دانش > تحقیق‌و تولید– همشهری آنلاین گفتگو از سمیرا مصطفی نژاد:
دانشمندان سرن چند ماه پیش از برخورد دهنده بزرگ هادرون گزارش دادند که نتایج آزمایش‌های این برخورددهنده نشانه‌های ذره‌ای جدید را در اختیار آنها گذاشته است، ذره‌ای که شباهت زیادی با ذره مشهور بوزون هیگز دارد. ۴۵ سال است که فیزیکدانان در سرتاسر جهان در جستجوی این ذره بوده‌اند تا شاید بتوانند چگونگی ایجاد جرم در ماده را توضیح دهند.
ر دو آشکارسازهای برخورد دهنده در این آزمایش به درجه قطعیتی دست پیدا کرده‌اند که می‌توان اطلاعات به دست آمده را یک کشف جدید نامید. با این همه اطمینان نهایی از هویت واقعی ذره جدید نیازمند مطالعات بیشتر است.
تایید نهایی ذره جدید به عنوان بوزون هیگز یکی از بزرگترین کشفیات علمی قرن حاضر خواهد بود، همچنین تعدادی از فیزیکدانان تلاش برای شکار این ذره را با برنامه آپولوی ناسا که در دهه ۱۹۶۰ باعث شد انسان برای اولین بار به ماه قدم بگذارد، مقایسه می‌کنند.
برای اثبات وجود این ذره دانشمندان باید رفتارهای این ذره را با رفتارهای بوزون هیگز که در مدل استاندارد فیزیک پیش‌بینی شده مقایسه کنند، مدل استاندارد درحال حاضر بهترین نظریه‌ای است که می‌تواند سازو کار جهان را تشریح کند. با این‌همه بخش‌های غریب و ناشناخته‌ای نیز وجود دارند. تمامی آنچه ما در اطراف و گوشه و کنار جهان می‌بینیم تنها چهار درصد از کل جهان است، مابقی آن از ماده‌ای مرموز به نام ماده تاریک و انرژی مرموز‌تر به نام انرژی تاریک ساخته شده است و تایید وجود بوزون هیگز می‌تواند در کشف اسرار ماده و انرژی تاریک نیز تاثیرگذار باشد.
دیوید اوانز (David Evans) دانشمند ارشد تیم دانشمندان بریتانیا در برخورددهنده بزرگ هادرون و آشکارساز آلیس درباره کشف احتمالی بوزون هیگز آن را با بازی‌های المپیک مقایسه کرده و می‌گوید کشف این ذره مانند بردن یک مدال طلا در المپیک است، به گفته وی مطمئنا بیشتر کشورها بیش از یک مدال طلا در المپیک برده‌اند و سرن نیز طی سال‌ها مدال‌های طلای زیادی به دست خواهد آورد.
اوانز محقق و فیزیکدان دانشگاه بیرمنگام در پاسخ به سوالات همشهری آنلاین جزئیات بیشتری را در‌رابطه با کشف ذره جدید عنوان کرده است:
- چه تعریفی از ذره‌ای که به تازگی کشف شده دارید؟ تا جایی که مشخص است هنوز بوزن هیگز بودن آن ۱۰۰ درصد به اثبات نرسیده است…
دیوید اوانز: سیگنال‌های بسیار قوی در نتایج به دست آمده دیده شده‌اند که نشان می‌دهند بوزون جدیدی با جرمی در حدود ۱۲۵ گیگا الکترون ولت،یعنی جرمی ۱۳۳ برابر جرم پروتون، وجود دارد. با وجود‌اینکه بوزون جدید با بوزون هیگزی که در نظریه مدل استاندارد پیش‌بینی شده مطابقت‌هایی دارد، اما پیش از آنکه بتوانیم ۱۰۰ درصد از آن اطمینان حاصل کنیم، باید ویژگیهای آن با دقتی بالا مورد بررسی و مطالعه قرار دهیم. قطعا اگر ویژگیهای این بوزون جدید با ویژگیهای پیش‌بینی شده برای بوزون هیگز متفاوت باشند، موضوع هیجان‌انگیز‌تر خواهد شد.
- چرا این موضوع علمی که هنوز به تایید نهایی نیز نرسیده تا این حد برای جوامع علمی در سرتاسر جهان از اهمیت برخوردار بود؟
– ما نظریه‌ای به نام نظریه مدل استاندارد داریم،که ویژگیهای ذرات اولیه یا همان سنگ‌بناهای ماده و نیروهای بنیادی که در میان این ذرات در کنش هستند را توضیح می‌دهد. این نظریه باوجود اینکه بسیار موفق عمل کرده، یک مشکل بسیار بزرگ داشته و دارد: مدل استاندارد هیچ توضیحی درباره اینکه چرا ذرات باید جرم داشته‌باشند نداده است. وجود بوزون هیگز با دادن جرم به ذرات این مشکل را حل خواهد کرد. اگر هیگز وجود نداشت، نظریه مدل استاندارد که برای ۵۰ سال گذشته مورد استفاده فیزیکدانان جهان قرار گرفته، سقوط می‌کرد. در واقع کشف این ذره به اثبات صحت مدل استاندارد در فیزیک ذره‌ای کمک خواهد کرد.
