H προσφορά του καθηγητή και ακαδημαϊκού Δημήτρη Νανόπουλου στη Θεωρητική Φυσική και τις Ενοποιημένες Θεωρίες, όπως προκύπτει από το αυτοβιογραφικό βιβλίο.

Παρουσίαση με θέμα: "H προσφορά του καθηγητή και ακαδημαϊκού Δημήτρη Νανόπουλου στη Θεωρητική Φυσική και τις Ενοποιημένες Θεωρίες, όπως προκύπτει από το αυτοβιογραφικό βιβλίο."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 H προσφορά του καθηγητή και ακαδημαϊκού Δημήτρη Νανόπουλου στη Θεωρητική Φυσική και τις Ενοποιημένες Θεωρίες, όπως προκύπτει από το αυτοβιογραφικό βιβλίο του: Στον τρίτο βράχο από τον Ήλιο - Μία ζωή, η επιστήμη κι άλλα παράλληλα σύμπαντα

2 Νανόπουλος, Mark Twain και Τζον Γκρηκ
Όταν μιλάει κάποιος για τον επιστήμονα Νανόπουλο, την έρευνά του και το βιογραφικό του, μου έρχεται στο νου, αμέσως, η ρήση του Μαρκ Τουαίην: «Όταν μιλάνε για εμένα και με παρουσιάζουν νιώθω άβολα και στεναχωριέμαι κάπως». Μα γιατί του αντα-πάντησαν, Το αξίζετε! «Ναι», λέει ο ίδιος, «αλλά ποτέ δεν λένε αρκετά!». Αυτό ακριβώς είναι ο Δημήτρης Νανόπουλος… Έχει κάνει τόσα πολλά… κι εμείς «Ποτέ δεν λέμε αρκετά για εκείνον». Είμαστε σχεδόν συνομήλικοι και έτσι βιώσαμε περίπου τις ίδιες εμπειρίες. Τον καταλαβαίνω λοιπόν πάρα πολύ καλά. Κι εγώ άκουγα φανατικά στο ραδιόφωνο, την εκπομπή «Οι περιπέτειες του Τζων Γκρηκ», που μεταδιδόταν κάθε Πέμπτη βράδυ, κι εκείνος ίσως άκουγε «Ένα κορίτσι και χίλιοι δίσκοι». Ο Δημήτρης Νανόπουλος έψαχνε ένα σκοπό ζωής που ήταν η Φυσική και έτσι η πορεία του προς το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών ήταν μονόδρομος.

3 Manchester και αμέσως στο Sussex
Πήρε το πτυχίο του τον Ιούνιο του 1971 και τον Σεπτέμβριο, μέσω… Manchester τον δέχονται στο Sussex, για θεωρητική φυσική. Ό,τι ακριβώς ήθελε. Για να το γιορτάσει χαρίζει στον εαυτό του το βιβλίο με τις διαλέξεις φυσικών από το ονομαστό Συνέδριο του Coral Gables στη Florida. Του προκαλεί ενδιαφέρον η ομιλία του John Ellis. Αυτό ήταν σημαδιακό γιατί τέσσερα χρόνια αργότερα θα έγραφαν μαζί για το μποζόνιο του Higgs. Στο Sussex συνειδητοποιεί ότι δεν έχει να ζηλέψει τίποτα από τους συμφοιτητές του που προέρχονταν από το Καίμπριτζ και την Οξφόρδη. Έτσι, ουσιαστικά τον Μάιο 1972, ολοκληρώνει το διδακτορικό του. Έκτοτε δουλεύει συνεχώς και σκληρά. Δείτε την προσφορά του στη Θεωρητική Φυσική. John Ellis

4 ΠΡΩΤΟ paper, Ioύλιος 1972 Πειραματική επαλήθευση της ηλεκτρασθενούς Θεωρίας
Συζητώντας, με τους Alex Love και Graham Ross, τις ιδέες του για τα quarks, γράφει τον Ioύλιο του 1972, το πρώτο του paper. Σ’ αυτό οι τρεις τους πρότειναν ένα πείραμα για την πειραματική επαλήθευση της θεωρίας Glashow, Weinberg, Salam, για το ολοκληρωμένο μοντέλο της ηλεκτρασθενούς θεωρίας. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε, τo 1979, στο SLAC (Student Learning Assistance Center) National Accelerator Laboratory στο Stanford. Το paper του Νανόπουλου ήταν 1η αναφορά. SLAC στο Stanford Εργαστήριο Rutherford: 12 papers σε λιγότερο από 12 μήνες Ολοκληρώνει την έρευνά του στο Sussex (Μάιος 1972) και πηγαίνει στο Εργαστήριο Rutherford, όπου δουλεύει σαν τρελός: 12 papers σε λιγότερο από 12 μήνες. Τότε του ανακοινώνουν ότι ουσιαστικά ολοκληρώθηκε η παρουσία του στο Sussex (1973), κεραυνός εν αιθρία! Ήταν όμως πάρα πολύ καλός και ο Norman Dombey, ο supervisor του, τον κρατά για μεταδιδακτορικές σπουδές. Η πρωτοποριακή και παραγωγική δουλειά του ήταν φανερή και δημοσιευμένη.

