پس‌فردا کنفرانسی مهم در سرن برگزار و آخرین نتایج جستجوی محققان ال.اچ.سی اعلام خواهد شد. اگر بوزون هیگز کشف نشده باشد، چه پاسخی وجود خواهد داشت؟ چه چیز مسئول ایجاد جرم ماده است؟

محبوبه عمیدی: طی سال‌های اخیر، پژوهشگران و فیزیکدانان ال.اچ.سی یا «برخورددهنده بزرگ هاردونی» تمام تلاش خود را برای کشف بوزون هیگز -تنها ذره بنیادی کشف‌نشده از مدل استاندارد- به کار گرفته‌اند اما تا سه‌شنبه این هفته که آخرین نتایج تلاش‌های آنها اعلام خواهد شد، کسی هنوز نمی‌داند بوزون هیگز اصلا وجود خارجی دارد یا نه؟ فکر می‌کنید اگر این ذره بنیادی کشف نشده باشد، چه اتفاقی خواهد افتاد و چه احتمال‌های دیگری بررسی خواهند شد؟ نیوساینیتست برای یافتن این پاسخ با فیزیکدانان صاحب‌نام متعددی گفتگو کرده است.

 

بوزون هیگز چیست؟

این ذره بنیادی تنها عضو ناشناخته مدل استاندارد فیزیک بنیادی است. این تئوری که چگونگی اثر متقابل ذرات بنیادی و نیروها با یکدیگر را تشریح می‌کند، این ذره را عامل ایجاد جرم در تمامی ذرات دیگر می‌داند اما هنوز نتوانسته جرم بوزون هیگز را – اگر وجود خارجی داشته باشد - با دقت کافی پیش‌بینی کند.

 

بوزون هیگز کجا می‌تواند پنهان شده باشد؟

احتمال می‌رود این ذره تنها در کسری از ثانیه و هنگامی که ذرات بنیادی دیگر با سرعت‌های بالا با یکدیگر برخورد کرده و متلاشی می‌شوند، تولید شود. فیزیک‌دانان تاکنون از برخورددهنده‌های متعددی برای کشف این ذره استفاده کرده‌اند و به اعدادی نزدیک به هم برای جرم احتمالی این ذره دست‌یافته‌اند. اعداد اعلام شده توسط آنها بین 115 تا 141 گیگاالکترون‌‌‌ولت (هر الکترون‌ولت برابر 19-10*1.6 ژول و هر گیگا معادل یک میلیارد است) متغیر است که می‌تواند نماینده ساده‌ترین نمونه از این ذره باشد.

 

سه‌شنبه این هفته فیزیکدانان ال.اچ.سی چه گزارشی را ارائه خواهند کرد؟

شایعاتی که در فضای آنلاین و در میان فیزیکدانان مطرح شده، حاکی از این است که بوزون هیگز با جرم 125 گیگاالکترون‌‌ولت - 133 بار سنگین‌تر از پروتون - کشف شده است. اما آنچه مطمئنا در این نشست شاهد آن خواهیم بود، ارائه نتایج تحقیقات چندین ساله توسط محققان ال.اچ.سی، آشکارساز اتلس و سی.ام.اس به طور جداگانه خواهد بود. این گزارش‌ها نتیجه بیش از 300میلیارد برخورد ذرات بنیادی هستند و در نتیجه حجم اطلاعاتی که ارائه خواهد شد، نسبت به گزارش مردادماه بیش از 2 برابر شده است. البته در نهایت باز هم این داده‌ها برای اعلام نتیجه قطعی در مورد وجود یا عدم وجود بوزون هیگز کافی نیست و شاید تنها بتوانند نشان دهند اگر بوزون هیگزی وجود داشته باشد، جرم آن چیزی نیست که پیش از این تصور می‌شد.

