در سال ۱۹۲۹، ادوین هابل کشف نگران‌کننده‌ای انجام داد
او کشف کرد هرجایی که تلسکوپش را می‌گرفت
نشان می‌داد همه‌چیز دارد از ما دورتر می‌شود
به‌نظر می‌رسید جهان داشت منبسط می‌شد و اگر داشت منبسط می‌شد
آنها بررسی کردند و داشت منبسط می‌شد، و هر مدت‌زمانی که
می‌خواهید به آن فکر کنید، که آنها این کار را نیز انجام دادند
باید نتیجه بگیرید جهان باید از نوعی
نقطۀ شروع، درحال‌انبساط باشد
هابل چیزی را کشف کرد که در آن زمان اندیشه‌ای انقلابی محسوب می‌شد
اما چیزی است که امروزه عقیدۀ معمولِ علمی شمرده می‌شود
جهان ما ۱۳.۷ میلیارد سال پیش در یک آن شروع شد
این نخستین دورۀ تولد جهان بود
اون رو با نام مه‌بانگ می‌شناسیم
امروزه، درک‌مان از پیدایش جهان
به‌شدت باجزئیات است
سپس دستخوش انبساطی چشمگیر شد
این دومین دوره در زایش جهان بود
به آن تورم می‌گوییم
به‌یمن علم، فکر می‌کنیم دقیقاً می‌دانیم چطور به حالا رسیده‌ایم
مادۀ اتمی چگالیده شد تا ستاره‌‌ها و سیاره‌هایی
را شکل دهد که جهان‌مان را می‌سازند
این مدل استاندارد کیهان‌شناسی است
علم نه‌تنها بزرگ‌ترین تصویر ممکن را نقاشی کرد
بلکه فهرستی جامع از اجزای سازندۀ
اتم‌هایی ایجاد کرد که ما از اونها تشکیل شده‌ایم
شش کوارک وجود داره
چهار نوع بوزون پیمانه‌ای
شش لپتون
و بوزون هیگز
این مدل استاندارد فیزیک ذرات است
این دو الگوواره(پارادایم-م.) با هم باید همه‌چیز را تبیین کنند
و بااین‌وجود، درست در نقطه‌ای که به نظر می‌رسد همه‌چیز دارد مثل جورچین کنار هم می‌نشیند
برخی از پژوهشگران نگران هستند که احتمال قوی
روبه‌افزایشی وجود دارد که شاید ما علمِ این موضوع را اشتباه فهمیده‌ایم
که نظریه‌های فعلی‌مان متزلزل به‌نظر می‌رسد
که جهان‌مان را یا اینکه از چه تشکیل شده‌ایم را
یا راستش را بخواهید، هرچیزی که فکرش را بکنید درک نمی‌کنیم
چطور نظریه‌پردازا می‌تونن شب بخوابن وقتی
می‌دونن مدل استاندارد فیزیک ذرات چندین مرتبۀ بزرگی خطا داره؟
ما هیچ ایده‌ای نداریم که نود و پنج درصد جهان چیه
به‌نظر نمی‌رسه که ما همه‌چیز رو درک می‌کنیم
این راجع به اینه که جهان از چی درست شده
این راجع به وجودداشتن ماست
چی می‌گن؟ می‌گن کیهان‌شناسا همیشه اشتباه می‌کنن ولی هیچ‌وقت شک‌وتردیدی ندارن
تعداد نظریه‌هامون از تعداد نظریه‌پردازامون بیشتره
می‌خوام باهاتون روراست باشم.اینجا در موقعیت عجیبی قرار داریم
که به‌نظر می‌رسه هر چند سال یک بار یک نشانک تبیین‌نشدۀ جدید وجود داره
شاید قرار باشه سرمون رو بخارونیم
و دوباره از اول شروع کنیم
در پایین کوه‌های عظیم آندس که کل شیلی را
پوشانده است، پایتخت این کشور قرار دارد
این شهر را کنکیستادورها در سال هزار و پانصد و چهل و یک بنیان نهادند و نام فعلی‌اش را بر آن نهادند
یعنی سانتیاگو یا سینت جیمز که برگرفته از قدیس حامی سرزمین مادری‌شان است
اما به‌زبان اسپانیایی، ایاگون به معنی یعقوب نیز است و یعقوب بود که، طبق گفته‌های
انجیل، رؤیای بالارفتن از نردبانی را می‌دید که تا بهشت(آسمان-م.) می‌رفت
درحالی‌که شاید کوه‌ها به پلکانی استعاره‌ای به بهشت اشاره می‌کنند
آنها مسیری عملی برای رسیدن به روشنگری را نیز فراهم می‌کنند
به همین دلیل است که اخترفیزیک‌دان بریتانیایی، باب نیکول، اینجاست
او در مسیر یکی از تلسکوپ‌های بزرگ روی این سیاره است
که بر پشت‌بام دنیا آرام گرفته است. او در کارش دارد
تلاش می‌کند درک کند چطور جهان کار می‌کند
نکتۀ جالب دربارۀ کیهان‌شناسی اینه که همین چند وقت پیش در
دهۀ ۱۹۲۰ شروع شد و وقتی افراد از توی تلسکوپ‌هاشون به آسمون نگاه می‌کردن
نمی‌دونستن این چیزهای درهمی که اون بیرون بودن درون کهکشان
خودمون بودن یا درواقع کهکشان‌های دیگه‌ای بودن و بعد
اخترشناسان بزرگی مثل هابل روی کار اومدن
و فاصلۀ این سحابی‌های کم‌نوری رو اندازه گرفتن که
می‌تونید توی تلسکوپ‌تون ببینید و ناگهان کشف کردن از اون چیزی که
توقع داشتیم خیلی دورتر هستن و بنابراین باید بیرون از کهکشان ما
باشن و ازاین‌رو جهانی از کهکشان‌های دیگه رو کشف کردن
کشف جهانی که بسیار پیچیده‌تر از آنی بود
که کسی می‌توانست تصورش را بکند
و این اندیشه که همۀ اینها دریک‌چشم‌برهم‌زدن آغاز شده است
ناگهان روایت تکوینِ پذیرفتنی‌ای را فراهم کرد
که به افسانه‌ها و جادو تکیه نمی‌کرد
اندیشۀ مه‌بانگ و جهانِ درحال‌انبساط
پیروزی‌ای برای کیهان‌شناسی نوین بود
و همه از آن شاد و راضی بودند
تا سال ۱۹۷۴؛ زمانی که اخترشناسان مشکل بزرگی را کشف کردند
در منظومۀ شمسی
وسطش خورشید رو داریم که تموم این گرانی(گرانش-م.) رو فراهم می‌کنه
و اگه از اون دور بشیم، سیارات گوناگون رو داریم
که پشت سر هم چیده شدن و به‌دور خورشید می‌چرخن
و سرعتی که این سیارات به دور خورشید می‌چرخن
با فاصله‌ای که از خورشید دارن کاهش پیدا می‌کنه
بنابراین وقتی به سیاره‌های بیرونی می‌رسید
اونها خیلی آهسته‌تر از سیاره‌های درونی حرکت می‌کنن
برای مثال، ۱۶۵ سال زمینی طول می‌کشه تا نپتون به دور خورشید بچرخه
اگه می‌خواستم از این موضوع نموداری بکشم، یه چیزی تو این مایه‌ها می‌شد
خب
توقع دارید سرعت سیاره‌های درونی بالا باشه
و همچنان‌که گرانی ضعیف‌تر می‌شه، سرعت
سیاره‌ها کمتر و کمتر و کمتر باشه
حالا همین وضع رو در کهکشان‌مون داریم
در مرکز اون سیاه‌چالۀ بزرگ ابرپرجرمی رو داریم