5 Στο CERN, 1973-1975, και το paper ΕGΝ
Τον Σεπτέμβριο του 1973 τον καλούν στο CERN. Εκεί συναντά τον John Ellis. Του προτείνει μια ιδέα που του ήρθε σαν επιφοίτηση. Το ξεχασμένο μποζόνιο Higgs, το μποζόνιο που θα έδινε απάντηση στην ερώτηση γιατί τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν μάζες. Αυτό(!) έπρεπε να αναζητηθεί στον επιταχυντή. Μαζί με τον Ellis και τη Gaillard γράφουν το 1976, το περίφημο paper “A Phenomenological profile of the Higgs Boson”, όπου περιγράφουν τη διαδικασία «Ηiggs-strahlung", δηλαδή την ακτινοβολία Higgs στην οποία ένα μποζόνιο Higgs ακτινοβολείται από ένα Ζ-μπoζόνιο. Η διαδικασία αυτή αποδείχθηκε ότι ήταν ο καλύτερος τρόπος για να αναζητηθεί το μποζόνιο Higgs στο LHC. Ο Peter Higgs παραλαμβάνοντας το Nobel Φυσικής (10 Δεκεμβρίου 2013) έκλεισε την ομιλία του αναφερόμενος σ’ αυτό paper. Peter Higgs

6 Έρευνα στην École Normale Supériere, στο Ουισκόνσιν και στο Harvard
Τον Ιανουάριο 1976 βρέθηκε στη φημισμένη École Νormale Supérieure στο Παρίσι. Τον Μάιο 1976 φεύγει για την Αμερική, προσκεκλημένος από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν για κάποιες διαλέξεις. Εκεί, γνωρίζεται αμέσως με τον σπουδαίο φυσικό Sheldon Lee Glashow, καθηγητή στο Harvard, που δείχνει να τον ξέρει. Τι μεγάλη τιμή για έναν νεαρό φυσικό! ΟΜΩΣ… ΑΠΟΓΟΗΤΕΥΣΗ. Η πολυπόθητη πρόταση για να δουλέψει στην Αμερική δεν έρχεται… Επιστρέφει στο Παρίσι. Αλλά τα πράγματα είχαν πάρει τον δρόμο τους. Μια εβδομάδα μετά τον καλούν να δουλέψει στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν (Σεπτέμβριος 1976). Όλα κατακτώνται με κόπο. Εκεί κι αν δούλευε σαν μανιακός: 20 ώρες το 24ωρο! Η πρωτοπόρα δουλειά όμως αμείβεται. Τον Νοέμβριο δέχεται τηλεφώνημα από τον ίδιο τον Glashow: Νανόπουλε σε κλείνουμε από τώρα για τον επόμενο Σεπτέμβριο να δουλέψεις στο Harvard. Sheldon Lee Glashow

7 Απίθανα λοιπόν πράγματα. Αυτό κι αν ήταν καταξίωση
Απίθανα λοιπόν πράγματα. Αυτό κι αν ήταν καταξίωση. Τηλεφώνημα από τον ίδιο τον Glashow και έρευνα στο Harvard! Ο Δημήτρης Νανόπουλος ήθελε να βιώσει τον μύθο του φημισμένου αυτού Πανεπιστημίου, που περιλάμβανε τότε τη σημαντικότερη ομάδα φυσικών σε παγκόσμιο επίπεδο. Γι’ αυτό τον λόγο αρνήθηκε την πολύ δελεαστική αντιπρόταση του Ουισκόνσιν. Στο Harvard συνεργάστηκε με τον Weinberg, και τον Glashow οι οποίοι, δύο χρόνια μετά (το 1979) πήραν το Νobel Φυσικής, και οι οποίοι παρεμπιπτόντως είχαν καθορίσει το 1972 την πορεία του στη Φυσική. Μεγαλειώδες: Συνεργάτης με τους μέντορές σου, στην Αμερική, μόλις 5 χρόνια από την αποφοίτησή σου στην Ελλάδα. Σημαντική η δουλειά του στο Χάρβαρντ και το 1978 τo paper σταθμός με τους Georgi, Glashow και Machacek, όπου υπολόγιζαν έναν τρόπο παραγωγής του μποζονίου Higgs. Ας σημειωθεί ότι η μέθοδος που προτάθηκε έμελλε να είναι εκείνη με την οποία το 2011 έγινε στο CERN η παραγωγή του μποζονίου Higgs. Nanopoulos and Weinberg Howard Georgi

