Η μαγεία των φωτονίων

Μητροπολίτου Μεσογαίας & Λαυρεωτικῆς Νικολάου

Ζοῦμε σὲ ἕναν πανέμορφο κόσμο ποὺ τὸ μυστικό τῆς ζωῆς τὸ σηκώνουν μικροσκοπικὲς ὀντότητες, ποὺ λέγονται γονίδια. Εἶναι δυσδιάκριτα, δὲν φαίνονται. Ὅμως αὐτὰ προσδιορίζουν τὴ ζωὴ καὶ τὰ ἰδιώματά της. Αὐτὰ χαρακτηρίζουν τὸ κάθε πρόσωπο, καθορίζουν τὴν ταυτότητα. Μὲ ἀκρίβεια καὶ λεπτομέρειες.

Κολυμπᾶμε μέσα σὲ ἕναν ὠκεανὸ ἄπειρων σωματιδίων, ποὺ ταυτοποιοῦνται μὲ ποικίλα καὶ παράξενα ὀνόματα: Quarks, γκλουόνια, μποζόνια, λεπτόνια, βαρυόνια, νετρίνα, φωτόνια καὶ πλῆθος ἄλλων. Καὶ ποὺ δὲν φαίνονται. Ὅμως αὐτὰ τὰ μικρὰ στηρίζουν τὸ μεγαλεῖο αὐτοῦ τοῦ κόσμου. Αὐτὰ κρύβουν τὸ μυστήριό του. 

Ὅλα ἔχουν τὴν ἀποστολὴ καὶ τὴ σημασία τους. Ὅσο μικρὰ κι ἂν εἶναι. Κάποια εἶναι ὑπεύθυνα γιὰ τὴ μᾶζα. Λέγονται μποζόνια. Οὔτε καταλαβαίνουμε γιατί. Χωρὶς ὅμως αὐτὰ δὲν θὰ ψηλαφούσαμε τὸν κόσμο μας. Ἄλλα πάλι βοηθοῦν στὴ διάδοση τῶν δυνάμεων. Κάποια εἶναι γνωστὰ ὡς γκλουόνια. Κι αὐτὸ κακόηχο. Καὶ ἄλλα συγκροτοῦν τὸ φῶς. Αὐτὰ λέγονται φωτόνια. Πιὸ εὔηχο ὄνομα.

Μᾶζα, δυνάμεις, φῶς

Εἶναι σημαντικὸ νὰ ἑρμηνεύεται ἡ μᾶζα ἢ νὰ δικαιολογεῖται ἡ διάδοση τῶν δυνάμεων. Ἡ ὕλη ψηλαφεῖται, οἱ δυνάμεις συντηροῦν τὴν κίνηση καὶ διατηροῦν τὶς ἰσορροπίες. Ἔτσι κατανοοῦμε τὴν ὕλη καὶ τὴ βαρύτητα.

Γιὰ κάποιον ὅμως λόγο, τὸ φωτόνιο ἔχει ἕνα μοναδικὸ μεγαλεῖο. Εἶναι πολὺ εὐγενές, δὲν ἔχει μᾶζα, ἀλλὰ ὅμως ὑπάρχει. Καὶ μάλιστα μπορεῖ νὰ γεννήσει μᾶζα. Κουβαλάει ἐνέργεια. Κυρίως ὅμως δείχνει καὶ φανερώνει. Χάρις στὰ φωτόνια ἀπολαμβάνουμε τὸ αἴσθημα τῆς ὅρασης. 

Ὁ κόσμος φαίνεται. Καὶ εἶναι τόσο ὄμορφος. Πλῆθος χρωμάτων, ἐντυπωσιακὲς συμμετρίες, ἐκπληκτικὲς ἀσυμμετρίες, ἀντιθέσεις, ἀνακλάσεις, ἁρμονία, βάθος, ἐναλλαγές. Χωρὶς τὰ φωτόνια δὲν θὰ ξέραμε τὶ θὰ πεῖ κάλλος, ὀμορφιά, αἰσθητική, ποικιλία, ὀπτικὴ ἁρμονία. Δὲν θὰ μπορούσαμε νὰ συγκρίνουμε. Σὰν αὐτὰ νὰ δίνουν ζωὴ στὴν ὕλη.