و ستاره‌هایی رو داریم که به‌دور مرکز کهکشان می‌گردن
بنابراین توقع دارید ستاره‌هایی که از مرکز کهکشان
دورتر هستن آهسته‌تر از ستاره‌های درونی حرکت کنن
ولی این چیزی نیست که می‌بینیم
چیزی که می‌بینیم اینه که سرعت ستاره‌ها ربطی به فاصله نداره و ثابته
و ستاره‌های بیرونی همون سرعتی رو
دارن که ستاره‌های درونی دارن
در کهکشان‌های مارپیچ، هرجایی که سرعت ستاره‌ها اندازه‌گیری بشود
آنها خم‌های چرخش تختی را تولید می‌کنند که از منطق تمرد می‌کند
تنها راهی که می‌شد این موضوع با عقل جور دربیاید این بود که بیش از آنچه
فکر می‌کردیم ماده وجود داشته باشد و گرانی بیشتری تولید کند
و ازآنجایی‌که این مواد اضافی را نمی‌شد دید
به آن نام تقریباً گمراه‌کنندۀ «مادۀ تاریک» را دادند
مادۀ تاریک واقعاً مسئلۀ جالبیه
عجیب‌وغریب به‌نظر می‌رسه اما لزومی نداره این‌طور باشه
پروفسور کیتی فریس فیزیک‌دان نظری است
یعنی فیزیکی که بدان می‌پردازد نظری است
خود کیتی واقعی است
چیزهای تاریک خیلی زیادی تو جهان هست
تا زمانی که نورم رو به این بطری‌ها نتابونم، نمی‌تونم ببینم‌شون
و به‌محض اینکه نورم رو از روی اونها برمی‌دارم، اونها تاریک می‌شن
این چیزیه که افراد فکر می‌کردن.فکر می‌کردن شاید مادۀ تاریک گاز باشه
شاید هم غبار باشه
احتمال داره مادۀ تاریک فقط مادۀ معمولی‌ای باشه که نمی‌تونید ببینیدش
این هستارِ مادۀ تاریکِ معمولی ولی تاریک، ماچو نام داره
اشیای هاله‌وار فشردۀ پرجرم
ولی مشکل اینجا بود که حتی برآوردهای بسیار سخاوتمندانه
برای اینکه ماچوها چقدر وزن دارن به‌طرز اسف‌باری کمتر از چیزی بودن
که نیاز بود تا اتفاقات عجیبی را تبیین کند که
در کهکشان‌های مارپیچی مثل کهکشان ما می‌افتد
به تبیین دیگری نیاز بود
خب، برای اینکه مادۀ تاریک چی می‌تونه باشه اندیشۀ بدیلی وجود داره
ما فکر می‌کنیم نوعی ذرۀ بنیادی جدیده؛
نه نوترون‌ها، نه پروتون‌ها، نه چیزهایِ اتمیِ عادی
بلکه ذره‌ای کاملاً نو
و این ذرات در همه‌جای جهان هستند
اونها در این کهکشان هستن؛ در این اتاق هستن
درواقع، در هر ثانیه میلیاردها از اونها از بدن شما رد می‌شه
شما متوجهش نمی‌شید ولی اونها اونجان
این نامزدهای نظریِ مادۀ تاریک ویمپ نام دارند
ذرات پرجرم با برهم‌کنش ضعیف
اما چون اونها با مادۀ معمولی،موادی که ما و ابزار علمی
از اونها درست شده‌ایم، به‌طور ضعیف برهم‌کنش دارن
گرفتن این ذرات به‌سادگی
گیرانداختن آب در آبکش است
درواقع، در روزهای ابتداییِ کشف مادۀ تاریک، این ذرات
به‌قدری نظری بودند که حتی به‌صورت نظری هیچ‌کس نمی‌دانست
چطور می‌شود یکی از آنها را گیر انداخت
سپس، در سال ۱۹۸۳، جرقۀ اندیشه‌ای نو در ذهن
فیزیک‌دان نظریِ تازه‌کار، کیتی فریس، زده شد
من در مدرسه‌ای زمستانی در اورشلیم بودم
و اونجا بود که وارد حوزۀ مادۀ تاریک شدم
با مردی آشنا شدم به‌نام آندری دروکیه
او فردی خارق‌العاده و نامتعارفه
لهستانیه
اون هم‌زمان به زبان‌های انگلیسی، فرانسوی
آلمانی و لهستانی حرف می‌زنه
و می‌دونست برای مهمونی سال نو باید کجا بره
و باور می‌کنید یا نه، اون روز داشتیم
آمیزه(کاکتل-م.) می‌نوشیدیم
آمیزه همیشه واسه علم خوبه
و در همین حین داشت برام از کاری می‌گفت که می‌کرد
دروکیه به روشی رسیده بود تا با اون نوترینوها رو آشکار کنه، ذرات واقعی‌ای که
برخی از ویژگی‌هاشون با ویمپ‌های پیشنهادشده مشترکه
چیزی که فهمیدیم این بود که می‌تونی از همین فن
برای ویمپ‌ها استفاده کنی
ویمپ‌ها برهم‌کنش‌های یکسانی دارن
اونها برهم‌کنش ضعیف دارن؛ درست مثل نوترینوها
من در اون زمان، در دانشگاه هاروارد داشتم دورۀ پسادکتری رو می‌گذروندم و آندری رو
متقاعد کردم تا برای چند ماه به هاروارد بیاد و در اونجا ما با
دیوید اسپرگل هم کار می‌کردیم و هرسه‌تامون برای اینکه اگه می‌خواید
ویمپ‌ها رو آشکار کنید چکار باید بکنید چند تا از اندیشه‌های پایه‌ای رو نوشتیم
ویمپ‌ها، ذراتی که امکان داره مادۀ تاریک باشن، مثل اشباح هستن
آنها از مادۀ معمولی عبور می‌کنن
ولی اونها ذرات هستن
بنابراین، به‌طور نظری، هر چند
وقت یک بار، یکی از اونها باید با هستۀ اتم‌ها برخورد کنه
به‌علاوه، این برخورد نظری باید فوتونی را
آزاد کند؛ درخشی کوچک از نور؛ با این روش مادۀ تاریک آشکار می‌شود
به‌طور نظری که روشی ساده است
اگه می‌خواستید یکی از این آزمایش‌ها رو روی میزی
یا در آزمایشگاهی روی سطح زمین بسازید
اون‌وقت پرتوهای کیهانی نشانک‌تون رو کاملاً مستغرق می‌کنن
این موضوع باعث می‌شه تلاش‌تون برای انجام آزمایش خراب بشه
چون شمارآهنگ پرتوهای کیهانی اون‌قدر بالا خواهد بود
که هیچ‌وقت قادر نخواهید بود ویمپ‌ها رو ببینید
کاری که باید بکنید اینه که برید زیر زمین
به‌دلیل اندیشه‌هایی که کیتی در دهۀ ۱۹۸۰ داشت
هزاران دانشمند از آن زمان تابه‌حال به زیر زمین رفته‌اند
تا به‌دنبال مادۀ تاریک بگردند
کوان کالار یکی از این دانشمندان است
جست‌وجویش برای یافتن مادۀ تاریک او را به سادبری کشانده است؛
شهری کوچک در کانادا که درست در بالای دریاچه‌های بزرگ آمریکای شمالی قرار دارد
اگر الان به این شهر نگاه کنید
با خود فکر نمی‌کنید که این مکان موجودیت خود را مدیون
یکی از رویدادهای فاجعه‌باری است که دنیا به خود دیده است
میلیون‌ها سال پیش، دنباله‌داری غول‌آسا به مکانی برخورد کرد که الان با نام
