Τα 7 μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντος (και γιατί είναι άλυτα)

Την τελευταία δεκαετία, τραβήξαμε φωτογραφίες από μαύρες τρύπες, κοιτάξαμε στην καρδιά των ατόμων και κοιτάξαμε πίσω στη γέννηση του Σύμπαντος. Κι όμως, υπάρχουν χασμουρητά κενά στην κατανόησή μας για το Σύμπαν και τους νόμους που το διέπουν. Αυτά είναι τα μυστήρια που θα προβληματίσουν τους φυσικούς και τους αστρονόμους την επόμενη δεκαετία και μετά.

Γιατί υπάρχει κάτι και όχι τίποτα;

Στην αρχή, σύμφωνα με την τυπική εικόνα της κοσμολογίας, ήταν το «πληθωριστικό κενό». Είχε εξαιρετικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και απωθητική βαρύτητα, με αποτέλεσμα να διαστέλλεται. Όσο περισσότερο υπήρχε, τόσο μεγαλύτερη ήταν η απώθηση και τόσο πιο γρήγορα επεκτεινόταν.

Όπως όλα τα «κβαντικά», αυτό το κενό ήταν απρόβλεπτο. Σε τυχαίες τοποθεσίες, αποσυντέθηκε σε συνηθισμένο, καθημερινό κενό. Η τεράστια ενέργεια του πληθωριστικού κενού έπρεπε να πάει κάπου.

Και προχώρησε στη δημιουργία ύλης και στη θέρμανση της σε μια απίστευτα υψηλή θερμοκρασία - στη δημιουργία μεγάλων κτυπημάτων. Το Σύμπαν μας είναι απλώς μια τέτοια φούσκα Big Bang στο διαρκώς διευρυνόμενο πληθωριστικό κενό.

Είναι αξιοσημείωτο ότι όλη αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να είχε ξεκινήσει με ένα κομμάτι πληθωριστικού κενού με μάζα ισοδύναμη με ένα σακουλάκι ζάχαρη. Και, βολικά, οι νόμοι της φυσικής –συγκεκριμένα, η κβαντική φυσική– επιτρέπουν σε τέτοια ύλη να εμφανιστεί από το τίποτα. Φυσικά, το επόμενο προφανές ερώτημα τώρα είναι:από πού προήλθαν οι νόμοι της φυσικής;

Το 1918, ο Γερμανός μαθηματικός Emmy Noether έριξε φως σε αυτό. Διαπίστωσε ότι οι μεγάλοι νόμοι διατήρησης είναι απλές συνέπειες βαθιών συμμετριών χώρου και χρόνου – πράγματα που παραμένουν ίδια αν αλλάξει η άποψή μας.

Μια εντυπωσιακή ιδιότητα τέτοιων συμμετριών είναι ότι είναι επίσης συμμετρίες του κενού - ενός εντελώς άδειου Σύμπαντος. Ίσως λοιπόν η μετάβαση από το τίποτα σε κάτι να μην ήταν τόσο μεγάλη υπόθεση. Ίσως ήταν απλώς μια αλλαγή από το τίποτα στο «δομημένο» τίποτα του γεμάτο γαλαξίες Σύμπαν μας.

Γιατί όμως έγινε η αλλαγή; Ο Αμερικανός φυσικός Victor Stenger επεσήμανε το γεγονός ότι, καθώς πέφτει η θερμοκρασία, το νερό μετατρέπεται σε δομημένο νερό ή πάγο, επειδή ο πάγος είναι πιο σταθερός. Θα μπορούσε, υπέθεσε, ότι το Σύμπαν πήγε από το τίποτα στο «δομημένο τίποτα» επειδή το δομημένο τίποτα δεν είναι πιο σταθερό;

Γιατί υπάρχει μια μαύρη τρύπα τέρας στην καρδιά κάθε γαλαξία;

Υπάρχουν περίπου δύο τρισεκατομμύρια γαλαξίες στο Σύμπαν μας και, από όσο γνωρίζουμε, σχεδόν ο καθένας περιέχει μια κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Κυμαίνονται σε μεγέθη από τέρατα, που ζυγίζουν σχεδόν 50 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, έως το νήπιο 4,3 εκατομμυρίων ηλιακής μάζας, γνωστό ως Τοξότης Α* στον πυρήνα του Γαλαξία μας (μία ηλιακή μάζα =μάζα του Ήλιου μας) . Αλλά το πώς έφτασαν εκεί είναι ένα από τα μεγάλα άλυτα μυστήρια της κοσμολογίας.