8 Πίσω στο CERN και GUTs (Grand Unified Theories)
Τον Οκτώβριο 1978 τον καλεί ο Ellis προτείνοντας του να πάει ως staff member στο CERN. Δέχτηκε: 1. Γιατί η έρευνα στο CERN ήταν πολύ σημαντική εκείνη την περίοδο και 2. Επειδή έπρεπε να ανοίξει τα δικά του φτερά και να «αποδεσμευτεί» από τη σκιά του γίγαντα Glashow. Έτσι στράφηκε στην υπερσυμμετρία, αλλά και στη θεωρία των χορδών για τις οποίες ο Glashow ήταν και είναι αρνητικός. Η θεωρία των υπερχορδών εισήχθη στη Φυσική καθώς οι τιμές που έβγαιναν μέχρι τότε, όταν οι φυσικοί λάμβαναν υπόψη τους και τη βαρύτητα στις ενοποιημένες θεωρίες, εμφάνιζαν απειρισμούς. Το 1977 μαζί με τους Ellis, Galliard and Αndrzej Buras, γράφει το περίφημο paper ΒΕGN (από τα αρχικά των επιθέτων τους), που καθιέρωσε τις GUTs (Grand Unified Theories), τις Μεγάλες Ενοποιημένες θεωρίες, τις θεωρίες που προσπαθούσαν να ενώσουν τις ηλεκτρασθενείς και τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις σε μία μόνη αλληλεπίδραση. Ήταν ο πρόδρομος της θεωρίας των χορδών, όπου ενώνονται όλες οι δυνάμεις σε μία μόνο δύναμη. Ανακάλυψαν ότι τα πρωτόνια αναγκαστικά πρέπει να διασπώνται. Δηλαδή η γνωστή σε μας ύλη θα εξαφανιστεί μετά, ευτυχώς, από 1034 έτη. Απέδειξαν ακόμα ότι οι GUTs θα ήταν αυτοσυνεπείς μόνο εάν υπήρχαν 6 είδη quarks: up-down, strange-charm and top-bottom.

9 Correlations και Υπερσυμμετρία
Εισάγει την Αστροσωματιδιακή Φυσική Για πρώτη φορά γίνεται σύνδεση στοιχειωδών σωματιδίων και κοσμολογίας. Αυτό επετεύχθη χάρη στη στενή σχέση της υποθετικής διάσπασης του πρωτονίου και της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης που υπάρχει στο Σύμπαν. Τα προηγούμενα θεμελιώθηκαν με τα δύο papers (το ένα με Steven Weinberg και το άλλο με τον John Ellis and την Mary Gaillard), τα οποία επιπλέον έβαλαν τα θεμέλια για ένα νέο πεδίο της Φυσικής: Αstroparticle Physics. Correlations και Υπερσυμμετρία Δόγμα του, η ρήση των Feynman, Glashow: Physics is correlations, correlations, correlations (ήτοι συσχετισμοί). Αυτό πάει να πει ότι ένα σφάλμα σε μια θεωρία ή σε ένα paper πιθανότατα να σε οδηγήσει, διορθώνοντάς το, σε μια μεγαλειώδη πρόταση. Ο λάθος δρόμος, σε ένα paper, τους οδήγησε στην υπερσυμμετρική θεωρία, που προτείνεται πλέον ως κεντρικό δόγμα στη Φυσική. Στη φύση δεν υπάρχουν «άταιρα» σωματίδια και το κάθε ένα συνδέεται με το υπερσυμμετρικό αντίστοιχό του, που έχει ίδιες ιδιότητες με αυτό, εκτός από τη μάζα και την ιδιοστροφορμή (spin). Δηλαδή έπρεπε να ξεπεραστεί το Standard Model (το Καθιερωμένο Πρότυπο) και απώτερος σκοπός ήταν η ενοποίηση των δυνάμεων (βαρυτικής, ασθενούς ηλεκτρομαγνητικής, ασθενούς και ισχυρής πυρηνικής δύναμης). Έτσι θα εξηγείτο και η σκοτεινή ύλη. Ας δούμε πως.