Τὰ φωτόνια ἐπιβεβαιώνουν τὴν ὕπαρξη τοῦ κόσμου, κυρίως ὅμως ἀποκαλύπτουν τὴν ὀμορφιά του. Ἀλλὰ γιὰ νὰ τὴν δεῖς, πρέπει νὰ τὰ ἀνακαλύψεις.

Σ’ αὐτὸ βοηθοῦν τὰ μάτια μας. Ὅταν αὐτὰ χάνουν τὴν ἀκρίβεια ἢ τὴν εὐαισθησία τους, τότε χρησιμοποιοῦμε διορθωτικοὺς φακούς. Γιὰ νὰ ἀντικρύσουμε τὰ μικρὰ ἀντικείμενα ποὺ δὲν διακρίνονται, ἔχουμε τὰ μικροσκόπια. Γιὰ τὰ μακρινὰ ποὺ ἐπίσης εἶναι ἀθέατα, κατασκευάσαμε τὰ τηλεσκόπια. Κι ἔτσι βλέπουμε καὶ αὐτὰ ποὺ ...δὲν φαίνονται. Εἶναι πολὺ ὄμορφος ὁ κόσμος μας. Καὶ περικλείει πολλὴ σοφία. 

Ἡ ὀμορφιὰ κρύβεται πίσω ἀπὸ αὐτὸ ποὺ αὐτὸς δείχνει. Καὶ ἡ σοφία μέσα σὲ αὐτὸ ποὺ κρύβει. Τὸ πρῶτο τὸ ἀπολαμβάνει τὸ μάτι. Τὸ δεύτερο μαγεύει τὴ σκέψη. Χωρὶς τὸ ἐρέθισμα τῆς θεατῆς ὀμορφιᾶς, ἡ σκέψη δὲν θὰ μποροῦσε νὰ κάνει τὰ διεισδυτικὰ ταξείδια της. Γι’ αὐτὸ εἶναι τόσο πολύτιμα τὰ φωτόνια.

Ἄλλοτε πάλι μὲ τὰ τηλεσκόπια φωτογραφίζουμε ἢ ἀνιχνεύουμε. Δὲν βλέπουμε. Δὲν εἶναι τὸ ἴδιο. Ἡ ἀνίχνευση προκαλεῖ τὸν ἐνθουσιασμὸ τῆς διαπίστωσης. Ἡ σκέψη τὴ μαγεία τῆς ἀνακάλυψης. Ἡ θέα ὅμως εἶναι αὐτὴ ποὺ γεννᾶ τὴ συγκίνηση τῆς ἀμεσότητας. Εἶναι ὑπέροχο πράγμα οἱ αἰσθήσεις μας. Καὶ κυρίως ἡ ὅραση.

Λέγει ὁ Ἐλύτης: Θεέ μου, πόσο μπλὲ ξοδεύεις γιὰ νὰ μὴ σὲ βλέπουμε! Κι ἐμεῖς συμπληρώνουμε: Θεέ μου, πόσα φωτόνια ἔφτιαξες γιὰ νὰ σὲ ὑποψιαζόμαστε!

