Έλληνας κυνηγός της σκοτεινής ύλης

Εχετε σκεφθεί ποτέ πως το 99,99999% του ατόμου αποτελείται από κενό; Εχετε αναρωτηθεί τι κάνει τον Ηλιο και τα άλλα αστέρια να είναι τόσο φωτεινά; Γιατί παρά τη μεγάλη ταχύτητα με την οποία κινούνται τα ουράνια σώματα τελικά συγκροτούν ηλιακά συστήματα; Αυτά είναι ορισμένα από τα βασικά ερωτήματα για τη δημιουργία και οργάνωση της ύλης που προσπαθεί να απαντήσει η σύγχρονη φυσική. Ταυτόχρονα, τα ανοιχτά ερωτήματα γύρω από την άγνωστη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, που αθροιστικά αποτελούν το 95% του σύμπαντος, μας καλούν να ψάξουμε βαθύτερα.

Βασικά εργαλεία σε αυτή την προσπάθεια είναι οι επιταχυντές σωματιδίων, όπως ο LHC στο CERN, που λειτουργούν ως πανίσχυρα μικροσκόπια που μας επιτρέπουν να μελετήσουμε την ύλη στις πολύ μικρές κλίμακες. Παράλληλα με τους επιταχυντές, πειράματα υψηλής ακριβείας που πραγματοποιούνται σε χαμηλότερες ενέργειες, λειτουργούν συμπληρωματικά στην αναζήτηση νέας φυσικής. Ιχνος νέας φυσικής θα μπορούσε να είναι μια μικρή απόκλιση στη συμπεριφορά ενός σωματιδίου από το καθιερωμένο πρότυπο.

Ενας από τους πρωτοπόρους παγκοσμίως σε αυτή την έρευνα είναι ο καθηγητής Γιάννης Σεμερτζίδης, διευθυντής του Κέντρου για την αναζήτηση Αξιονίων και Φυσικής Υψηλής Ακριβείας (Axions and Precision Physics Research) στην Daejeon της Νότιας Κορέας.

Ο Γιάννης Σεμερτζίδης στην Daejeon της Νότιας Κορέας.

Από την Κατερίνη

Με καταγωγή από την Κατερίνη, πραγματοποίησε προπτυχιακές σπουδές στη Φυσική στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Στην τρίτη χρονιά των προπτυχιακών σπουδών του παρακολούθησε το εργαστήριο πυρηνικής φυσικής. «Εκεί γνώρισα έναν από τους επιστημονικούς συνεργάτες του τομέα, τον Κωνσταντίνο Ζιούτα, που υπήρξε από πολλές απόψεις ο μέντοράς μου. Ξεχώρισα αμέσως την εργατικότητά του και το πόσο προσιτός ήταν με τους φοιτητές. Εκείνος με έστρεψε προς την πυρηνική φυσική και μου έδωσε και την αυτοπεποίθηση που χρειάζεται κανείς για να προχωρήσει στη ζωή».

Στο πλαίσιο της διπλωματικής του, μελέτησε την αλληλεπίδραση των φορτισμένων σωματιδίων της κοσμικής ακτινοβολίας με την ατμόσφαιρα, ενώ συνέχισε την έρευνά του στο πείραμα CPLEAR στο CERN. Το 1985, θα φύγει για τη Νέα Υόρκη, για να πραγματοποιήσει το διδακτορικό του στο πανεπιστήμιο του Rochester υπό την επίβλεψη του Αδριανού Μελισσινού. Τότε ήρθε για πρώτη φορά σε επαφή με τα «αξιόνια», υποθετικό σωματίδιο από το οποίο μπορεί να είναι φτιαγμένη η λεγόμενη σκοτεινή ύλη: είδος «αόρατης» ύλης, απαραίτητη για να εξηγήσει, μεταξύ άλλων, τη μεγάλη ταχύτητα περιστροφής του γαλαξία μας. «Ηδη από την αποφοίτησή μου, το μυστήριο της σκοτεινής ύλης με γοήτευε και κάπως έτσι αποφάσισα να ασχοληθώ με τα αξιόνια».