سادبری شناخته می‌شود و تا امروز دومین دهانۀ بزرگ روی زمین را ایجاد کرده است
این دنباله‌دار با خود فلزهای مفید زیادی را آورد که سر از زیر مکانی درآورد
که امروزه با نام حوضۀ سادبری شناخته می‌شود
وقتی انسان به‌قدر کافی باهوش شد
سوراخ‌هایی در این دهانه ایجاد کرد تا بتواند این فلزها را بیرون بیاورد
معادن نیکل، بیگ نیکل(نیکل بزرگ-م.)، در کنار
مکان‌های دیگر، مسئول جاذبه‌هایِ گردشگریِ اصلیِ شهر سادبری است
چیزی که در این شهر کمتر شناخته‌شده است نقشی است
که آنها در جست‌وجو برای یافتن مادۀ تاریک ایفا می‌کنند
کوان و همکارانش مرتباً دو کیلومتر به
تاریکی نفوذ می‌کنند تا جرم گمشدۀ جهان را بیابند
او چند وقتی است که در این سفر است
چند وقته که داری زیر زمین آزمایش انجام می‌دی؟
من از سال ۱۹۸۶
چند وقتی می‌شه
هنوز هیچی پیدا نکردی؟ نه
تا حالا شده حس تسلیم‌شدن بهت دست بده؟
خب، بعد از اینکه یک و نیم کیلومتر رو این‌طوری زیر زمین طی کنی
الان وقت مناسبی برای پرسیدن این سؤال از من نیست، نه؟
البته که بالا و پایین زیاد داره ولی آره
اغلب اوقات باید راجع به این حقیقت فکر کنی که
شاید داریم تو جای اشتباهی دنبال می‌گردیم، نه؟
اما یه نفر باید این کار رو انجام بده
منظورم اینه که در فیزیک، نتیجۀ منفی هم مهمه
شما یه دری رو می‌بندید
و بعدش می‌تونیم بریم سراغ احتمالات دیگه
دانشمندان دارند به‌سمت آزمایشگاهی زیرزمینی می‌رن
که در آن امید می‌رود ذرات خیلی خجالتیِ
مادۀ تاریک روزی رخ بنمایند
چون هرچیزی که از دنیای بیرون وارد بشود می‌تواند از خود
تابشی گسیل کند که احتمال دارد کمی شبیه به مادۀ تاریک باشد
هر ردی باید پیش از اینکه وارد آزمایشگاه بشود برطرف و حذف بشود
هیچ‌کس اجازه ندارد نزدیک آشکارسازهای فراحساس شود
مگراینکه کاملاً پالوده شود
و لباس مخصوص ناتابنده‌ای بر تن کند
در این محیطی که معیار پاکیزگی‌اش در حدِّ معیار درمانگاه‌ها است،گردایه‌ای حیرت‌انگیز
از آزمایش‌ها وجود دارد و ارتفاع برخی از آنها تا چند طبقۀ ساختمانی می‌رسد
و همگی طراحی شده‌اند تا مادۀ تاریک را در فعلِ بودن گیر بیندازند
هدف بیشتر آزمایش‌ها ثبت درخش نور متوقعی است
که وقتی ویمپ‌ها با اتم‌ها برخورد می‌کنند تولید می‌شود
ولی آزمایش کوان به‌طور کاملاً متفاوتی کار می‌کند
کوان تصمیم گرفته است به‌جای اینکه دنبال مادۀ تاریک بگردد، به آن گوش فرادهد
خب پیتر این مجرای درونی پیکو۲‌اله
پیکو۲ال اسم این پروژه است
و این مجرا وارد اون محفظۀ بزرگ بازتراکم می‌شه
دوربین‌هایی داریم که به درون این مجرا نگاه می‌ندازن
و قاعدۀ کلی عملیاتی این آشکارساز بدین صورته:ا
مایعی رو این تو می‌ریزیم که مایع
نسبتاً مخصوصیه. به این مایع می‌گیم مایع اَبَرگرمیده
این فرایند باعث می‌شه این مایع به تابش حساس بشه؛ بنابراین وقتی ذراتی
مثل این مایع به‌صورت عادی وارد می‌شن، الان خالیه، اونها حباب‌هایی رو تولید می‌کنن
تعداد حباب‌ها بهمون راجع به ماهیت ذراتی
می‌گن که برهم‌کنش داشتن
می‌تونید این چیزهای مسی رو اینجا ببینید. اینها حس‌گرهای برقی‌ان
اینها صدابرهای خیلی پیچیده‌ان و ازطریق صوت
درواقع قادریم بین انواع ذرات متفاوت تمایز قائل شیم
مادۀ تاریک چه صدایی تولید می‌کنه؟
درواقع خیلی ملایم و ضعیفه. خیلی بلند نیست
بنابراین اگه ویمپی پیدا کنید، صدای ویمپ می‌ده؟
آره قطعاً
کوان مقیاس اندیشه‌اش را در آخرین آشکارسازش افزایش داده است
چون آشکارسازی بزرگ‌تر به‌معنای نرخ برخورد بزرگ‌تره
البته اگر فرض کنیم چیزی وجود داشته باشد که عمل برخورد را انجام دهد
این دویست و شصته
محفظۀ حباب خیلی بزرگ‌تریه
حجم فعالش حدوداً سی برابر بزرگ‌تر از محفظه‌ایه که
قبلاً داشتیم بهش نگاه می‌نداختیم
قاعدۀ کار هم همون قبلیه
ما به صدای ذرات گوش می‌دیم و ازاین‌چیزا
فقط نسخه‌ای خیلی بزرگ‌تره
در برخی از مدل‌هایی که اونها برای این ذراتِ
مادۀ تاریک ابداع کردن، نرخ برهم‌کنش به‌کوچکیِ یک برخورده
در کار ما می‌شه یک حباب به ازای هر تن از مواد در هر سال یا کمتر
به کاری که می‌کنی دلگرم و خاطرجمعی؟
نه‌واقعاً
تو بهترین کاری رو که از عهده‌ات برمیاد انجام می‌دی
و امیدواری بهترین نتیجه رو بگیری اما
هیچ‌کس نمی‌دونه آیا ویمپ‌ها وجود دارن یا نه. داریم تلاش خودمون رو می‌کنیم
اما خاطرجمعی حسی نیست که
معمولاً در میان آزمایش‌پردازان پیدا می‌کنی
بااین‌وجود، حقیقت این است که اگرچه تابه‌حال ثابت شده است
جست‌وجو برای یافتن مادۀ تاریک بی‌بارترین آزمایش دنیا است
تلکسوپ‌های بزرگ دنیا دارند شواهد فزاینده‌ای فراهم می‌کنند که
ویمپ‌های گریزان و سخت‌دست‌یافتنی،حالا هرچه که هستند،واقعاً مادۀ تاریک هستند
این آرایه یکی از تلکسوپ‌های بزرگ دنیا را تشکیل می‌دهد
درحقیقت، نام آن وی‌ال‌تی است
تلسکوپ بسیار بزرگ
ما در صحرای آتاکاما در شیلی هستیم
در نوک کوهی بزرگ در رصدخانۀ جنوبی اروپا
چهار تلسکوپ عظیم وجود داره که از اونها
استفاده می‌کنیم تا به فضای ژرف خیره بشیم
و اونها بهمون اطلاعات زیادی راجع به
مادۀ تاریکی می‌دن که جهان‌مون رو پر کرده
تلسکوپ بسیار بزرگ تصاویر خارق‌العاده‌ای تولید کرده است
ولی شاید یکی از تصاویر جالب‌توجه این تصویر باشد
این تصویر خوشه‌ای بزرگ از کهکشان‌ها رو نشون می‌ده
چنین اشیای بزرگی می‌تونن نور کهکشان‌های
پشت‌سری رو خم کنن
