Κώστας Βαγενάς: Ο επιστήμονας που άφησε το ΜΙΤ για την Πάτρα ανατρέπει τους κανόνες της Φυσικής

02/02/2020

Ένας διακεκριμένος Έλληνας επιστήμονας, ο χημικός μηχανικός και φυσικοχημικός Κώστας Βαγενάς (*), μέλος της Ακαδημίας Αθηνών και της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ, ομότιμος καθηγητής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, επίτιμος καθηγητής του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και πρώην καθηγητής των πανεπιστημίων ΜΙΤ και Yale, έχει αναπτύξει ένα ανατρεπτικό μηχανικό πρότυπο (μοντέλο), το οποίο, αν επαληθευτεί πλήρως, τότε θα πρέπει να ξαναγραφτούν πολλά βιβλία της Φυσικής παγκοσμίως.

Η επίλυση του μοντέλου που, όπως αναφέρεται στην τελευταία επιστημονική δημοσίευση του, είναι σε εξαιρετική συμφωνία με τα βιβλιογραφικά πειραματικά δεδομένα, δείχνει ότι οι θεμέλιοι λίθοι και η δομή της ύλης δεν είναι αυτοί που εδώ και δεκαετίες παρουσιάζει το λεγόμενο «Καθιερωμένο Πρότυπο» (Standard Model). 

Το νέο μοντέλο οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι μέχρι τώρα θεωρούμενες τέσσερις δυνάμεις της Φύσης είναι μόνο δύο, η Βαρύτητα και ο Ηλεκτρομαγνητισμός, καθώς η Ισχυρή και η Ασθενής Δύναμη ανάμεσα στα σωματίδια εξηγούνται από τη Βαρύτητα και την Σχετικότητα του Αϊνστάιν, ο συνδυασμός των οποίων δημιουργεί την μάζα των συνθέτων σωματιδίων. Το πρότυπο αυτό λέγεται «Μοντέλο των Περιστρεφομένων Λεπτονίων» (Rotating Lepton Model ή RLM) και χρησιμοποιεί την μεθοδολογία του γνωστού μοντέλου Bohr για το υδρογόνο, με την Βαρύτητα ως κεντρομόλο δύναμη.

Ο κ. Βαγενάς και οι συνεργάτες του Δ. Τσούσης και Δ. Γρηγορίου του Πανεπιστημίου Πατρών, σε δημοσίευση τους στο περιοδικό «Physica A», χρησιμοποιούν το νέο μοντέλο για τον υπολογισμό των μαζών 15 συνθέτων σωματιδίων (πρωτονίων, νετρονίων, άλλων αδρονίων αλλά και μποζονίων) και επιτυγχάνουν εκπληκτική συμφωνία (με ακρίβεια 1%) με τις πειραματικές τιμές, χωρίς καμία άγνωστη παράμετρο. Επίσης δείχνουν ότι η ύλη αποτελείται από πέντε θεμελιώδη (Δημοκρίτεια, δηλαδή άτμητα) σωματίδια: τρία νετρίνα, το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο (σωματίδιο αντιύλης με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο από το ηλεκτρόνιο). Τα κουάρκς, που αναγνωρίζει το «Καθιερωμένο Πρότυπο» ως θεμελιώδη σωματίδια, είναι στην πραγματικότητα, σύμφωνα με το νέο μοντέλο, ταχύτατα νετρίνα που κινούνται σε κυκλικές τροχιές με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός.

Κώστας Βαγενάς

Οι μεγάλες ταχύτητες των νετρίνων δημιουργούν, σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, μεγάλη αδρανειακή και βαρυτική μάζα, ούτως ώστε δημιουργείται η μάζα των αδρονίων, όπως είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Από το νέο μοντέλο RLM συνεπάγεται ότι η Ισχυρή Δύναμη είναι απλώς η βαρυτική έλξη μεταξύ των σωματιδίων αυτών, που κινούνται περίπου με την ταχύτητα του φωτός. Δηλαδή η Ισχυρή Δύναμη είναι Σχετικιστική Βαρύτητα μεταξύ νετρίνων, ενώ η Ασθενής Δύναμη είναι Σχετικιστική Βαρύτητα μεταξύ νετρίνων και ηλεκτρονίων ή ποζιτρονίων.