Στη συνέχεια, εργάστηκε για το πείραμα Muon g-2 στο Brook-haven National Lab (BNL) στο Λονγκ Αϊλαντ της Νέας Υόρκης, όπου αναδείχθηκε σε μόνιμο μέλος του τμήματος Φυσικής και τελικά να πάρει τον τίτλο του senior scientist with tenure. «Ηταν μια εποχή που προσπαθούσαμε να καταλάβουμε τα ανοιχτά ερωτήματα, τη σημασία τους στο πλαίσιο της φυσικής που γνωρίζαμε αλλά και τι θα μπορούσαμε να μετρήσουμε στα υπάρχοντα πειράματα».

Το 2013, του προτάθηκε από τον Kim Jihn-Ε, «πατέρα» της ιδέας του «αόρατου» αξιονίου, να αναλάβει την καθιέρωση εκ του μηδενός ενός νέου κέντρου στο ινστιτούτο Βασικής Φυσικής της Ν. Κορέας. «Ηταν μια συναρπαστική ευκαιρία να συνεχίσω την έρευνά μου στη σκοτεινή ύλη». Βέβαια, η μετάβαση στη Ν. Κορέα δεν ήταν τόσο εύκολη. «Οσο περίεργο και αν ακουστεί, συχνά μου θυμίζει την ελληνική κοινωνία πριν από 40 χρόνια. Αρκετό πάθος και πολύ συναίσθημα, κάτι που αναγνωρίζουν και οι ίδιοι στον εαυτό τους».

Ο ηγέτης και το πλάνο

Ωστόσο, μας εξηγεί πώς κατάφεραν να υπερβούν τις δυσκολίες και να πετύχουν αυτή την εντυπωσιακή ανάπτυξη μέσω του κουμφουκιανισμού με τον σεβασμό προς την ιεραρχία. «Η κοινωνία τους ακολουθεί έντονα μια προσέγγιση από τα πάνω προς τα κάτω, ο ηγέτης έχει ένα πλάνο το οποίο πρέπει να ακολουθήσει η κοινωνία. Η προσέγγιση αυτή δεν δίνει την ελευθερία που χρειάζεται για να δημιουργηθεί η επόμενη μηχανή αναζήτησης μετά την Google ή μια πλατφόρμα κοινωνικής δικτύωσης όπως το Facebook».

Η Κίνα και η Νότια Κορέα επιχειρούν ένα άνοιγμα προς τη Δύση προσκαλώντας νέους επιστήμονες, ερευνητές και επιχειρηματίες. «Εχουν καταλάβει πως η οποιαδήποτε αλλαγή κουλτούρας χρειάζεται χρόνια και έτσι προσελκύουν ανθρώπινο δυναμικό από το εξωτερικό που θα βοηθήσει να συντελεστεί μια αλλαγή στην κοινωνία πιο γρήγορα. Νομίζω, μάλιστα, πως ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματά μου στην Κορέα μέχρι σήμερα είναι πως οι φοιτητές μου έχουν το θάρρος να διαφωνήσουν μαζί μου και να υπερασπιστούν με επιχειρήματα την άποψή τους».

Βασικός τομέας έρευνας του CAPP είναι η πειραματική ανίχνευση αξιονίων, που θα έριχναν φως στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης. «Διαθέτουμε σήμερα την καλύτερη πειραματική διάταξη στον κόσμο για την ανίχνευση αυτού του σωματιδίου. Παράλληλα, οι ερευνητές του εργαστηρίου αναπτύσσουν συστήματα πολύ υψηλής τεχνολογίας και για τη μελέτη μιας άλλης κβαντικής, της ηλεκτρικής διπολικής ροπής του πρωτονίου (proton EDM). Η ύπαρξή της θα αποτελούσε σαφή ένδειξη για την παραβίαση δύο θεμελιωδών συμμετριών της φύσης, η οποία πιθανότατα ευθύνεται για την επικράτηση της ύλης έναντι της αντιύλης λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Σήμερα, το CERN στην Ελβετία μελετά το ενδεχόμενο να συμπεριλάβει αυτό το πείραμα στο ερευνητικό του πρόγραμμα».

* Ο κ. Πάνος Χαρίτος είναι Φυσικός – Διεύθυνση Τεχνολογίας και Επιταχυντών, CERN.