'ما تقریبا مطمئنیم ذره بنیادی را کشف کرده‌ایم'

تصویری از برخورد پروتون با پروتون در شتابدهنده سرن. خطوط سبز الکترونهای حاصل از برخوردند

جو اینکادلا مدیر پروژه CMS (یکی از دو آشکارساز سرن): "نتایج اولیه ای که از بررسی کل داده های آزمایش سال ۲۰۱۲ به دست آمده بسیار جالب هستند و برای من کاملا روشن است که ما با هیگز بوزون سروکار داریم، اگرچه هنوز برای دانستن اینکه این چه نوعی از هیگز بوزون است راه درازی در پیش داریم."

دیو چارلتون سخنگوی پروژه اطلس، دیگر آشکارساز سرن:" نتیجه تازه و زیبایی که به دست آمده محصول تلاش عظیم و از خودگذشتگی افراد زیادی بوده است. نتیجه حاصله ذره جدیدی را نشان می دهد که قرینگی-چرخش هیگز بوزون را دارد، همانطوری که در مدل استاندارد پیش بینی شده است."

حدود هفت ماه پیش در برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) که در سرن سوییس قرار دارد آزمایشی انجام شد که به گفته دانشمندان دانش فیزیک نظری را تغییر داد. دانشمندان پروتونها (هسته اتم) را تا سرعت نور شتاب دادند(در دو جهت مخالف تا به هم برخورد کنند) و ذرات کوچکتری را که در این برخورد ایجاد شد بررسی کردند، به امید اینکه برخی پرسشهای اساسی را پاسخ دهند و ذره موسوم به هیگز بوزون را پیدا کنند.

بر اساس نظریه موسوم به مدل استاندارد، تمام مواد از ذراتی بنیادی ساخته شده اند: شش کوارک و شش لپتون. کوارکها پروتونها و نوترونها را شکل می دهند و لپتونها هم الکترونها و نوترینوها را (نوتروینو الکترون بدون بار است). فیزیکدانها فکر می کنند کوارکها و لپتونها را نمی توان به اجزای کوچکتری خرد کرد.

دانشمندان چهار نیروی بنیادی طبیعت را هم‌نیروی هسته ای ضعیف، نیروی هسته ای قوی، جاذبه یا گرانش و نیروی الکترو مغاطیسی می دانند. بر اساس مدل استاندارد این چهار نیرو هر کدام یک ذره معادل دارند به نام بوزون که در واقع این نیروها را به ماده منتقل می کنند. برای اینکه این نیروها به ماده منتقل شوند تمام ذرات بنیادی باید از میدانی بگذرند به نام میدان هیگز. اما خود این میدان هیگز هم به یک ذره حامل نیاز دارد که به هیگز بوزون معروف است. این ذره قطعه گمشده مدل استاندارد بود و حالا دانشمندان فکر می کنند آن را یافته اند.

در واقع فیزیک ذرات هر ذره را دارای دو ویژگی می داند: چرخش و قرینگی. قرینگی باعث کنش متقابل ذرات می شود اما پذیرفتن مفهوم قرینگی به معنای آن است که ذره باید بدون جرم باشد. دانشمندان مشکل را این گونه حل کرده اند که ذرات بنیادی جرم ندارند اما با عبور از میدان هیگز دارای جرم می شوند. اما آنچه خودِ میدان هیگز را با دیگر ذرات یا نیروها در کنش قرار می دهد هیگز بوزون است.

اطلاعاتی که از آزمایش ماه ژوئیه ۲۰۱۲ به دست آمد نشان می دهد ذره ای که در آن برخورد عظیم تولید شده، به هیگز بوزونی که در مدل استاندارد توصیف شده بسیار نزدیک است. البته اگر این ذره خصوصیاتی کاملا متفاوت نشان می داد دانشمندان را بیشتر خوشحال می کرد چرا که افقی تازه پیش روی آنها قرار می داد؛ اما اثبات وجود این ذره هم گامی بزرگ در تایید صحت مدل استاندارد است. نظریه ای که در دهه شصت و هفتادمیلادی از ترکیب نظریه نسبیت انشتین و نظریه کوانتوم حاصل شد.

"فیزیک از چهارم ژوئیه (۱۴ تیر) تغییر کرده است. قبلا ما یک سوال مبهم داشتیم، آیا اصلا ذره ای وجود دارد؟ اما حالا سوال ما دقیقتر شده: آیا این ذره که پیدا کرده ایم هیگز بوزون است و آیا این هیگز بوزون با پیش بینی مدل استاندارد تطبیق می کند؟"

بر اساس مدل استاندارد هیگز بوزون چرخش ندارد اما قرینگی مثبت دارد. این دقیقا همان نتیجه ای است که در آزمایش بزرگ سرن به دست آمده است.

اما دلیل اینکه فیزیکدانهای سرن با قاطعیت اعلام نکرده اند هیگر بوزون را یافته اند این است که بر اساس نظریه موسوم به ابرتقارن ممکن است پنج نوع مختلف هیگز بوزون وجود داشته باشد.

برای پاسخ دادن به این سوال، دانشمندان می خواهند دوباره در برخورددهنده هادرونی بزرگ آزمایش دیگری انجام دهند. اما این برخورددهنده درست یک ماه پیش برای تعمیرات و برای ارتقا سیستم به مدت دو سال تعطیل شد؛ بنابراین برای اثبات قطعی ذره باید تا سال ۲۰۱۵ صبر کرد.

منبع: دانش و فن بی بی سی فارسی