Γνωρίζουμε ότι μια αστρική μαύρη τρύπα σχηματίζεται σε μια έκρηξη σουπερνόβα κατά την οποία ο πυρήνας ενός άστρου εκρήγνυται. Αλλά κανείς δεν ξέρει πώς σχηματίζεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα.

Για το μεγαλύτερο μέρος της κοσμικής ιστορίας, τα κέντρα των γαλαξιών ήταν εκεί όπου πολλή ύλη είναι περιορισμένη σε μικρό όγκο. Θα μπορούσε να συμβαίνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίζονται σε ένα πυκνό αστρικό σμήνος από αστρικές μαύρες τρύπες που επανειλημμένα συγχωνεύονται μεταξύ τους.

Δοκιμαστικές αποδείξεις για αυτό προέρχονται από μια συγχώνευση μεταξύ δύο μαύρων τρυπών που αποκαλύφθηκε από μια ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Μια τρύπα ήταν πολύ μεγάλη για να είναι λείψανο σουπερνόβα και έτσι μπορεί να προήλθε από προηγούμενη συγχώνευση.

Ένας εναλλακτικός τρόπος για να σχηματιστεί μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα είναι από την άμεση συρρίκνωση ενός πυκνού νέφους αερίου. Θα μπορούσε να είναι ότι σχηματίζονται από έναν συνδυασμό κατάρρευσης σύννεφων και συγχωνεύσεων μαύρης τρύπας.

Είναι επίσης πιθανό ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν στη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό θα έδινε μια νέα απάντηση στο κοσμικό ερώτημα με το κοτόπουλο και το αυγό:ποιο ήταν το πρώτο – γαλαξίες ή υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες; Αντί να σχηματίζονται πρώτα οι γαλαξίες και μετά να γεννούν τέτοια τέρατα, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα σχηματίζονταν πρώτα και θα παρείχαν τους σπόρους γύρω από τους οποίους σχηματίστηκαν οι γαλαξίες των αστεριών.

Παρά τις μάζες τους, ακόμη και οι μεγαλύτερες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι ελάχιστα μεγαλύτερες από το Ηλιακό Σύστημα. Ωστόσο, προβάλλουν τη δύναμή τους σε εκατομμύρια έτη φωτός μέσω αντίθετα κατευθυνόμενων υπέρ-γρήγορων πίδακες ύλης. Όπου τέτοιοι πίδακες είναι γρήγοροι – στις εσωτερικές περιοχές ενός γαλαξία – διώχνουν το αέριο και εξαφανίζουν το σχηματισμό άστρων. όπου έχουν επιβραδυνθεί – στις εξωτερικές περιοχές – συμπιέζουν αέριο και πυροδοτούν το σχηματισμό άστρων.

Στην πραγματικότητα, ισχυροί πίδακες από τις μεγαλύτερες τρύπες φαίνεται να ελέγχουν τις μάζες των αστεριών που σχηματίζονται, με μια τάση προς μικρότερα, ψυχρότερα αστέρια όπως ο Ήλιος μας. Οπότε, ποιος ξέρει, ίσως να μπορούμε να ευχαριστήσουμε τον Τοξότη Α* για τον Ήλιο μας, χωρίς τον οποίο πιθανότατα δεν θα διαβάζατε αυτήν τη σελίδα.

Διαβάστε περισσότερα για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες:

• Οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις του Hubble:Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες
• Μπορεί να υπάρχει ζωή γύρω από μια μαύρη τρύπα;
• Η εικόνα M87 θα αλλάξει την κατανόησή μας για τις μαύρες τρύπες, αλλά γιατί ήταν τόσο δύσκολο να τραβήξουμε τη φωτογραφία;

Τι είναι η σκοτεινή ύλη;

Η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει καθόλου φως ή πολύ λίγο φως για να το ανιχνεύσουμε. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει επειδή βλέπουμε την επίδραση της βαρύτητάς του στα ορατά αστέρια και τους γαλαξίες. Για παράδειγμα, ο Γαλαξίας δεν θα μπορούσε να έχει σύρει αρκετή ύλη για να δημιουργήσει τα αστέρια του στα 13,82 δισεκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη χωρίς να υπάρχει πολλή αόρατη ύλη της οποίας η πρόσθετη βαρύτητα επιτάχυνε τα πράγματα.