 

اگر تاکنون هیچ اثری از این ذره کشف نشده باشد، چه خواهد شد؟

گوییدو تانلی، سخنگوی آشکارساز سی.ام.اس می‌گوید: «مطمئن هستم اگر این‌بار چیزی مشخص نشود، فیزیکدانان دیگر دست از بوزون هیگز خواهند کشید. اگر داده‌های جرم ناقص باشند یا ما را به نتیجه‌ای قطعی نرسانند، برای اطلاعات تکمیلی صبر خواهیم کرد اما اگر هیچ نشانه‌ای کشف نشده باشد، محتمل‌ترین فرضیه این است که باید به دنبال راه حل دیگری باشیم».

 

آیا راهحل‌های دیگری وجود دارند؟

استیون واینبرگ برنده جایزه نوبل فیزیک و استاد دانشگاه تگزاس در آستین که در دهه 1960 / 1340 همراه با شلدون گلاشو از دانشگاه بوستون و عبدالسلام از ایمپریال‌کالج لندن، مدل استاندارد را نوشته است، می‌گوید: «من فکر می‌کنم باید برای بوزون هیگز جایگزین‌های دیگری وجود داشته باشند. کنار گذاشتن این ذره می‌تواند راه را برای کشف ذرات بنیادی تازه، نیروهای تازه و جنبه‌های اسرارآمیز بیشتری از فیزیک بنیادی هموار کند».

 

آیا برای جرم دادن به ذرات به بوزون هیگز نیاز داریم؟

مت استراسلر، نظریه‌پرداز دانشگاه روتگرز در نیوجرسی پاسخ می‌دهد: «نه! بوزون هیگز در حقیقت تنها یک موج در میدان هیگز است. این میدان در گمنامی تلاش می‌کند جهان را از فاجعه نجات دهد و اگر زمانی به این نتیجه برسیم که این موج‌ها هرگز وجود نداشته‌اند، چیزی عوض نخواهد شد. فیزیکدانان به این دلیل در جستجوی بوزون هیگز هستند که کشف آن ساده‌ترین راه برای دسترسی به این میدان است. اگر این ذره کشف نشود آنها به این نتیجه می‌رسند که میدان دقیقا آن چیزی نیست که توسط مدل استاندارد پیش‌بینی شده است. ذرات بنیادی در این میدان‌ها مانند موج‌های کوچکی در یک برکه هستند. به عنوان مثال فوتون‌ها امواج موجود در میدان الکترومغناطیسی هستند و می‌دانید هر چقدر چگالی این میدان‌ها از آب به سمت مایعات غلیظ‌تر برود، موج‌ها زودتر محو خواهند شد. در نتیجه می‌تواند این جرم حاصل میدانی شبیه میدان هیگز اما بسیارفشرده‌تر باشد که هیچ ذره مرتبطی در آن وجود ندارد. در این حالت نظریه‌پردازان به احتمال‌های هیجان‌انگیزتری رو خواهند آورد که می‌تواند شامل اضافه کردن ذرات دیگر و نیروهای طبیعی دیگر باشد تا چیزی جایگزین بوزون هیگز شود».

 

باز هم امکان دیگری وجود دارد؟

وجود نیروی تازه‌ای که نیروی رنگی (تکنی‌کالر) خوانده می شود، می‌تواند بدون نیاز به بوزون هیگز به ذرات جرم بدهد. این نیرو می‌تواند مانند نسخه مقاوم نیروی هسته‌ای قوی رفتار کند که در هسته اتم کوارک‌ها را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد. این نیرو می‌تواند به کمک یک جفت ذره جدید فضا را پر کند و محیطی با چگالی بالا بسازد که ذرات هنگام حرکت در آن دارای جرم می‌شوند. واینبرگ می‌گوید: «اگر هیگز وجود نداشته باشد، جایگزینی وجود دارد که هنوز دیده نشده است. این جایگزین می‌تواند میزبان تمامی ذرات دیگر با انرژی بالاتر باشد که ممکن است توسط ال.اچ.سی کشف شود».

 

ایده‌های دور از ذهن‌تری هم وجود دارند؟

وجود بعد چهارم در کنار سه بعد فضایی که تجربه می‌کنیم، می‌تواند به این پرسش پاسخ دهد که چرا این ذره بنیادی با جرم‌های متفاوتی شناخته شده است.