10 Σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια
Η πιο ολοκληρωμένη διατύπωση της θεωρίας περί υπερσυμμμετρίας έγινε από τους Wess και Zumino (τo 1973). Έμεινε στα αζήτητα έως το 1979 που την επανέφερε στο προσκήνιο ο Νανόπουλος και οι συνεργάτες του προτείνοντας την ύπαρξη υπερσυμμετρικών σωματιδίων. Το 1982 εισήγαγαν το LSP (Lightest Supersymmetric Particle), που μπορεί να ταυτοποιηθεί με το κύριο συστατικό της σκοτεινής ύλης και ίσως ανακαλυφθεί στο μέλλον από τον LHC. Έκτοτε έχει υπολογιστεί: Σκοτεινή ύλη 23% και σκοτεινή ενέργεια (μια μυστηριώδης δύναμη που επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος) 73%. Το υπόλοιπο 4% είναι η γνώριμή μας ύλη. Julius Wess Bruno Zumino

11 Υπερβαρύτητα και Υπερσυμμετρία χωρίς κλίμακα
Ιούλιος 1983 στο CERN. Τότε γράφει με τον Sergio Ferrara και τον Kώστα Κουννά ένα πολύ σημαντικό paper, που τους οδήγησε στην Υπερβαρύτητα (Supergravity). Στη συνέχεια δημοσίευσε με τον Ellis, “No scale Supergravity” (Yπερβαρύτητα χωρίς κλίμα-κα ή Μη βαθμωτή Υπερβαρύτητα). Τον Σεπτέμβριο 1983, αρχίζει η επανάσταση των υπερχορδών, ένα ευρύτερο αλλά συγγενικό πεδίο με την Υπερβαρύτητα. J. Ellis και Δ. Νανόπουλος Κώστας Κουννάς Sergio Ferrara

12 Θεωρία των Υπερχορδών και Πολυσύμπαν
Η θεωρία των υπερχορδών του 1984, αναπροσαρμόστηκε το 1994 με τις μη διαταρακτικές μεθόδους, όταν ο Νανόπουλος και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι οι «λύσεις» της αρχικής εξίσωσης του Πολυσύμπαντος είχαν 11 διαστάσεις. Αυτές συνδέονταν μεταξύ τους με ορισμένες «συμμετρίες» που ονομάζονταν dualities (δυικότητες). 11 Διαστάσεις και από αυτές οι 6 χωρικές «διπλώνονται» Σύμφωνα με τη Θ.τ.Υ. υπάρχουν 11 διαστάσεις. Η 11η ενώνεται με τη 10η όπως μας υποδείχνουν τα μαθηματικά της θεωρίας. Στις 10 λοιπόν διαστάσεις οι 6 χωρικές έχουν «διπλωθεί» σε εξαιρετικά μικροσκοπικούς χώρους τους χώρους Calabi-Yao ( που θα δούμε στην επόμενη διαφάνεια). Με βάση αυτές τις 10 διαστάσεις ο συνολικός αριθμός των συνδυασμών «ανοιχτών-διπλωμένων» που μπορεί να προκύψουν ΑΚΟΥΣΤΕ είναι Δηλαδή υπάρχουν πιθανά διαφορετικά είδη συμπάντων. Οι μικροσκοπικοί, διπλωμένοι, εξαδιάστατοι χωρίσκοι που προβλέπουν οι υπερχορδές καθορίζουν τους φυσικούς νόμους του τετραδιάστατου σύμπαντός μας. Εννοείται ότι διαφορετικό δίπλωμα των έξτρα διαστάσεων συνεπάγεται διαφορετικούς φυσικούς νόμους. Αυτός είναι ο τρόπος που η φύση εφοδιάζει κάθε ένα από τα είδη συμπάντων με τους δικούς του φυσικούς νόμους.

13 ΧΩΡΟΙ CALABI-YAO

14 Βασική Εξίσωση δημιουργίας του Πολυσύμπαντος,
Έχουν γίνει σημαντικά βήματα στην εύρεση της Βασικής Εξίσωσης δημιουργίας του Πολυσύμπαντος, που είναι ο στόχος και η λαχτάρα του θεωρητικού φυσικού. Η κάθε διαφορετική λύση της μαθηματικής της διατύπωσης θα αντιστοιχεί σε ξεχωριστό σύμπαν. Τώρα χρειάζεται η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ. Από το Ουισκόνσιν στο Texas A&M Από το βρίσκεται ως καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν. Τον Ιανουάριο του 1989 αφήνει το Ουισκόνσιν και πηγαίνει στο Texas A&M, λόγω του επιταχυντή SSC (Superconducting Super Collider). Το ίδιο έτος ο LEP (Large Electron–Positron Collider) επιβεβαίωσε τις προβλέψεις που είχε κάνει στο paper ΒΕGN (1977). Τα δεδομένα έδειξαν ότι στη φύση υπάρχουν 6 quarks και 6 λεπτόνια. Το πείραμα έδειξε ακόμα ότι στο Standard Model οι ισχυρές, οι ασθενείς και οι ηλεκτρο-μαγνητικές δυνάμεις αποτελούσαν στην αρχή του Σύμπαντος μία και μοναδική δύναμη και έτσι ένα κομμάτι του παζλ της G.U.T. έμπαινε στη θέση του. Βασική προϋπόθεση για αυτό ήταν η ύπαρξη της υπερσυμμετρίας. Texas A&M Large Electron–Positron Collider

