برای بررسی عمیق ترین رازهای جهان اولیه
از لحظه ی شروع هستی
بزگترین و پیچیده ترین ماشین تاریخ ساخته شد
برخورد دهنده ی بزرگ هادرون این امکان را برای ما فراهم آورده است تا
درست ده به توان منفی دوازده ثانیه پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) را شبیه سازی کنیم
در درون دو آشکارساز بسیار عظیم
و تحت شرایطی حتی خشن تر از فضای خارجی
ذرات ریز با سرعتی نزدیک به سرعت نور به یکدیگر برخورد کرده
و سپس انرژی شگفت انگیزی آزاد شد
برای درک بهتر آنچه که
در برخورد دو پروتون بسیار پر انرژی با یکدیگر رخ می دهد
می توان آنرا مشابه اتفاقی دانست که
پس از برخورد دو تریلی حمل زباله با سرعت بالا با یکدیگر روی می دهد
فیزیکدانان در بقایای حاصله از این انفجار، در جستجوی
یک بسته ی کوچک انرژی هستند... یک ذره ی زیر اتمی
تا بواسطه ی آن وجود یک انرژی نامرئی را اثبات کنند.میدانی که سرتاسر فضا را فرا گرفته است
شاید این انرژی
مهمترین خصیصه ی هستی ما باشد
که بدون آن
هیچ اتمی وجود نخواهد داشت
شیمی وجود نخواهد داشت... حیات مفهومی نخواهد داشت
پنجاه سال تلاش، 10 بیلیون دلار هزینه
و هزاران محقق در سراسر دنیا
برای آنها هرگز خطری بالاتر از این وجود نخواهد داشت
خصوصا این که
همه ی زندگی حرفه ای من صرف رسیدن به این نقطه شده است
این لحظه ی رویارویی با حقیقت است، هنگامی که علم
سوئیچ ماشین بیگ بنگ را می چرخاند
...یک...صفر
درست این لحظه در نُوا
ترجمه زیرنویس تیم سایت علمی bigbangpage.com
بخش اعظم بودجه ی مورد نیاز در این پروژه
توسط حمایت های مالی پروژه ی نواختر و ارتقای دانش عمومی درباره ی علوم پایه
مشارکت رسانه های جمعی ،
و همکاری ایستگاه پی-بی-اس صورت گرفته است
همچنین حمایت های مالی بیشتر توسط میلیسنت بل فراهم گردیده است
یکی از مهمترین فراریان تحت تعقیب
بالاخره به دام افتاد
!تمام
اعلام شد
در نهایت سرعت و خطر
یک راز آشکار شد
سیصد نفر از رد به جا مانده به هیجان آمدند
حاصل کاری با ارزش که چند دهه به طول انجامید
این حقیقتا یک تلاش بین المللی بود
که به نتیجه ی شگرفی منجر شد
امروز نقطه ی عطفی در تاریخ خواهد بود
در مرزهای فرانسه و سوئیس
در عمق 300 پا،پایین تر از سطح زمین
اما این یک آزمایش غیرقانونی و یا جنایت آمیز
که توسط یک نابغه طراحی شده باشد، نبود
این آزمایش، شکار ذره ای دست نیافتنی بود
یک بسته ی انرژی ناپایدار و بسیار کوچکتر از یک اتم
که در یک تریلیون تریلیونم از ثانیه
در لحظه ی آغاز ین هستی ساطع شد
نتیجه حاصله، گواهی بر وجود نیرویی کاملا نامرئی است
که همه ی فضا را دربرگرفته است بطوری که بدون آن
زندگی، زمین و جهانی که می شناسیم نمیتوانست وجود داشته باشد
کشف این ذره ی فرار، مهر تائیدی بر رسیدن به کامیابی در این تحقیقات می باشد
تحقیقاتی که نیازمند ساختن بزرگترین و پیچیده ترین ماشینی بود که
دنیا تا به حال به خود دیده است
پروژه ای که تقریبا نیم قرن به طول انجامید
صرف هزینه ی بیلیون دلاری
و هزاران دانشمند در سرتاسر دنیا
سالها و حتی چند دهه از عمر حرفه ای خود را
بدون هیچ تضمینی از موفقیت، صرف این تحقیقات کردند.
من از سال 1993 وارد این پروژه شدم
الان یازده سال است
من حدودا 10 سال
بله و من حدود پنج سال
چیزی در حدود بیست سال
فکر می کنم از سال 1994
عملا همه ی زندگی حرفه ای من درگیر این کار بود
تا به اینجا رسیدیم
این کشف بعنوان یکی از بزرگترین پیروزی ها در تاریخ علم
مورد ستایش و تمجید قرار گرفت
و برنده ی جایزه ی نوبل شد
این یک پیروزی عظیم بود
این پروژه ی نسل من در منهتن بود
و من هم میخواستم در این پروژه حضور داشته باشم
کار بسیار هیجان انگیزی بود
اما این شکار مرموز چیست؟
دقیقا چه کاری انجام می دهد؟
و چرا کشف آن تااین اندازه اهمیت دارد؟
این قصه از لحظه ی آغازین ایجاد هستی شروع شده است
زمانی که هستی از یک انفجار عظیم
به نام بیگ بنگ پدید آمد
و حالا ما بیگ بنگ را داریم
بیلیون ها سال پیش
به نظر من سزاوار کمی رنگ و لعاب است
و سپس جدول زمانی جهان
این جایی است که ما در آن قرار گرفته ایم
و این سن جهان ماست
13.7بیلیون سال پس از بیگ بنگ
و با نگاهی به عقب دایناسورها راداشتیم
و حالا اینجا یک دایناسور داریم
و سپس خود زندگی، اولین دی-ان-ای حدود 4 بیلیون سال پیش بوجود آمد
قبل از دی-ان-ای ، زمین بوجود آمد
و قبل از زمین، اولین ستارگان
و قبل از ستارگان، فقط اتم ها وجود داشتند
زمانی فرض بر این بود که اتم ها
تنها از سه ذره ی بنیادی
نوترون،پروتون و الکترون تشکیل شده اند
اما امروزه فیزیکدانان می دانند که برخی از آنها
حتی از ذرات بنیادی کوچکتری تشکیل یافته اند
سنگ بناهای بنیادی که جهان مارا تشکیل داده اند
و حالا پرسش اساسی اینست که
این سنگ بناهای بنیادی از کجا آمده اند؟
پاسخ همه ی این پرسش ها در اولین ثانیه پس از انفجار بزرگ نهفته است
در اولین لحظه از آغاز هستی
هنگامی که جهان به طرز غیر قابل تصوری داغ و سوزان بود
بسته های انرژی یکسانی سرتاسر کیهان را پوشانده بود
که با سرعت نور حرکت می کردند
به شکلی که قابل تمیز دادن از یکدیگر نبودند
اما پس از آن چیزی عوض شد
ذرات مجزا با خواص متفاوت از یکدیگر
مانند بار الکتریکی و جرم
که ماآن را بصورت وزن تجربه می کنیم، پدیدار شدند
اکنون ما در جهانی سرشار از چیزهای ملموس زندگی می کنیم
و این گذار و وجود هستی از عدم
می بایست آنا اتفاق افتاده باشد
این که چگونه این اتفاق روی داده است
یکی از بزرگترین سوالات بدون پاسخ در فیزیک می باشد
راز هستی در این لحظه نهفته است
مطمئنا ما علم و فیزیک
وقایع پس از لحظه ی گذار را میدانیم
اما درست دراین نقطه
دانش ما پاسخگو نخواهد بود
و برخورد دهنده ی عظیم هادرون این امکان را برای ما فراهم آورده است تا
درست ده به توان منفی دوازده ثانیه بعد از بیگ بنگ را شبیه سازی کنیم
قبل تر از آن اژدهاو دایناسورها وجود داشتند
برخورد دهنده ی عظیم هادرون، یک شتاب دهنده ی عظیم ذرات است