Το Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων ζήτησε από τον κ. Βαγενά να μιλήσει για το μοντέλο του και τα νέα αποτελέσματα:
 
Ποιες είναι οι κυριότερες θεωρίες της σωματιδιακής Φυσικής που η δική σας θεωρία έρχεται να καταρρίψει;
 
Η δική μας θεώρηση διαφέρει ουσιωδώς από το καθιερωμένο πρότυπο στο ότι, βασιζόμενοι μόνο σε θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής, αποδεικνύουμε ότι η δύναμη που συγκρατεί τα συστατικά των πυρήνων, είναι βαρυτικής φύσεως. Δηλαδή περιγράφεται από ένα απλό συνδυασμό του βαρυτικού Νόμου του Νεύτωνα και της βασικής εξίσωσης της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, χωρίς να χρειάζεται επίκληση της Ισχυρής Δύναμης. Μια άλλη διαφορά είναι ότι στο προτεινόμενο μοντέλο δεν χρειάζεται να θυσιάσουμε την αιτιοκρατία των φυσικών νόμων της κίνησης, αλλά απλώς να τη συνδυάσουμε με τoν κυματοσωματιδιακό δυισμό της ύλης, όπως έκανε ο Μπορ με το παγκοσμίως γνωστό μοντέλο του υδρογόνου.
 
Το «Μοντέλο των Περιστρεφομένων Λεπτονίων» (RLM) χρησιμοποιεί την μεθοδολογία του μοντέλου Bohr για το υδρογόνο. Άρα δεν δημιουργήσαμε κάποια νέα θεωρία, απλώς συνδυάσαμε ως μηχανικοί και φυσικοχημικοί τους γνωστούς νόμους της βαρύτητας του Νεύτωνα, της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και την εξίσωση του De Broglie, που υπήρξε η βάση της κβαντομηχανικής.
 
Τα σύνθετα σωματίδια που αρχικά θέλουμε να περιγράψουμε, είναι το νετρόνιο και το πρωτόνιο, που εμπεριέχει και ένα ποζιτρόνιο. Η εικόνα που δημιουργούμε, είναι ότι καθένα αποτελείται από μία τριάδα περιστρεφομένων σωματιδίων, τα οποία διατηρούνται στην κυκλική τροχιά τους από την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη.
 
Τα σωματίδια αυτά αποδεικνύουμε ότι είναι απλώς ταχέως περιστρεφόμενα νετρίνα με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, έτσι που, σύμφωνα με την ειδική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, η μάζα τους αυξάνεται πολύ και φθάνει το ένα τρίτο της μάζας του πρωτονίου ή νετρονίου. Άρα τα κουάρκς του καθιερωμένου προτύπου είναι απλώς ταχέα -σχετικιστικά- νετρίνα.
 
Τέλος, το RLM αποδεικνύει ότι από τα 16 «θεμελιακά» σωματίδια του καθιερωμένου προτύπου, μόνο τα πέντε -ποζιτρόνια, ηλεκτρόνια και τα τρία νετρίνα- είναι θεμελιώδη με την Δημοκρίτεια έννοια σωματίδια, ενώ τα υπόλοιπα αποτελούν συνδυασμούς αυτών των πέντε ή δεν υπάρχουν, όπως π.χ. το γκλουόνιο.
 
Ποια είναι η έως τώρα αντίδραση των Ελλήνων και ξένων συναδέλφων σας επιστημόνων, ιδίως των φυσικών, απέναντι στις αντισυμβατικές απόψεις σας που «ξαναγράφουν» τα βιβλία της Φυσικής;
 
Πρέπει να τονιστεί ότι κανείς φυσικός μέχρι τώρα δεν έχει υποδείξει οποιοδήποτε σφάλμα στην συλλογιστική και στα μαθηματικά του RLM. Το καθιερωμένο πρότυπο έχει καταφέρει ορισμένες σημαντικές επιτυχίες στην περιγραφή των σωματιδιακών αλληλεπιδράσεων σε μια ευρεία περιοχή φαινομένων, όμως περιέχει 26 προσαρμοζόμενες σταθερές, δηλαδή 26 αυθαίρετες ρυθμίσεις, ενώ το RLM δεν περιέχει καμία.
 