Ο δορυφόρος Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας διαπίστωσε ότι η σκοτεινή ύλη αντιπροσωπεύει το 26,8 τοις εκατό της μάζας-ενέργειας του Σύμπαντος σε σύγκριση με το 4,5 τοις εκατό της κανονικής «ατομικής» ύλης. Επομένως, υπερτερεί των ορατών αστέρων και γαλαξιών κατά έναν παράγοντα περίπου έξι.

Για πολύ καιρό, οι προτιμώμενοι υποψήφιοι για σωματίδια σκοτεινής ύλης ήταν τα Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Μαζικά Σωματίδια ή WIMP. Αλλά παρόλο που αυτά τα σωματίδια ταιριάζουν, δεν έχουν εμφανιστεί στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων κοντά στη Γενεύη στην Ελβετία. Ένας υποψήφιος που κερδίζει εύνοια είναι το υπερελαφρύ «αξίον», ένα υποθετικό υποατομικό σωματίδιο. Ένας αουτσάιντερ κατάταξης παραμένει αρχέγονες μαύρες τρύπες, που έχουν απομείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Παραδόξως, κανένα πείραμα με βάση τη Γη δεν έχει βρει στοιχεία σκοτεινής ύλης, παρά τις δεκαετίες αναζήτησης. Είναι κατανοητό ότι δεν χρειάζεται τροποποίηση η θεωρία μας για την ύλη, αλλά η θεωρία της βαρύτητας. Ή ότι η σκοτεινή ύλη δεν είναι ένα ρευστό που αποτελείται από ένα μόνο σωματίδιο, αλλά είναι πολύπλοκη όπως η ατομική ύλη που βλέπουμε γύρω μας. Ίσως το Σύμπαν να είναι γεμάτο με σκοτεινά αστέρια και σκοτεινούς πλανήτες και σκοτεινή ζωή!

Διαβάστε περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη:

• Αναζητώντας απεγνωσμένα τη σκοτεινή ύλη:η αναζήτηση για το 95 τοις εκατό του Σύμπαντος
• Οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις του Hubble:Σκοτεινή ύλη

Υπάρχει χρόνος;

Ο χρόνος είναι αυτός που σταματά τα πάντα να συμβαίνουν ταυτόχρονα», είπε ο Αμερικανός φυσικός John Wheeler. Αλλά ο χρόνος είναι μια ολισθηρή έννοια. Τα περισσότερα από αυτά που πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε είναι ψευδή.

Για παράδειγμα, φανταζόμαστε τον χρόνο να κυλά. Ωστόσο, για να ρέει κάτι, πρέπει να ρέει σε σχέση με κάτι άλλο, όπως ένα ποτάμι ρέει σε σχέση με μια όχθη ποταμού. Ο χρόνος κυλά σε σχέση με κάτι άλλο – έναν δεύτερο τύπο χρόνου; Η ιδέα φαίνεται ανόητη. Πιθανότατα, η ροή του χρόνου είναι μια ψευδαίσθηση που δημιουργείται από τον εγκέφαλό μας για να οργανώσει τις πληροφορίες που πλημμυρίζουν συνεχώς μέσω των αισθήσεών μας.

Έχουμε επίσης μια ισχυρή αίσθηση ενός κοινού παρελθόντος, παρόντος και μέλλοντος. Ωστόσο, η ιδέα ενός κοινού παρόντος δεν εμφανίζεται πουθενά στη θεμελιώδη μας περιγραφή της πραγματικότητας:τη σχετικότητα. Ο ακριβής τρόπος με τον οποίο κόβεται ο χρόνος κάποιου άλλου εξαρτάται από το πόσο γρήγορα κινείται σε σχέση με εσάς ή από τη δύναμη της βαρύτητας που βιώνει.

Αυτά τα φαινόμενα είναι ορατά μόνο σε σχετικές ταχύτητες κοντά σε αυτή του φωτός ή σε εξαιρετικά ισχυρή βαρύτητα, γι' αυτό και δεν είναι εμφανή στον καθημερινό κόσμο. Ωστόσο, οδηγούν στην ιδέα ότι το χρονικό διάστημα ενός ατόμου δεν είναι το ίδιο με το διάστημα ενός άλλου ατόμου και ότι το διάστημα ενός ατόμου δεν είναι το ίδιο με του άλλου.