بزرگترین ماشینی که تاکنون در دنیا ساخته شده است
این ماشین طوری طراحی شده است که جهان هستی را
در یک تریلینیوم ثانیه پس از بیگ بنگ شبیه سازی نماید
برا پی بردن به راز جرم، این ماشین دو پروتون را
در انرژی بسیار بالا به یکدیگر برخورد می دهد
این پروژه، آزمایش ایده ای بود که برای اولین بار در سال هزار و نهصد وشصت و چهار
توسط چندین دانشمند در سرتاسر دنیا
از جمله فیزیکدان نظری جوانی به نام پیتر هیگز مطرح شده بود
محاسبات ریاضی او پیشنهاد میکرد که درست پس از وقوع بیگ بنگ
یک میدان انرژی نامرئی ایجاد شده
و اکنون کل هستی را پوشانده است
درست همانند میدان مغناطیسی که فقط بر روی مواد خاصی تاثیر می گذارد
و بر روی سایر مواد هیچ تاثیری ندارد
این میدان جدید نیز بصورت انتخابی بر روی برخی از ذرات بنیادی عمل کرده
و منجر به جرم پذیری این ذرات می شود
ذرات بسیار سنگین
مانند کوارک ها که اجزای سازنده ی پروتون ها و نوترون ها هستند
در اندرکنش بسیار قوی با این میدان هستند
الکترون ها که در پوسته ی بیرونی تر اتم هاوجود دارند
در اندرکنش ضعیف تری با این میدان قرار داشته، بنابراین دارای وزن بسیار کمتری هستند
و سایر ذرات مانند فوتون ها یا همان ذرات نور
هیچ جرمی ندارند، چراکه هیچ اندرکنشی با این میدان ندارند
این نظریه بیان می کند که جهان بدون میدان هیگز
مکان مطلوبی نخواهد بود
و توجه عموم را به این نکته جلب می کند که
اگر مکانیسم هیگز وجود نمی داشت
ذرات بنیادی جرم دار نیز به وجود نمی آمد
اگر الکترون ها جرم نداشتند
به این معنی است که می توانستند با سرعت نور حرکت کنند
و اگر چنین شرایطی پیش می آمد
الکترون هادرون اتم ها آرام نمی گرفتند
و اگر الکترونها درون اتم ها جای نمی گرفتند
دیگر هیچ اتمی وجود نداشتت...هیچ مولکولی ساخته نمی شد...
هیچ ساختار شیمیایی بوجود نمی آمد، هیچ زندگی وجود نداشت
هیچ چیز
هیچ چیزی مانند آنچه که امروز می بینیم وجود نداشت
ما دیگر اینجا نبودیم
و دیگر هیچ فیزیکدانی نبود تا این سوالات را بپرسد
هنگامی که هیگز نظریه ی خود را به یک مجله ارسال کرد
ویراستاران مرکز تحقیاقتی سرن آن را نپذیرفتند
عکس العمل من در برابر این قضیه این بود که
آنهابه روشنی متوجه منظور من نشده اند
او بسیار قاطعانه مقاله ی خود را با اضافه کردن یک پاراگراف
اینگونه اصلاح کرد: در نتیجه،
اگر این میدان وجود داشته باشد ما آثار آنرا
بصورت ذره ای که درون یک شتاب دهنده برانگیخته می شود مشاهده خواهیم کرد
به عبارتی دیگر، اگر دو ذره رابا انرژی زیاد به یکدیگر برخورد دهیم
موجی در این میدان ایجاد خواهد شد
و اگر انرژی بکار گرفته شده کافی باشد
ممکن است قادر به آشکارسازی آن به شکل یک ذره باشیم
در بار دوم این مقاله
در یک مجله ی آمریکایی چاپ شد
و به طبع آن پیتر هیگز اعتبار زیادی بدست آورد
اما در حقیقت، این ایده توسط گروهی از دانشمندان
مستقل از یکدیگر پرورده شد
فیلیپ آندرسون، رابرت بروت، فرانکوئیس انگلرت
جری گورالینک، کارل آر. هاگن
پیتر هیگز، تام کیبل، جرارد هوفت
برخی پیشنهاد داده اند که این میدان در واقع باید با نام تمامی این اسامی خوانده شود
اما از آنجا که تلفظ آن غیر ممکن است
به شکل ساده، میدان هیگز نامیده شد
این نطریه به تدریج مورد حمایت قرار گرفت
اما بدون وجود شاهد، یک ذره،
که امروزه آنرا بوزون هیگز می نامیم، اثبات نشده باقی مانده بود
اگر بخواهیم صادق باشیم، ما مطمئن نبودیم که ذرات هیگز وجود داشته باشند
آقای هیگز و همکارانش می گفتند که
یک میدان انرژی نامرئی در سرتاسر جهان وجود دارد
بنابراین کلمه ی نامرئی کمی عجیب وغیر معمول بنظر می رسید
و اینکه سرتاسر عالم را پوشانده است
کمی بعید بنظر می رسید
بنابراین درک و هضم این نظریه برای مردم سنگین بود
بسیاری از آنها فکر می کردند
که این نمی تواند پاسخ واقعی باشد
من شنیدم که مردم آنرا به عنوان یک حقه قلمداد می کردند
یک حقه ی ریاضیاتی تا معادلات دارای پاسخ باشند
یافتن چیزی که همه ی پیرامون ما را پر کرده است
به صورت حیرت آوری حیله گرانه بنظر می رسد
چرا که بوزون هیگز واقعا وجود ندارد
حداقل در فرمی که ما بتوانیم آنرا آشکارسازی کنیم
بنابراین،در سال 1998، دانشمندان سرتاسر دنیا
در سرن، مرکز تحقیات هسته ای اروپا
واقع در مرز کشورهای فرانسه و سوئیس، دور هم جمع شدند
تا شتاب دهنده ای بسازند که توان کافی
برای ایجاد یک اختلال عمیق در میدان هیگز را داشته باشد
چرا که تحت این اختلال، بوزونهای هیگز پیش بینی شده در عرصه ی هستی پدیدار می شوند
و خودشان را به ما نشان می دهند
اما به زبان ساده تر میتوان گفت: انجام شد
برای یافتن این ذره
مجبور به ساختن این شتاب دهنده ی لبه برش بسیار پیجیده شدیم
این پروژه حاصل کار هزاران انسان بوده است
بیست سال تلاش مستمر صورت گرفته است تا این آشکارسازها ساخته شود
بیست سال تلاش از سوی انجمن بین المللی
حمایت از سوی جوامع مختلف
مساعدت پانصد میلیون دلاری از سوی ایالات متحده آمریکا
هزینه ای حدود ده بیلیون دلار و سالها تلاش
برای تکمیل برخورددهنده ی بزرگ هادرون
شاهکار عظیم مهندسی
برای یافتن یکی از کوچکترین ذرات عالم
این یک چشم بسیار سرد و گران است
که می تواند فاصله ی بسیار بسیار نزدیک را مشاهده کند
فاصله ای درحدود یک بیلیون بیلیونیوم متر
این ماشین را بگونه ای طراحی کردیم
تا بوزون هیگز هرکجا که باشد
برای ما قابل رویت باشد و بتوانیم آنرا شناسایی کنیم
بیرون کشیدن بوزون های هیگز از مخفیگاهشان
از درون یک بطری کوچک به رنگ قرمز ملایم و حاوی اتمهای هیدروژن
کوچکترین و فراوانترین عنصر موجود در جهان آغاز شد
تمامی پروتون هایی که در سرن مورد استفاده قرار می گیرد
از بطری کوچکی با این سایز گرفته می شود
این پروتون ها سفر خود را از اینجا آغاز کرده
و با پیمودن مسیر نارنجی رنگ، وارد این شتاب دهنده ی خطی می شوند
چندین تریلیون از اتم هیدروژن بدون الکترون
به درون این برخورددهنده تزریق می شوند
هر یک و دودهم ثانیه...