به این فن هم‌گرایی گرانشی می‌گیم
این قوس‌ها کهکشان‌های دوردستی هستند که پشت این خوشه قرار دارن
و وقتی نور اونها از این خوشه رد و خم
می‌شه، این نور روشن و کشیده می‌شه
و چیزی که خیلی جالبه اینه که این فن بهمون
اجازه می‌ده تا جرم این عدسی‌ رو اندازه بگیریم
و هنگامی که این کار رو با استفاده از این قوس‌ها انجام می‌دیم
می‌فهمیم جرم این لنز حدوداً صد برابر
جرم نوریه که در این تصویر می‌بینیم
اما نکتۀ دوم و مهم‌تر اینه که این فن
بهمون می‌گه مادۀ تاریکی که نمی‌تونیم ببینیم
پخشیده‌تره و به‌منزلۀ ابری از ذرات مادۀ تاریک عمل می‌کنه
بنابراین این مدرکی بی‌بروبرگرد از مادۀ تاریکه
بلکه همچنین مدرکی مسلمه که مادۀ تاریک باید پخشیده‌تر
از کهکشان‌هایی باشه که در اینجا می‌بینیم
و درواقع بهمون می‌گه که باید ابری از ذراتِ مادۀ تاریک باشه
نه‌اینکه فقط اشیای منفرد در این خوشه وجود داشته باشه
خب موضوع این است: مادۀ تاریک باید جرم داشته باشد
به یاد دارید که به همین سبب است که اصلاً باید آنجا باشد
یعنی تمامِ آن ستاره‌های سرعت‌گرفته. به‌نظر می‌رسد هم که
فقط ماده نیست که به‌دلیل روشن‌نبودنش نمی‌توانیم آن را ببینیم
بنابراین باید چیز دیگری وجود داشته باشد
که طبق‌تعریف، نمی‌توانیم آن را ببینیم
و به‌علاوه، باید نوعی ماده باشد که توانایی
توده‌شدن در چیزی مثل نوعی گاز را دارد
و همۀ اینها به یک نکته ختم می‌شود
داریم به‌دنبال ذره‌ای جدید می‌گردیم
و وقتی بحث ذرات جدید وسط می‌آید
فقط یک جا برای رفتن وجود دارد: سوئیس
و فرانسه
این جا شاید شبیه دانشکدۀ فنیِ
ایالتیِ درجه‌سوم باشد
ولی اگر جست‌وجو برای یافتن مادۀ تاریک چیز دیگری به ما نیاموخته باشد
به ما نشان داده است که کتاب‌ها را هیچ‌وقت نباید از روی جلدشان قضاوت کرد
این موضوع در این مکان نیز صادق است
زیرا در زیر این معماری ملالت‌انگیز
یکی از دستگاه‌های علمی هیجان‌انگیزی قرار دارد که تاکنون ساخته شده است
این سرن است؛ بزرگ‌ترین آزمایشگاه فیزیک دنیا
و خانۀ برخورددهندۀ بزرگ هادرونی
بزرگ‌ترین شتاب‌دهندۀ ذرات بر سیارۀ زمین
در اینجا دانشمندان با به‌هم‌کوبیدن ذرات تحقیق می‌کنند
اشیا از چه چیزی تشکیل شده است
پروتون‌ها پیش از اینکه در هم کوبیده شوند، در لولۀ دایره‌ایِ بیست‌وهفت
کیلومتری‌اش در خلاف جهت یکدیگر با سرعت‌هایی نزدیک
به سرعت نور شلیک می‌شوند
دوسوم از فیزیک‌دانان ذرات دنیا در انتظار
برای گشتن در پساوار این برخوردها هستند
یکی از آنها دیو از بیرمنگام است
او سرپرست یکی از آشکارسازهای بزرگی است
که تک‌تک برخوردها را ثبت‌وضبط می‌کند
باید اعتراف کنم که در هفته چند بار میام این پایین
و تقریباً هر باری که میام اینجا
فکم می‌افته. منظورم اینه که
خیلی شگفت‌انگیزه که این آشکارساز رو ساختیم
و می‌تونیم اون رو به کار بندازیم
ارتفاع خودِ آشکارساز به‌اندازۀ هشت یا نه طبقۀ ساختمونیه
الان حدوداً تا نصفش اومدیم بالا
یعنی چهار یا پنج طبقۀ ساختمونی از کف و پایۀ آشکارساز فاصله داریم
وزن کل آشکارساز حدود هفت هزار تنه
که تقریباً می‌شه هم‌وزن برج ایفل
درحالی‌که شاید این دو با هم هم‌وزن باشند، آشکارساز اطلس
چند مشخصۀ دیگر را نیز با مشهورترین نماد پاریس به اشتراک دارد
این دستگاه صد میلیون آشکارساز در خود دارد
که در هر ثانیه چهل میلیون بار معادل عکسی رقمی را
تولید می‌کند و این امکان را برای دیو و گروهش فراهم می‌کند
تا پیشینۀ دائمی‌ای از ماهیت دقیق ازبین‌رفتنِ
هر ذره داشته باشند
وقتی پروتون‌ها با هم برخورد می‌کنن
بیشتر اوقات یا می‌شه گفت تقریباً همیشه ذرات جدیدی رو
تولید می‌کنن اما اغلب اونها ذراتی کم‌جرم
هستن و خب اونها اغلب کوارک‌ها، هادرون‌ها، پروتون‌ها
نوترون‌ها و پیون‌های آشنا هستن. پیون‌ها
همون هادرون‌های سبک هستند
ولی بعضی‌موقع‌ها، خیلی به‌ندرت
شما این ذرات خیلی پرجرم‌تر رو تولید می‌کنید
و ما در اونجا داریم دنبال می‌گردیم. اگه دارید
ذرات هیگز یا حتی ذرات پرجرم‌تری رو تولید می‌کنید
که همون ذراتی می‌شه که چیزی درباره‌شون نمی‌دونیم
اونها ذراتی در ورای مدل استاندارد خواهند بود
اینا ذراتین که داریم به‌دنبال‌شون می‌گردیم
ال‌اچ‌سی(برخورددهندۀ بزرگ هادرونی-م.) دو سال خاموش بود تا ارتقا یابد
حالا دوباره به کار انداخته شده است
و حالا با دو برابر انرژی نسبت به قبل کار می‌کند
احتمال دارد ذرات جدید بیشتری پدیدار شود
اگر این‌طور شود، احتمال دارد آنها ویمپ‌های سخت‌دست‌یافتنی باشد
و یکی از آنها می‌تواند مادۀ تاریک باشد
اندیشۀ کار این‌جوریه که داریم به‌دنبال نامیزانیِ تکانه در این رویداد می‌گردیم
که نشون می‌ده ذرات مشاهده‌نشده‌ای وجود داره
که با انرژی بالایی در این آشکارساز حرکت می‌کنن
پس چیزی که دارید می‌بینید نبود چیزیه؟
بله. چیزی که داریم می‌بینیم نبود چیزیه
نامیزانی چیزی؛ بله؛ ذراتیه که نمی‌تونیم مشاهده کنیم و
با نگاه‌کردن به باقی رویداد می‌تونیم استنتاج کنیم اونها اونجا هستن
خیلی زیبا است نه؟ اینکه می‌تونید مادۀ تاریک رو پیدا کنید که طبق‌تعریف
نمی‌تونید ببینیدش و اون رو با ندیدنش کشف می‌کنید؟ دقیقاً، درسته
از ظواهر امر برمی‌آید که این اندیشه، اگر نگوییم
ازنظر منطقی متناقض است، شگفت‌انگیز است
اینکه مادۀ معمولی به خود کوبیده می‌شود
تا مادۀ نامرئی‌ای را تولید کند که نمی‌توان آن را به‌راحتی آشکار کرد
چون فقط با موادی به‌صورت ضعیف
برهم‌کنش دارد که در همان وهلۀ اول آن را تولید کرده است
و بااین‌حال، این دقیقاً همان چیزی است
که فیزیک‌دانان نظری‌ای مثل
جان الیس در بخش دیگری از سرن پیش‌بینی کرده‌اند
شغل من در مقام فیزیک‌دان نظری تلاش برای درک
ساختار ماده است؛ چه چیزهایی همه‌چیز در جهان رو تشکیل می‌ده
موادی که می‌تونیم ببینیم و موادی که نمی‌تونیم ببینیم
درحال‌حاضر موادی که نمی‌توانیم
ببینیم بیشتر وقت جان را به خود اختصاص می‌دهد
اخترشناسان بهمون می‌گن که این ذرات مادۀ تاریک وجود داره
که همیشه در اطراف‌مون دارن پرواز می‌کنن
و همین الان که داریم صحبت می‌کنیم بین من و شما قرار دارن
اما هیچ‌وقت این اشیا رو آشکار نکرده‌ان
حالا، ما می‌خواستیم تلاش کنیم اونها رو در ال‌اچ‌سی تولید کنیم
به‌نظر حرف جسورانه‌ای است
ولی بر پایۀ اندیشه‌ای بسیار متعارف است
یعنی، خاستگاه هرچیزی که می‌توانیم
و نمی‌توانیم ببینیم در نقطۀ مه‌بانگ است
هنگامی که اشیا تا حدِّ امکان داغ بودند
و فقط در ال‌اچ‌سی است که، دست‌کم به‌صورت نظری، ترازهای انرژی‌ای را می‌توان
بازتولید کرد که به مقدارهایی نزدیک می‌شوند که از زمان
تولد جهان تابه‌حال دیده نشده است
در اون دوران‌های آغازین
فکر می‌کنیم به‌غیراز اون ذراتی که
مدل استاندارد توصیف کرده، ذرات دیگه‌ای وجود داشته‌
که نمی‌تونیم ببینیم‌شون
حالا، اعتقاد داریم این مادۀ تاریک باید وجود داشته باشه
چون اگه به کهکشان‌ها نگاه کنیم
اگه امروزه به جهان اطراف‌مون نگاه بندازیم
باید نوعی مادۀ تاریک نادیده وجود داشته باشه
و فکر می‌کنیم این مواد باید از ذراتی آزاد شده
باشه که در اوایل تاریخچۀ جهان می‌بینیم
اگر جان و دیو بتوانند در سرن ویمپی درخور بسازند
انگارۀ کار برای کوان و بروبچه‌های
معدن عمیق بسیار روشن می‌شود
ناگهان چیزی وجود خواهد داشت تا به آن شلیک کنند
اگه اخترشناسان در آزمایشگاه ذرۀ مادۀ تاریکی پیدا کنند
که داشت به چیزی برخورد می‌کرد
اونها نمی‌دونن این چه نوع ذره‌ایه
ولی اگه ما دو تا آزمایش‌مون رو مثل
جورچین کنار هم قرار بدیم
شاید بتونیم بفهمیم این مادۀ تاریک درواقع چیه
پیونددهیِ ذره‌ای ساخته‌شده از سرن
به آشکارسازهای زیرزمینیِ ویمپ
قطعاً دو قطعۀ این جورچین رو به هم وصل می‌کنه
اما قطعۀ سومی‌ای هم وجود داره
قطعه‌ای که از مادۀ تاریک در زیستگاه بومی‌اش شواهدی را فراهم می‌کند
اینجا شهر شیکاگو در ایالت ایلینوی است
شیکاگو خانۀ پیتزای شیکاگویی(دیپ‌دیش-م.)، باراک اوباما
و باشگاه‌ رجیز بلوز در خیابان ساوث‌استیت ۲۱۰۵ است
گیتارنواز، چارلی وین، و گروه موسیقایی‌اش، کانگریگیشن
دارند جمعیت را با یکی از آهنگ‌های جدیدشان سرگرم می‌کنند
چارلی در طی سال‌ها در گروه‌های متعددی بوده است
و همیشه دودل بوده است که برود موسیقی‌دان حرفه‌ای شود یا نه
اما فعلاً او کار و
نام اصلی و روزانه‌ای دارد:ا
در طول روز، چارلی وینِ گیتارنواز به دانشیار
دن هوپرِ فیزیک‌دان تبدیل می‌شود
من پروفسور اخترشناسی و اخترفیزیک در
دانشگاه شیکاگو هستم ولی اینجا در فرمی‌لب
هم عضو گروه اخترفیزیک نظری هستم و پژوهش انجام می‌دم
اونها علاوه‌بر اینکه مرکز فیزیک ذرات
در ایالات متحده هستن
در کیهان‌شناسی و اخترفیزیک ذرات برنامۀ قوی‌ای دارن
اونا پرسش‌هایی ازاین‌قبیل رو مطالعه می‌کنن: چطور جهان شروع شد؟
چطور تحول یافت؟ ماده و انرژی تاریک چیه؟
برخی از پرسش‌های محبوب من
و درحالی‌که چارلی رؤیای موفقیت تجاری و قرارگرفتن
در تالار مشاهیر راک‌اندرول را در سر خود می‌پروراند، دن چشمانش را بر جوایز
پرزرق‌وبرقی دوخته است که می‌توان آنها را ازطریق مطالعات فرهنگستانی و علمی برنده شد
اینجا دفترمه، اینجا کارهام رو انجام می‌دم
دن منظورت از کار چیه؟
من اخترفیزیک‌دان نظری هستم که یعنی پژوهش من
روی تخته‌سیاه و کاغذ و رایانه‌ام انجام می‌شه
من هیچ آزمایشی انجام نمی‌دم؛ هیچ‌چی نمی‌سازم
نام فرمی‌لب برگرفته از فیزیک‌دانِ برندۀ جایزۀ نوبلِ
ایتالیایی‌آمریکایی، انریکو فرمی، است که نام ایشان
به رده‌ای از ذرات زیراتمی، یعنی فرمیون‌ها، نیز داده شده است
ازاین‌رو کارکردن دن در اینجا بجا و درخور است
چون ممکن است او نیز نوعی ذره را
شناسایی کرده باشد؛ ذره‌ای که احتمال دارد ویمپِ مادۀ تاریک باشد
ذره‌ای که همکاران دن همین‌الان به آن نام هوپِرون داده‌اند
خب، در خیلی از نظریه‌های مادۀ تاریک
خودِ این ذراتِ مادۀ تاریک پایدار هستند
اونها یه گوشه می‌شینن و اساساً در طول تاریخچۀ جهان
هیچ کاری نمی‌کنن ولی در نمونه‌هایی نادر، که در اونها
این ذرات با یکدیگر برخورد می‌کنن،می‌تونن کاملاً نابود یا مضمحل بشن
و از خود این جت‌های انرژی‌مند از مادۀ معمولی رو
به جا بذارن. این جت‌ها احتمال داره شامل چیزهایی
مثل الکترونی باشه که شاید اینجا پرواز کنه و از
میدان‌های مغناطیسی جهان عبور کنه یا امکان داره
اونها مشتمل بر ذراتی به‌نام نوترینوها باشن که آشکارکردن‌شون خیلی سخته
همچنین ممکنه و بیشتر اوقات همین‌طوره که دربردارندۀ ذراتی هستند
که بهشون پرتوهای گاما می‌گیم که اینها فوتون‌های پرانرژی هستن
خب اگه تلسکوپ فرمی، که این شکل کارتونی‌ایه که
اینجا کشیدم، به‌طور اتفاقی به جهتی نگاه کنه که
این پرتو گاما داره ازش میاد، می‌تونید اون رو ثبت کنید