Στην πραγματικότητα, είναι χειρότερο. Χώρος και χρόνος είναι άρρηκτα συνδεδεμένοι. Στο Σύμπαν μας, όλα τα γεγονότα – από τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι τον θάνατο του Σύμπαντος – εκτίθενται σε έναν προϋπάρχοντα τετραδιάστατο χωροχρονικό χάρτη. Τίποτα στην πραγματικότητα δεν «κινείται» στο χρόνο.

Όπως έγραψε ο Αϊνστάιν μετά τον θάνατο του φίλου του Μικέλε Μπέσο:«Τώρα έφυγε από αυτόν τον παράξενο κόσμο λίγο πιο μπροστά μου. Αυτό δεν σημαίνει τίποτα. Άνθρωποι σαν εμάς, που πιστεύουν στη φυσική, γνωρίζουν ότι η διάκριση μεταξύ παρελθόντος, παρόντος και μέλλοντος είναι μόνο μια πεισματικά επίμονη ψευδαίσθηση.»

Αν η διαστολή του Σύμπαντος φανταστείτε να τρέχει προς τα πίσω σαν ταινία αντίστροφα, στις πρώτες της στιγμές ο χώρος και ο χρόνος διασπώνται και οι δύο. Οι φυσικοί επομένως υποπτεύονται ότι στη Μεγάλη Έκρηξη ο χρόνος προέκυψε από κάτι πιο θεμελιώδες. Μέχρι στιγμής, κανείς δεν ξέρει τι μπορεί να είναι αυτό.

Διαβάστε περισσότερα για το χρόνο:

• Γνωρίζει κανείς τι ώρα είναι;
• Γιατί ο χρόνος επιταχύνεται όταν γερνάτε;
• Θα τελειώσει ποτέ ο χρόνος;

Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια;

Είναι αόρατο, γεμίζει όλο το διάστημα και η απωστική του βαρύτητα επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος. Η «σκοτεινή ενέργεια» ανακαλύφθηκε από αστροφυσικούς το 1998. Μελετούσαν σουπερνόβα τύπου 1Α - αστρικές εκρήξεις που πιστεύεται ότι απελευθερώνουν μια σταθερή ποσότητα ενέργειας και καίγονται με μια τυπική φωτεινότητα όπως ένας κοσμικός λαμπτήρας 100 W.

Το πρόβλημα ήταν ότι οι πιο μακρινοί σουπερνόβα ήταν πιο αμυδροί από το αναμενόμενο. Η κοσμική διαστολή είχε επιταχυνθεί, ωθώντας τους πιο μακριά.

Εκείνη την εποχή, η μόνη δύναμη που πιστεύεται ότι λειτουργεί στο σύμπαν μεγάλης κλίμακας ήταν η βαρύτητα, η οποία λειτουργεί σαν ένας αόρατος ιστός μεταξύ των γαλαξιών, φρενάροντας την κοσμική διαστολή.

Η ανακάλυψη ότι η διαστολή του διαστήματος επιτάχυνε τους κατατρεγμένους κοσμολόγους που αναγκάστηκαν να υποθέσουν την ύπαρξη μιας ουσίας που αντιπροσωπεύει τα εκπληκτικά δύο τρίτα της μάζας-ενέργειας του Σύμπαντος. Αυτή η «σκοτεινή ενέργεια» κατέκλυσε τη βαρύτητα και απέκτησε τον έλεγχο του Σύμπαντος πριν από περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.

Μια πιθανότητα είναι ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια κοσμολογική σταθερά, μια εγγενής απώθηση του χώρου. Μια τέτοια απώθηση μπορεί να προκύψει από τις διακυμάνσεις της κβαντικής ενέργειας στο κενό.

Ωστόσο, όταν η κβαντική θεωρία, η καλύτερη θεωρία μας για τον υπομικροσκοπικό κόσμο, εφαρμόζεται στο κενό, οι θεωρητικοί προβλέπουν μια ενεργειακή πυκνότητα που είναι 10 ακολουθούμενη από 120 μηδενικά μεγαλύτερη από αυτή της σκοτεινής ενέργειας:η μεγαλύτερη απόκλιση μεταξύ μιας πρόβλεψης και μιας παρατήρησης σε την ιστορία της επιστήμης.

