تحقیقات هیگز یک ذره جدید پیدا کرد: "این یک بوزون است"
ژنو(رویترز)- دانشمندان در مرکز تحقیقاتی CERN یک ذره زیر اتمی دیگر را کشف کردند. ذره ای که سازنده تمامی کیهان است که به نظر می آید همان بوزون فرضی باشد که نیم قرن پیش به نام پیتر هیگز، فیزیک دان نظری نام گزاری شده است.
رولف هیور، مدیر CERN در صحبتی با تجمع دانشمندان و رسانه جهانی در نزدیکی ژنو در روز چهارشنبه گفت: " ما به مراتب بالایی از فهم طبیعت رسیده ایم. کشف ذره ای همسان با هیگز بوزون راه را برای مطالعات جزئی تر باز می کند که نیازمند ارقام بزرگتر است که ویژگی های این ذره جدید را اثبات می کند و می تواند دیگر راز های کیهان ما را آشکار سازد."
دو مطالعه مستقل داده های تولید شده توسط کوبیدن ذرات پروتون به یکدیگر در شتاب دهنده بزرگ هاردون cern تقاربی را تولید کرد که تقریباً با اطمینان وجود یک ذره جدید را اثبات می کرد.
هنوز واضح نیست که آیا این بوزون هیگز پیش بینی شده است که با جرم بخشیدن به دیگر اجسام کمک به مرتب ساختن نابسامانی به وجود آمده در انفجار بزرگ بود یا خیر.
برای برخی افراد هیچ شکی نبود که بوزون هیگز کشف شده است. جیم الخلیل، فیزیک دان و گوینده رادیو معروف از دانشگاه سوری گفت: " این خوده هیگزه... اعلامیه CERN خیلی قاطع تر از آن چیزیست که اکثر ما انتظارش را داشتیم.
آقای هیگز که اکنون 83 سال عمر دارد در دانشگاه ادینبورگ در میان 6 نظریه پرداز بود که در اوایل دهه 1960 پیشنهاد وجود مکانیزمی را داد که توسط آن ماده در کیهان دارای جرم می شود. خود هیگز گفت که حتی اگر یک میدان نامرئی دلیل این پروسه بود این میدان می بایستی از ذرات درست شده باشد.
او و چندی دیگر در CERN برای مژده(که باعث شرمندگی بسیاری از دانشمندان شد) این خبر که برخی مفسران به دلیل نقش نظم دهنده اش در انفجار بزرگ "ذره خدا" نامیده بوده اند حضور داشتند. هیگز شکسته شده در مجلس همکاران محققش با چشمانی خیس گفت: " این خیلی معرکه است که این اتفاق در زمان زندگی ام افتاده است."
دانشمندان تائید نظریه هیگز را به عنوان شتاب دهنده ای بر تحقیقات مسئاله گنگ" ماده تاریک" که عقیده دارند که تمام جهان را پر کرده و احتمال وجود ابعاد چهارم و یا بیشتر و یا حتی جهان های موازی می بینند. این کشف ممکن است به حل اختلافات بین مدل این دانشمندان که جهان چگونه جهان به وسیله ذرات زیر اتمی کار می کند و نظریه جاذبه انیشتن کمک کند.
انتهای یک دوره
هیگز به رویترز درباره موفقیت هزاران نفری که بر روی این کار عملی-تجربی زحمت کشیدند که در انتها آن چیزی که وی و دیگران با ریاضیات توصیف کرده بودند مورد تائید قرار گرفت گفت:" این خیلی راضی کننده است، برای من، شخصاً این صرفاً تائید کاریست که 48 سال پیش انجام دادم."
او در مورد سرعتی که آنها این شواهد را یافتند گفت: " اصلا انتظارش را نداشتم که تا وقتی زنده ام این اتفاق بیافتد."
وی در مورد اینکه امروزه فیزیک دانان از نظریه پایه ای برای توصیف آنچه که در مورد جهان می دانند استفاده می کنند تا کنون جهان از 12 ذره بنیادین و 4 نیرو تشکیل شده است گفت: برای فیزیک دانان به طریقی این انتهای دوره ایست که مدل استاندارد تا تکمیل می کند."
شتاب دهنده بزرگ هاردون CERN بزرگترین و نیرومند ترین شتاب دهنده جهان است. دو باریکه پروتون در طول یک لوله حلقه ای 27 کیلومتری که در زیر مرز سوئیس و فرانسه ساخته شده قبل از برخورد به هم در جهت های مخالف پرتاب می شوند.
رمبش ها که در مقیاس کوچک، لحظاتی پس از انفجار بزرگ را نشان می دهند سیگنال های واریزه هایی را بروز می دهند که توسط آشکارسازهای بزرگ و پیچیده ای جذب شده و با بانک های کامپیوتر بزرگی آزمایش می شوند. دو تیم مجزای سِرن به طور مستقل بر روی آن داده ها کار نمودند تا واگراییهای کوچک را که ممکن است وجود بوزون جدید، که یک گروه از ذرات که شامل فوتون که مرتبط با نور است، را لو دهد،شکار کنند. این گروه به احترام همکار هندی آلبرت آینشتین ساتیندرا ناث بوز به این نام نامیده شد.
هر دوی تیمها نشانه های قوی ذرۀ جدید را در اطراف 125 تا 126 گیگاالکترون ولت (GeV)- یک واحد برای جرم-انرژی- پیدا نمودند. این موضوع این ذره را 130-140 برابر یک پروتون سنگینتر می کند.
دانشمندان در مورد توصیف نظریه ای که ذرۀ هیگز را شبیه یک گروه عکسبردان مستقل می کند با هم بحث می کنند. هر چه "شهرت" ذرۀ عبوری بیشتر باشد، بوزونهای هیگز سر راه آنها می آیند و هر چه کم شهرت تر باشند کندتر می آیند و جرم آن را افشا می کند. اما ذره ای مانند یک فوتونِ نور مورد علاقۀ عکاسان نیست و از میان آنها به سادگی عبور می کند(یک فوتون جرم ندارد).
جو اینکاندلا در ارایۀ نتیجه ها در سرن دو قله در گراف بقایای برخورد آشکارسازها را نشان دادکه می گفت حضور ذرۀ اسرارآمیز تا آن موقع دیده نشده بود. به گفتۀ یکی از دانشمندان سرن "این چیزیست که ما مطمئن هستیم ذرۀ هیگز است".
کمتر از یکی در میلیون
"این یک بوزون است" این چیزی بود که هیات امکانات علمی و فناوری بریتانیا در یک گفته در مورد نقشی که محققانش در دریافت "سیگنال سیگمای چشمگیر" برای وجود ذره ای که مدت طولانی در جستجوی آن بوده اند به آن اشاره کرد.
پنج سیگما استاندارد خوب قابل قبول برای دانشمندان است تا موافق وجود ذره باشند، اندازه گیری احتمال مقدار کمتر از یک در یک میلیون شانس رخ دادن در داده ها را نشان می دهد.
بنا به گفتۀ اولیور بوچمولر، یک فیزیکدان ارشد در یکی از تیمهای تحقیق به خبرگذاری رویترز"این حقیقت که هر دوی تیمهای ما به طور مستقل به نتیجۀ یکسانی دست یافتند خیلی قدرتمند است".
"ما می دانیم آن یک بوزون جدید است. اما هنوز باید به طور قطعی ثابت کنیم که آن همان چیزیست که هیگز پیشبینی کرد".
"اگر من یک مرد شرطبند بودم، شرط می بستم که آن ذرۀ هیگز است. اما ما هنوز به طور قطعی نمی توانیم آن را بگوییم. آن خیلی بیشتر یک اردک در حال دود کردن است شبیه هیگز که راه می رود و کواک کواک میکند. اما ما می دانیم که قبل از اینکه بتوانیم بگوییم آن در واقع هیگز است باید آن مسئله را باز کنیم و به درون آن نگاه کنیم ".
الخلیل گفت نکته های گفته شدۀ محققها خیلی کامل بود: او گفت"علی رغم تمام حرفهای عامیانه در مورد سیگماها و کانالهای واپاشی، نتیجۀ نهایی چیزیست که سرن در واقع به عنوان بوزون هیگز کشف کرده است". "به نظر من اگر آن شبیه هیگز باشد، شبیه هیگز بو دارد و دقیقاًٌ آنچیزیست که که ما از هیگز انتظار داریم، پس آن هیگز است".
نظریۀ جهانی
نظریۀ هیگز بیان می کند چطور ذره ها با هم جمع می شوند تا ستاره ها، سیاره ها و خود حیات را شکل دهند. بدون بوزون هیگز، با اجرای نظریه جهان به صورت یک سوپ بدون شکل از ذره های پرتاب شده به اطراف با سرعت نور باقی می ماند.
این آخرین قسمت کشف نشدۀ مدل استاندارد است که ساختار اساسی جهان را توصیف می کند. این مدل برای فیزیکدانها مانند نظریۀ تکامل برای زیستشناسها می باشد.
آنچه که دانشمندان هنوز از آخرین یافته ها نمی دانند اینست که آیا ذره ای که آنها کشف کرده اند همان ذرۀ هیگزی که توسط مدل استاندارد دقیقاً توصیف می شود است؟ این می تواند یک طیف از ایده های بوزون هیگز باشد و یا یک ذرۀ زیر اتمی کاملاً جدید که می تواند یک تفکر دوباره در مورد ساختار اساسی ماده را ایجاب نماید.
دو امکان آخر، به زبان علمی، حتی هیجان برانگیزتر هستند.
مخاطبین مرتبط با فیزیکدانهای ذرات بنیادی، روزنامه نگارها، دانش آموزها و حتی سیاستمدارها در کنفرانسهایی در ژنو، لندن و در یک کنفرانس فیزیک مهم در ملبورن استرالیا شرکت نمودند تا گزارشها را بشنوند.
علی رغم هیجان، فیزیکدانها به این نکته اشاره نمودند که هنوز چیزهای زیادی برای یاد گرفتن وجود دارد: بنا به گفتۀ پیتر نایت از انستیتوی فیزیک بریتانیا "ما یک فصل را بسته ایم و فصل دیگری را باز نموده ایم."
پاول نِرس مدیر آکادمی علوم آکادمی سلطنتی بریتانیا گفت: "این یک روز بزرگ برای دانش و دستاورد بشر است...امروز ما را یک گام به یک فهم کاملتر از خیلی چیزها که جهان از آن ساخته شده است نزدیکتر می گرداند."
خود هیگز آن را یک دستاورد بزرگ برای شتابدهندۀ سرن نامید. بدون آن ایدۀ او تنها یک نظریه بر روی کاغذ باقی می ماند و او تصدیق نمود که او شخصاً هیچگاه برای تجربۀ آزمایشگاهی نا امید نشد: او به رویترز گفت"من دقیقاً تعدادی کار آزمایشگاهی را مانند یک دانش آموز مدرسه ای در بریستول انجام دادم". "من شایسته نبودم".