و شاید شواهدی از رخ‌دادن این فرایند رو ببینید؛
مخصوصاً در مرکز راه شیری
که در اون مادۀ تاریک خیلی زیادی وجود داره
خیزشِ موشکِ دلتا که داره تلسکوپ پرتو گاما رو با خودش حمل می‌کنه
و به‌دنبالِ فیزیک نادیده در ستاره‌های کهکشان‌ها می‌گرده
نامِ تلسکوپِ فرمیِ آشکارسازِ پرتو گاما هم برگرفته از
انریکو فرمی است اما به‌‌طرز گیج‌کننده‌ای
هیچ ارتباطی با فرمی‌لب ندارد اما چون داده‌هایی که ثبت و ضبط می‌کند
در دسترس عموم قرار دارد هرکسی،ازجمله دن،می‌تواند ببیند این تلسکوپ دارد چه مشاهده می‌کند
سال ۲۰۰۹ همین‌جوری نشسته بودم پای رایانۀ کیفی‌ام
و روال ریاضیاتی‌ای رو در اون نوشته بودم، می‌دونی
طیف نواحی مرکزی کهکشان رو ترسیم می‌کرد. اینکه فوتون‌های متفاوت
با انرژی متفاوتی می‌اومدن؛ چه تعداد از اونها انرژی‌های متفاوتی داشت
و بیشتر زمینه‌ها چیزی تقریباً تخت رو پیش‌بینی می‌کنن؛
کاملاً تخت نیست ولی تقریباً تخته و مادۀ تاریک برآمدگی‌ای رو پیش‌بینی می‌کنه
من روال رو ردیف کردم و برای اولین بار دکمۀ اینتر رو زدم
و روال ترسیم اجرا شد و این نمودار بیرون اومد
و تو اون، برآمدگی بزرگی وجود داشت. نمی‌شد از دست آدم دربره
برآمدگی بزرگی در بخش درونی کهکشان بود
برآمدگی پرتو گامایی که دن دید
می‌تواند ناشی از چیزهای مختلفی باشد
برای مثال تپ‌اخترها از خود پرتوهای گاما گسیل می‌کنند و در راه شیری تپ‌اخترهای زیادی وجود دارد
ولی ترازهای انرژی‌ای که برآمدگیِ دن را می‌سازند
ازمنظر نظری با نمودار نابودی ذراتی مطابقت دارد که احتمال دارد
ازمنظر نظری مادۀ تاریک باشند؛ یعنی ذرۀ دن: هوپرون
واقعاً همون چیزی بود که در تحلیلم به‌دنبالش می‌گشتم
و نمودارم بهم خیره شد و گفت
این همون چیزیه که داشتی دنبالش می‌گشتی
هیجان‌انگیز بود
شاید هیجان‌انگیز باشد اما تاکنون
داده‌هایی که برآمدگی دن را تغذیه می‌کنند فقط داده‌های خام هستند
و مشارکت تلسکوپ فرمی هنوز آن را تأیید نکرده است
تا زمانی که این کار را انجام دهند، این پرتوهای اضافی گاما هرچیزی می‌تواند باشد
حتی شاید آشکارساز پرتو گاما مشکلی داشته باشد
ولی اگر واقعی باشد، اگر این قطعۀ سوم جورچین
سر جایش قرار بگیرد، نه‌تنها برای شغل دن خوب خواهد بود
همچنین حرف‌هایی را تأیید می‌کند که این مرد بیش از سی سال است دارد می‌زند
او پروفسور کارلوس فرنک، همکار انجمن سلطنتی، است، خالق جهان‌ها
خب کارلوس اینجا چیه؟
اینجا مؤسسۀ منه
مؤسسۀ کیهان‌شناسی محاسباتی(رایانشی-م.) دانشگاه دورام
من اینجا کار می‌کنم
دفتر من اون بالاست
و اینجا ما روگرفت‌هایی از جهان‌ها رو می‌سازیم
در گذشته، وقتی هنوز بر سر ویمپ‌ها و ماچوها بحث بود
و کارلوس تازه داشت کار علمی‌اش را شروع می‌کرد، او و دوستانش
برای یک نوع بخصوص از مادۀ تاریک موضعی قانع‌کننده ساختند
آنها با اطمینانی که مختص به دورۀ جوانی است گفتند:«مادۀ تاریک
نه‌تنها از نوع ویمپ است بلکه همچنین سرد است.»ا
سال ۱۹۸۴ بود و دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا
کارگاه آموزشی‌ شش‌ماهه‌ای رو در باب ساختار جهان ترتیب داده بود
من با سه تا از همکارای خیلی نزدیکم اونجا بودم و اونها
جورج استافییو از انگلیس و سایمون وایت و مارک دیویس بودن
اون موقع خیلی جوون بودیم و همه بیست‌وخورده‌ای سال‌مون بود
و اولین کارم این بود که با همکارام
تلاش کنیم بفهمیم چطور کهکشان‌ها شکل می‌گیرن و با تعجب
فهمیدیم نوع بخصوصی از مادۀ تاریکه که
با نام مادۀ تاریک سرد شناخته می‌شد این کار رو به‌زیبایی انجام می‌داد
این اندیشه در اون زمان واقعاً پذیرفته نشد
خیلی نامتعارف بود چون این اندیشه که مادۀ تاریک وجود داشت
عموماً مقبول نبود و اینکه باید ذره‌ای بنیادی باشد
و مادۀ تاریک سرد خیلی نامتعارف بود ولی اون موقع همین جوری بودیم
ما نامتعارف بودیم، جوون بودیم، بی‌پروا بودیم
یادمه جورج استافیو بیشتر ژاکت چرم می‌پوشید
و یه موتور داشت، یه موتور خیلی خیلی سریع
سایمون و مارک اسکی‌بازهای خیلی نترسی بودن
تو این چهار تا من از همه میانه‌روتر و معقول‌تر بودم
و تابستون ۱۹۸۴، فراهمایی‌ای(کنفرانسی-م.) در
سانتا باربارا کنار ساحل داشتیم؛ خورشید می‌تابید
و روز زیبایی بود. هیچ‌وقت یادم نمی‌ره
اولین سخنرانی‌ام راجع به مادۀ تاریک سرد رو اونجا ایراد کردم
و آخراش با خودم فکر می‌کردم سخنرانی تقریباً خوبی بود
اما آخر سخنرانی یکی از اخترشناس‌های خیلی خیلی پرآوازه اومد پیش من
وقتی در کمبریج دانشجو بودم ایشون رو قبلاً دیده بودم
و بهم گفت:«کارلوس، باید چیز خیلی مهمی رو بهت بگم»ا
گفتش:«به‌نظرم تو دانشمند جوان نویددهنده‌ای هستی ولی
بذار بهت یه چیزی بگم. اگه می‌خوای تو اخترشناسی شغل درست‌وحسابی‌ای داشته باشی
هرچه زودتر بی‌خیال این خزعبلات مادۀ تاریک سرد بشی بهتر.»ا
و یادمه چطور دنیا رو سرم خراب شد. رفتم پیش سایمون
و بهش گفتم:الان این فرد همچین چیزی بهم گفت
و سایمون به‌نظر مدت‌زمان طولانی‌ای بهم نگاه کرد و
گفت:«ولش کن بابا. یارو پیره.»ا
اون اخترشناسه چهل‌ودو سالش بود
از وقتی به کارلوس گفته شد قید اندیشه‌هایش راجع به
مادۀ تاریک سرد را بزند، او بارها و بارها نشان داد این اندیشه‌ها دست‌کم
ازنظر ریاضیاتی منطقی و معتبر هستند
و با ظهور دیداری‌سازی‌های رایانه‌ای
اعداد ساده به زیرساخت‌های به‌شدت
زیبای جهان‌مان تبدیل شد