Είναι ευνόητο ότι η ασυμφωνία θα εξαφανιστεί όταν επιτέλους καταφέρουμε να συνδυάσουμε την κβαντική θεωρία με τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν. Εν τω μεταξύ, τα διαστημικά πειράματα μπορεί να βοηθήσουν. Το 2022, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος θα εκτοξεύσει τον Euclid, ο οποίος θα μετρήσει πώς η σκοτεινή ενέργεια ποικίλλει ανάλογα με τον κοσμικό χρόνο, ελπίζοντας να παρέχει μια ζωτική ένδειξη για την επίλυση αυτού που είναι το μεγαλύτερο παζλ στην επιστήμη.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια:

• Σκοτεινή ενέργεια κρύβεται στο Σύμπαν μας – να πώς θα τη βρούμε
• Μαύρες τρύπες και σκοτεινή ενέργεια:πώς το Hubble ανακάλυψε τα πιο σκοτεινά μυστικά του Σύμπαντος

Γιατί δεν έχουμε δει κανένα σημάδι εξωγήινων;

Το 1950, ο Ενρίκο Φέρμι, ο άνθρωπος που κατασκεύασε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα, γευμάτιζε στην καντίνα του εργαστηρίου βομβών στο Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό, όταν ξαφνικά είπε:«Πού είναι όλοι;» Όλοι γύρω από το τραπέζι ήξεραν ακριβώς τι εννοούσε.

Δεκαετίες αργότερα, η ερώτηση του Fermi εξετάστηκε ανεξάρτητα από τους Αμερικανούς φυσικούς Michael Hart και Frank Tipler. Ο Χαρτ σκέφτηκε ότι οι εξωγήινοι εξαπλώνονται σε όλο τον Γαλαξία μας και ο Τίπλερ σκέφτηκε ότι αυτοαναπαραγόμενες μηχανές, κατά την άφιξή τους σε ένα πλανητικό σύστημα, εκμεταλλεύονται τους πόρους για να δημιουργήσουν δύο αντίγραφα του εαυτού τους που συνεχίζουν να ταξιδεύουν.

Και οι δύο κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι, ακόμη και σε μέτριες ταχύτητες ταξιδιού, κάθε αστέρι στον Γαλαξία θα ήταν επισκέψιμο σε ένα κλάσμα της εποχής του Γαλαξία. Όπως συνειδητοποίησε ο Fermi, οι εξωγήινοι θα έπρεπε να είναι εδώ στη Γη. Δεν φαίνεται να είναι. Αυτό έγινε το «παράδοξο Fermi».

Έχουν προταθεί εκατοντάδες εξηγήσεις. Περιλαμβάνουν τις ιδέες ότι είμαστε η πρώτη νοημοσύνη που αναδύεται στον Γαλαξία και έτσι είμαστε εντελώς μόνοι, και ότι είμαστε ένας κόσμος νηπιαγωγείου, εκτός ορίων σε προηγμένους πολιτισμούς που μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την ανάπτυξή μας.

Μια πιο εγκόσμια πιθανότητα είναι να μην υπάρχει παράδοξο, γιατί τυχόν σημάδια επίσκεψης στο μακρινό παρελθόν θα διαγραφούνταν από τον άνεμο, τη βροχή και τις γεωλογικές διεργασίες. Πρόσφατα, ωστόσο, μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Jonathan Carroll-Nellenback του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ, στη Νέα Υόρκη, πρότεινε ότι ο Ήλιος μας μπορεί απλώς να έχει παρακαμφθεί από ένα κύμα εξωγήινης επέκτασης.

Παραμένει το ερώτημα γιατί δεν έχουμε δει κανένα σημάδι εξωγήινων στον Γαλαξία μας, παρά την αναζήτηση με τηλεσκόπια για περισσότερο από μισό αιώνα. Ωστόσο, μια ομάδα του πανεπιστημίου της Πολιτείας της Πενσυλβάνια με επικεφαλής τον Δρ Τζέισον Ράιτ λέει ότι δεν υπάρχει μυστήριο:έχουμε αναζητήσει ένα απλό κλάσμα του Γαλαξία, που ισοδυναμεί με το νερό σε ένα
υδρομασάζ σε σύγκριση με αυτό στους ωκεανούς της Γης.

Όπως παρατήρησε με τόση οξυδέρκεια ο Ντάγκλας Άνταμς στον Οδηγό Οτοστόπ στον Γαλαξία:«Το διάστημα είναι μεγάλο. Απλώς δεν θα πιστεύετε πόσο απέραντα, τρομερά, απίστευτα μεγάλο είναι.”