Παρουσιάσαμε το μοντέλο μας κατόπιν προσκλήσεως δύο φορές, το 2017 και το 2019, στο παγκόσμιο συνέδριο Σωματιδιακής Φυσικής «Lomonosov Conference on Particle Physics» στη Μόσχα μπροστά σε περίπου 400 φυσικούς, κάθε φορά με μεγάλη επιτυχία. Λάβαμε μόνο εποικοδομητικές και εξαιρετικά ενδιαφέρουσες απορίες και σχόλια, περιλαμβανομένων των ιδιαίτερα κολακευτικών σχολίων του προέδρου του Συνεδρίου καθηγητή Αλεξάντερ Στουντενίκιν. 
 
Προ μηνών κάνατε μια επιστημονική περιοδεία σε κορυφαία αμερικανικά πανεπιστήμια παρουσιάζοντας τη θεωρία σας. Ποιες ήταν οι αντιδράσεις;
 
Οι ομιλίες που έδωσα σε επτά κορυφαία αμερικανικά πανεπιστήμια (MIT, Πρίνστον, Μπέρκλεϊ, Στάνφορντ, Caltech, Πανεπιστήμιο Νότιας Καλιφόρνιας και Καλιφόρνιας-Σαν Ντιέγκο), από 14 έως 30 Σεπτεμβρίου 2019, στέφθηκαν από μεγάλη επιτυχία, θετικότατες αντιδράσεις και εξαιρετικές ερωτήσεις. Βεβαίως οι περισσότεροι ακροατές ήταν Φυσικοχημικοί και Χημικοί Μηχανικοί, όμως υπήρχαν και αρκετοί Φυσικοί που έθεσαν πολύ καλές και εποικοδομητικές ερωτήσεις.
 
Πόσες ελπίδες έχει ένας Έλληνας επιστήμονας και μάλιστα χημικός να φέρει τα πάνω-κάτω στη Φυσική; Υπάρχουν συγκεκριμένα πειράματα που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τη θεωρία σας;
 
Όταν η νέα θεώρηση είναι απλούστερη και υποστηρίζεται από το πείραμα, όπως στην προκειμένη περίπτωση από τις με ακρίβεια 1% υπολογιζόμενες μάζες 15 εκ των κυριότερων συνθέτων σωματιδίων χωρίς καμία προσαρμοζόμενη παράμετρο, τότε οι ελπίδες είναι σημαντικές, παρά τις δυσκολίες και την διαφορετική γλώσσα που χρησιμοποιούν οι δύο κοινότητες.
 
Όπως είναι αναμενόμενο, υπάρχει μεγάλη ποικιλομορφία στο τρόπο με τον οποίο η επιστημονική κοινότητα αντιμετωπίζει τη νέα θεώρηση. Όμως παρά τις δυσκολίες, έχουμε ήδη κάνει περί τις 20 δημοσιεύσεις σε καλά περιοδικά με κριτές, καθώς και σε ένα βιβλίο της Springer.
 
Ας μην ξεχνάμε ότι οι Φυσικοχημικοί έχουν ήδη παίξει στο παρελθόν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της σύγχρονης Φυσικής. Η εργασία μας δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικοί δίαυλοι μεταφοράς χρήσιμης τεχνογνωσίας ανάμεσα στην Θεωρητική Φυσική και στην Φυσικοχημεία.
 