«Εἶπεν ὁ Θεός: γενηθήτω φῶς∙ καὶ ἐγένετο φῶς». Μάλιστα «ἐν ἀρχῇ», τὸ πρῶτο πράγμα. Τελικά, τὸ σωμάτιο τοῦ Θεοῦ δὲν εἶναι τὸ μποζόνιο οὔτε λέγεται higgs∙ αὐτὸ δὲν θὰ πεῖ τίποτα. Τὸ σωμάτιο τοῦ Θεοῦ εἶναι τὸ φωτόνιο. Καὶ ἡ πύλη πρὸς τὸν κόσμο τὸ τηλεσκόπιο. Βάζεις τὸ μάτι σου στὸν φακὸ καὶ ξεχύνεσαι στὸ ἄπειρο. Ἐκεῖ ποὺ συναντᾶται ἡ ὀμορφιὰ μὲ τὴν ἀλήθεια. Τὸ μάτι βλέπει. Ἡ καρδιὰ χτυπάει. Ἡ σκέψη καλπάζει. Διαλέγεται μὲ τὰ φωτόνια.

Εἶναι ἐκπληκτικὴ ἡ θέα, ἡ ζωντανὴ εἰκόνα. Ἰδίως στὴν πατρίδα μας. Θάλασσες, νησάκια, οὐρανός. Κόλποι, παραλίες, λόφοι, ὅλα μαζί. Ἡ φυσική της ὀμορφιὰ σὲ ταξειδεύει. Σὲ κάνει νὰ θέλεις ἢ νὰ μείνεις γιὰ πάντα στὴ γῆ ἢ νὰ φύγεις. Θέλεις νὰ ζεῖς γιὰ πάντα. Καὶ ἂν αὐτὸ δὲν γίνεται στὴ γῆ, θέλεις νὰ πᾶς ἀλλοῦ. Ἡ ὀμορφιὰ ἐνδυμανώνει τὴν αἰωνιότητά σου. Βάζεις τὸ μάτι στὸ τηλεσκόπιο καὶ φεύγεις. Φεύγεις στὸ ἄπειρο. Χάνεσαι στὸν χῶρο. Ἐλευθερώνεσαι ἀπὸ τὸν χρόνο. Τί ὡραία ἡ αἴσθηση τοῦ σύμπαντος!

Ἀλλὰ μετὰ ἀπὸ λίγο καὶ τὸ ἄπειρο σοῦ εἶναι πεπερασμένο. Καὶ ὁ χρόνος λίγος. Θέλεις νὰ φύγεις κι ἄλλο. Θέλεις ἀπὸ τὴν ὀμορφιὰ τῶν ὁρωμένων νὰ περάσεις στὴ ἐμπειρία τῶν ἀθεάτων. Καὶ ὅλα αὐτὰ τὰ χρωστᾶς στὰ φωτόνια. Τὰ φωτόνια σοῦ δείχνουν τὴν ὀμορφιὰ τοῦ κτιστοῦ καὶ σὲ ὑποψιάζουν γιὰ τὴν ἀλήθεια τοῦ ἀκτίστου. Τὰ φωτόνια δείχνουν Αὐτὸν ποὺ δὲν φαίνεται. Δείχνουν τὸν Θεό.

Θέλω νὰ ἐκφράσω τὴ χαρά μου γιὰ τὴν εὐκαιρία τῆς ἀποψινῆς βραδιᾶς καὶ τὶς πολλὲς εὐχαριστίες μου στὸν κ. Τσίγκανο καὶ γιὰ τὴν πρόσκληση καὶ γιὰ τὴ δυνατότητα νὰ ἀνοίξω γιὰ λίγο μπροστά σας τὴν καρδιά μου. Εἶναι πολὺ ὡραῖο πράγμα ἡ ζωή σου νὰ φιλοξενεῖ καὶ αἴσθηση Ἀστροφυσικῆς καὶ ἐμπειρία ἱερωσύνης.

Καὶ εἶναι θαυμάσιο νὰ περνᾶς μιὰ ὄμορφη βραδιὰ στὴν Πεντέλη, μὲ ἀνοιχτὸ τὸν θόλο, κυνηγώντας φωτόνια. Ἴσως καλύτερο ἀπὸ τὸ νὰ ψάχνεις χρόνια ὁλόκληρα ἕνα μποζόνιο στὴ Γενεύη!

