Θοδωρής Παπανικολάου: Ο πατρινός ερευνητής του σύμπαντος
Ο νεαρός πατρινός αριστούχος απόφοιτος του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών Θοδωρής Παπανικολάου μιλά στην «Π» για την ερευνητική του πορεία.
Ο Θοδωρής Παπανικολάου είναι ο νεαρός πατρινός αριστούχος απόφοιτος του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών, που μέσα από την επιστημονική του έρευνα στις μελανές οπές κέρδισε μία θέση στα παγκόσμια ερευνητικά ινστιτούτα φυσικής. Ανήκει στην ομάδα του διακεκριμένου επιστήμονα Δημήτρη Νανόπουλου, που πρόσφατα προχώρησε σε μία σημαντική ανακάλυψη για τη θεωρία των υπερχορδών.
Ο Θοδωρής Παπανικολάου
Ζητήσαμε από τον Θοδωρή Παπανικολάου να μας εξηγήσει τι σημαίνει αυτό και παράλληλα να μας μιλήσει για τη δική του ερευνητική πορεία.
– Θα θέλαμε να μας εξηγήσετε με απλά λόγια τι σημαίνει αυτή η θεωρία των υπερχορδών;
Η Θεωρία των Υπερχορδών είναι μια θεμελιώδης θεωρία που προτάθηκε τη δεκαετία του ’80 και η οποία περιγράφει με ενιαίο τρόπο όλα τα σωματίδια και τις δυνάμεις της Φύσης. Συγκεκριμένα, σωματίδια και δυνάμεις παρουσιάζονται ως ταλαντώσεις μικροσκοπικών χορδών, μεγέθους μικρότερου του πυρήνα του ατόμου. Επίσης, μπορεί να ερμηνεύσει σύγχρονα κοσμολογικά προβλήματα, σχετικά με την ομοιογένεια και την ισοτροπία που παρατηρούμε σε μεγάλες κλίμακες στο Σύμπαν, εισάγοντας μια περίοδο αμέσως μετά τη Μεγάλη Εκρηξη, κατά την οποία ο χώρος διαστέλλεται με εκθετικό ρυθμό. Αυτή η περίοδος λέγεται πληθωρισμός και ολοκληρώθηκε περίπου 10^{-33} δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Εκρηξη.
– Τί καινούργιο έρχεται να προσθέσει η ανακάλυψή σας;
Στην εργασία μας μελετήσαμε πώς οι τοπικές διαταραχές της ύλης/ενέργειας -οι οποίες γεννιούνται κατά την περίοδο του πληθωρισμού- μπορούν να καταρρεύσουν λόγω της βαρύτητας και να δημιουργήσουν έναν πληθυσμό αρχέγονων μελανών οπών (ΑΜΟ) πολύ μικρής μάζας, μικρότερης του ενός δισεκατομμυρίου γραμμαρίων ~ 1.000 ελέφαντες. Για να φανταστείτε στο κέντρο των γαλαξιών παρατηρούμε υπερμεγέθεις μελανές οπές, με μάζες 10^{33} ελέφαντες.
Αυτές τώρα οι μικροσκοπικές ΑΜΟ δημιουργούν ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο γύρω τους, το οποίο, σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορεί να παραμορφώσει τον χώρο και τον χρόνο. Οι χωροχρονικές αυτές παραμορφώσεις, τις οποίες ονομάζουμε βαρυτικά κύματα ή αλλιώς βαρυτική ακτινοβολία, διαδίδονται στον χώρο και στον χρόνο και αλλάζουν τη ροή του χρόνου απ’ όπου περνούν. Στην εργασία μας επομένως εξάγαμε το φάσμα βαρυτικής ακτινοβολίας, το οποίο επάγεται από το βαρυτικό δυναμικό των ΑΜΟ και βρήκαμε ότι βρίσκεται στην περιοχή των nanoHz. Το αξιοσημείωτο είναι ότι πρόσφατα οι διεθνείς αποστολές παρατήρησης βαρυτικών κυμάτων NANOGrav/PTA ανίχνευσαν ένα στοχαστικό υπόβαθρο βαρυτικών κυμάτων στα nanoHz, μελετώντας την αλλαγή συχνότητας περιστροφής αστέρων νετρονίων, η οποία προκαλείται όταν περνά δίπλα τους ένα βαρυτικό κύμα! Ε, το σήμα βαρυτικής ακτινοβολίας που βρήκαμε μπορεί να ερμηνεύσει αρκετά καλά το στοχαστικό αυτό υπόβαθρο που ανίχνευσαν τα NANOGrav/PTA, όντας σε άριστη συμφωνία με τα παρατηρησιακά δεδομένα!