Πέραν της εντυπωσιακής συμφωνίας ανάμεσα στο πείραμα και στις -χωρίς άγνωστες σταθερές- προβλέψεις του μοντέλου για τις μάζες των 15 πλέον σημαντικών συνθέτων σωματιδίων, κάτι που το καθιερωμένο πρότυπο αδυνατεί εντελώς να κάνει χωρίς προσαρμοζόμενες παραμέτρους, υπάρχουν και άλλα, δύσκολα όμως, πειράματα που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν το RLM, όπως η πραγματοποίηση των πειραμάτων εξαΰλωσης ζευγών ποζιτρονίων - ηλεκτρονίων στα εργαστήρια Superkamiokade και IceCube, που ευρίσκονται σε μεγάλο βάθος κάτω από την επιφάνεια της Γης, με συνέπεια την ύπαρξη μειωμένης συγκέντρωσης νετρίνων. Το RLM προβλέπει ότι ο σχηματισμός αδρονίων (αδρονοποίησης) από τα νετρίνα θα είναι σημαντικά μικρότερος σε αυτή την περίπτωση.
 
Έχοντας μεγάλη πανεπιστημιακή/ακαδημαϊκή/ερευνητική πείρα εντός και εκτός Ελλάδος, πώς κρίνετε τις έως τώρα πρωτοβουλίες της κυβέρνησης στο χώρο των ΑΕΙ; Θα είχατε κάποια συμβουλή για την υπουργό κ. Κεραμέως;
 
Οι πρωτοβουλίες της κ. Κεραμέως στον χώρο των ΑΕΙ έχουν γενικά αγαθές προθέσεις, που όμως θα κριθούν τελικά στην πράξη. Βασικό ζητούμενο είναι η βελτίωση της ποιότητας της διδασκαλίας και της έρευνας και η δημιουργία κλίματος συναίνεσης, σεβασμού των δικαιωμάτων όλων και η, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, απρόσκοπτη λειτουργία των Πανεπιστημίων μας.
 
Διδάσκω στο ελληνικό Πανεπιστήμιο επί 40 έτη, εκ των οποίων υπολογίζω ότι τα πέντε περίπου τα έχω περάσει, όπως και οι περισσότεροι συνάδελφοι και συνεργάτες μου, κλειδωμένοι έξω από τα γραφεία και εργαστήριά μας, ως αποτέλεσμα άχρηστων καταλήψεων, που από μόνες τους αποτελούν σε καιρό Δημοκρατίας παραβίαση του Πανεπιστημιακού ασύλου. Πρέπει να καλλιεργηθεί στο Πανεπιστήμιό μας ένα κλίμα σεβασμού των δημοκρατικών δικαιωμάτων όλων, φοιτητών και εργαζομένων.
 
Θα συμβούλευα την κ. Κεραμέως να περιορίσει, όσο είναι δυνατό, τις αρνητικές συνέπειες της πρόσφατης από τον κ. Γαβρόγλου ανωτατοποίησης των ΤΕΙ και της συνένωσης τους με τα Πανεπιστήμια, που είναι εντελώς αρνητικές για τα Πανεπιστήμια, για τα ΤΕΙ και για την χώρα. Επίσης θα την παρότρυνα να αγωνισθεί για την αύξηση των αποδοχών των διδασκόντων στα Πανεπιστήμια μας, για να περιορισθεί και να αντιστραφεί το brain drain και να ανέβει έτσι και η ποιότητα των Πανεπιστημίων μας, που έχει υποχωρήσει σημαντικά σε όλους τους δείκτες τα τελευταία 15 χρόνια.
 
Κάποτε φύγατε από το ΜΙΤ για να γυρίσετε στην Ελλάδα. Σήμερα θα συμβουλεύατε τους Έλληνες επιστήμονες στο εξωτερικό να κάνουν το ίδιο ή η διεθνής εμπειρία είναι προτιμότερη;
 
Η διεθνής εμπειρία είναι εντελώς αναγκαία, αν θέλουμε να είμαστε διεθνώς ανταγωνιστικοί. Στο Ισραήλ ήταν, και πιστεύω είναι, αναγκαστική προϋπόθεση για ένταξη σε βαθμίδα καθηγητική η διετής εμπειρία μετά το διδακτορικό σε υψηλής ποιότητας αμερικανικά ή ευρωπαϊκά πανεπιστήμια.
 
