «οπενζοιιεηνζηά ζςιαηίδζα» ηδθεζημπίςκ ή πανυιμζςκ μνβάκςκ. Σζξ - ζςιαηίδζα πμο εεςνμφκηαζ υηζ είκαζ ηα ακζπκεφμοιε ιυκμ ιέζς ηςκ αανοηζηχκ ημοξ ακηίζημζπα ηςκ ήδδ βκςζηχκ ζημ αθθδθεπζδνάζεςκ ηάηζ πμο ηαεζζηά ηδ ιεθέηδ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ. Πεζνάιαηα ζημκ LHC ημοξ δφζημθδ. Αοηέξ μζ ιοζηδνζχδεζξ μοζίεξ ακαγδημφκ ηα ζςιαηίδζα αοηά. είκαζ βκςζηέξ ςξ «ζθνηεηλή χιε» ηαζ «ζθνηεηλή ελέξγεηα». Σμ ηζ αηνζαχξ είκαζ Η ζθνηεηλή ελέξγεηα αοηέξ ηαζ ηζ νυθμ έπαζλακ ζηδκ ελέθζλδ ημο ΢φιπακημξ παναιέκεζ έκα ιοζηήνζμ, αθθά Ζ ζημηεζκή εκένβεζα απμηεθεί πενίπμο ιέζα ζε αοηυ ημ ζημηάδζ εκδέπεηαζ κα ημ 73% ημο ΢φιπακημξ ηαζ θαίκεηαζ υηζ ηνφαεηαζ ιζα κέα Φοζζηή πένα απυ ημ ζοκδέεηαζ ιε ημ ηεκυ πμο οπάνπεζ ζημ Καεζενςιέκμ Πνυηοπμ. ΢φιπακ. Δίκαζ μιμβεκχξ ηαηακειδιέκδ ιέζα ζημ ΢φιπακ ηαζ ιάθζζηα υπζ ιυκμ ζημ ΢φιπακ αθθά ηαζ ζημ πνυκμ. Ζ μιμζυιμνθδ ηαηακμιή ζδιαίκεζ υηζ δ εκένβεζα δεκ έπεζ ημπζηά 62

αανοηζηά απμηεθέζιαηα, αθθά δ επίδναζή ηδξ δζαζηάζεζξ! Αοηέξ μζ επηπιένλ δηαζηάζεηο είκαζ δ ίδζα ζε μθυηθδνμ ημ ΢φιπακ. Αοηυ έπμοκ «ημοθμονζαζηεί», ζοννζηκςεεί, ηαζ δεκ μδδβεί ζε ιζα απςζηζηή δφκαιδ πμο ηείκεζ κα ιπμνμφιε κα ηζξ δμφιε. επζηαπφκεζ ηδκ εηηυκςζδ ημο ΢φιπακημξ. Ζ ηαπφηδηα ηαζ δ επζηάποκζδ ηδξ εηηυκςζήξ ηδξ Ζ εεςνία ηςκ πμνδχκ είκαζ ιζα ιπμνμφκ κα ιεηνδεμφκ ιε παναηδνήζεζξ πμο εκηοπςζζαηή εεςνία αθθά ιε ιζα πμθφπθμηδ ααζίγμκηαζ ζημ κυιμ ημο Hubble. Οζ ηαζ δφζημθδ ιαεδιαηζηή δμιή. Αοηυ έπεζ ιεηνήζεζξ αοηέξ ιαγί ιε άθθα επζζηδιμκζηά απμηνέρεζ ημοξ επζζηήιμκεξ ιέπνζ ζηζβιήξ κα δεδμιέκα, έπμοκ επζαεααζχζεζ ηδκ φπανλδ ηδξ ελάβμοκ ζαθχξ δζαηοπςιέκεξ εεςνδηζηέξ ζημηεζκήξ εκένβεζαξ ηαζ δίκμοκ ιζα πμζμηζηή οπμεέζεζξ χζηε κα βίκεζ δ ζφβηνζζδ ιε ημ εηηίιδζδ. πείναια. Η ζεσξία ησλ ρνξδψλ Δηηυξ απυ ημ βεβμκυξ υηζ δ εεςνία ηςκ πμνδχκ πενζθαιαάκεζ ηδ ιεθέηδ ηδξ Με ζημπυ ηδκ επέηηαζδ ημο πμθφπθμηδξ βεςιεηνίαξ ηςκ επζπθέμκ Καεζενςιέκμο Πνμηφπμο ηαζ ηδκ δζαζηάζεςκ, μ ηνυπμξ πμο επζθέβεηαζ δ δμιή εκζςιάηςζδ ηςκ ζημζπεζςδχκ ζςιαηζδίςκ ηαζ ηςκ δζαζηάζεςκ είκαζ αοεαίνεημξ ηαζ ιπμνεί ηςκ δοκάιεςκ (ζοιπενζθαιαακμιέκδξ ηδξ κα μδδβήζεζ ζε δζαθμνεηζηά ζοιπενάζιαηα. αανφηδηαξ) ζε έκα εκζαίμ πθαίζζμ, μζ Γζα πανάδεζβια, θαίκεηαζ υηζ μζ επζπθέμκ επζζηήιμκεξ δμοθεφμοκ πάκς ζε ιζα κέα ζδέα, δζαζηάζεζξ «ημοθμονζάγμκηαζ» ζε δζαθμνεηζηά ηδ ζεσξία ησλ ρνξδψλ. ζπήιαηα ηαζ ιεβέεδ. Σμ βεβμκυξ αοηυ μδδβεί ζε δζαθμνεηζηέξ εηδμπέξ ηδξ εεςνίαξ. ΢ε Ζ εεςνία ηςκ πμνδχκ ααζίγεηαζ ζηδκ ιενζηέξ πενζπηχζεζξ, ηα ιεβέεδ ηςκ επζπθέμκ ζδέα υηζ ηα ζημζπεζχδδ ζςιάηζα δε δζαζηάζεςκ είκαζ πμθφ ιζηνά ηαζ είκαζ ζοιπενζθένμκηαζ ςξ ζδιεία, αθθά ςξ εδθζέξ δφζημθμ κα βίκμοκ άιεζα ακηζθδπηέξ. ΢ε ηαθακημφιεκςκ πμνδχκ. ΋θα ηα δζαθμνεηζηά άθθεξ πενζπηχζεζξ, ηα ιεβέεδ είκαζ πμθφ ζςιαηίδζα ηαζ μζ δοκάιεζξ είκαζ δζαθμνεηζημί ιεβαθφηενα ηαζ εα ιπμνμφζακ κα ηνυπμζ ηαθάκηςζδξ εκυξ ιμκαδζημφ ηφπμο παναηδνδεμφκ ζημ κέμ επζηαποκηή ζημ CERN. πμνδήξ. 63 Παναδυλςξ, δ εεςνία επίζδξ οπαζκίζζεηαζ υηζ, εηηυξ απυ ημ βκςζηυ ηνζζδζάζηαημ ηυζιμ ηαζ ηδκ ηέηανηδ δζάζηαζδ ημο πνυκμο, οπάνπμοκ έλζ αηυιδ πςνζηέξ