ده به توان چهارده پروتون
در این خط شتاب می گیرند
پروتون ها مدام حول حلقه های بزرگ و بزرگتر شتاب می گیرند
تا اینکه سرانجام به درون حلقه ی اصلی هدایت می شوند
برای افزایش پیوسته انرژی در ذرات پر انرژی
ال-اچ-سی به یک میدان مغناطیسی بسیار قوی متکی شده است
که بوسیله ی هزارو دویست و سی و دو آهنربای ابررسانا ایجاد شده است
این ابررساناها توسط صد و بیست تن هلیوم مایع
تا دمای تنها چند درجه بالاتر از صفر مطلق سرد شده اند
پس از حدود بیست دقیقه از شروع شتاب گیری
تمامی بسته های پروتونی با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند
با انرژی بسیار زیاد درست مانند یک لوکوموتیو پرسرعت
در نهایت پروتونها به دقت به درون
برخورد دهنده های خشن که در حالت شاخ به شاخ با هم هستند، هدایت شده
و انرژی عظیمی رها می شود
و سپس بارانی از ذرات پرانرژی عجیب و غریب در تمامی جهات پراکنده می شوند
این باران سرشار از ذرات متنوع بوده
و زمینه را برای آشکار سازی ذره هیگز آماده می کند
برای درک این مطلب که در برخورد دو پروتون با انرژی بسیار بالا
چه اتفاقی روی داده است
شبیه اتفاقی است که در برخورد
بین دو تریلی حمل زباله با سرعت بالا روی می دهد
زباله ها در همه جهات پراکنده می شوند
این درحالیست که بسیاری از این زباله ها برای ما جذاب نیستن
چرا که همگی ذراتی هستند که از قبل برای ما شناخته شده اند
و در چنین شرایطی مجبوریم از میان همه ی زباله هایی که
در یک بزرگراه و در تمامی جهات پراکنده شده اند
به دنبال یک سوزن طلایی باشیم
تلاش برای یافتن یک محصول نادر ، بوزون هیگز
یک چیز کاملا جدید
برای دانشمندان سرن
که مجموعه ای از فیزیکدانان سراسر دنیارا شامل می شود،
ذراتی که در این برخوردهای پرانرژی تولید شدند
به منزله ی هرچیزی غیر از زباله هستند
هر ذره یک هویت کاملا مشخص و تعریف شده دارد
که با دقت بسیار زیادی
و بر اساس یکی از دقیق ترین نظریه هایی که تاکنون
برای توصیف نحوه ی عملکرد هستی بوجود آمده تشریح شده اند
این نظریه، مدل استاندارد نامیده می شود
و فرانک ویلزک یکی از عوامل کلیدی در ساخت این نظریه می باشد
سلام، خوش آمدید
بفرمائید داخل
بیشتر کارهایی که من انجام میدهم درواقع فقط یکجور بازی است
منظورم اینست که من با معادلات و ایده ها بازی می کنم
همه ی این بازی ها موجب دستیابی فرانک به جایزه ی نوبل شد
جایزه ای که بخاطر نقش اساسی فرانک در ساخت مدل استاندارد به وی اعطا شد
بسیارخوب، اینجا چی داریم؟
این شبیه ابزاری برای شکنجه ی ذهنه
مدل استاندارد درواقع پی بردن به این نکته است که
چگونه تمامی ذرات شناخته شده موجود درعالم
بدون درنظر گرفتن مکانیسم گرانش دور هم جمع شده اند
این ایده، مجموعه ی کامل وغنی از تفکرات را خلق میکند
برای حل این معما
جهنمی برپا خواهد شد
خوب، حالا یک شروع امیدوارکننده خواهیم داشت
تصور ما براینست که مدل استاندارد تمامی عوامل بنیادی
را توصیف می کند، اینکه مولکول ها چگونه کار می کنند
شیمی همه ی مواد و اینکه ستاره ها چگونه کار میکنند
نه تنها اینکه هرچیزی چگونه رفتار می کند بلکه حتی اینکه چگونه به وجود آمده است
اینها قوانین این بازی هستند
عوامل سازنده ی مدل استاندارد از سه جزءاصلی تشکیل شده اند
چیزی که به صورت عام ماده نامیده می شود
شامل توده ای از ذرات است
که هر کدام پایداری معینی دارند
یکی از این سه جزء، کوارک هاهستند که
سازندگان اصلی پیکره ی پروتون ها و نوترون ها
و هسته ی اتمی می باشند
جزء بعدی لپتون ها هستند
قطعا الکترون هامشهورترین لپتون هایی هستند
که هر روز در مواجهه با آنها قرار می گیریم
بنابراین این ذرات در دسته ی ذرات بنیادی قرار می گیرند
از سویی دیگر، ذراتی وجود دارند که ممکن است آنها را به نام ذرات نیرو
و یا واسطه های نیرو بشناسیم
این ذرات همان بوزون ها هستند
بعضی از این ذرات بیشتر شبیه توده های انرژی هستند
آنها منتقل کننده ی نیروهایی هستند
که ذرات ماده را بوجود می آورد
این ذرات شامل فوتونها
که حامل نیروی الکترومعناطیسی هستند
گلوئونها حامل نیروی هسته ای قوی
که پروتون هاو نوترون ها را کنار هم نگه می دارد
و بوزون های W و Z که
مسئول نیروی هسته ای ضعیف حاکم بر رادیو اکتیویته می باشند ، را شامل می شود
مدل استاندارد تنها بر اساس
همین چند ذره ی بنیادی،
خواص فیزیکی سنگ بناهای اولیه ی طبیعت را توصیف میکند
مدل استاندارد تنها تعداد انگشت شماری از نیروهاو ذرات را دربر میگیرد
ولی با این حال تمامی آزمایشاتی که تاکنون
در تاریخ علم و توسط هر دانشمندی صورت گرفته است را می توان بر اساس آن توضیح داد
ازینرو این نکته کاملا تاثیر گذار است که چه چیزی بر این مدل حاکم است
این مدل نحوه ی سوختن ستاره ها را توضیح می دهد
نحوه ی وقوع رادیو اکتیویته را تفسیر می کند
شیمی مواد را تشریح می نماید
نحوه ی عملکرد نور را بیان می کند
این مدل یک نظریه ی بی نظیر است
اینها اولین ذراتی بودند که در آزمایشگاه ها کشف شده اند
و به عنوان پایه های مدل استاندارد مورد استفاده قرار گرفتند
اما پس از آن، نظریه پرداران کار را به دست گرفتند
و ذرات دیگری را که ابتدا توسط ریاضیدانان
و با بکارگیری مدل استاندارد پیش بینی شده بودند
در 40 سال اخیر به صورت تجربی کشف نمودند
بوزون هیگز آخرین
و جنجالی ترین قطعه از این پازل بود
ذره ای که نظریه پردازان و تجربی کاران را
دچار وسواس فکری کرد
در سپتامبر 2008 با هیاهوی بسیار...