Σᾶς εὐχαριστῶ πολύ.

*Δυὸ λόγια στὴν ἐκδήλωση τοῦ Ἐθνικοῦ Ἀστεροσκοπείου Ἀθηνῶν, μὲ ἀφορμὴ τὴν πλήρη ἀποκατάσταση τοῦ ἱστορικοῦ τηλεσκοπίου Newall, Παλ. Πεντέλη, 21.9.2013.

πηγή-imml.gr

Διαβάστε περισσότερα... »

Η μαγεία των φωτονίων

Η ΜΑΓΕΙΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΝΙΩΝ* 

Μητροπολίτου Μεσογαίας & Λαυρεωτικῆς Νικολάου

Ζοῦμε σὲ ἕναν πανέμορφο κόσμο ποὺ τὸ μυστικό τῆς ζωῆς τὸ σηκώνουν μικροσκοπικὲς ὀντότητες ποὺ λέγονται γονίδια. Εἶναι δυσδιάκριτα, δὲν φαίνονται. Ὅμως αὐτὰ προσδιορίζουν τὴ ζωὴ καὶ τὰ ἰδιώματά της. Αὐτὰ χαρακτηρίζουν τὸ κάθε πρόσωπο, καθορίζουν τὴν ταυτότητα. Μὲ ἀκρίβεια καὶ λεπτομέρειες.

Κολυμπᾶμε μέσα σὲ ἕναν ὠκεανὸ ἄπειρων σωματιδίων, ποὺ ταυτοποιοῦνται μὲ ποικίλα καὶ παράξενα ὀνόματα: Quarks, γκλουόνια, μποζόνια, λεπτόνια, βαρυόνια, νετρίνα, φωτόνια καὶ πλῆθος ἄλλων. Καὶ ποὺ δὲν φαίνονται. Ὅμως αὐτὰ τὰ μικρὰ στηρίζουν τὸ μεγαλεῖο αὐτοῦ τοῦ κόσμου. Αὐτὰ κρύβουν τὸ μυστήριό του. Ὅλα ἔχουν τὴν ἀποστολὴ καὶ τὴ σημασία τους. Ὅσο μικρὰ κι ἂν εἶναι. Κάποια εἶναι ὑπεύθυνα γιὰ τὴ μᾶζα. Λέγονται μποζόνια. Οὔτε καταλαβαίνουμε γιατί. Χωρὶς ὅμως αὐτὰ δὲν θὰ ψηλαφούσαμε τὸν κόσμο μας. Ἄλλα πάλι βοηθοῦν στὴ διάδοση τῶν δυνάμεων. Κάποια εἶναι γνωστὰ ὡς γκλουόνια. Κι αὐτὸ κακόηχο. Καὶ ἄλλα συγκροτοῦν τὸ φῶς. Αὐτὰ λέγονται φωτόνια. Πιὸ εὔηχο ὄνομα.

Μᾶζα, δυνάμεις, φῶς.

Εἶναι σημαντικὸ νὰ ἑρμηνεύεται ἡ μᾶζα ἢ νὰ δικαιολογεῖται ἡ διάδοση τῶν δυνάμεων. Ἡ ὕλη ψηλαφεῖται, οἱ δυνάμεις συντηροῦν τὴν κίνηση καὶ διατηροῦν τὶς ἰσορροπίες. Ἔτσι κατανοοῦμε τὴν ὕλη καὶ τὴ βαρύτητα.