Η ζεσξία ησλ επηπιένλ γξαβηηφλην ηαζ πμφ; Ζ ζδέα πμο έπμοκ μζ δηαζηάζεσλ εεςνδηζημί θοζζημί είκαζ υηζ ηα απμηεθέζιαηα ηδξ αανφηδηαξ ζηδκ ηαεδιενζκή γςή δεκ Οη θξπθέο δηαζηάζεηο βίκμκηαζ ακηζθδπηά ζε υθμ ημοξ ημ ιέβεεμξ. Πζεακυκ δ αανφηδηα κα ειθακίγεηαζ αζεεκήξ Καεδιενζκά, γμφιε ζε έκακ ηυζιμ επεζδή δ δφκαιδ πνδζζιμπμζείηαζ ιε άθθεξ ηνζχκ δζαζηάζεςκ – ιζα ηενάζηζα «κημοθάπα» πςνζηέξ δζαζηάζεζξ. ιε φρμξ, ιήημξ ηαζ πθάημξ. Γεκ είκαζ πνμθακέξ, αθθά υπςξ απμηάθορε μ Einstein, Γζα κα ανμφιε εάκ αοηέξ μζ ζδέεξ είκαζ ιπμνμφιε κα εεςνήζμοιε ημ πνυκμ ςξ ιζα απθά πνμσυκηα οπεναμθζηήξ θακηαζίαξ ή έκα επζπθέμκ, ηέηανηδ δζάζηαζδ. Αθθά ηαεχξ απίζηεοημ αήια ζηδκ ηαηακυδζδ ημο ηυζιμο, ελμζηεζςκυιαζηε υθμ ηαζ πενζζζυηενμ ιε ηδκ απαζηείηαζ πεζναιαηζηή ιανηονία. Αθθά πχξ; ζδέα ηςκ ηεζζάνςκ δζαζηάζεςκ, ιενζημί εεςνδηζημί έπμοκ ηάκεζ πνμαθέρεζξ πμο είκαζ Πεζνάιαηα ορδθχκ εκενβεζχκ εα πζμ αηναίεξ ηαζ απυ αοηέξ ημο Einstein. ιπμνμφζακ κα ελαζθαθίζμοκ ημ άκμζβια ζε απαναηήνδηεξ δζαζηάζεζξ ηαζ κα επζηναπεί ζε Ζ εεςνία ηςκ πμνδχκ πνμηείκεζ υηζ ζςιαηίδζα κα ηζκμφκηαζ ιεηαλφ ημο 3D οπάνπμοκ έλζ αηυιδ δζαζηάζεζξ, αθθά δεκ (ηνζζδζάζηαημο) ηυζιμο ηαζ άθθςκ είκαζ ακηζθδπηέξ. Θα ιπμνμφζακ κα είκαζ βφνς δζαζηάζεςκ. Αοηυ εα εηδδθςκυηακ ιε ηδκ ιαξ, αθθά είκαζ ηυζμ πμθφ λαθκζηή ελαθάκζζδ εκυξ ζςιαηζδίμο ζε ιζα «ημοθμονζαζιέκεξ», ζοννζηκςιέκεξ, πμο πμηέ ηνοιιέκδ δζάζηαζδ, ή ηδκ ακαπάκηεπδ δεκ ιπμνέζαιε κα δζαπζζηχζμοιε ηδκ φπανλή ειθάκζζδ εκυξ ζςιαηζδίμο ζε έκα πείναια. ημοξ. Πμζμξ λένεζ πμφ ιπμνεί κα μδδβήζεζ ιζα ηέημζα ακαηάθορδ! Πέξα από ηελ ηξίηε δηάζηαζε 64 Κάπμζμζ εεςνδηζημί θοζζημί πμο αζπμθμφκηαζ ιε ηδ εεςνία ηςκ πμνδχκ έπμοκ οζμεεηήζεζ ηδκ ζδέα ηςκ πμθθχκ δζαζηάζεςκ βζα κα ελδβήζμοκ ημ ιοζηήνζμ ηδξ αανφηδηαξ πμο έπεζ πνμαθδιαηίζεζ ημοξ θοζζημφξ βζα ηάπμζμ πνμκζηυ δζάζηδια: βζαηί δ αανφηδηα είκαζ ηυζμ πζμ αζεεκήξ απυ άθθεξ εειεθζχδεζξ δοκάιεζξ; Τπάνπεζ μ θμνέαξ ηδξ, ημ