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με την αναζήτηση εξωγήινης ζωής:

• Θα έπρεπε να δηλώνουμε την ύπαρξή μας στην εξωγήινη ζωή;
• Γιατί θέλουμε να πιστεύουμε στους εξωγήινους
• Εξωγήινη ζωή στο Ηλιακό μας Σύστημα:5 καλύτερα μέρη για να κοιτάξετε

Γιατί η φύση έχει τριπλασιάσει τα βασικά δομικά στοιχεία της;

Η Say Lego κυκλοφόρησε μια έκδοση των τούβλων της στην οποία κάθε τούβλο ήταν εκατοντάδες φορές μεγαλύτερο από ένα τυπικό τούβλο. Και ας πούμε ότι στη συνέχεια κυκλοφόρησε μια άλλη έκδοση στην οποία τα τούβλα ήταν χιλιάδες φορές μεγαλύτερα. Θα σας συγχωρούσαν που νόμιζες ότι η εταιρεία είχε ξεγελαστεί. Αλλά αυτό ακριβώς έχει κάνει η φύση με τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της – τα κουάρκ και τα λεπτόνια.

Η κανονική ύλη αποτελείται μόνο από δύο είδη κουάρκ και δύο είδη λεπτονίων. Υπάρχει όμως και μια δεύτερη «γενιά» κουάρκ και λεπτονίων στα οποία όλα τα σωματίδια είναι πανομοιότυπα με τα πρώτα εκτός από εκατοντάδες φορές βαρύτερα, και μια τρίτη γενιά στην οποία είναι πανομοιότυπα αλλά χιλιάδες φορές βαρύτερα.

Οι βαρύτερες γενιές χρειάζονται πολλή ενέργεια για να δημιουργήσουν, γι' αυτό σπάνια συναντώνται σήμερα. Ωστόσο, είναι πιθανό ότι έπαιξαν κάποιο κρίσιμο ρόλο στο Big Bang. Αλλά γιατί οι άγρια ​​διαφορετικές μάζες των σωματιδίων σε κάθε γενιά; Ο Δρ Steven Weinberg, ένας Αμερικανός φυσικός και βραβευμένος με Νόμπελ, έκανε μια ενδιαφέρουσα εικασία.

Τα βασικά δομικά στοιχεία της ύλης αποκτούν τις μάζες τους αλληλεπιδρώντας με το πεδίο Higgs, ένα αόρατο ρευστό που γεμίζει όλο το διάστημα. Μπορείτε να σκεφτείτε ότι αλληλεπιδρούν με το σωματίδιο Higgs, ένα εντοπισμένο hummock σε αυτό το ενεργειακό πεδίο.

Ο Weinberg επισημαίνει ότι τα σωματίδια που αλληλεπιδρούν πιο έντονα με το πεδίο Higgs καταλήγουν με μάζες κοντά σε αυτές του σωματιδίου Higgs, και αυτά είναι τα σωματίδια όχι της πρώτης αλλά της τρίτης γενιάς.

Ίσως, εικάζει ο Weinberg, είναι τα μόνα σωματίδια που αλληλεπιδρούν άμεσα με το Higgs. Ίσως η δεύτερη γενιά να πάρει τις μάζες της αλληλεπιδρώντας με ένα μη ανακαλυφθέν σωματίδιο που αλληλεπιδρά απευθείας με το Higgs. Και ίσως η πρώτη γενιά να αποκτήσει τη δική της αλληλεπιδρώντας με ένα δεύτερο μη ανακαλυφθέν σωματίδιο που αλληλεπιδρά με το πρώτο.

Μοιάζει με εκείνο το παιχνίδι παιδικής χαράς στο οποίο μεταδίδεται ένα μήνυμα σε μια σειρά παιδιών και αυτό που αναμεταδίδεται απομακρύνεται όλο και περισσότερο από αυτό που ειπώθηκε αρχικά. Ίσως με κάθε κατώτερη γενιά, τα σωματίδια απομακρύνονται περισσότερο από το να «αισθάνονται» το πεδίο Higgs, έτσι ώστε η επίδραση της δημιουργίας μάζας να είναι πάντα αραιωμένη.

Ο Weinberg δεν γνωρίζει πώς θα μπορούσε να λειτουργήσει λεπτομερώς ένας τέτοιος μηχανισμός. Αλλά άλλοι φυσικοί πιστεύουν ότι μπορεί να έχει δώσει μια υπόδειξη για το πώς να λύσει το παζλ των τριπλών δομικών στοιχείων της φύσης.

• Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο τεύχος 359 του BBC Science Focus Magazine – μάθετε πώς να εγγραφείτε εδώ