Γιὰ κάποιον ὅμως λόγο, τὸ φωτόνιο ἔχει ἕνα μοναδικὸ μεγαλεῖο. Εἶναι πολὺ εὐγενές, δὲν ἔχει μᾶζα, ἀλλὰ ὅμως ὑπάρχει. Καὶ μάλιστα μπορεῖ νὰ γεννήσει μᾶζα. Κουβαλάει ἐνέργεια. Κυρίως ὅμως δείχνει καὶ φανερώνει. Χάρις στὰ φωτόνια ἀπολαμβάνουμε τὸ αἴσθημα τῆς ὅρασης. Ὁ κόσμος φαίνεται. Καὶ εἶναι τόσο ὄμορφος. Πλῆθος χρωμάτων, ἐντυπωσιακὲς συμμετρίες, ἐκπληκτικὲς ἀσυμμετρίες, ἀντιθέσεις, ἀνακλάσεις, ἁρμονία, βάθος, ἐναλλαγές. Χωρὶς τὰ φωτόνια δὲν θὰ ξέραμε τὶ θὰ πεῖ κάλλος, ὀμορφιά, αἰσθητική, ποικιλία, ὀπτικὴ ἁρμονία. Δὲν θὰ μπορούσαμε νὰ συγκρίνουμε. Σὰν αὐτὰ νὰ δίνουν ζωὴ στὴν ὕλη.

Τὰ φωτόνια ἐπιβεβαιώνουν τὴν ὕπαρξη τοῦ κόσμου, κυρίως ὅμως ἀποκαλύπτουν τὴν ὀμορφιά του. Ἀλλὰ γιὰ νὰ τὴν δεῖς, πρέπει νὰ τὰ ἀνακαλύψεις.

Σ’ αὐτὸ βοηθοῦν τὰ μάτια μας. Ὅταν αὐτὰ χάνουν τὴν ἀκρίβεια ἢ τὴν εὐαισθησία τους, τότε χρησιμοποιοῦμε διορθωτικοὺς φακούς. Γιὰ νὰ ἀντικρύσουμε τὰ μικρὰ ἀντικείμενα ποὺ δὲν διακρίνονται, ἔχουμε τὰ μικροσκόπια. Γιὰ τὰ μακρινὰ ποὺ ἐπίσης εἶναι ἀθέατα, κατασκευάσαμε τὰ τηλεσκόπια. Κι ἔτσι βλέπουμε καὶ αὐτὰ ποὺ ...δὲν φαίνονται. Εἶναι πολὺ ὄμορφος ὁ κόσμος μας. Καὶ περικλείει πολλὴ σοφία. Ἡ ὀμορφιὰ κρύβεται πίσω ἀπὸ αὐτὸ ποὺ αὐτὸς δείχνει. Καὶ ἡ σοφία μέσα σὲ αὐτὸ ποὺ κρύβει. Τὸ πρῶτο τὸ ἀπολαμβάνει τὸ μάτι. Τὸ δεύτερο μαγεύει τὴ σκέψη. Χωρὶς τὸ ἐρέθισμα τῆς θεατῆς ὀμορφιᾶς, ἡ σκέψη δὲν θὰ μποροῦσε νὰ κάνει τὰ διεισδυτικὰ ταξείδια της. Γι’ αὐτὸ εἶναι τόσο πολύτιμα τὰ φωτόνια.

Ἄλλοτε πάλι μὲ τὰ τηλεσκόπια φωτογραφίζουμε ἢ ἀνιχνεύουμε. Δὲν βλέπουμε. Δὲν εἶναι τὸ ἴδιο. Ἡ ἀνίχνευση προκαλεῖ τὸν ἐνθουσιασμὸ τῆς διαπίστωσης. Ἡ σκέψη τὴ μαγεία τῆς ἀνακάλυψης. Ἡ θέα ὅμως εἶναι αὐτὴ ποὺ γεννᾶ τὴ συγκίνηση τῆς ἀμεσότητας. Εἶναι ὑπέροχο πράγμα οἱ αἰσθήσεις μας. Καὶ κυρίως ἡ ὅραση.

Λέγει ὁ Ἐλύτης: Θεέ μου, πόσο μπλὲ ξοδεύεις γιὰ νὰ μὴ σὲ βλέπουμε! Κι ἐμεῖς συμπληρώνουμε: Θεέ μου, πόσα φωτόνια ἔφτιαξες γιὰ νὰ σὲ ὑποψιαζόμαστε!

