Γιάννης Κατσιούλας: Ένας Θεσσαλονικιός ψάχνει… Σκοτεινή Ύλη στο Μπέρμιγχαμ

Το πείραμα NEWS-G είναι ένα από τα πολλά υποσχόμενα πειράματα της φυσικής επιστήμης που εκτυλίσσονται στον πλανήτη φιλοδοξώντας να ανιχνεύσει τη «μυστηριώδη» Σκοτεινή Ύλη.

Σε αυτό συμμετέχουν και Έλληνες επιστήμονες, ένας εκ των οποίων είναι ο Γιάννης Κατσιούλας, ερευνητής στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας στο πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ του Ηνωμένου Βασιλείου, αλλά γέννημα-θρέμμα της Ηλιούπολης Θεσσαλονίκης.

Σπούδασε φυσική, συνέχισε με μεταπτυχιακό Υπολογιστικής Φυσικής και εκπόνησε τη διδακτορική διατριβή του, με θέμα την ανίχνευση νετρίνων χρησιμοποιώντας καινοτόμους ανιχνευτές αερίου γεμίσματος (σ.σ. gaseous detectors), όλα στο ΑΠΘ. Μάλιστα όπως λέει ο ίδιος, το Αριστοτέλειο και η Ελλάδα έχουν ιστορία στην ανάπτυξη ανιχνευτών αερίου γεμίσματος και πολλοί εξ αυτών κατασκευάστηκαν εδώ και τώρα βρίσκονται σε πειράματα του CERN.

Στο NEWS-G συμμετέχουν ινστιτούτα από τη Γαλλία, τον Καναδά, τις ΗΠΑ, το Ηνωμένο Βασίλειο και την Ελλάδα. «Σαν ιδέα ξεκίνησε στη Γαλλία, που έχει μεγάλη προϊστορία σε τέτοια πειράματα», παρότι η «ίδρυση» του πειράματος έλαβε χώρα το 2012 στη Θεσσαλονίκη, λέει στη «ΜτΚ» ο κ. Κατσιούλας, ενημερώνοντας πως «η ‘καρδιά’ του πειράματος είναι ένας ανιχνευτής, ο Σφαιρικός Αναλογικός Απαριθμητής», τον οποίον εφηύρε «ο επιβλέπων μου στο Παρίσι, Ι. Γιοματάρης».

Γιατί η Σκοτεινή Ύλη ασκεί τόση «γοητεία» στους επιστήμονες; «Η Σ.Υ. είναι η πιο άφθονη μορφή ύλης καθώς αποτελεί το 85% της μάζας του σύμπαντος. Το όνομα της έχει δοθεί από τους αστρονόμους που πρότειναν την ύπαρξη της λόγω του ότι ενώ μπορούσαν να διαπιστώσουν την ύπαρξή της από την βαρυτική της επίδραση, δεν μπορούσαν να τη δουν με οπτικά τηλεσκόπια, καθώς δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία» εξηγεί ο Έλληνας φυσικός.

Πώς και πού ψάχνουν τη Σκοτεινή Ύλη

«Ο βασικός τρόπος ανίχνευσης της Σ.Υ. είναι η μέτρηση ενός ασθενούς σήματος που προκαλείται σε ανιχνευτές όταν ένα σωματίδιο Σ.Υ. συγκρουστεί με τον πυρήνα ενός ατόμου του ενεργού όγκου του που έχει τον ρόλο του στόχου», σημειώνει ο ίδιος και προσθέτει το εξής χαρακτηριστικό: «Επειδή η πιθανότητα να συμβεί αυτό θεωρείται εξαιρετικά σπάνια, τοποθετούμε τους ανιχνευτές χιλιάδες μέτρα κάτω από τη γη, κάτω από βουνά, ή σε ορυχεία, ώστε να αποφύγουμε την αλληλεπίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας με τον ανιχνευτή μας, η οποία δυσκόλευε πολύ την προσπάθειά μας να ξεχωρίσουμε τα γεγονότα που προκαλούνται από τη Σ.Υ.».

Τα σωματίδια της Σ.Υ. θεωρείται ότι έχουν μάζα από 10 έως 3.000 φορές τη μάζα ενός πρωτονίου, που είναι ο πυρήνας του απλούστερου ατόμου του υδρογόνου επισημαίνει ο κ. Κατσιούλας. Μετά από 40 χρόνια άκαρπων ερευνών και την εμφάνιση νεότερων θεωριών, οι έρευνες επεκτείνονται και σε σωματίδια που θεωρούνται ότι έχουν μάζα υποπολλαπλάσια της μάζας του πρωτονίου, ωστόσο αυτά τα σωματίδια είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευτούν με τους υπάρχοντες ανιχνευτές καθώς τα σήματα που προκαλούνται είναι τόσο ασθενή που βρίσκονται κάτω από το όριο ανίχνευσης των περισσοτέρων πειραμάτων, διευκρινίζει ο ίδιος. Η εξήγηση είναι απλή, όπως λέει: «Τα υπάρχοντα πειράματα χρησιμοποιούσαν βαρέα άτομα για στόχους, οπότε όταν αυτή η ελαφριά μορφή Σ.Υ. συγκρουστεί με έναν βαρύ πυρήνα, είναι σαν ένα μπαλάκι του πινγκ πονγκ να συγκρούεται με μία μπάλα του μπόουλινγκ, μεταφέροντας πολύ λίγη ορμή στον στόχο».