Ναι, θα συμβούλευα τους Έλληνες επιστήμονες του εξωτερικού να γυρίσουν, κατά προτίμηση όμως σε Τμήματα όπου κάποιοι από τους διδάσκοντες έχουν εργασθεί σε ξένα πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα.
 
Προσωπικά, δεν μετανιώνω που άφησα το ΜΙΤ και γύρισα στην Πάτρα το 1981. Ήμουν τυχερός που βρήκα καλούς συναδέλφους, συνεργάτες και φοιτητές και έτσι μπόρεσα και εκμεταλλεύτηκα αυτό που προσφέρει απλόχερα η πατρίδα μας: Πολύ χρόνο για σκέψη, διδασκαλία, έρευνα και δημιουργία.

* Ο Κώστας Βαγενάς γεννήθηκε στην Αθήνα το 1950. Σπούδασε Χημικός Μηχανικός στο ΕΜΠ (1968-1973) και έλαβε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο του Rochester στις ΗΠΑ, το 1976. Ακολούθως δίδαξε ως Επίκουρος Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Yale (1976-77) και ως Επίκουρος και Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασσαχουσέττης (ΜΙΤ,1977-82). Από το 1982 είναι Καθηγητής Χημικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Έχει, από τότε, επίσης διδάξει ως επισκέπτης καθηγητής στα Πανεπιστήμια Yale, EPFL (Λωζάννη) και Lyon.

H έρευνά του εστιάζεται στις περιοχές της Κατάλυσης, της Ηλεκτροχημείας και της μοντελοποίησης φυσικοχημικών και φυσικών φαινομένων.Έχει συγγράψει με τους συνεργάτες του περί τις 260 εργασίες σε έγκριτα διεθνή περιοδικά, εκ των οποίων τέσσερις στα περιοδικά Science και Nature. Έχει τιμηθεί με αρκετά διεθνή βραβεία,  το Outstanding Achievement Award of the High Temperature Materials Division του Electrochemical Society (ECS) το 1996, το Wason Medal for Materials Research του American Concrete Institute το 1992, το Βραβείο Χημείας από την Ακαδημία Αθηνών το 1992, το H.C. Dreyfus Teacher-Scholar Award το 1981 και το Outstanding Faculty Award από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών του ΜΙΤ τα έτη 1979 και 1981.
  

Με τους συνεργάτες του στο ΜΙΤ και στο Πανεπιστήμιο Πατρών έχει ανακαλύψει το φαινόμενο της Μη-Φαρανταϊκής Τροποποίησης της Καταλυτικής Ενεργότητας (NEMCA effect), το οποίο είναι γνωστό επίσης στην βιβλιογραφία ως φαινόμενο της Ηλεκτροχημικής Ενίσχυσης της Κατάλυσης (EPOC). 

Από το 2005 είναι εταίρος (Fellow) της Διεθνούς Εταιρείας Ηλεκτροχημείας (ISE), η οποία, μέχρι τότε, είχε απονείμει αυτόν τον τίτλο σε δεκατέσσερις συνολικά επιστήμονες. Είναι επιστημονικός εκδότης (Editor) της γνωστής σειράς βιβλίων Ηλεκτροχημείας "Modern Aspects of Electrochemistry" και έχει συγγράψει τρία βιβλία των οίκων Springer και Marcel Dekker. Έχει επιβλέψει 38 διδακτορικές διατριβές και 12 από τους διδάκτορες αυτούς έγιναν καθηγητές σε ελληνικά και ξένα (ΗΠΑ, Κίνα) Πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα.

Από το 2015 είναι Επίτιμος Διδάκτορας του ΑΠΘ και από το 2017 είναι ο πρώτος Έλληνας που έγινε Ξένος Εταίρος (Foreign Member) της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών (National Academy of Engineering, NAE) των ΗΠΑ. 

Τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών από το 2010.

 
ΠΗΓΗ:  www.cnn.gr