این تصویری از جهان واقعی نیست
این برونداد آخرین شبیه‌سازی‌مونه. کاری که برای شبیه‌سازی
جهان انجام می‌دیم اینه که در رایانه‌ای مه‌بانگ خودمون رو درست می‌کنیم
و بعدش که گام خیلی مهمی هم است، راجع به ماهیت مادۀ تاریک فرضی
برای خودمون اتخاذ می‌کنیم و در این نمونۀ بخصوص فرض کردیم
مادۀ تاریک، مادۀ تاریک سرده و این چیزیه که بیرون اومده
جهان مجازی مصنوعی ولی اساساً با جهان واقعی
تمیزندادنیه و این چیزها است که فرض کلیدی‌مون رو که می‌گه جهان‌مون
از مادۀ تاریک سرد تشکیل شده اعتبارسنجی می‌کنه
البته، آشکارترین اشکال مادۀ تاریک این است که نمی‌توان آن را دید
اما کارلوس به‌سادگی می‌تواند در جهانش رنگ بگذارد
که در این نمونه بیشتر از رنگ ارغوانی استفاده کرده است
این ستون‌فقرات جهان است؛ این ساختار بزرگ‌مقیاس
مادۀ تاریکه که به‌طرز زنده و مشعشعی داره جلوی چشمان‌مون حرکت می‌کنه
با این شبیه‌سازی رایانه‌ای واقع‌گرایانه انگار می‌شه لمس‌شون کرد
این مادۀ تاریک سرده
وقتی به این ساختارهای شگفت‌انگیزی نگاه می‌کنم که
از این رایانه‌ها بیرون میاد و این حقیقت که در
تبدیل‌شدن مادۀ تاریک سرد به مدل استاندارد کیهان‌شناسی
این‌قدر نقش داشتم خیلی خوش‌حال می‌شم که به همکار
سرشناسم در دهۀ ۱۹۸۰ گوش نکردم که بهم گفت هرچی زودتر بی‌خیال
این اندیشه بشم بیشتر احتمال داره شغل موفقیت‌آمیزی داشته باشم
خیلی خوش‌حالم که به حرفش گوش نکردم
پس مادۀ تاریک سرد درست است
حق با کارلوس و رفقای جوانش بود
اندیشه‌های آنها حالا در مدل استاندارد کیهان‌شناسی تقدیس می‌شود
و مدل استاندارد کیهان‌شناسی نظریه‌ای است
که به‌خوبی برای همه‌چیز تببینی دارد
تبیین می‌کند چطور جهانِ درحال‌انبساطِ هابل آغاز شده است
جهان ما ۱۳.۸ میلیارد
سال پیش در یک آن
شروع شد
به ما می‌گوید چطور جهان به اندازۀ فعلی‌اش رسیده است
این دومین دوره در پیدایش جهان بود
به آن تورم می‌گوییم
دقیقاً پیش‌بینی می‌کند در جهان‌مان چقدر مادۀ تاریک وجود دارد
بیست‌وشش درصد از جهان‌مان از مادۀ تاریک تشکیل شده
اما این مدل بیشتر توصیفی از نوعی مسئله است تا اینکه شرحی از یک چیز باشد
و اینجاست که اوضاع سرخورده‌کننده می‌شود زیرا
باید ازطرف مدل استاندارد فیزیک ذرات پاسخی وجود داشته باشد
شش کوارک وجود داره
چهار گونه بوزون پیمانه‌ای
شش لپتون
و بوزون هیگز
ولی پاسخی وجود ندارد چون تابه‌حال، در
مدل استاندارد فیزیک ذرات ذره‌ای وجود ندارد که به ما در
مدل استاندارد کیهان‌شناسی،مادۀ تاریک را بدهد،چه از نوع سردش یا گونه‌های دیگر آن را
در سرن، آنها امید دارند این موضوع را حل کنند
جان الیس فکر می‌کند شاید برای ذرۀ مادۀ تاریک
نامزدهای محتملی را در پشت نوعی کاناپۀ ریاضیاتی پیدا کرده‌اند که اگر
بخواهیم دقیق بگوییم، دو برابر ذراتی است که مدل استاندارد درحال‌حاضر فراهم می‌کند
نام این نظریه این است:ا
اَبَرتقارن
ذرات مدل استاندارد مشتمل بر الکترونه
و بعد یه سری ذرۀ سنگین‌تر دیگه
وجود داره که شباهت زیادی به الکترون داره به‌نام‌های میون و تاؤ
ذرات دیگه شامل نوتریونوها و کوارک‌های بالا، پایین،ا
افسون، شگفت، ته و سر می‌شه
فوتون‌ها، گلوئون‌ها و ذرات زد و دبلیو، ذرات حامل نیرو هستند
حالا این ذره‌هایی که نوشتم هیچ‌گونه جرمی ندارن
اما پیوند گمشده‌ای وجود داره، بوزون هیگز بدنام
که به این ذرات جرم می‌ده و مدل استاندارد رو کامل می‌کنه
حالا، چیزی که ابرتقارن می‌گه اینه که به‌علاوۀ این ذرات
هرکدوم از اونها ذرۀ جفت یا می‌شه گفت ذرۀ آینه‌ای داره
که اون رو با مدَّک نشون می‌دیم
خب اینجا سلکترون داریم، اسمیون داریم
استا‌ؤ داریم، فوتینو داریم، گلوئینو داریم، اسنوترینو داریم
ابرتقارن یا اگر دست‌تان در کار است، سوزی
طبق گفته‌های طرفدارانش، به‌جای اینکه اندیشه‌ای دلنشین باشد
پنداره‌ای بسیار زیبا است که نه‌تنها تعداد زیادی از مسائل فیزیک
و کیهان‌شناسی را حل می‌کند بلکه به ما ذرۀ مادۀ
تاریک را می‌دهد؛ البته شاید، اگر این نظریه واقعی باشد
و تاکنون، یافتن ذرات این نظریه به‌اندازۀ یافتنِ خود مادۀ تاریک سخت‌دست‌یافتنی بوده است
امید داشتیم با اولین راه‌اندازی ال‌اچ‌سی
برخی از ذرات ابرمتقارن رو ببینیم ولی ندیدیم
و حقیقت موضوع اینه که از اصول اولیه(مَبادی-م.) نمی‌تونیم محاسبه کنیم
چقدر این ذرات ابرمتقارن می‌تونن سنگین
باشن و چیزی که ال‌اچ‌سی تا حالا بهمون گفته اینه که اونها باید کمی
سنگین‌تر از مقداری باشن که امید داشتیم ولی وقتی انرژی ال‌اچ‌سی رو زیاد می‌کنیم
قادر خواهیم بود فضای بیشتری رو مشاهده کنیم و ذرات ابرمتقارن سنگین‌تری
رو تولید کنیم؛ البته اگه اونها وجود داشته باشن. بنابراین باید ببینیم چی پیش میاد
یکی از افراد دیگری که منتظر است ببیند چه پیش می‌آید
و باید چهل میلیون تصویر در هر ثانیه‌ای را تفسیر کند
که آشکارساز اطلس تولید خواهد کرد، دیو چارلتون و گروهش خواهد بود
اما تمام این افراد مجاب نشده‌اند که ابرتقارن را مشاهده خواهند کرد
راستش رو بخواید خیلی طرفدار ابرتقارن نیستم
یه مقدار به‌هم‌ریخته است؛ منظورم طوریه که شما همین‌جوری یک ذرۀ اضافی رو
به هر ذرۀ دیگه‌ای اضافه می‌کنید که راجع بهش اطلاعات داریم
من چیزی رو ترجیح می‌دم که اندکی ظریف‌تر باشه
افراد چند دهه است دارن دنبال سوزی می‌گردن