شتاب دهنده ی غول آسا روشن شد
ال-اچ-سی برای انجام عملیات آماده شد
این یک لحظه ی هیجان انگیز بود، به همراه توقع زیادی که
از این ماشین پیچیده انتظار می رفت
دیدن لحظه ی شروع کار این ماشین، یک لحظه ی شگفت انگیز بود
اما پس از ان، درست نه روز پس از استارت پروژه
فاجعه اتفاق افتاد
ساعت یازده صبح بود
که تماسی با من گرفته شد و خبر داده شد که مشکل جدی پیش آمده است
وقتی که به آنجا رسیدم هیچوقت همچین قتل عامی ندیده بودم
اتصال کوتاه، سوراخی درون یک کانتینر بزرگ
حاوی هلیوم مایع که برای خنک نگه داشتن آهنرباهابکار می رفت ایجاد کرد
شش تن هلیوم مایع درون تونل رها شد
و بیش از پنجاه آهنربای بسیار بزرگ سوخت
ال-اچ-سی ده بیلیون دلاری در آب نابود شد
اما مهندسان به صورت شبانه روزی و بی وقفه برای تعمیر آن تلاش کردند
و فیزیکدانان برنامه های کامپیوتری را اصلاح کردند
تا بتوانند حجم وسیع اطلاعاتی که
توسط ال-اچ سی و در لحظه ای که با قدرت تمام به اجرا در می آید، تولید می شود را
به درستی آنالیز نمایند
سه، دو، یک...
در اواخر سال 2009، پس از چهارده ماه کار مهندسی و تعمیر
این بار ال- اچ-سی قدرتمند تر از همیشه
بالاخره آماده به کار شد
اکنون، پروتون ها در هر دوجهت
با سرعتی نزدیک به سرعت نورحول حلقه می چرخند
در مرکز دو آشکار ساز هیگز، پرتو ها از درون اطلس
عبور می کنند، یک ماشین غول پیکر به اندازه ی یک کلیسای جامع
به همراه یک سیستم احتیاطی کوچکتر برای مدیریت محتوا به نام سی-ام -اس
اگرچه پرتوها به شکل میکروسکوپیکی کوچک هستند
اما مجموعه ی وسیعی از ذرات را شامل می شوند
بطوریکه این ذرات بدون برخورد با یکدیگر دور هم می چرخند
وقتی که شما صد بیلیون پروتون را با صد بیلیون دیگر برخورد دهید
بیشتر آنها فقط همدیگر را دیده
و به هم سلامی می کنند و از کنار هم رد می شوند
اما درحدود هشتصد میلیون بار در هر ثانیه
پروتون ها با یکدیگر برخورد شاخ به شاخ انجام می دهند
این همان چیزی است که به آن برخورد سخت می گویند
وقتی که پروتون تجزیه می شود، در واقع دیگر پروتونی وجود ندارد
این یک برخورد جالب است
که در بین عبور تمامی این هشتصد بیلیون پروتون
فقط بیست بار اتفاق می افتد
در هریک از این برخوردهای پر انرژی
انواع مختلفی از ذرات جدید خلق شده
و به دنیای بیرون پاشیده می شوند، ردپای منحصر بفرد آنها
چهل میلیون بار در ثانیه
توسط آشکارسازهای عظیم ثبت می شود
این آشکارسازی به طرز خارق العاده ای سریع است اما هنوز به شکل مستقیم قادر به یافتن ذره هیگز نیست
در واقع هیگز ذره ایست که یافتن آن بسیار مشکل است
و روش یافتن آن بسیار ظریف و دقیق است
به محض اینکه او را خلق کنید به سرعت هرچه تمامتر نابود می شود
طول عمر ذره ی هیگز حدود یک زپتو ثانیه می باشد
یا به عبارتی ده به توان منفی بیست و یک ثانیه
بنابراین درواقع، هیچ وقت قادر به رویت ان نخواهیم بود
در یک شتاب دهنده ی ذرات
ذره مسیر زیادی را نمی پیماید
تا بتوان تمامی ردپاهایی که از خود به جا می گذارد را مشاهده کرد
پس بنابراین، تنها روشی که می توان برای آشکار سازی هیگز بکار برد
این است که به دنبال ذرات شناخته شده تر بگردیم
ذراتی که پس از نابودی هیگز به سرعت پدید می آیند
محاسبات پیش بینی می کند که
احتمال دارد حدود یک دوجین از مدهای مختلف خلق و فنا رخ دهد
اما احتمال وقوع هر کدام از آنها
به جرم بوزون هیگز بستگی دارد
یعنی همان چیزی که یک راز تمام عیار است
این موضوع بیشتر شبیه به یک جوک کیهانی در بین نظریه پردازان است
خنده دار اینجاست که
اگرچه میدان هیگز به بوزونهای هیگز وابسته است
ذرات دیگر را جرم دار میکند
جرم خود این بوزون ها بود
یکی از خصوصیات بوزون هیگز است که
که توسط پرفسور هیگز و همکارانش پیش بینی نشده بود
بنابراین جرم آن می توانست طبق استاندارد های ما
خیلی خیلی سبک باشد و یابرعکس خیلی خیلی سنگین
از زمانی که بوزون های هیگز بر اساس مطالعات نظری
می توانند به روش های زیادی نابود شوند
صیادان هیگز مجبور بودند تا
تمامی آثار و باقی مانده های حاصل از برخورد را غربال کنند
و به دنبال افزایش جزئی
در تعداد ذرات قابل آشکارسازی
با مشخصه های بسیار خاص باشند
همان ذراتی که احتمال دارد پس از فروپاشی بوزون هیگز به وجود بیایند
بنابراین این موضوع شبیه پیدا کردن سوزن در یک انبار کاه نیست
چراکه در آنصورت شما حداقل می دانید که سوزنی وجود دارد تا آنرا پیدا کنید
این شبیه یافتن یک پر کاه در یک انبار کاه است
با این تفاوت که این پرکاه یک مقدار کوچکتر از بقیه است و در بین تمامی خصوصیات موجود
خصوصیات مخصوص بخود را نیز دارد
این بحث های دلهره آور منجربه
ساخت آشکارسازهای بی نهایت پیچیده شد
تا جزء به جزء باقی مانده های پس از برخورد را
ردیابی و محاسبه کند
و پس از آن ما مجبوریم به نحوی
تمامی ذراتی که در این حادثه به وجود آمده اند را
از نو ساخته و از بین آنها
ذرات جدید را کشف کنیم
ریاضیات پیش بینی می کند که بوزونهای هیگز غالبا می بایست واپاشی نموده
و ذرات جدیدی به جای انها تولید شوند که البته این ذرات نیز به طرز غیر قابل باوری بسیار سخت آشکار می شوند