ΚΔΦΑΛΑΙΟ 5: ΓΙΑΓΙΚΑ΢ΙΑ ΣΗ΢ ΔΡΔΤΝΑ΢ - ΜΔΘΟΓΟΛΟΓΙΑ Πώο δνπιέςακε ΢ημ ππακηικό μέπορ ηηρ επεςνηηικήρ επγαζίαρ: Υςνζζηήηαιε ζε ηέζζενζξ μιάδεξ. Ζ  Αζπμθδεήηαιε ιε πνμζμιμζχζεζξ αθθά ηάεε μιάδα αζπμθήεδηε ιε έκα απυ ηα 4 ηαζ δζαδναζηζηά παζπκίδζα πμο ζπεηίγμκηαζ ενςηήιαηα ηδξ ενεοκδηζηήξ ενβαζίαξ, ηαεέκα ιε ηδ θεζημονβία ηςκ επζηαποκηχκ ηαζ ηςκ απυ ηα μπμία ακαθφεδηε ζηα επζιένμοξ ακζπκεοηχκ. οπμενςηήιαηα.  «Βνήηαιε» ημ ζςιαηίδζμ Higgs(!) ιε ηδ Ζ ιεεμδμθμβία πμο πνδζζιμπμζήεδηε αμήεεζα ημο θμβζζιζημφ HYPATIA. Ζ πενζθάιαακε ηαηαζβζζιυ ζδεχκ (brainstorming), άζηδζδ πναβιαημπμζήεδηε ιε πναβιαηζηά δζάθμβμ, ακαηαθοπηζηή ιέεμδμ, ακάθοζδ πεζνα- βεβμκυηα πμο ζοθθέπηδηακ απυ ημ πείναια ιαηζηχκ δεδμιέκςκ, ζοιπενάζιαηα. ATLAS ζημ CERN. Γίκμκηακ ηαηηζηέξ πανμοζζάζεζξ ηδξ ιζαξ  Γδιζμονβήζαιε ενςηδιαημθυβζμ βζα ηδ μιάδαξ ζηδκ άθθδ ηαηά ηδ δζάνηεζα ημο ζπμθζ- δζενεφκδζδ ηδξ εκδιένςζδξ ηςκ ημφ έημοξ. ακενχπςκ ζπεηζηά ιε ημ CERN. Σμ γνωζηικό μέπορ ηηρ επεςνηηικήρ  Γνάραιε ζηίπμοξ ηαζ ηάκαιε ηδκ απυδμζδ επγαζίαρ πεπιλάμβανε: ηναβμοδζμφ ιε ιμοζζηή rap.  Ακαγήηδζδ πθδνμθμνίαξ (απυ Internet,  Γδιζμονβήζαιε αθίζεξ. αζαθία, εθδιενίδεξ, εηθασηεοηζηά επζζηδιμ-  Δπζζηεθεήηαιε ημ ΔΚΔΦΔ «Γδιυηνζημξ», κζηά πενζμδζηά) ζοβηεηνζιέκα ηα Ηκζηζημφηα:  Παναημθμφεδζδ πανμοζίαζδξ, κημηζια- o Πονδκζηήξ ηαζ ΢ςιαηζδζαηήξ Φοζζ- κηέν, αίκηεμ ηήξ. o Πνμδβιέκςκ Τθζηχκ, Φοζζημπδιζ-  Βαζζηέξ βκχζεζξ Ζθεηηνμιαβκδηζζιμφ ηαζ ηχκ Γζενβαζζχκ, Νακμηεπκμθμβίαξ δμιήξ ηδξ φθδξ, ηαζ Μζηνμζοζηδιάηςκ o Βζμεπζζηδιχκ ηαζ Δθανιμβχκ. 65