از این رو کشف بوزون هیگز به این معنی است که در تمامی این ۵۰ سال دانشمندان درباره نظریه‌ای که ساز‌و‌کار تمامی ماده در جهان را توضیح می‌دهد، درست می‌اندیشیده‌اند و این پیشرفت بسیار بزرگی به شمار می‌رود.
- می‌توانید جزئیات بیشتری را درباره روند کشف ذره جدید بیان کنید؟
– این روند یک روند تحلیلی بسیار بسیار پیچیده‌است. با وجود اینکه ما می‌دانیم ردپای بوزون هیگز باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد، روند‌های دیگری نیز وجود دارند که می‌توانند در آشکارسازهای عظیم ذره‌ای ردپای مشابهی از خود به جا بگذارند. فیزیکدانان واقعا باید بدانند که این ردپاهای پس‌زمینه چه ویژگی‌هایی دارند و برای ردیابی ردپای بسیار کوچک بوزون هیگز، باید چه تعدادی از این ردپاهای پس‌زمینه را مشاهده کرد؟
- دانشمندان در ابتدا اعلام کردند میزان اطمینان از صحت این کشف پنج سیگما است، یعنی دانشمندان از اینکه ذره‌ای جدید را کشف کرده‌اند ۹۹٫۹۹۹ درصد اطمینان دارند. اکنون این اطمینان بیشتر شده، چه چیزی در نهایت بوزون هیگز بودن این ذرات را تایید خواهد کرد؟
– همانطور که گفتید سیگمای پنج یعنی اطمینان از کشف یک ذره جدید. برای اینکه بوزون هیگز بودن این ذره به اطمینان ۱۰۰ درصدی برسد باید ویژگیهای ذره جدید به دقت با ویژگیهای پیش‌بینی شده برای بوزون هیگز در مدل استاندارد مقایسه شود و درصورتی که این ویژگی‌ها کاملا با یکدیگر مطابقت داشتند،نهایتا وجود ذرات بوزون هیگز به اثبات خواهد رسید.
- پروفسور پیتر هیگز در زمان کشف این ذره جدید اعتراف کرد که نمی‌داند بوزون هیگز چه کاربردی می‌تواند داشته باشد، نظر شما درباره کاربرد احتمالی این ذره در آینده درپیش رو چیست؟
– این گفته درست است اما جوزف جان تامسون (کاشف الکترون‌ها، ایزوتوپ‌ها و مخترع طیف‌سنج جرمی) نیز زمانی که در سال ۱۸۹۷ موفق به کشف الکترون‌ها شد، هیچ ایده‌ای درباره کاربرد عملی این ذرات نداشت. در حقیقت در آن زمان وی فکر می‌کرد کشفش به هیچ‌وجه کاربردی ندارد. امروز، ما حتی نمی‌توانیم تصورش را بکنیم که جهان بدون الکترونیک‌ها به چه شکلی درخواهد آمد و تمامی تکنولوژی‌هایی که ما را احاطه کرده‌اند،بدون کشف و درک الکترون‌ها هرگز به وجود نمی‌آمدند. چه کسی می‌داند در ۱۰۰ سال آینده بوزون هیگز چه کاربرد‌های عملی می‌تواند داشته باشد؟
- فعالیت برخورددهنده بزرگ هادرون در پایان سال ۲۰۱۲ خواهد رسید، برنامه تحقیقات پس از متوقف شدن فعالیت این برخورددهنده چگونه خواهد بود؟
– مقدار داده‌های به دست آمده از آزمایش‌هایی که در برخورددهنده بزرگ هادرون انجام گرفته‌اند به اندازه‌ای گسترده و حجیم است که تحلیل و بررسی دقیق آنها در زمان خاموشی، ما را تا سال ۲۰۲۴ سرگرم و مشغول نگه‌خواهد داشت و در این مدت زمان فرصت مناسبی برای تعمیر و ارتقا تجهیزات و حسگرهای برخورددهنده هادرون نیز به وجود خواهد آمد.
- از ماه جولای تا کنون روند تحقیقات چه تغییری در درصد قطعیت از هویت ذره جدید ایجاد کرده است؟
– از ماه جولای تا کنون سیگنال‌های کشف شده قدرت بیشتری پیدا کرده‌اند، از این رو می‌توانم بگویم این ذره قطعا کشف شده‌است. در گزارشی که در حدود ۱۰ روز پیش توسط محققان آشکارساز آلیس منتشر شده نیز اعلام شده نشانه‌های به دست آمده از ذره جدید کاملا با تولید و انحطاط بوزون هیگزی که در مدل استاندارد به آن اشاره شده، سازگاری دارد. با این همه باید تا پایان سال ۲۰۱۲ صبر کنیم، زمانی که آمار بیشتری به دست بیاوریم و پس از آن ویژگیهای ذرات جدید محاسبه خواهد شد.
RSS