در حال حاضر این تفاوت جرم را ناشی از برخورد ذرات و برهمکنش آنها با میدان‌های هیگزی با قدرت‌های متفاوت می‌دانند، اما اگر بعد چهارمی وجود داشته باشد آنها می‌توانند در آن از سطح انرژی بالاتری برخوردار باشند. ذرات بنیادی انرژی حداقلی دارند که انرژی پایه نامیده می‌شود اما زمانی که برانگیخته می‌شوند، به سطح بالاتری از انرژی راه پیدا خواهند کرد و از آنجا که مطابق رابطه E=mc2 بین سطح انرژی و جرم رابطه‌ای خطی وجود دارد، باید انتظار جرم بالاتری را داشته باشیم.

اگر جهانی با چهار بعد فضایی وجود داشته باشد، ذرات می‌توانند طیف کاملی از حالات برانگیختگی را نشان دهند اما بیشتر انرژی آنها در بعد چهارم به دام خواهد افتاد و این دقیقا همان جایی است که ما به آن دسترسی نداریم. در این حالت باز هم به میدان هیگز نیاز خواهیم داشت اما وجود بعد چهارم می‌تواند توضیح دهد چرا ذراتی با جرم‌های متفاوت را کشف می‌کنیم اما از بوزون هیگزی که انتظار کشفش را داریم، خبری نیست.

جان الیس نظریه‌پرداز سرن می‌گوید: «این راه برای تفکیک قائل شدن میان ذرات گوناگون به ما کمک خواهد کرد، بدون اینکه نیاز باشد ذره بنیادی تازه‌ای تعریف شود».  

 

چرا باید فرضیه‌های دیگر را جدی بگیریم؟

الیس می‌گوید: «این وظیفه فیزیکدانان نظری است که هر امکان و فرضیه‌ای را مطرح کنند. در این صورت فیزیک کاربردی می‌تواند با استفاده از ابزارهایی که در اختیار دارد، صحت یا عدم درستی هر یک را بررسی کند».

تانلی می‌گوید: «فارغ از آنچه که در ال.اچ.سی به دست آمده و حجم عظیم داده‌هایی که وجود دارد، اینجا جو عجیبی حاکم است و همه فکر می‌کنند دستاورد بزرگی در راه خواهد بود».

 53273

کد خبر 188637

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
5 + 11 =

نظرات

  • نظرات منتشر شده: 7
  • نظرات در صف انتشار: 0
  • نظرات غیرقابل انتشار: 0
  • مجتبی IR ۲۰:۰۸ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۰
    13 22
    خیلی جالب است ....الله فاطر السماوات و الارض
  • نسیم IR ۲۰:۱۱ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۰
    2 55
    دلم به حال خود می سوزد کم کم به نبوغ برخی دانشمندان شک می کنم .... یک سری افراد خاص دارای امکانات بسیاری هستند تا چرخ استکبار بچرخد . برای من این روزها روشن شده خیلی از این دانشمندان به صورت هدایت شده انتخاب می شوند و از زمان دانشجویی زیر نظرند تا نوکر غرب باشند . ...
  • 555 IR ۱۶:۴۲ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۱
    25 3
    دوستان،رقبا رسیدند به حقیقت اما ما در خم یک زاویه ماندیم
    • !!!!! IR ۱۲:۰۶ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۳
      13 2
      رقبا؟؟!! ما که چند قرنه همه نشستیم اینجا تا برامون علم پست کنن !!
  • عباس IR ۱۲:۴۸ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۳
    6 7
    ... فرق ما با اونا فقط نگاهمونه( دينمون)! ...
  • بی نام IR ۲۲:۰۰ - ۱۳۹۰/۰۹/۲۴
    2 0
    در اخباری در جایی دیگری این ذره بنیادی بنام ذره ... معرفی شده با اخبار بالا تفاوت دارد.
  • بی نام EU ۲۰:۲۹ - ۱۳۹۲/۰۷/۱۸
    2 0
    میگم کسی می دونه با پای چپ بریم دسشوئی یا پای راست؟