Φσηνγξαθηθό πιηθό θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εηήζηαο εξεπλεηηθήο εξγαζίαο ΢ην ΕΚΕΦΕ «Δημόκπιηορ»: ν επηηαρπληήο TANTEM, νη ηεηξαπνιηθνί καγλήηεο, νη ιεπηνκεξείο εμεγήζεηο ηνπ αθνχξαζηνπ θ. Λαγνγηάλλε. Σηο ΕΚΕΦΕ «Δημόκπιηορ»: νη θαιιηέξγεηεο θπηηάξσλ θαη ην πγξφ άδσην ηνπ επγεληθνχ θ. Πξαηζίλε. Σηο ΕΚΕΦΕ «Δημόκπιηορ»: Απφ video πνπ πξνβιήζεθε γηα ηελ ελεκέξσζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ΔΚΔΦΔ «Γεκφθξηηνο» θαη ηεο Διιεληθήο Δπηηξνπήο Αηνκηθήο Δλέξγεηαο ΔΔΑΔ. 66

Μάζακε γηα ηνλ LHC… …παίδνληαο!! «Βξήθακε» ην ζσκαηίδην Higgs (!) κε ηε βνήζεηα ηνπ ινγηζκηθνχ HYPATIA. Η άζθεζε πξαγκαην- πνηήζεθε κε πξαγκαηηθά γεγνλφηα πνπ ζπιιέρηεθαλ απφ ην πείξακα ATLAS ζην CERN. 67

«Απφ πνχ εξρφκαζηε; Ση είκαζηε; Πνχ πεγαίλνπκε;» Eugène Henri Paul Gauguin Οη καζεηέο/ηξηεο είραλ κηα εμαηξεηηθά ελδηαθέξνπζα εκπεηξία – κηα πνξεία απφ ηνλ πίλαθα ηνπ Gauguin ζηε ΢χγρξνλε Φπζηθή πεξλψληαο κέζα απφ πξνζσπηθέο ηνπο αλαδεηήζεηο. Η πνξεία απηή έγηλε κε ηελ θαζνδήγεζε ηεο ζπκβνχινπ Φπζηθψλ Δπηζηεκψλ, θαο Υξηζηίλαο Παπαδήζε. 68

Οη αθίζεο πνπ δσγξαθίζακε ΑΡΙ΢ΣΔΡΑ: “Vague but exciting …” Σν Μάξηην ηνπ 1989, ν Tim Berners-Lee έγξαςε κηα ζχληνκε ζεκείσζε κε ηίηιν «Γηαρείξηζε πιεξνθνξίαο: Μηα Πξφηαζε», θαη ην έδσζε ζην δηεπζπληή ηνπ, Mike Sendall. Ο Sendall ζεκείσζε ζηελ θνξπθή ηνπ εγγξάθνπ “Vague but exciting …”, θη έηζη γελλήζεθε ην (WWW) World Wide Web! Μέρξη ην Γεθέκβξην ηνπ επφκελνπ έηνπο, ν Tim Berners-Lee είρε θαηαζθεπάζεη ηνλ πξψην browser θαη server. Ο θφζκνο δε ζα ήηαλ πηα ν ίδηνο. ΓΔΞΙΑ: Ζ ιαεδιαηζηή ακαπανάζηαζδ ημο Καεζενςιέκμο Πνμηφπμο ηδξ ΢ςιαηζδζαηήξ Φοζζηήξ. Η εμίζσζε απηή ζπλνςίδεη απηά δέρνληαη νη επηζηήκνλεο ζήκεξα ζρεηηθά κε ηηο ζεκειηψδεηο δπλάκεηο θαη ηα ζηνηρεηψδε ζσκαηίδηα. Αλαπαξηζηά καζεκαηηθά απηφ πνπ απνθαινχκε ην Καζηεξσκέλν Πξφηππν ζηε ΢σκαηηδηαθή Φπζηθή. Η πξψηε γξακκή πεξηγξάθεη ηηο δπλάκεηο: ειεθηξηθή, καγλεηηθή, ηζρπξή θαη αζζελή ππξεληθή. Η δεχηεξε γξακκή πεξηγξάθεη πψο απηέο νη δπλάκεηο δξνπλ πάλσ ζηα ζηνηρεηψδε ζσκαηίδηα ηεο χιεο, απηά πνπ νλνκάδνληαη quarks θαη ιεπηφληα. Η ηξίηε γξακκή πψο απηά ηα ζσκαηίδηα απνθηνχλ κάδα απφ ην κπνδφλην Higgs θαη ε ηέηαξηε γξακκή επηηξέπεη ζην κπνδφλην Higgs λα θάλεη ηε δνπιεία ηνπ. 69