Το γεγονός αυτό μας εξέπληξε θετικά, καθώς, ξεκινώντας από μια δυσπρόσιτη θεωρία του μικρόκοσμου, όπως αυτή της Θεωρίας των Υπερχορδών, καταφέραμε να βρούμε ένα υπόβαθρο βαρυτικών κυμάτων σύμφωνο με τα παρατηρησιακά δεδομένα βαρυτικής αστρονομίας, καθιστώντας έτσι τη θεωρία άμεσα επαληθεύσιμη από ένα πείραμα στις κοσμολογικές κλίμακες!
– Να έρθουμε στη δική σας συμμετοχή στη συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα. Πώς ξεκίνησε;
Οπως γνωρίζετε είμαι μεταδιδακτορικός ερευνητής της Ομάδας Κοσμολογίας και Βαρύτητας του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ). Ο διευθυντής της ομάδας και του ΙΑΑΔΕΤ είναι ο Σπύρος Βασιλάκος, ο οποίος τυγχάνει να είναι και διευθυντής ερευνών στην Ακαδημία Αθηνών, της οποίας είναι τακτικό μέλος ο Δημήτρης Νανόπουλος. Βλέποντας, επομένως, την ειδίκευσή μου πάνω στις ΑΜΟ (Αρχέγονες μελανές οπές) και τα βαρυτικά κύματα, μου πρότεινε μαζί με τον Εμμανουήλ Σαριδάκη, κύριο ερευνητή του ΙΑΑΔΕΤ, να συγκροτήσουμε μια ομάδα η οποία να συγκεράζει τους Τομείς της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, στην οποία ειδικεύεται ο κ. Νανόπουλος, με τους τομείς των βαρυτικών κυμάτων και των ΑΜΟ.
– Πώς είναι να εργάζεσαι με έναν επιστήμονα του επιπέδου Νανόπουλου;
Ο κ. Νανόπουλος, αν και 75 χρονών είναι πολύ ενεργός ερευνητικά, παρακολουθεί καθημερινά την επικαιρότητα πάνω στους τομείς της αστροσωματιδιακής φυσικής και της κοσμολογίας και έχει ενθουσιασμό μικρού παιδιού. Ηταν ιδιαίτερα τιμητικό για μένα σε τόσο νεαρή ηλικία να συνεργαστώ μαζί του και να κερδίσω σημαντική εμπειρία πάνω στον τομέα της σωματιδιακής φυσικής, δίπλα σε έναν επιστήμονα διεθνούς κύρους, ο οποίος θεωρείται από τους πατέρες των Υπερχορδών.
– Πόσο εύκολη ή δύσκολη είναι η έρευνα στην Ελλάδα;
Η έρευνα στην Ελλάδα είναι ιδιαίτερα δύσκολη, δεδομένων των λιγοστών οικονομικών πόρων τόσο από το κράτος όσο και από ιδιωτικές πρωτοβουλίες για τη στήριξη της βασικής έρευνας. Θα ήταν ευχής έργο το κράτος τα επόμενα χρόνια να επενδύσει περισσότερο στη στήριξη της θεμελιώδους έρευνας, ώστε να προσελκύσει νέους επιστήμονες που φεύγουν στο εξωτερικό, αναζητώντας μια καλύτερη τύχη.
– Ποιοι είναι οι μελλοντικοί σας στόχοι;
Από τον Οκτώβριο πιάνω δουλειά ως μεταδιδακτορικός, ερευνητικός υπότροφος με διδακτικά καθήκοντα στη Scuola Superiore Meridionale στη Νάπολη της Ιταλίας, σε ένα από τα κορυφαία ερευνητικά Ινστιτούτα παγκοσμίως στους τομείς της Βαρύτητας και της Κοσμολογίας. Στο άμεσο ή μακρινό μέλλον θα ήθελα -εφόσον οι συνθήκες το επιτρέψουν- να επιστρέψω στην Ελλάδα, εργαζόμενος στον ακαδημαϊκό και ευρύτερο ερευνητικό τομέα.
Ακολουθήστε μας για όλες τις ειδήσεις στο Bing News και το Google News