«Εἶπεν ὁ Θεός: γενηθήτω φῶς∙ καὶ ἐγένετο φῶς». Μάλιστα «ἐν ἀρχῇ», τὸ πρῶτο πράγμα. Τελικά, τὸ σωμάτιο τοῦ Θεοῦ δὲν εἶναι τὸ μποζόνιο οὔτε λέγεται higgs∙ αὐτὸ δὲν θὰ πεῖ τίποτα. Τὸ σωμάτιο τοῦ Θεοῦ εἶναι τὸ φωτόνιο. Καὶ ἡ πύλη πρὸς τὸν κόσμο τὸ τηλεσκόπιο. Βάζεις τὸ μάτι σου στὸν φακὸ καὶ ξεχύνεσαι στὸ ἄπειρο. Ἐκεῖ ποὺ συναντᾶται ἡ ὀμορφιὰ μὲ τὴν ἀλήθεια. Τὸ μάτι βλέπει. Ἡ καρδιὰ χτυπάει. Ἡ σκέψη καλπάζει. Διαλέγεται μὲ τὰ φωτόνια.

Εἶναι ἐκπληκτικὴ ἡ θέα, ἡ ζωντανὴ εἰκόνα. Ἰδίως στὴν πατρίδα μας. Θάλασσες, νησάκια, οὐρανός. Κόλποι, παραλίες, λόφοι, ὅλα μαζί. Ἡ φυσική της ὀμορφιὰ σὲ ταξειδεύει. Σὲ κάνει νὰ θέλεις ἢ νὰ μείνεις γιὰ πάντα στὴ γῆ ἢ νὰ φύγεις. Θέλεις νὰ ζεῖς γιὰ πάντα. Καὶ ἂν αὐτὸ δὲν γίνεται στὴ γῆ, θέλεις νὰ πᾶς ἀλλοῦ. Ἡ ὀμορφιὰ ἐνδυμανώνει τὴν αἰωνιότητά σου. Βάζεις τὸ μάτι στὸ τηλεσκόπιο καὶ φεύγεις. Φεύγεις στὸ ἄπειρο. Χάνεσαι στὸν χῶρο. Ἐλευθερώνεσαι ἀπὸ τὸν χρόνο. Τί ὡραία ἡ αἴσθηση τοῦ σύμπαντος!

Ἀλλὰ μετὰ ἀπὸ λίγο καὶ τὸ ἄπειρο σοῦ εἶναι πεπερασμένο. Καὶ ὁ χρόνος λίγος. Θέλεις νὰ φύγεις κι ἄλλο. Θέλεις ἀπὸ τὴν ὀμορφιὰ τῶν ὁρωμένων νὰ περάσεις στὴ ἐμπειρία τῶν ἀθεάτων. Καὶ ὅλα αὐτὰ τὰ χρωστᾶς στὰ φωτόνια. Τὰ φωτόνια σοῦ δείχνουν τὴν ὀμορφιὰ τοῦ κτιστοῦ καὶ σὲ ὑποψιάζουν γιὰ τὴν ἀλήθεια τοῦ ἀκτίστου. Τὰ φωτόνια δείχνουν Αὐτὸν ποὺ δὲν φαίνεται. Δείχνουν τὸν Θεό.

Θέλω νὰ ἐκφράσω τὴ χαρά μου γιὰ τὴν εὐκαιρία τῆς ἀποψινῆς βραδιᾶς καὶ τὶς πολλὲς εὐχαριστίες μου στὸν κ. Τσίγκανο καὶ γιὰ τὴν πρόσκληση καὶ γιὰ τὴ δυνατότητα νὰ ἀνοίξω γιὰ λίγο μπροστά σας τὴν καρδιά μου. Εἶναι πολὺ ὡραῖο πράγμα ἡ ζωή σου νὰ φιλοξενεῖ καὶ αἴσθηση Ἀστροφυσικῆς καὶ ἐμπειρία ἱερωσύνης.

Καὶ εἶναι θαυμάσιο νὰ περνᾶς μιὰ ὄμορφη βραδιὰ στὴν Πεντέλη μὲ ἀνοιχτὸ τὸν θόλο κυνηγώντας φωτόνια. Ἴσως καλύτερο ἀπὸ τὸ νὰ ψάχνεις χρόνια ὁλόκληρα ἕνα μποζόνιο στὴ Γενεύη!

Σᾶς εὐχαριστῶ πολύ.

*Δυὸ λόγια στὴν ἐκδήλωση τοῦ Ἐθνικοῦ Ἀστεροσκοπείου Ἀθηνῶν, μὲ ἀφορμὴ τὴν πλήρη ἀποκατάσταση τοῦ ἱστορικοῦ τηλεσκοπίου Newall, Παλ. Πεντέλη, 21.9.2013.

πηγή-imml.gr

Διαβάστε περισσότερα... »

Ποιος είναι ο χρόνος ζωής του φωτονίου;

New work suggests that photons live for one billion billion (1018) years. 

(Courtesy: iStockphoto/jdillontoole)

Tο φωτόνιο – το κβάντο του φωτός ή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας – είναι γνωστό πως έχει μάζα ηρεμίας μηδέν.

Όμως υπάρχουν κάποιες θεωρίες που επιτρέπουν στα φωτόνια να έχουν μια μικρή μάζα ηρεμίας. Συνέπεια αυτής της θεώρησης είναι ότι τα φωτόνια θα μπορούσαν να διασπώνται σε ελαφρότερα στοιχειώδη σωματίδια.

Οπότε τίθεται το ερώτημα, αν μια τέτοια διάσπαση ήταν εφικτή, ποιος θα ήταν ο χρόνος ζωής του φωτονίου;

Superconducting mirrors made of copper covered by a thin layer of niobium. These mirrors are able to store microwave photons up to one-tenth of a second (Image: Michel Brune)

Στο ερώτημα αυτό απαντούν φυσικοί από την Γερμανία, εκτιμώντας πως το κατώτερο όριο στον χρόνο ζωής του φωτονίου είναι τρία χρόνια στο σύστημα αναφοράς του φωτονίου, που μεταφράζεται σε περίπου 1018 χρόνια στο δικό μας σύστημα αναφοράς.

Είναι δύσκολο να δεχθεί κανείς την ιδέα ότι τα φωτόνια έχουν πεπερασμένη διάρκεια ζωής, δεδομένου ότι οι αστρονόμοι, παρατηρώντας μακρινά κοσμικά αντικείμενα, ανιχνεύουν φωτόνια που έχουν ηλικία δισεκατομμυρίων ετών.

Αλλά μερικές θεωρίες υποδεικνύουν ότι τα φωτόνια θα μπορούσαν να έχουν μια μικρή μεν, αλλά μη μηδενική μάζα ηρεμίας – το ανώτατο όριο που θέτουν στη μάζα του φωτονίου πειράματα με ηλεκτρομαγνητικά πεδία είναι 10-18 eV ή 10-54 kg.

Και με αυτή την μικρή μάζα, ένα φωτόνιο θα μπορούσε να διασπαστεί σε άλλα ελαφρύτερα στοιχειώδη σωματίδια, όπως ένα ζεύγος νετρίνου – αντινετρίνου (τα πιο ελαφρά γνωστά στοιχειώδη σωματίδια) ή σε άλλα – προς το παρόν άγνωστα σωματίδια – πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής.

Έρχεται λοιπόν τώρα, ο Julian Heeck από το Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής Max Planck στη Χαϊδελβέργη, και μετατρέπει κοσμολογικές παρατηρήσεις σε επιχειρήματα υπέρ της διάσπασης φωτονίων.