Σα ηκήκαηα ηνπ αληρλεπηή ATLAS. Σα ζσκαηίδηα πνπ είλαη πξντφληα δηάζπαζεο αιιειεπηδξνχλ κε ηνλ αληρλεπηή θαη παξάγνπλ ίρλε ζε δηαθνξεηηθά ηκήκαηα ηνπ αληρλεπηή. Κάζε πξντφλ δηάζπαζεο αθήλεη κηα δηαθνξεηηθή ππνγξαθή ζηνλ αληρλεπηή. Ο αληρλεπηήο ATLAS απνηειείηαη απφ δηαθνξεηηθά ηκήκαηα έηζη ψζηε φια ηα ζσκαηίδηα λα πεξάζνπλ ζηαδηαθά απφ φια ηα ηκήκαηα. Γηαθνξεηηθά ζσκαηίδηα αιιειεπηδξνχλ κε δηαθνξεηηθά ηκήκαηα ηνπ αληρλεπηή. Σα ηκήκαηα απηά είλαη δηαηεηαγκέλα θπιηλδξηθά, πεξηβάιινληαο ηελ πεξηνρή φπνπ γίλνληαη νη ζπγθξνχζεηο. 70

ATLAS Ο ATLAS είλαη αληρλεπηήο «γεληθνχ ζθνπνχ» πνπ ζρεδηάζηεθε ζηνλ LHC γηα ηε κειέηε ελφο επξένο θάζκαηνο ζεκάησλ ηεο Φπζηθήο, απφ ην κπνδφλην Higgs έσο ηελ ππεξζπκκεηξία (SUSY) θαη ηηο επηπιένλ δηαζηάζεηο. Σν θχξην ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ ATLAS ην ηεξάζηην ζχζηεκα καγλεηψλ ηνπ. Απνηειείηαη απφ νθηψ ππεξαγψγηκνπο ειεθηξνκαγλήηεο κήθνπο 25m νη νπνίνη ζρεκαηίδνπλ έλαλ θχιηλδξν γχξσ απφ ηε δέζκε. Ο ATLAS είλαη ν κεγαιχηεξνο αληρλεπηήο πνπ θαηαζθεπάζηεθε πνηέ. Δξγάδνληαη ζε απηφλ πάλσ απφ 2000 άηνκα πνπ πξνέξρνληαη απφ πάλσ απφ 160 Ιλζηηηνχηα θαη Παλεπηζηήκηα απφ πάλσ απφ 30 ρψξεο. 71

Σν ζχκπιεγκα επηηαρπληψλ ηνπ CERN. Δίλαη κηα αιιεινπρία κεραλεκάησλ κε ελέξγεηεο πνπ απμάλνληαη ζηαδηαθά. Κάζε κεράλεκα πξνσζεί ηε δέζκε ζην επφκελν, ην νπνίν αλαιακβάλεη λα επηηαρχλεη ηε δέζκε ζε αθφκε κεγαιχηεξε ελέξγεηα θιπ. ΢ηνλ LHC - ην ηειεπηαίν κεράλεκα ζηελ αιπζίδα απηή – θάζε δέζκε ζσκαηηδίσλ επηηαρχλεηαη κέρξη ελέξγεηα 7 TeV. Οη πεξηζζφηεξνη απφ ηνπο κηθξφηεξνπο επηηαρπληέο έρνπλ θη απηνί έλα ιφγν χπαξμεο: νη δέζκεο ζσκαηηδίσλ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα πεηξάκαηα ζε ρακειφηεξεο ελέξγεηεο. 72