15 Επιβεβαίωση για το top quark
Η ομάδα τους έκανε λόγο για ενεργειακή περιοχή του top quark από 168 έως 175 GeV και μάζα του μποζονίου Higgs γύρω στα 125 GeV. To Fermi Lab υπολόγισε για το top quark 173 GeV και δικαιώθηκαν, ενώ έπρεπε να αναμένουν έως την Τρίτη 13 Δεκεμβρίου 2011 για το μποζόνιο Higgs για να δικαιωθούν και πάλι. Υπέρτατος κριτής όλων, όπως είπαμε, είναι το πείραμα. Fermi Lab Quantum Brain? Το ανθρώπινο μυαλό είναι ένα κβαντικό computer; Ο Δημήτρης Νανόπουλος, την περίοδο , με την ιδέα του ότι το ανθρώπινο μυαλό είναι ένα κβαντικό computer βάλθηκε να αποδείξει πειραματικά τη σχέση κβαντικής φυσικής και εγκεφάλου. Τότε έγραψε με τον Ανδρέα Μέρσιν και τον Μάκη Σκουλάκη: Quantum Brain? (το πρωτοποριακό paper τριών Ελλήνων). Εν κατακλείδι: Η ενασχόληση με τη Βιολογία εδραίωσε στη συνείδησή του ότι είμαστε απλώς συμπτωματικές υπάρξεις σε ένα τυχαίο σύμπαν. Είμαστε κάτι το ασήμαντο σε ένα αδιανόητα απέραντο και αχανές Σύμπαν. Επίσης υποστηρίζει ότι με βάση τα όσα γνωρίζουμε μέχρι σήμερα ολόκληρο το Σύμπαν μας είναι μια κβαντική διακύμανση, η οποία προήλθε από το τίποτα. Άρα είμαστε μια «ανακατανομή του τίποτα»!

16 Τέλος πιστεύει ότι εφόσον το δικό μας Σύμπαν το δημιούργησε μια κβαντική διακύμανση, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα η ίδια διακύμανση, στο μέλλον να δημιουργήσει ένα πανομοιότυπο σύμπαν. Πιθανότατα να υπάρχουν κι άλλα σύμπαντα που μοιάζουν πολύ με το δικό μας. Μερικά ίσως έχουν σβήσει, αλλά η φύση φαίνεται πως, για κάθε σύμπαν που φθάνει στο τέλος του, δεν προτιμάει να απαλείφει εντελώς τη «μνήμη» που έχει συσσωρευτεί μέσα από τη συνολική διαδρομή του. Κατά τη γνώμη του η θεωρία αυτή θα μπορούσε να εξηγήσει ορισμένες δευτερεύουσες πτυχές του ανθρώπινου βίου, όπως είναι η αίσθηση που έχουμε μερικές φορές πως κάποιο γεγονός το έχουμε ξαναζήσει, το περίφημο déjà vu. Δημήτρης Νανόπουλος: «Είχα την τύχη να ζήσω σε μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα περίοδο για την ιστορία της Φυσικής των Στοιχειωδών Σωματιδίων και της Κοσμολογίας και με σκληρή δουλειά κατόρθωσα να συνεισφέρω στην πρόοδο της επιστήμης και να βάλω ένα λιθαράκι για την καλύτερη κατανόηση του Σύμπαντος».

17 Κυρίες και κύριοι, αγαπητοί συνάδελφοι,
Δημήτρη Νανόπουλε, Σε ευχαριστούμε για ότι μας έχεις προσφέρει, για ότι μας προσφέρεις τώρα και για όλα όσα θα μας προσφέρεις στο μέλλον στη Φυσική Υψηλών Ενεργειών και στις Ενοποιημένες Θεωρίες. Κυρίες και κύριοι, αγαπητοί συνάδελφοι, Σας ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας. Στράτος Θεοδοσίου