مانند کوارک ها، ذرات سازنده ی پروتون ها و نوترون ها
درهسته ی اتمها
دانشمندان به دنبال تمامی روشهای ممکن برای یافتن این ذرات بودند
و در نهایت
به دنبال واپاشی بوزونهای هیگز و تبدیل آنها به فوتون ها بودند
از بیش ازهر هزار بوزون هیگز خلق شده تنها تعداد کمی از آنها
به طریقی واپاشی میکنند که یک جفت فوتون تولید شود
ذرات نور
که با دقت بالایی قابل اندازه گیری در آشکارسازها هستند
دانشمندان با دانستن انرژی و زاویه ی برخورد بین فوتون ها
می توانند بگویند که آیا این فوتون ها توسط بوزون های هیگز تولید شده اند یا خیر
و بامطالعه حجم بسیار زیادی از فوتوهای خاص،
در بیش از بیلیون ها برخورد
دانشمندان امیدوار بودند تاهیگز را شناسایی کرده و متعاقبا
جرم دقیق آن را تعیین کنند
یعنی همان مقدار گمشده در تئوری
این یک فرآیند غربالگری آماری
با یک پیچیدگی بغرنج است
خوشبختانه، آنها یک شروع بزرگ داشتند
نتایج سالها تحقیق و بررسی در برخورد دهنده های دیگر نشان داد که
بسیاری از جرم های محتمل برای بوزون هیگز
در مقیاس گیگاالکترون ولت یا گیگا الکترون ولتمردودند
بنابراین برای پیداکردن جرم بوزون هیگز
می توانیم براساس تلاش های تجربی
که در گذشته صورت گرفته است،نقطه ای که در آن این ذره
واپاشی می کند را بیابیم
شتاب دهنده ی ضعیف تر LEP در مرکز تحقیقاتی سرن
که پیش از ال-اچ-سی مورد استفاده قرار می گرفت
جرم هیگز را حتی از کمترین حالت جرم های بالقوه ی موجود
کمتر می دانست
در واقع، بر اساس شواهد حاصل از LEP می توان گفت
جرم بوزونهای هیگز بااحتمال 95 درصد، بیشتر از 114 گیگا الکترون ولت است
بعد از LEP ، یکی از گامهای اصلی در
یافتن جرم هیگز، توسط شتاب دهنده ی تواترون
در ایالات متحده برداشته شد
تواترون قادر به تولید انرژی
در گستره 160 گیگا الکترون ولت بود
در سال 2011، سرن این مرز را به مقدار پایین تری کاهش داد
ال-اچ-سی توانست نشان دهد که وجود هیگز
در محدوده ی 145 گیگا الکترون ولت کاملا بعید است
اما گستره ی انرژی باقیمانده نهایی
به سخت ترین شکل ممکن قابل بررسی بود
این گستره، درواقع محدوده ای از انرژی است که در آن
ردپای منحصربفرد بوزونهای هیگز به صورت عمده در اختلالات پس زمینه ای
ناشی از سایر ذزات تولید شده در برخورددهنده، گم می شود
اگر قرار بود شرط بندی کنم
من احتمالا بر روی 130 گیگا الکترون ولت شرط می بستم
یا حول و حوش 120 گیگا الکترون ولت
جایی بین 120 تا 130 گیگا الکترون ولت
صد و چهارده گیگا الکترون ولت سخت ترین مکان برای دستیابی و
و ماهنوز آنها را پیدا نکرده ایم
و این سوال خوبیست
چراکه شما فرض را براین گذاشته اید که بوزون هیگز واقعا وجود دارد
درحالیکه من ، من دارم متقاعد می شوم که
احتمالا این ذره اصلا وجود ندارد
با افزایش اطلاعات موجود در ال-اچ-سی
دانشمندان گستره ی درنظر گرفته شده را حتی محدودتر کردند
به نظر می رسید که آنها دارند به کشف بوزون هیگز نزدیک می شوند
و یا اینکه اثبات کنند که این ذره به هیچ وجه وجود خارجی ندارد
همه کم کم نگران شده بودند
چراکه تاکنون موفق به یافتن بوزون هیگز نشده بودیم
و ممکن بود هیچ وقت نتوانیم آنرا بیابیم
این یک خبر هولناک بود
چون ما میدانستیم که چیزی باید وجود داشته باشد تا نقش بوزون هیگز را ایفا کند
و این موضوع آدم را عصبی می کند
چون داشتیم به نقطه ای می رسیدیم که معلوم می شد یا این ذره وجود دارد
و یا هیچ بوزون هیگزی در عالم واقعیت وجود ندارد
در پایان سال 2011، گستره ی انرژی منتسب به هیگز حتی محدودتر شد
داده های جدیدی که از ال-اچ-سی در تمامی این سال بدست آمد
ما را قادر ساخت تا انرژی این ذرات را
با کران پایین 115 گیگا الکترون ولت
و کران بالای 127 گیگا الکترون ولت محدود کنیم
و در این گستره از انرژی
در آنالیز دیتاها به موارد جالبی برخورد کردیم
نکته ی واقعا هیجان انگیز این بود:
علت اصلی این که آزمایشات ال-اچ-سی
قادر نبودند هیچ چیزی را در این گستره از انرژی آشکار کنند
این بود که درواقع یک سری رویدادهای مازاد در حال رخ دادن بود
نشانه های اولیه وجود بوزون هیگز
رویدادهای مازاد به این معنیست که در ال-اچ-سی
ذراتی بیشتر از حد انتظار تولید شده است، به ویژه جفت فوتون
بنابراین چیزی که به دنبال آن هستیم تکان سخت نامیده می شود
چراکه در این انرژی خاص
اگر بوزون هیگزی وجود داشته باشد
باید بتوان خلق و فنای بسیار بیشتری را مشاهده کرد
بنابراین اگر یک تکان سخت مشاهده شود، این یک سرنخ است یعنی رویدادی در حال رخ دادن است
نه تنها در یک آشکارساز
بلکه در هردو آشکار ساز، عملا هر دو در یک جرم مشابه
سی-ام-اس جرقه ای از فوتون ها رادریافت کرد
که این می توانست سیگنالی از ذرات هیگز در جرم 124گیگا الکترون ولت باشد
و اطلس نیز جرقه ی مشابه ای را در محدوده ی 125 گیگا الکترون ولت مشاهده کرد
بالاخره صید جدید به دام افتاد
به مدت شش ماه پس از آن نیز,
ال-اچ-سی پروتون ها را پیوسته به یکدیگر برخورد می داد
تا با مرتب سازی دیتا ها به اطلاعات جدیدی دست پیدا کند
ما سیگنالی دیدیم که درحال بزرگ شدن بود، هر هفته، هر روز...
