Τα επτά μεγάλα προβλήματα της σύγχρονης Φυσικής

H πρόοδος στη Φυσική είναι συνεχής τα τελευταία χρόνια, με αποκορύφωμα την ανακάλυψη του σωματιδίου Χιγκς στις 4 Ιουλίου του 2012, η οποία επιβεβαίωσε τη θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου. Πέρα όμως από τις επιτυχίες, υπάρχουν ακόμη πολλά ανοιχτά προβλήματα, όπως η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια ή οι ιδιότητες των φευγαλέων νετρίνων, οι απαντήσεις των οποίων μπορεί να φέρουν μεγάλες ανακατάξεις στην έως τώρα γνώσεις μας. 

Στη Μινεσότα των Ηνωμένων Πολιτειών, σε ένα συνέδριο που οργανώθηκε από την Αμερικανική Εταιρία Φυσικής, συναντήθηκαν για εννέα μέρες 700 επιστήμονες από 100 πανεπιστήμια του κόσμου, προκειμένου να καθορίσουν τις κύριες κατευθύνσεις της έρευνας για τη φυσική του μέλλοντος. Με τη λήξη της συνδιάσκεψης, κατέληξαν πως προτεραιότητα έχουν οι εξής επτά ερωτήσεις:

1. Γιατί το σωματίδιο Χιγκς έχει διαφορετικές ιδιότητες από όποιο άλλο σωματίδιο γνωρίζουμε;
2. Τα νετρίνα είναι πολύ ιδιόμορφα σωματίδια, πολύ ελαφριά και με την ιδιότητα να αλλάζουν τύπους. Πως χωράνε στο Καθιερωμένο Πρότυπο οι ιδιότητες αυτές.
3. Τα γνωστά σωματίδια αποτελούν περίπου το 1/6 της γνωστής ύλης στο Σύμπαν. Τι ακριβώς είναι το υπόλοιπο, που αποκαλούμε σκοτεινή ύλη;
4. Μπορούν οι 4 θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ισχυρή και ασθενής πυρηνική) να ενοποιηθούν σε μία θεωρία; Υπάρχουν και άλλες, άγνωστες δυνάμεις;
5. Υπάρχουν άλλες χωροχρονικές διαστάσεις πέρα από τις 4 που γνωρίζουμε;
6. Στη Μεγάλη Έκρηξη δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα ύλη και αντιύλη. Γιατί σήμερα βλέπουμε μονάχα ύλη;
7. Γιατί το Σύμπαν επιταχύνει τη διαστολή του; Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια που θεωρούμε πως προκαλεί αυτή την επιτάχυνση;

Τα νέα πειράματα που θα σχεδιαστούν για τα επόμενα χρόνια, αναμένεται να προσανατολίζονται σε αυτές τις κατευθύνσεις. Αν και η γνώση μας για τον Κόσμο έχει αυξηθεί αλματωδώς τις τελευταίες δεκαετίες, τα παραπάνω ερωτήματα δεν είναι δυνατόν να απαντηθούν με τα υπάρχοντα θεωρητικά εργαλεία, και ακόμη χειρότερα, συνήθως αντιβαίνουν στις κατεστημένες θεωρίες.

Είναι λογικό λοιπόν να πιστεύουμε πως κάθε μία από αυτές τις ερωτήσεις, ίσως και να κρύβει μια μικρή επανάσταση για τη Φυσική, ανάλογες με αυτές που προέκυψαν πριν από περίπου έναν αιώνα, όταν κάποιες μικρές ασυμφωνίες μεταξύ πειράματος και θεωρίας οδήγησαν στην ανακάλυψη της σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής.