2. οι πυρηνικές δυνάμεις στο άτομο

Ένα παράδοξο. Η κατασκευή του ατόμου, με τον πυρήνα στο κέντρο και τα ηλεκτρόνια να περιστρέφονται γύρω από αυτόν, θυμίζει έντονα τον ήλιο και τους πλανήτες. Ήλιος είναι ο πυρήνας, πλανήτες είναι τα ηλεκτρόνια. Είναι φανερό ότι στο σύμπαν υπάρχει το ίδιο βασικό σχέδιο σύνθεσης και κατασκευής, από το άπειρα μικρό, στο άπειρα μεγάλο

η εξαίρεση με το ηλεκτρόνιο

Υπάρχουν διαφορές ανάμεσα στο μικρόκοσμο του ατόμου και τον μακρόκοσμο του σύμπαντος. Διαφορές, που δημιουργούν όμως απορία και θαυμασμό. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία, αφού το ηλεκτρόνιο κινείται σε κυκλική τροχιά γύρω από τον πυρήνα, εκπέμπει συνεχώς ακτινοβολία, όπως οποιοδήποτε άλλο κινούμενο φορτίο στον κόσμο. Η ακτινοβολία αυτή φυσικά συνοδεύεται από συχνή απώλεια ενέργειας.
Αν αυτό συνέβαινε στο ηλεκτρόνιο, η ακτίνα περιστροφής θα έπρεπε συνεχώς να μικραίνει και το ηλεκτρόνιο να πέσει τελικά πάνω στον πυρήνα. Ε, λοιπόν, ειδικά στο ηλεκτρόνιο, ΔΕΝ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ αυτό που συμβαίνει σε οποιοδήποτε άλλο κινούμενο φορτίο στη φύση. Ο Bohr το διαπίστωσε, και από τότε ξέρουμε για την καταπληκτική αυτή εξαίρεση, που αν δεν υπήρχε, δεν θα υπήρχε ζωή.
Το μικρό άτομο, κρύβει μέσα του τρομακτική ποσότητα ενέργειας. Ένα γραμμάριο οποιασδήποτε ύλης, αν μεταστοιχειωθεί μέσα σε ένα δευτερόλεπτο, εκλύει ενέργεια επτά δισεκατομμυρίων κιλοβατωρών. Ένα μόνο γραμμάριο, όχι ουρανίου, οποιουδήποτε υλικού. Γιατί, έχει ενέργεια, που πρώτη φορά ο άνθρωπος διαπίστωσε στη Χιροσίμα. (Τα μη ραδιενεργά στοιχεία, με κατάλληλο βομβαρδισμό του πυρήνα τους, διασπώνται και αυτά δημιουργούν άλλα στοιχεία, με έκλυση ενέργειας).

Το κενό στο άτομο της γήινης ύλης

Άτομο, σημαίνει κάτι που δεν τέμνεται. Αυτό όμως σήμερα ξέρουμε ότι δεν είναι καθόλου σωστό.
Από τι αποτελείται το άτομο της γήινης ύλης; Μα, κυρίως από κενό, από τίποτα. Και το πιο συμπαγές σώμα, βασικά αποτελείται από κενό.
Υπάρχει ο πυρήνας που έχει πρωτόνια και νετρόνια, υπάρχουν και τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.
Αν όμως ο πυρήνας του υδρογόνου ήταν σαν μια μπάλα ποδοσφαίρου, το ηλεκτρόνιο θα διέγραφε την τροχιά του σε απόσταση 5 χιλιομέτρων από τον πυρήνα! Στο ενδιάμεσο διάστημα, τι υπάρχει; Τίποτα, κενό.
Τι κάνουν τα ηλεκτρόνια; Περιστρέφονται με τεράστιες ταχύτητες γύρω από τον πυρήνα σε 1 sec εκτελούν τρισεκατομμύρια περιστροφές. Έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Ο πυρήνας είναι φορτισμένος θετικά, χάρη στα πρωτόνια. Αλήθεια, αφού τα πρωτόνια είναι όλα θετικά και απωθούνται, γιατί δεν διασπάται ο πυρήνας; Γιατί δεν απομακρύνονται λόγω άπωσης το ένα από το άλλο;
Διότι υπάρχουν πολύ ισχυρότερες δυνάμεις, που τα κρατούν μέσα στον πυρήνα, που λέγονται «ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις». Χωρίς αυτές, δεν θα υπήρχαν άτομα.

Οι πυρηνικές δυνάμεις
Αν οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις ήταν λίγο ασθενέστερες, δεν θα συγκρατούσαν τα πρωτόνια. Ο ήλιος δεν θα έλαμπε, η ζωή θα ήταν αδύνατη. Πράγματι, η ακτινοβολία του ήλιου βασίζεται στην μετατροπή του υδρογόνου σε δευτέριο. Αυτή η μετατροπή δεν θα συνέβαινε, αν οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις ήταν λίγο ασθενέστερες. Φυσικά, δεν θα υπήρχε και κανένα άλλο στοιχείο, εκτός από το υδρογόνο.
Αν οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις, ήταν λίγο ισχυρότερες, στα πρώτα στάδια της δημιουργίας θα είχε εξαφανιστεί τελείως το υδρογόνο. Θα είχαν δημιουργηθεί μόνο τα βαρύτερα στοιχεία. Ο ήλιος και οι αστέρες, δεν θα ακτινοβολούσαν, η ζωή δεν θα υπήρχε.
Έπρεπε οι δυνάμεις αυτές να είναι ακριβώς τόσες, ώστε και να επιτρέπουν σε μια ποσότητα υδρογόνου να μείνει σαν υδρογόνο, και να επιτρέπουν στην υπόλοιπη ποσότητα υδρογόνου να μετατραπεί σε βαρύτερα στοιχεία.
Τι καθόρισε ακριβώς αυτή την τιμή στις ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις;

Ο άνθρακας

Όλες οι οργανικές ύλες γνωρίζουμε ότι περιέχουν άνθρακα. Χωρίς αυτόν, δεν θα υπήρχε τίποτα ζωντανό, ούτε οργανική χημεία. Πως δημιουργήθηκε αλήθεια ο άνθρακας;
Σε τεράστιες θερμοκρασίες, τρεις πυρήνες ηλίου ενώνονται και δημιουργούν άνθρακα. Πρώτα, ενώνονται οι δύο πυρήνες ηλίου και δημιουργούν πυρήνα βηρυλλίου, που δεν είναι ούτε ευσταθής, ούτε ασταθής. Ζει ένα τετράκις δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Αυτό το χρονικό διάστημα έκρινε την τύχη της ζωής και του ανθρώπου.
Η διάρκεια της ζωής του πυρήνα αυτού, καθορίζεται από τις «ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις». Αυτές είναι υπεύθυνες για τη μετατροπή του πρωτονίου σε νετρόνιο, και αντίστροφα. Και αυτές οι δυνάμεις, έχουν καθοριστεί ώστε να έχουν μια καταπληκτική ακρίβεια.
Αν οι ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις ήταν λίγο ισχυρότερες δεν θα μπορούσε να σχηματιστεί βηρύλλιο, ούτε άνθρακας, διότι θα είχε διασπαστεί αμέσως μόλις θα είχε δημιουργηθεί.
Αν οι ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις ήταν λίγο ασθενέστερες, όλα τα άτομα ηλίου θα δημιουργούσαν βηρύλλιο, οπότε δεν θα υπήρχαν ελεύθερα άτομα ηλίου για να δημιουργήσουν άνθρακα.
Τι εξασφάλισε τη μοναδική αυτή ισορροπία; Η τύχη του άνθρακα κρίθηκε σε ένα τετράκις δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Το βηρύλλιο δεν έπρεπε να είναι ούτε πιο ευσταθές, ούτε πιο ασταθές, αλλά «μετασταθές». Χωρίς τη φοβερή αυτή ρύθμιση, δεν θα υπήρχε άνθρακας, δεν θα υπήρχε ζωή.
Και οι ηλεκτρομαγνητικές όμως δυνάμεις, που καθορίζουν τη δημιουργία των μορίων και των κυττάρων, είναι με θαυμαστό τρόπο ρυθμισμένες.
Αν ήταν ασθενέστερες, δεν θα μπορούσαν να συγκρατήσουν τα ηλεκτρόνια γύρω από τους πυρήνες. Τα άτομα θα ήταν αδύνατο να σχηματιστούν. Θα υπήρχαν μόνο πυρήνες και ηλεκτρόνια, όχι σταθερά μόρια, όχι κύτταρα, όχι ζωή.
Αν ήταν ισχυρότερες, τα ηλεκτρόνια θα είχαν δεσμευτεί απόλυτα από τους πυρήνες τους. Δεν θα μπορούσαν τότε να γίνουν οι χημικοί δεσμοί, που προϋποθέτουν αποβολή και πρόσληψη ηλεκτρονίων, δεν θα υπήρχαν χημικές αντιδράσεις, ούτε πιο πολύπλοκα μόρια. Το νερό επίσης θα ήταν πάντα στερεό.
Τέσσερις είναι οι βασικές δυνάμεις στη φύση. Οι δυνάμεις της βαρύτητας, οι ισχυρές πυρηνικές, οι ασθενείς πυρηνικές και οι ηλεκτρομαγνητικές. Είναι όλες με τόση απίστευτη ακρίβεια καθορισμένες, που ο άνθρωπος θαυμάζει, πως είναι δυνατό να ζει.
Είναι απλές αριθμητικές συμπτώσεις; Είναι μέρος ενός σχεδίου; Υπάρχουν αλήθεια τόσες συμπτώσεις; Στα μαθηματικά διδάσκουμε ότι αν έχουμε 15 καρέκλες και θέλουμε να βρούμε με πόσους τρόπους μπορούν να καθίσουν σε αυτές 15 άνθρωποι, η απάντηση είναι: 1.307.674.368.000 διαφορετικοί τρόποι να καθίσουν οι άνθρωποι. (ν!=15!=1.307.674.368.000)
Πως τα δισεκατομμύρια των περιπτώσεων που υπήρχαν, για κάθε φυσική σταθερά, «έτυχε» και δεν πήραν μια άλλη τιμή, αλλά ειδικά αυτή που ήταν η μόνη απαραίτητη;
Είναι σαν να ρίξουμε στη γη ένα δοχείο με τυπογραφικά στοιχεία, και από σύμπτωση να πέσουν έτσι ώστε να γραφτεί από μόνος του ο εθνικός ύμνος!

Απόσπασμα από το έργο περί «υπάρξεως του Θεού» του Γεωργίου Ι. Λεκάττη

e-mail: [email protected]
web: www.lekatis.com