ΚΔΦΑΛΑΙΟ 6 ΢ΤΜΠΔΡΑ΢ΜΑΣΑ Σμ CERN είκαζ ημ Δονςπασηυ Κέκηνμ «Βνήηαιε» ημ ζςιαηίδζμ Higgs (!) ιε ηδ Πονδκζηχκ Δνεοκχκ ηαζ ΢ημζπεζςδχκ αμήεεζα θμβζζιζημφ. ΢ςιαηζδίςκ. Δλμζηεζςεήηαιε ιε ηδ ιμκηένκα Φοζζηή Βαζίγεηαζ ζηδ ζοκενβαζία επζζηδιυκςκ ηαθθζενβχκηαξ ιζα εκηοπςζζαηή ηαζ πναβιαηζηή απυ υθμ ημκ ηυζιμ. εζηυκα βζα ηδκ ένεοκα. Οζ θοζζημί εηεί, ιεθεημφκ ηδ δμιή ηδξ 73 φθδξ ηαζ ηζξ αθθδθεπζδνάζεζξ ακάιεζα ζηα ζημζπεζχδδ ζςιαηίδζα. Ζ ένεοκα βίκεηαζ ιε ηδ αμήεεζα ηςκ επζηαποκηχκ ηαζ ηςκ ακζπκεοηχκ. Ο LHC είκαζ μ ιεβαθφηενμξ επζηαποκηήξ πμο ηαηαζηεοάζηδηε πμηέ. Ζ ηεπκμθμβία πμο ακαπηφπεδηε ζημ CERN έπεζ εθανιμβέξ ζηδκ Ηαηνζηή ηαζ ημοξ οπμθμβζζηέξ. Ζ Φοζζηή ΢ημζπεζςδχκ ΢ςιαηζδίςκ ή Φοζζηή Τρδθχκ Δκενβεζχκ, απμηεθεί ααζζηυ ζημζπείμ πμθζηζζιμφ έπμκηαξ πνμςεήζεζ ηα υνζα ηδξ βκχζδξ ζε πνςηυβκςνα επίπεδα. Γζενεοκήζαιε ιε ηδ αμήεεζα ενςηδιαημθμβίμο ημ ααειυ εκδιένςζδξ ηςκ ακενχπςκ ζπεηζηά ιε ημ CERN. ΢ημ ηέθμξ ηδξ ζοιπθήνςζδξ ημο ενςηδιαημθμβίμο απυ ημοξ ακενχπμοξ, ημοξ ελδβμφζαιε ηζξ απακηήζεζξ.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ http://cern.gr/ Άθηδξ Γαθδαδάξ. “Μπμγυκζμ Higgs: ανέεδηε ή ιήπςξ υπζ;”. Βήια Science, 08/07/2012. www.physicsmasterclasses.org The Large Hadron Collider (LHC) – The Big Bang Experiment, BBC Four, BBC Productions, http://public.web.cern.ch/public/ 2008. ΢πμθζηυ αζαθίμ Β΄Λοηείμο Θεη.&Σεπκ. http://www.atlas.ch/ Καηεφεοκζδξ ΢πμθζηυ αζαθίμ Γ΄Λοηείμο Γεκζηήξ Παζδείαξ http://cms.web.cern.ch/ The Large Hadron Collider A Zeptospace Odyssey http://aliceinfo.cern.ch/ 74 http://home.web.cern.ch/about/experiments/alice http://lhcb.web.cern.ch/lhcb/ http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/ http://home.web.cern.ch/about/experiments/lhcb http://www.scientificamerican.com/article.cfm?i d=lhc-higgs-hints-cern http://www.livescience.com/21413-higgs-boson- explained.html http://www.tovima.gr/society/article/?aid=47393 8 http://www.defencenet.gr/defence/item/δ- πνυηαζδ-βζα-επζηαποκηή-ημο-cern-ζηδκ-ηνήηδ Άθηδξ Γαθδαδάξ. “Δπζηαποκηέξ «ηζέπδξ» ζηδ ιάπδ ηαηά ημο ηανηίκμο”. Βήια Science, 20/05/2012.

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Τν εξσηεκαηνιόγην 1. Σζ είκαζ ημ CERN; α) αζηενμζημπείμ ζηζξ Άθπεζξ α) εηαζνεία παναβςβήξ οπμθμβζζηχκ δ) πονδκζηυ ενβμζηάζζμ β) εονςπασηυ ηέκηνμ πονδκζηχκ ενεοκχκ 2. Πμφ ανίζηεηαζ ημ CERN; α) ζηδκ Αοζηνία α) ζηα ζφκμνα Δθαεηίαξ-Γαθθίαξ β) ζηδκ Δθθάδα δ) ζηδ Μαζαπμοζέηδ 3. Απυ πμζεξ πχνεξ πνμένπεηαζ ημ πνμζςπζηυ ημο CERN; α) απυ υθμ ημκ ηυζιμ α) Αιενζηή β) Δθαεηία δ) Δονχπδ 4. Δίκαζ δ Δθθάδα ιέθμξ ημο CERN; α) Ναζ α) ΋πζ β) Γεκ βκςνίγς 5. Γζα πμζμ θυβμ ζδνφεδηε ημ CERN ; α) Γζα ηδκ ελέθζλδ ημο web α) Γζα ηδκ δδιζμονβία ημο Big Bang δ) Γζα ηδκ ιεθέηδ ηδξ δμιήξ ηδξ φθδξ β) Γζα ηδκ πνυμδμ ηδξ Ηαηνζηήξ 6. Πμφ ζοκεζζθένεζ ημ CERN ηαζ δ ένεοκα πμο βίκεηαζ εηεί; α) Ηαηνζηή α) Δπζζηήιδ β) Σεπκμθμβία δ) ΋θα ηα παναπάκς 7. ΢ημ CERN ακαηαθφθεδηε α) ημ web α) ημ θάνιαημ βζα ημ AIDS δ) μζ αηηίκεξ Υ β) μζ ιαφνεξ ηνφπεξ 75