Αντιθέτως τo NEWS-G είναι μία μεγάλη σφαίρα που περιέχει αέρια από ελαφρά άτομα τα οποία αποτελούν ιδανικότερους στόχους για αυτή την έρευνα. «Για αυτόν το λόγο αυτό το πείραμα είναι η μεγαλύτερη μας ελπίδα να επιβεβαιώσουμε αυτή τη θεωρία», τονίζει ο Γ. Κατσιούλας.

Τα οφέλη του πειράματος

Πώς μπορεί όμως αυτό το πείραμα να ωφελήσει την ανθρωπότητα; «Όπως είχε πει και ο νομπελίστας κοσμολόγος J. Peebles: ‘Είναι ντροπιαστικό που οι κυρίαρχες μορφές ύλης στο σύμπαν παραμένουν υποθετικές’», απαντά ο κ. Κατσιούλας και καταθέτει τη δική του εκτίμηση: «Μία τέτοια ανακάλυψη θα μας φέρει πολύ πιο κοντά στο να κατανοήσουμε τη φύση, τη δημιουργία του κόσμου, και θα κάνει το σύμπαν να μοιάζει ένα πιο λογικό και λιγότερο τρομακτικό μέρος».

Βέβαια ο Έλληνας φυσικός υπενθυμίζει ότι γενικώς κατά τη διάρκεια της έρευνας παράγονται συνεχώς τεχνολογίες σε διαφόρους τομείς, όπως τα δίκτυα, η πληροφορική, οι τηλεπικοινωνίες, τα υλικά και τα ηλεκτρονικά, καθώς και υψηλού επιπέδου επιστημονικό προσωπικό που συνεισφέρει καθοριστικά στην οικονομία και στη ζωή ενός τόπου. Μάλιστα «οι δικοί μας ανιχνευτές για παράδειγμα έχουν πολλές εφαρμογές στη βιομηχανία, την ασφάλεια και πιθανόν στην ιατρική», προσθέτει ο ίδιος.

Η «μαύρη τρύπα» στην έρευνα

Εκτός από το φιλόδοξο πείραμα, ο κ. Κατσιούλας μιλά και για το πώς η ελληνική πραγματικότητα τον οδήγησε εκτός Ελλάδος. Ολοκληρώνοντας το διδακτορικό του, δέχτηκε μία πρόταση να συνεχίσει την έρευνά του στην Υπηρεσία Ατομικής Ενέργειας και Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας (σ.σ. Commissariat à l’ énergie atomique et aux énergies alternatives, CEA Saclay), στο Παρίσι, ένα από τα πιο φημισμένα κέντρα παγκοσμίως στο αντικείμενό του. 

«Λόγω έλλειψης χρηματοδότησης της έρευνας που συμμετείχα, έπρεπε, ή να αλλάξω αντικείμενο, βγαίνοντας σε μία πολύ αβέβαιη αγορά εργασίας και παρατώντας ένα καινοτόμο πρόγραμμα που ήταν στα σπάργανα, ή να πάω στο Παρίσι να δουλέψω απευθείας με έναν από τους κορυφαίους σύγχρονους φυσικούς (σ.σ. τον Ι. Γιοματάρη, Έλληνα φυσικό από τη Χαλκιδική και απόφοιτο του ΑΠΘ) και εφευρέτη των ανιχνευτών που χρησιμοποιούσα», συνοψίζει ο Γ. Κατσιούλας.

Το πρόβλημα με το φαινόμενο της φυγής νέων επιστημόνων στο εξωτερικό έγκειται στην υποχρηματοδότηση των πανεπιστημίων, ξεκαθαρίζει ο κ. Κατσιούλας.

Στο ΑΠΘ, το οποίο απασχολεί περίπου 3.000 προσωπικό και εκπαιδεύει πάνω από 40.000 φοιτητές έχει τον σημαντικά μειωμένο προϋπολογισμό τον 22 εκατομμυρίων ευρώ, την ώρα που «το τμήμα του ιδρύματος που εργαζόμουν στη Γαλλία, με προσωπικό της τάξης τον 100 ατόμων έχει προϋπολογισμό 50 εκατομμυρίων ευρώ και το πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ κοντά στις 680 εκατ. λίρες», δηλώνει αφοπλιστικά ο κ. Κατσιούλας.

Υπό αυτό το πρίσμα ο ίδιος υπερθεματίζει την ανάγκη «χάραξης» μίας φιλόδοξης εθνικής στρατηγικής που θα διαρκέσει σε βάθος δεκαετιών, θα χρηματοδοτείται αδιαλείπτως, με στόχο να δημιουργηθεί ένα οργανωμένο, σταθερό, ασφαλές περιβάλλον που θα είναι δημιουργικά ελκυστικό για Έλληνες και ξένους επιστήμονες.

Τέλος, προειδοποιεί ότι το ΑΠΘ κινδυνεύει να μείνει εκτός του πειράματος NEWS-G, λόγω συνταξιοδότησης του προσωπικού του ιδρύματος, το οποίο δεν αντικαθίσταται.

*Δημοσιεύθηκε στη “ΜτΚ” στις 3 Ιανουαρίου 2021