تا اینکه سرانجام در چهارم جولای 2012 ، رهبران دو پروژه ی اطلس و سی-ام-اس
یعنی فابیولا جیانوتی و جو اینکاندلا جلسه ای تشکیل دادند
دو ارائه از دو سری آزمایشات اطلس و سی-ام-اس
خود پیتر هیگز نیز در حالیکه تنها در اتاق ایستاده است
منتظر شنیدن خبرهای دست اول است
عصر همگی در ملبورن بخیر
البته این اخبار بصورت زنده در سرتاسر دنیا مخابره می شد
بله ، البته
همه ی ما شایعات زیادی پیرامون
همکاریهای مختلف شنیده ایم
اما اینجا دو همکاری وجود دارد
یعنی همکاری سی-ام-اس و اطلس
و نمیدانیم که آنها چه میدانند
داستان هایی پیرامون مطلب شنیده ایم اما دیتاها را هنوز ندیده ایم
و این خیلی هیجان انگیز است
امروز یک روز ویژه برای کاوشگران این ذره ی خاص است
اما هیچ کس برای
اعلام نهایی و صریح نتایج کاملا آماده نبود
من از جو اینکاندلا از پروژه ی سی-ام-اس تقاضا کردم تا پشت تریبون بیاید
این یک لحظه ی سرنوشت ساز
در تاریخ علم و فیزیک بود
این انرژی بسیار حیرت انگیز بود
مثل یک جشن بسیار بزرگ بود
مردم بسیار هیجان زده بودند
من واقعا جایی که در آن قرار گرفته ایم را تحسین می کنم
این یک کشف بسیارمهم بود
در این اسلاید ، رویدادی که همین چند هفته پیش به ثبت رسیده است رامشاهده می کنید
من اسلاید را بالا آوردم و قبل از اینکه چیزی بگویم
صدای نفس نفس زدن حضار به گوش می رسید
و حالا، نتیجه ی مهمی مانند این
هنوز می توانست اشتباه باشد
بنابراین سریعا به سراغ اطلس می رویم
فابیولا جیانوتی لطفا،
متشکرم
اما فابیولا نیز به نتایج خود کاملا اطمینان داشت
شما در اینجا می توانید هماهنگی
میان مشاهدات ما و یافته های سی-ام-اس را ببینید
اگر به نمودار هایی که در اینجا نشان داده شده است توجه کنید
اولین چیزی که به دنبال آن خواهید بود اینست که
آیا سی-ام-اس و اطلس، تکان سخت را در یک مکان مشابه پیدا کرده اند یا خیر
درحقیقت همین طور است
یک سری از رویدادهای مازاد در جرم 5/126 گیگا الکترون ولت رخ داده است
هر دو تیم تحقیقاتی فوتون هایی بیش از حد انتظار
در یک انرژی خاص مشاهده کرده اند
و این کاملا متقاعد کننده است
بنابراین می توان گفت هوررااا ، ما موفق شدیم
به عنوان یک فرد عادی اکنون فکر میکنم که این ذره را یافته ایم
شماهم موافقید؟
ال-اچ-سی ذرات هیگز را پیدا کرد
ما ذره ی جدیدی را مشاهده کردیم که منافاتی با بوزون های هیگز ندارد
مثل دوی ماراتون است
ناگهان متوجه میشوی که از خط پایان گذشته ای
یکبار دیگر تمامی کسانی را که بیش از 25 سال
در این پروژه زحمت کشیده اند تشویق کنید
این برای من یک سورپرایز فوق العاده است، باید بگویم
وقتی به سمینار آمدم انتظار شنیدن نتایج خوبی را داشتم
اما بیانات آنها مرا شگفت زده کرد
صیدی که شکار آن نیم قرن طول کشید بالاخره به دام افتاد
بوزون های هیگز به مدت 50 سال پنهان شده بودند
اما آنها مثل پلیس سوار کانادا می توانند بگویند
که آدم خود را پیدا کرده اند
این ذره توانست فرار کند اما نتوانست برای همیشه مخفی بماند
به نظر می رسد که حق با هیگز و همکارانش بود
پرده از راز چگونگی جرم دار شدن ذرات برداشته شد
آخرین قطعه از پازل مدل استاندارد پیدا شد
برای من این یک اتفاق واقعا حیرت انگیز است
که در سراسر زندگی من به وقوع پیوسته است
من افتخار این را داشته ام که پیتر هیگز را
در پایان سمینار ملاقات کنم و او را در آغوش بگیرم
او بمن گفت:
" به تو و به تیم تحقیقاتیت
به خاطر این موفقیت بی نظیر تبریک می گویم"
و البته من در پاسخ به او گفتم: " تبریک به شما،
شما اولین فردی هستید که باید به او تبریک گفت"
فکر میکنم پاسخ به سوالات خیلی دقیق و جزئی
خیلی در این مکان مناسب نباشد
این یک جشن اکازیون است، یک موفقیت بزرگ تجربی
و من به تمامی افرادی که به نحوی درگیر این پروژه بزرگ بودند تبریک میگویم
به صورت غیر مستقیم، این موفقیت در 50 سال پیش
در یک موسسه ی مشابه به دست آمد
هنگامی که یک ویراستار مقاله ی اولیه ی هیگز را نپذیرفت
آکادمی سلطنتی علوم سوئد ...