8. ΢ε πμζα απυ ηα παναηάης εέιαηα ανίζηεζ εθανιμβή δ ηεπκμθμβία ημο CERN; α) ζηδ πνήζδ επζηαποκηχκ βζα ηδ εεναπεία ημο ηανηίκμο ημο εβηεθάθμο α) ζηδ εεναπεία ηανδζμπαεεζχκ β) ζηδ δζάβκςζδ ηδξ θοιαηίςζδξ δ) ζηδ εεναπεία αζεεκχκ ιε AIDS 9. Ο θυβμξ ηαηαζηεοήξ επζηαποκηχκ ζςιαηζδίςκ είκαζ: α) δ ακάπηολδ ηεπκμθμβίαξ οπεναβχβζιςκ οθζηχκ α) δ ακάπηολδ ηδξ ηεπκμθμβίαξ βζα δζαζηδιζηά ηαλίδζα β) δ ιεθέηδ Φοζζηήξ ημο ιζηνυημζιμο δ) βζα κα πάνεζ ανααείμ Nobel μ Peter Higgs 10. Οζ επζζηήιμκεξ ημο CERN έπμοκ δδιζμονβήζεζ ιζα κέα ιμνθή δζαδζηηφμο ημ μκμιαγυιεκμ GRID (άιεζδ ηαζ ηαπφηενδ πνυζααζδ ηαζ επζημζκςκία ηςκ οπμθμβζζηχκ πμο ζοκδέμκηαζ ζημ δίηηομ). Πμφ πζζηεφεηε υηζ εα επεηηαεεί; α) ΢ε πνμζςπζηή πνήζδ α) Θα παναιείκεζ ζηδκ ηθεζζηή επζζηδιμκζηή ημζκυηδηα β) ΢ε δθεηηνμκζηά παζπκίδζα δ) ΢ε οπδνεζίεξ υπςξ κμζμημιεία ηαζ ηνάπεγεξ 11. ΢φιθςκα ιε μνζζιέκμοξ επζζηήιμκεξ, ηα πεζνάιαηα ζημ CERN ιπμνμφκ κα δδιζμονβήζμοκ ιαφνεξ ηνφπεξ. Πζζηεφεηε υηζ πνέπεζ κα ζοκεπζζημφκ αοηά ηα πεζνάιαηα; α) Ναζ α) ΋πζ β) Ίζςξ δ) Γεκ βκςνίγς 12. Πζζηεφεηε υηζ δ «Θεςνία ηςκ Υμνδχκ» ακαθένεηαζ ζε α) Μμοζζηά υνβακα α) ΢ημζπεζχδδ ζςιαηίδζα β) Γδιζμονβία ιάγαξ δ) Γεκ βκςνίγς 13. Σμ ιπμγυκζμ Higgs είκαζ ημ ζςιαηίδζμ ημ μπμίμ α) δίκεζ ιάγα ζηα ζςιαηίδζα α) απμδίδεζ θμνηίμ ζηα ζςιαηίδζα β) πνμηαθεί επζηάποκζδ δ) ηίπμηα απυ ηα παναπάκς 76

14. Πχξ πζζηεφεηε υηζ εα ςθεθήζεζ ημ CERN ηδκ ακενςπυηδηα; α) Θεηζηά α) Μάθθμκ εεηζηά β) Ανκδηζηά δ)Μάθθμκ ανκδηζηά 15. Σζ είκαζ μ LHC; α) Νανηςηζηυ α) Μοζηζηή μνβάκςζδ β) Δπζηαποκηήξ αδνμκίςκ δ) Μοζηζηυ πείναια 16. Σζ βίκεηαζ ζημκ LHC; α) Παναζηεοή ιεεαιθεηαιίκδξ α) Μαγζηή παναβςβή υπθςκ β) Παναβςβή δθεηηνζηήξ εκένβεζαξ δ) ΢οβηνμφζεζξ αδνμκίςκ 17. Γκςνίγεηε πυηε ηέεδηε ζε θεζημονβία μ επζηαποκηήξ LΖC ημο CERN βζα πνχηδ θμνά; α) 2009 α) 2005 β) 2008 δ) 2000 Πθδνμθμνίεξ (ακχκοιεξ) Ζθζηία: 12-15 15-18 18-22 22-30 30-... Απυθμζημξ/δ: Γδιμηζημφ Γοικαζίμο Λοηείμο Πακεπζζηδιίμο Μεηαπηοπζαημφ/Γζδαηημνζημφ Φφθμ: Άκηναξ Γοκαίηα 77