Χαρτογράφηση 

της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου

 από το δορυφόρο WMAP.

Συγκεκριμένα, εξέτασε την Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου, τα απομεινάρια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας της Μεγάλης Έκρηξης, από την εποχή που το σύμπαν ήταν πολύ νέο – περίπου 380.000 ετών.

Πριν από αυτή την εποχή, η ύλη και η ακτινοβολία ήταν άρρηκτα συνδεδεμένες μεταξύ τους. Αλλά καθώς το σύμπαν διένυε την περίοδο της πληθωριστικής διαστολής – μια περίοδος εκθετικά γρήγορης διαστολής – το καυτό πλάσμα ηλεκτρονίων και ελαφρών πυρήνων ψύχθηκε τόσο ώστε να μπορούν να σχηματιστούν ουδέτερα άτομα.

Αυτή η «αποσύνδεση» της ύλης και της ακτινοβολίας επέτρεψε στα φωτόνια να ταξιδεύουν ελεύθερα στο σύμπαν. Με τη πάροδο του χρόνου, τα μήκη κύματός τους μεγάλωναν εξαιτίας της διαστολής του σύμπαντος, για να φτάσουν σήμερα στην περιοχή των μικροκυμάτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος – που εντοπίζονται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση ως μια αμυδρή θερμική ακτινοβολία μέλανος σώματος.

Περισσότερα από 100 πειράματα έχουν μελετήσει την Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (ΚΑΜ), αφότου αυτή ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά, μεταξύ αυτών το COBE (Cosmic Background Explorer) της NASA, το WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) και η αποστολή Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, με τα οποία έχουν γίνει όλο και πιο ακριβείς μετρήσεις αυτής της ακτινοβολίας.

Στην πραγματικότητα, το φάσμα της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (ΚΑΜ) είναι το πιο ακριβές φάσμα μέλανος σώματος που έχει μετρηθεί μέχρι σήμερα στη φύση.

Είναι αυτό το φάσμα που ο Heek χρησιμοποίησε ως οδηγό στους υπολογισμούς του – συγκεκριμένα χρησιμοποίησε τα εξαιρετικά ακριβή δεδομένα της αποστολής COBE και τα συνέκρινε με το φάσμα που υπολόγισε, παίρνοντας υπόψιν την διάσπαση των φωτονίων.

Εάν το φωτόνιο έχει μάζα και διασπάται σε ελαφρύτερα σωματίδια, τότε η πυκνότητα των φωτονίων της ΚΑΜ θα πρέπει να μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αλλά αυτό με τη σειρά του θα σημαίνει πως το φάσμα της ΚΑΜ δεν θα ταυτίζεται τελείως με το φάσμα ενός ιδανικού μέλανος σώματος.

Αν η ΚΑΜ εκφράζει ένα σχεδόν τέλειο μαύρο σώμα, έστω και πολύ λίγα φωτόνια θα έχουν διασπαστεί κατά τη διάρκεια των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών ύπαρξης του σύμπαντος και έτσι από τις μετρήσεις της ΚΑΜ θα μπορούσε να προσδιοριστεί η διάρκεια της ζωής του φωτονίου.

Photon absorption for 800 MeV photon energy.

Χρησιμοποιώντας τις εκτιμήσεις της μάζας και τους περιορισμούς της ΚΑΜ, ο Heek υπολόγισε ότι ο χρόνος ζωής του φωτονίου, στο σύστημα αναφοράς του φωτονίου, είναι τρία έτη. 

Αλλά, καθώς αυτά τα φωτόνια, με τις μικροσκοπικές τους μάζες κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, παίρνοντας υπόψιν την διαστολή του χρόνου, στο δικό μας σύστημα αναφοράς αυτός ο χρόνος ισοδυναμεί με 1018 ή ένα δισεκατομμύριο δισεκατομμύρια χρόνια.

πηγή

Διαβάστε περισσότερα... »