ذره نفرين شده

پي بردن به اين که آيا فيزيکدانان حقيقتاً بوزون هيگز را کشف کرده اند يا نه به اندازه يافتن ذرات ريز اتمي دشوار است. زماني «لئون لدرمن» که از پژوهشگران پيشرو در اين زمينه به شمار مي رود، اين ذره را «ذره نفرين شده» (1) ناميد، زيرا ثابت شده بود که دستيابي به آن امر دشواري است. اين نام را ويراستاري که به ذائقه اش خوش نيامده بود به ذره خدا (2) تغيير داد و به اين ترتيب اسطوره اي متولد شد. تيتر نويس ها از نام جديد خوششان آمد. فيزيکدانان رواج آن را پسنديدند و «سرن» که بزرگ ترين آزمايشگاه فيزيک ذرات جهان و در عين حال مرکز شکار ذره هيگز به شمار مي رود، از اين عامه پسند بودن استفاده کرد تا ورود پول و سرمايه به سرن را تداوم بخشد.
به نظر مي رسد سال گذشته اين تلاش ها به ثمر نشست. در 13 دسامبر 2011 دو تن از محققان مقر سرن در ژنو خبري را اعلام کردند که به نحو هيجان انگيزي هيگزي بود.
براي آنهايي که از جزئيات رويدادهاي فيزيک ذرات طي چند سال اخير بي خبر بوده اند بايد گفت، بوزون هيگز يک ساختار نظري است که در سال 1964 و توسط يک فيزيکدان بريتانيايي به نام «پيتر هيگز» و پنج فرد ديگر که کمتر از او مشهورند، ارائه شده است. اين ذره آخرين قطعه از مدل استاندارد است که تاکنون (در آزمايشگاه) مشاهده نشده است. مدل استاندارد نيز متقاعد کننده ترين توصيفي است که تاکنون براي عملکرد عالم به جز نيروي گرانش در اختيار داريم (نيروي گرانش در چارچوب نظريه نسبيت عام توصيف مي شود).
مدل استاندارد شامل ذرات نام آشنايي چون الکترون و فوتون و ذرات مرموز ديگري چون بوزون هاي دبليو و اس است که حامل نيروي هسته اي ضعيف به شمار مي روند. بيشتر بويون ها ذرات پيام رساني هستند که ساير ذرات را به هم مي چسبانند و به فرميون مشهورند. اين ذرات اين کار را با کمک نيروهاي الکترومغناطيس و نيروهاي هسته اي ضعيف و قوي انجام مي دهند. اما ذرات هيگز هدف ديگري را دنبال مي کنند. وظيفه اين ذره ايجاد جرم براي ساير ذراتي است که وزن دارند. بدون اين ذره يا شبيه آن، برخي از ذرات مدل استاندارد که حقيقتاً داراي جرم هستند (به ويژه بوزون هاي دبليو و زد) ذرات بدون جرمي به حساب مي آيند يا به عبارت ديگر، بدون بوزون هيگز، مدل استاندارد عمل نمي کند.
«فابيولا جيانوتي» و «گايدو تونلي» رؤساي دو آزمايشگاه سرن به نام هاي اتلس و سي ام اس اعلام کردند که هر دو دستگاه مستقر در آزمايشگاه هاي مجزاي آنها پديده اي را مشاهده کرده اند که ردي از ذره هيگز را در خود دارد.
فروپاشي ذرات سنگين چون بوزون هاي هيگز به چند روش مختلف صورت مي گيرد، اما تمام اين روش ها قابل پيش بيني است. هم آزمايشگر اتلس و هم آزمايشگر هيگز برخي از الگوهاي پيش بيني شده فروپاشي را ثبت کرده اند و ثبت اين الگوها توجه دانشمندان را جلب کرده است. اما واقعيت اين است که تاکنون اين الگوها به اندازه کافي که بتوان آنها را نتيجه فروپاشي هيگز برشمرد، مشاهده نشده اند و همين امر مي تواند احتمال اين که اين پديده ها ناشي از نوسانات تصادفي مربوط به فروپاشي ذراتي غير از هيگز باشد را قوت مي بخشد.
البته يک نکته مهم و شايد نکته اي که منجر به بروز هيجانات اخير نيز شده باشد اين است که هر دو آزمايشگر اتلس و سي ام اس با نتايج مشابهي به اين دستاورد رسيده اند.
نتايج هر دو آزمايشگر نشان مي دهد چنانچه پديده هاي مشاهده شده واقعاً ذرات هيگز باشند، در اين صورت بوزون هيگز بايد جرمي در حدود 125 گيگا الکترون ولت (Gev) داشته باشد. اين دو دستاورد مشابه نشان مي دهد که پديده مشاهده شده نمي تواند صرفاً ناشي از نوسانات تصادفي باشد بلکه يک پديده واقعي است.
اين موضوع همچنين اميد فيزيکدانان به آينده را بيشتر کرده است. مدل استاندارد هر چند که در گذر زمان در برابر آزمايش ها سربلند بيرون آمده است، اما اين نظريه با کمک برخي تعابير رياضي به هم متصل شده است. چنانچه هر يک از ذرات تشکيل دهنده اين مدل يک يا چند ذره همراه سنگين تر داشته باشند، آنگاه بايد در انتظار از بين رفتن بخش بزرگي از مدل استاندارد و جايگزين شدن آن با نظريه اي ظريف تر و زيباتر باشيم. جرم اين ذرات کشف نشده نسبتي از جرم ذره هيگز است. هرچه جرم ذره هيگز بيشتر باشد جرم ذرات کشف نشده و مرتبط با هيگز نيز بزرگ تر خواهد بود و اگر جرم اين ذرات بيش از حد بزرگ باشد نااميدانه بايد گفت که برخوردهنده بزرگ ال اچ سي قادر به يافتن آنها نخواهد بود. اما خوشبختانه هم براي آينده علم فيزيک و هم برخورد دهنده ال اچ سي ذره هيگزي به جرم 125 گيگا الکترون ولت به اندازه کافي سبک است که بتوان برخي از ذرات مدل استاندارد را در دستگاهي که در سرن قرار دارد مشاهده کرد.

پي نوشت ها :
 

1. goddamm.
2. god particle.
منبع: اکونوميست
منبع: نشريه دانشمند، شماره 581..