سنگین‌ترین عضو خانواده کوارک‌ها که اغلب ذرات سنگین عالم را تشکیل می‌دهند، برای نخستین بار در ال.اچ.سی شناسایی شد. با تایید این کشف، یافتن ذره بوزون هیگز که ده‌ها سال است دانشمندان را به خود مشغول داشته، راحت‌تر پیگیری خواهد شد.

ابوالفضل کریمی: فیزیک‌دانان ال.اچ.سی چند نامزد برای کسب عنوان سنگین‌ترین ذره شناخته شده در جهان را مشاهده و معرفی کرده‌اند. اگر نتیجه مشاهدات آن‌ها تائید شود، این اولین باری خواهد بود که دانشمندان اروپایی، سنگین‌ترین ذره شناخته شده را معرفی می‌کنند. پیش از این، آزمایشگاه‌های ایالات متحده موفق به کشف سنگین‌ترین ذره شناخته شده شده بودند.

به گزارش بی‌بی‌سی، این کشف جدید می‌تواند فیزیک‌دانان را در دستیابی به ذره گریزان بوزون هیگز یا آن‌طور که مصطلح شده، ذره الهی کمک کنند. جزئیات بهترین نامزدهای یافت‌شده برای کوارک تاپ (سر) در کنفرانس بین‌المللی فیزیک انرژی‌های بالا (ICHEP) در پاریس که از 22 تا 28 جولای در حال برگزاری است و امروز به پایان می‌رسد، ارائه شده است.

برخورددهنده بزرگ هاردون که به اختصار ال.اچ.سی خوانده می‌شود، بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده روی زمین است که توسط سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای، سرن واقع در ژنو کنترل می‌شود. این ماشین شتاب‌دهنده در یک تونل 27 کیلومتری در مرز فرانسه و سوئیس و زیر زمین قرار گرفته است.

دو پرتو از ذرات پروتون در این حلقه زیرزمینی غول‌پیکر شلیک شده و پس از شتاب گرفتن و رسیدن به سرعت 99.99درصد سرعت نور، در یک نقطه تقاطع به یکدیگر کوبانده می‌شوند. تجهیزات غول‌پیکری در این نقاط تقاطع واقع شده‌اند که به بررسی ذرات زیر اتمی حاصل از برخورد می‌پردازند.

تاکنون چندین نامزد برای کوارک تاپ در دو آشکارساز اتلس و سی.ام.اس شناسایی شده‌اند که بزرگ‌ترین آشکارسازهای ال.اچ.سی محسوب می‌شوند. اتلس تاکنون 9 رویداد برخورد سازگار با با مشخصات کوارک تاپ را مشاهده کرده و سی.ام.اس نیز 4 کاندید را ثبت کرده است؛ اما فیزیک‌دانان معتقدند اطلاعات بیش‌تری نیاز است تا بتوان مشاهده کوارک تاپ در ال.اچ.سی  را تائید کرد.

شناسایی کوارک تاپ، گام کوچکی برای این آزمایشگاه اروپایی محسوب می‌شود. مدت کوتاهی بعد از آغاز به کار ال.اچ.سی در سال 2008، حادثه‌ای موجب شد این دستگاه غول‌پیکر برای مدت 14 ماه از کار بیفتد، اما از زمان راه‌اندازی دوباره تاکنون، پیشرفت تحقیقاتی در ال.اچ.سی روند پیوسته و مداومی داشته است.

فیزیک کوارک‌ تاپ تاکنون به خوبی مطالعه نشده بود و به همین دلیل، اکنون موقعیت مناسبی فراهم شده تا تحقیقات علمی در این مورد در ال.اچ.سی پیگیری شود.

مدل استاندارد ذرات بنیادی پیش‌بینی می‌کند که تمام ذرات از دو گروه کوارک‌ها و لپتون‌ها تشکیل شده‌اند. کوارک‌ها خود از شش جفت ذره بالا (آپ)، پایین (داون)، شگفت (استرنج)، افسون (چارم)، سر (تاپ) و ته (باتم) تشکیل شده‌اند که ذراتی مانند پروتون و نوترون را تولید می‌کنند. علی‌رغم آن‌که مدل استاندارد ذرات بنیادی چندین دهه قدمت دارد، اما کوارک تاپ اولین بار در سال 1995 / 1374 توسط شتابدهنده تواترون در آزمایشگاه ملی فرمی ایالات متحده کشف شد.

دکتر آرناد لاکوت از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه، سی.ان.آر.اس به بی‌بی‌سی گفت: «در آزمایش‌های سی.ام.اس، نامزد بسیار خوبی برای کوارک تاپ پیدا شده که ویژگی‌های آن به خوبی با ارتباطش با بوزون هیگز مطابقت دارد. به بیان دیگر به نظر می‌رسد بین این دو ذره برهم‌کنش خاصی وجود دارد».

شکار هیگز
با وجود ده‌ها سال تلاش، هنوز فیزیک‌دانان موفقیتی در شناسایی بوزون هیگز به دست نیاورده‌اند. ذره بوزون هیگز برای اثبات نظریه‌ای که برهم‌کنش بین ذرات زیر اتمی را توضیح می‌دهد ضروری است؛ همان نظریه‌ای که از آن به عنوان مدل استاندارد یاد می‌شود.

هرچند دانشمندان سرن آرام آرام شواهد بیشتری در مورد بوزون هیگز گردآوری می‌کنند، اما در آن‌سوی دمیا، فیزیک‌دانان فعال در ماشین تواترون معتقدند به زودی شتاب‌دهنده آمریکایی به ذره هیگز دست پیدا می‌کند. اکنون امیدوارند اولین افرادی باشند که این ذره گریزان را شناسایی می‌کنند، به خصوص این‌که خبر رسیده عمر تواترون می‌تواند تا 3 سال دیگر یعنی تا 2014 تمدید شود.

طبق گفته دکتر لاکوت، اگر بوزون هیگز در قالب هیگز باردار وجود داشته باشد، کوارک‌ تاپ برای شناسایی آن ضروری است. ذرات بنیادی که در برخورددهنده‌ها تولید می‌شوند، به ذرات زیراتمی دیگری تبدیل می‌شوند که ممکن است پایدار یا ناپایدار باشند. ارتباط نزدیک هیگزهای باردار با کوارک تاپ هم به این معناست که اگر بوزون هیگز سنگین‌تر از کوارک تاپ باشد، این ذره می‌تواند خود را با تبدیل شدن به یک کوارک تاپ و یک کوارک باتم (ته) نشان دهد. اما اگر هیگز سبک‌تر باشد، آن‌گاه کوارک تاپ ممکن است به بوزون هیگز و یک کوارک باتم تبدیل شود.

اما برخی دیگر از فیزیک‌دانان، نوع دیگری از ذره هیگز را تصور می‌کنند که با محدودیت‌های مدل استاندارد تطبیق می‌کند. کوارک تاپ می‌تواند منشا تولید ذراتی موسوم به ابرمتقارن نیز باشد. آن‌ها نوع کاملا جدیدی از ذرات را مشخص می‌کنند که نظریه‌ها وجود آن‌ها را پیش‌بینی کرده‌اند، اما هنوز در شتاب‌دهنده‌های ذرات شناسایی نشده‌اند.

کد خبر 79072

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
5 + 7 =