در پایان این حماسه ی بزرگ
جایزه نوبل 2013 به پیتر هیگز و فیزیکدان بلژیکی
فرانکوئیس انگلرت که به صورت جداگانه
نظریه ی میدان هیگز را مطرح نموده بود، اعطا شد
رابرت براوت، همکار انگلرت
مطمئنا اگر زنده بود تا این روز را ببیند
بسیار به خود افتخار می کرد
بسیار خوب، چرا همه این مسائل تا این اندازه با اهمیت هستند؟
چرا اثبات وجود میدان هیگز تا این اندازه مهم است؟
ساخت ماشین غول آسای بیگ بنگ تا
شرایط جهان هستی را در لحظات آغازین شبیه سازی کند
و تکمیل کردن مدل استاندارد
یک موفقیت بی نظیر علمی است
با کشف ذره هیگز، نوری بر سرتاسر فیزیک ذرات بنیادی
و کیهان شناسی افکنده شد
همه ی اینها به هم مرتبطند
همه ی مدلهایی که مبتنی بر چگونگی پیدایش هستی است، چگونگی انبساط آن
و هرچیزدیگر، تحت تاثیر میدان هیگز قرار دارد
و از طریق آن میتوانیم جهان را درک کنیم
شاید کشف بوزون هیگزو میدان ناشی آن
درهای جدیدی را به روی بشر باز کند
کشف هیگز تنها قدم اول بود
در علم همیشه رو به جلو قدم بر میدارید
به یک سوال پاسخ داده می شود ، سپس سوالات دیگری بوجود می آیند
رازهای پیچیده تری که
در مدل استاندارد هنوز باقی مانده اند
مدل استاندارد نمی تواند مدل نهایی باشد
چیزی در مدل استاندارد وجود دارد و ما می دانیم که
بوزون هیگز ما را در جهت دستیابی به آن چیز هدایت می کند
بله، ما می دانیم که مدل استاندارد قطعا کار میکند
این مدل به طرز شگفت آوری خوب کار میکند
اما می دانیم که این همه ی ماجرا نیست
و در تاریخ علم فیزیک هربار که مردم فکر می کردند
به همه ی ماجرا پی بره اند در اشتباه بوده اند
وحالا ما به دنبال قطعه ی بعدی از این پازل هستیم
نه فقط به شکل یک ذره
بلکه شکلی از نیرو که بواسطه ی آن بتوان طبیعت را درک کرد
اسرار بزرگی در مدل استاندارد وجود دارد
که البته ناچیزند، چرا که به عنوان یک دانشمند
من عاشق اسرار اینچنینی هستم
یکی از اسراری که مدل استاندارد هنوز نتوانسته پاسخی برای آن بیابد
و شاید بنیادی ترین آنها نیز باشد این است که
چرا جهان ما خالی نیست؟
زیرا برطبق محاسبات ریاضی
که با استفاده از این مدل صورت گرفته است جهان باید خالی باشد
علم مجموعه ای از قوانین را پیش روی ما می گذارد که بر طبق آنها می توانیم جهان را توصیف کنیم
مثلا طبق این قوانین می توانیم حرکت سکه ای را که به هوا انداخته ایم
به درستی پیش بینی کنیم، چراکه قوانین مربوط به گرانش
و الکترومغناطیس را به خوبی می دانیم
به کمک ماهواره های جی پی اس میتوانیم اتومبیلتان را
با دقت چند اینچ مکان یابی کنیم
و ما نیروی هسته ای را بخوبی می شناسیم
بنابراین می توانیم تحولات بعدی که درون خورشید رخ خواهد داد را پیش بینی کنیم
این معادلات ریاضی بخوبی کار میکنند
و با یکدیگر درآمیخته اند تاقوانین حاکم بر جهان فیزیکی
که هر روز پیرامون خود تجربه میکنیم را توصیف کنند
چیزی که صورت های ما و جهان طبیعی را
مشخص میکند
حتی کوچکترین ساختارها مانند ویروس ها و دی-ان-آ های ما
تقارن
نقش تقارن در مدل استاندارد
قوانینی وجود دارند که برای برقراری
مستلزم وجود تقارن بسیار زیادی هستند
و به این طریق ما انها را می یابیم
بر اساس معادلات مدل استاندارد،
جهان از لحظه ی پیدایش بی شکل،
بدون ساختار و در توازن کامل بوده است
و اگر به همان شکل باقی می ماند هیچ چیزی وجود نمیداشت
اگر این قوانین علمی در متقارن ترین حالت ممکن از چارچوب خود
قرار میگرفتند، پس هیچ زندگی پدید نمی آمد
هیچ کوه و دره ای، هیچ رودخانه ای
هیچ دی-ان-آ ، هیچ کسی، هیچ چیز
جهانی که با قوانین مطلقا متقارن ایجاد شود
در تعادل کامل خواهد بود
میدان هیگز اولین سرنخی است که تقارن موجود
در جهان کاملا یکنواخت اولیه را برهم زده است
حالت تقارن کامل بسیار شبیه به
حالت تعادل کامل است
فرفره ای را تصور کنید
که در یک حالت تقارن کامل چرخشی قرار دارد
اینکه چگونه ان را بچرخانید مهم نیست، همه چیز یکسان بنظر می رسد
فراتر از تقارن یک فرفره
در لحظه ی خلقت عالم
تمامی نقاط هستی با یکدیگر متقارن
و یکسان بودند
اما این بی نقصی و تمامیت پایدار نیست
کوچکترین نقص، کوچکترین ناراستی
منجر به ایجاد یک اختلال و
سقوط به حالت پایین تر ی از انرژی خواهد شد
تقارن شکسته می شود
فیزیکدانان معتقدند در کسری از یک ثانیه قبل از بیگ بنگ
تقارن مطلق جهان هستی
با یک نوسان کوچک شکسته شد
و میدان هیگز سراسر فضا را در بر گرفت
نیروها از هم تفکیک شدند
ذرات مدل استاندارد از هم جدا شدند
ساختار به وجود آمد
این سقوط از حالت کمال امکان بودن را
برای ما به ارمغان آورد
تمام چیزهایی که دورو بر خود می بینیم
چیزی جز تکه های متلاشی شده از این کمال نیستند
هروقت که یک کریستال برفی زیبا می بینید، یک بلور زیبا
و یا حتی تقارن موجود در ستاره های جهان، همه و همه
تکه هایی از همان کمال اولیه هستند
که در لحظه ی آغاز وجود داشته است
کشف و بررسی بوزون های هیگز اولین گام حیاتی
در راه تلاش برای درک شرایط اولیه ی جهان است
بواسطه ی کشف این ذره میتوانیم چگونگی و زمان ساخته شدن سایر ذرات را درک کنیم
و همینطور شمار زیادی از
چیزهای مرموز دیگر به نام ماده ی تاریک،
که میدانیم در جهان وجود دارند،اما قادر به آشکارسازی مستقیم آنها نیستیم
این تکه های گمشده چه هستند؟
هنگامی که جیمز گیتز برای ادامه تحصیل به دانشگاه MIT آمد
از او خواسته شد تا به رمزگشایی جهان اولیه
و یافتن اینکه برای وحدت موجود در ابتدای جهان چه اتفاقی افتاده است، بپردازد
ما و دانشگاه به طرز پیچیده ای به هم گره خورده بودیم
ایده ی وحدت، به یکی از
قدرتمندترین موضوعات مشتق شده در فیزیک تبدیل شد
و این ایده نگرش ما را نسبت به جهان هستی
پیوسته عمیق تر از قبل نمود