Τν ηξαγνύδη καο CERN rap ΢΄ έκα ιεβάθμ ημφκεθ ζηα ζφκμνα πάκς Γαθθία – Δθαεηία ηα ηάκμοκ άκς – ηάης 100 ιέηνα ηάης απυ ηδ βδ ιαγεφηδηακ μζ θοζζημί κα ηάκμοκ ηδκ ανπή. Καζ θηζάλακε ιζα ζήναββα ιεβάθδ βζα ηαλίδζ ηζ αθήζακε η‟ αδνυκζα κα ηάκμοκε παζπκίδζ. Σζ εέθακε κα ιάεμοκε ηαζ κα ακαηαθφρμοκ; Δίπακ ηεκά ιεβάθα κα ηαθφρμοκ. Δηεί ηαζ δ Δθθάδα ιαξ δμοθεφεζ ηαζ ιμπεεί Μαγί ι‟ υθμοξ ημοξ άθθμοξ ηάκμοκ Φοζζηή. Πχξ έβζκε μ ηυζιμξ ιαξ; Σζ είκ‟ δ ακηζφθδ; Φηζάπκμοκ απ‟ ηδκ εκένβεζα λακά ηδκ πνχηδ φθδ. Κζ υθμζ μζ επζζηήιμκεξ ιε ηδ ζοκενβαζία δμοθεφμοκε ημο ηυζιμο ιαξ κα ανμφκε ηδκ πμνεία. ηαζ ηάκμοκε πεζνάιαηα, δμοθεφμοκε ζενί ηαζ κα πςξ ελδβήζακε ημο ηυζιμο ηδκ ανπή. 78

ATLAS, CMS, ALICE ηαζ LHCb πνμζπαεμφκ, κα ανμοκ, ηδξ φθδξ ηδ δμιή πζθζάδεξ πνυκζα πέναζακ απυ ημ Μεβάθμ Bang ηζ αηυιδ δεκ ηαηάθααακ η‟ αζηένζα πμφ ημ πακ. Κακηάνζα αζηενυζημκδξ πανάπεδηακ απυ ηυηε ηαζ δνάζδ ακάθααακ ηενάζηζεξ δοκάιεζξ. Πάκς ηαζ ηάης quark ημ άημιμ ζοκεέημοκ ηαζ πάκς ημο ζδζυηδηεξ πμθθέξ εκαπμεέημοκ. Να λένεζξ ακ ιουκζα ή θςηυκζα εα δεζξ ηάπμο ιάγα παίγεζ κα έδςζε ημ Higgs ηαζ ζηδκ φθδ απμδείπεδηε ιεηά απυ ηυζα πνυκζα υηζ ηδ ιάγα δίκμοκε ημο Higgs ιπμγυκζα! 79

Τν ηξαγνύδη καο CERN rap ΢΄ έκα ιεβάθμ ημφκεθ ζηα ζφκμνα πάκς Γαθθία – Δθαεηία ηα ηάκμοκ άκς – ηάης 100 ιέηνα ηάης απυ ηδ βδ ιαγεφηδηακ μζ θοζζημί κα ηάκμοκ ηδκ ανπή. Καζ θηζάλακε ιζα ζήναββα ιεβάθδ βζα ηαλίδζ ηζ αθήζακε η‟ αδνυκζα κα ηάκμοκε παζπκίδζ. Σζ εέθακε κα ιάεμοκε ηαζ κα ακαηαθφρμοκ; Δίπακ ηεκά ιεβάθα κα ηαθφρμοκ. Δηεί ηαζ δ Δθθάδα ιαξ δμοθεφεζ ηαζ ιμπεεί Μαγί ι‟ υθμοξ ημοξ άθθμοξ ηάκμοκ Φοζζηή. Πχξ έβζκε μ ηυζιμξ ιαξ; Σζ είκ‟ δ ακηζφθδ; Φηζάπκμοκ απ‟ ηδκ εκένβεζα λακά ηδκ πνχηδ φθδ. Κζ υθμζ μζ επζζηήιμκεξ ιε ηδ ζοκενβαζία δμοθεφμοκε ημο ηυζιμο ιαξ κα ανμφκε ηδκ πμνεία. 80

ηαζ ηάκμοκε πεζνάιαηα, δμοθεφμοκε ζενί ηαζ κα πςξ ελδβήζακε ημο ηυζιμο ηδκ ανπή. ATLAS, CMS, ALICE ηαζ LHCb πνμζπαεμφκ, κα ανμοκ, ηδξ φθδξ ηδ δμιή πζθζάδεξ πνυκζα πέναζακ απυ ημ Μεβάθμ Bang ηζ αηυιδ δεκ ηαηάθααακ η‟ αζηένζα πμφ ημ πακ. Κακηάνζα αζηενυζημκδξ πανάπεδηακ απυ ηυηε ηαζ δνάζδ ακάθααακ ηενάζηζεξ δοκάιεζξ. Πάκς ηαζ ηάης quark ημ άημιμ ζοκεέημοκ ηαζ πάκς ημο ζδζυηδηεξ πμθθέξ εκαπμεέημοκ. Να λένεζξ ακ ιουκζα ή θςηυκζα εα δεζξ ηάπμο ιάγα παίγεζ κα έδςζε ημ Higgs ηαζ ζηδκ φθδ απμδείπεδηε ιεηά απυ ηυζα πνυκζα υηζ ηδ ιάγα δίκμοκε ημο Higgs ιπμγυκζα! 81

Φσηνγξαθηθό πιηθό από ην CERN (από ην πξνζσπηθό αξρείν ηεο θπζηθνύ καο, θαο Δπγελίαο Πνηεξηάδνπ) 82

83

84

85

86