بنابراین شاید ما به این دلیل وجود داریم
چون که جهان هستی هیچ انتخاب دیگری نداشته است
او به مطالعه ی مدل استاندارد پرداخت
ذرات ماده، بوزون ها، ذرات نیرو که
همه چیز را کنار هم نگه می دارد
گیتز کنجکاو شد که شاید این دو گروه از ذرات
که به ظاهر بسیار با هم متفاوتند،
به طرز عمیق و پنهانی با یکدیگر مرتبط باشند
این سوال که
چرا بین ماده و نیروهای بنیادی عدم تقارن وجود دارد؟
موجب شد تا وی، نظریه ی ریاضی قدرتمندی
به نام ابر تقارن را ارائه دهد
پاسخ به این پرسش " چه می شود اگر؟"
که از کالبد ابرتقارن بیرون می آید
یکی از دغدغه های فکری هیجان انگیز من
در دوران کارشناسی ارشد بود
دریافتم که میتوان تقارن زیباتری رابرای طبیعت در نظر گرفت
جیمز گیتز بعنوان یکی از پیش گامان نظریه ی ابر تقارن
امکان وجود جهانی پنهان از ذرات جدید را
که قبل از آن هیچ کس آنرا حدس نزده بود، در محاسبات خود پیدا کرد
ریاضیات این امکان را برای ما فراهم می کند تا چیزهایی را که
قبلا نمی دانستیم وجود دارند، پیدا کنیم
به عنوان مثال ابر تقارن یک نمونه از آن می باشد
ما ماده ی معمولی را می شناسیم
جرم به ما امکان می دهد تا
ابر ماده و ابر انرژی را کشف کنیم
طبق این نظریه برای هر ذره ی ماده یک شریک انرژی وجود دارد
و همینطور به هر ذره ی انرژی یک ذره ی ماده نسبت می دهد
این دوقلوهای سنگین تر ناشی ازابرتقارن با نام اس- پارتیکلز برچسب میخورند
بنابراین هنگامی که این ریاضی را باور کنیم
باید بپذیریم که چیزهای بیشتری از آنچه که می شناسیم وجود دارد
متقاعبا شگفت زده خواهیم شد که این چیزهای دیگر چه هستند
مجبوریم آنها را در ، در همان اولین قدم
نامگذاری کنیم
در طبیعت چیزی به نام الکترون وجود دارد
طبق این نظریه الکترون یک ابرپارتنر
با نام اس-الکترون دارد
به همین شکل میون نیز ابر پارتنری با نام اس- میون دارد
و برای فوتون الزامایک فوتینو
و برای کوارک ها اس-کوارک وجود خواهد داشت
برای ذرات زد، زینوها
و برای ذرات دبلیو، وینوها وجود خواهند داشت
ابر تقارن به این شکل کار میکند
طبق نظریه ی ابر تقارن
ماده و نیرو از هم مجزا نیستند
بلکه تقارن زیادی میان آنها وجود دارد
اما در حال حاضر از هر جفت فقط یکی از آنها را می شناسیم
اگرچه عجیب بنظر می رسد
اما این نظریه از سوی فیزیکدانان نظری
به صورت گسترده ای مورد حمایت قرار گرفت
این معادلات نه تنها بخاطر زیبایی
بلکه بخاطر کمک به توصیف جهان مورد استقبال قرار گرفتند
زمانی که ابر تقارن به صورت جدی در بحث ها مطرح شد
هیچ کس از اهمیت آن باخبر نبود
این نظریه مطالعات ریاضی را دگرگون کرد
ما پایه ی مستحکمی برای وجود هرچیز بنا کردیم
ابر تقارن می تواند مسیر شناخت ماده تاریک را برایمان هموارتر کند
ذرات گمشده که در مدل استاندارد درنظر گرفته نمی شدند
به ما کمک میکنند تاچگونگی برهم خوردن تقارن
در لحظه ی شروع هستی را توجیه کنیم
من به شدت طرفدار ابر تقارن هستم
چراکه یک چیز زیبابدون هیچ استانداردی است
و درک ما را از طبیعت به سطح جدیدی ارتقا می دهد
و این موضوع برای من جالب است
یافتن بوزون هیگز کارایی ال-اچ-سی را
کمی پایین آورد
بنابراین چند ماه بعد از اعلام این کشف
دانشمندان در سرن برخورد دهنده ی غول پیکر را خاموش کردند
و یک برنامه ی دوساله برای ارتقای این ماشین در نظر گرفته
هنگامی که دومین پروژه آغاز شود
پروتون ها با انرژی بیشتری به یکدیگر برخورد داده خواهند شد
بنابراین وقتی که در سال 2015 ال-اچ-سی دوباره شروع به کار کند
ما انرژی حدود دوبرابر بزرگتر از آنچه در قبل داشتیم، خواهیم داشت
افزایش توان به فیزیکدانان کمک خواهد کرد تا
با دقت بیشتری به مطالعه ی ذرات هیگز بپردازند، اما درواقع امیدواریم
تا به یافته های کاملا بدیعی دست پیدا کنیم
تک تک تجربی کاران به این می اندیشند
که آیا ما با این انرژِی و بوسیله ی این پروتون های پرانرژی
میتوانیم ذره ی پرجرم جدیدی تولید کنیم که قبلا وجود نداشته است
برای فیزیکدانان نظری هم
این یک دوره ی هیجان انگیز و عصبی کننده خواهد بود
اگر ما بتوانیم ابر تقارن را در آزمایشات خود پیدا کنیم، من به شخصه
به این نتیجه می رسم که تمامی وقت خود را در این تحقیقات به هدر نداده ام
چون این تنها سوالی بود که از زمانیکه یک دانشمند جوان بودم
تصمیم گرفتم روی آن کار کنم و به اسم خودم آنرا ثبت کنم
دارم کم کم عصبی می شوم
میدانید
عده ی زیادی پیش بینی می کردند که
ابر تقارن اهمیت چندانی ندارد
اما به محض اینکه ال-اچ-سی روشن شد
از یک سو اثرات غیر عادی مشاهده می شد
و از سوی دیگر ذرات هیگز سنگین بودند
همه آنها در اشتباه بودند
و اکنون زمان ساخته می شود و یا از بین می رود
برای هزاران دانشمندی که در کنار هم گرد آمده اند
تا به این سوال پاسخ دهند
ارتقای آگاهی و درک بشر
با برخورد دهنده ی بزرگ هادرون
مانند راندن یک ترن هوایی افسار گسیخته است
سه، دو، یک...
صفر
بازی تازه شروع شده است
این اکتشاف ادامه دارد و شما
به صورت آنلاین می توانید آنرا دنبال نمایید
ژانویه در زیر رشته کوههای آلپ
با هم با بزرگترین شتاب دهنده ی ذرات دنیا آشنا می شویم
و همچنین به شناسایی گراویتون ها و انرژی تاریک می پردازیم
و اینکه کوچکترین ذره چیست؟
خلاصه ی ویدیو ی اصلی را ببینید گزارش جامع ما را پیگیری نمایید
و به تفحص فعل و انفعالات بپردازید
ما را در pbs.org/nova بیابید
همچنین میتوانید ما را در توئیتر و فیس بوک دنبال کنید
برنامه ی نواختر به صورت DVD قابل دسترسی است و همچنین Costa Concordia disaster...
برای سفارش و یا خرید محصول، از طریق سایت shopPBS.org اقدام نموده و یا1-800-PLAY-PBS را شماره گیری نمایید
همچنین نواختر از طریق شبکه ی iTunes نیز قابل دانلود است