و ما دستگاه‌های بزرگ و بزرگ‌تری رو ساخته‌ایم
و همیشه دور از دسترس بوده
انگار همیشه یه ذره ازمون دورتر می‌شه
همیشه می‌ره اون‌ور افق
و داره به نقطه‌ای می‌رسه که، ال‌اچ‌سی داره
انرژیش بالا می‌ره و چنان گسترۀ عظیمیه الان که اگه هنوز پیداش نکنیم
کم‌کم این‌طور
به‌نظر می‌رسه که احتمالاً ابرتقارن اندیشۀ درستی نیست
در مقام آزمایش‌پرداز، کارم اینه که ذهن بازی داشته باشم
و به همۀ احتمالات نگاه بندازم و تلاش کنم
هرچیزی رو بکاوم که احتمال داره کشف کنیم
شاید نظریه‌پردازان نظریه‌های محبوب خودشون رو داشته باشن
و بگن باید ابرتقارن رو کشف کنید
یا چیز دیگه‌ای رو کشف کنید
من نمی‌دونم. طبیعت بهمون می‌گه اوضاع از چه قراره
ذرات ابرمتقارن شاید وجود داشته باشند شاید هم نه و اینکه
درهرصورت، امکان دارد هیچ‌وقت نتوانیم آنها را آشکار کنیم. اگر به این فکر
افتادید که احتمال وجود چنین ذراتی دارد کمتر و کمتر می‌شود، باید بگویم شما تنها نیستید
در سیاتل و در دانشگاه واشینگتن
پروفسور لزلی روزنبرگ به جست‌وجوی خویش مشغول است
او به‌دنبال سوزی نمی‌گردد
لزلی، ایراد ابرتقارن چیه؟
نمی‌دونم ایرادی داره یا نه
در جایگاه آزمایش‌پرداز، فکر می‌کنم چیزی درباره‌اش نمی‌دونم
مثل بادکنک نیست که بتونم فشارش بدم و بپیچونمش
اگه بخوام بادکنک رو فشار بدم،منبسط می‌شه و از تو دستام فرار می‌کنه
چیزها نامنظمن
مگه‌اینکه چیزی معلوم و معین داشته باشید
فرض کنید دارید به‌دنبال مریخی‌ها می‌گردید
و نمی‌دونید مریخی‌ها چه شکلی‌ان و آزمایشی رو
اجرا می‌کنید که در اون، به‌دنبال کسانی می‌گردید که ارغوانی هستن
و نیم‌متر قد دارن و سه تا شاخک دارن و مقاله‌ای رو منتشر می‌کنید و می‌گید
این نوع بخصوص از مریخی‌ها رو از احتمالات حذف می‌کنید. خب
شاید قد مریخی‌ها ۱۲ متر باشه و هیچ شاخکی نداشته باشن
و رنگ‌شون آلبالویی باشه و درواقع شما احتمال وجود مریخی‌ها رو رد نکرده‌اید
پروفسور روزنبرگ در زمین چالۀ خودش را کنده است که
در آن، جست‌وجویش برای یافتن مادۀ تاریک دارد شروع می‌شود
او به‌دنبال ذرۀ نظری دیگری است که به‌جز
در صورت ریاضیاتی، هیچ‌وقت دیده نشده است
اما این ذره ابرمتقارن نیست و برای خود نامی دارد
نوعی ویمپ است به‌نام اَکسیون
این آزمایش مادۀ تاریک اکسیون یا اِی‌دی‌اِم‌ایکس است
این قطعه یکی از اجزای اصلی آزمایشه
این آهن‌ربای ابررسانای بزرگه که القای مغناطیسی یا چگالی شار مغناطیسیش هشت تسلا است
خیلی خیلی بزرگ‌تر از میدان مغناطیسی زمینه
و این تونهاده‌ای است که داره برای اجرای بعدی در اینجا هم‌گذاری می‌شه
اندیشۀ این آزمایش خیلی سرراست و ساده است
وقتی این تونهاده رو درون این میدان مغناطیسی بزرگ قرار می‌دیم
اکسیون‌های نزدیک و مجاور براثر میدان مغناطیسی پراکنده می‌شن
و اوه خدای من، اکسیون‌های زیادی وجود داره
ولی شمار پراکندگی‌ها خیلی کم و کوچیکه
به همین خاطره که این آزمایش، آزمایش سختیه
و این معدود فوتون‌های ریزموج،به‌سبب این پراکندگی،تقویت می‌شن
و با فشار از آزمایش بیرون انداخته می‌شن و دستگاه‌های الکترونیکیِ
کم‌نوفه(نوفه‌پایین-م.) با
دمایی همسان با دمای اتاق آشکار می‌شن
و اگه اکسیون، مادۀ تاریک باشه، باید بتونیم به این پرسش
پاسخ بدیم که آیا اکسیون‌ها به‌منزلۀ مادۀ تاریک وجود دارن یا نه؟
مثل همیشه، سؤال ساده‌ای برای مطرح‌کردن است اما لزلی
امیدوار است آزمایشش، برخلاف تشکیلات دیگر، به‌قدری
ساده است که برای فراهم‌کردن پاسخی ساده شانسی داشته باشد
واقعاً می‌تونم ببینم در طبیعت چنین ذره‌ای وجود داشته باشه
و من، مثل بقیۀ کسانی که اینجا هستن، انگیزه دارم تا تلاش کنم و اون رو پیدا کنم
اگه پیدا نکردید چی؟
خودمون رو می‌تکونیم و بی‌خیالش می‌شیم
یعنی
خدا می‌تونه سخت‌گیر باشه و اگه تصمیم می‌گیره اکسیون‌ها
بخشی از طبیعت نیستن اون‌وقت پاسخ کار همینه
کار خاصی از دستم برنمیاد
بااین‌حال، ما پاسخی رو به دست خواهیم اورد
من تا موقعی که پاسخی رو به دست بیاریم زنده هستم
خیلی از نظریه‌های دیگه هستن که تا وقتی که کاملاً
موشکافی بشن خیلی از حامیان و مطرح‌کنند‌گان‌شون خیلی وقته مردن
ولی قثط اکسیون‌ها نیستند
نامزدهای دیگری در باب مادۀ تاریک سرد وجود دارد
که برای جلب‌نظر خدا رقابت می‌کنند
نامزدی که براثر نوترینوی سترون می‌درخشد
حتی سرد هم نیست بلکه گرم است
کارلوس و گروه چهار نفره این‌همه‌مدت اشتباه می‌کرده‌اند
در سال‌های اخیر
کارلوس داشته اندیشۀ مادۀ تاریک گرم را در سر می‌پرورانده و حتی
شبیه‌سازی رایانه‌ای از آن در کهکشان راه‌شیری‌مان را ساخته است
سرد در سمت چپ قرار دارد و گرم در سمت راست
این هنوز غیرقطعی و اثبات‌نشده است
هنوز بحث‌برانگیزه
اما این پیش‌بینی‌ای از این موضوعه که اگه جهان از مادۀ تاریک گرم درست
شده باشه، هالۀ راه شیری چه شکل‌وشمایلی باید داشته باشه
باید خیلی هموار باشه و توده‌های کوچیک خیلی کمتری داشته باشه
و زیبایی‌اش در اینه که در اینجا پیش‌بینی‌ای داریم
مادۀ تاریک سرد در برابر مادۀ تاریک گرم که به‌طرز چشمگیری آزمون‌پذیره
حالا وظیفۀ اخترشناسان مشاهده‌ایه که به ما
با تلسکوپ‌هاشون بگن آیا راه شیری در هاله‌ای
این‌شکلیه یا در هاله‌ای این‌شکلی
اگه مشخص بشه جهان از مادۀ تاریک سرد درست نشده
با در نظر گرفتن این موضوع که تمام عمرم رو
روی مادۀ تاریک سرد کار کردم، کمی افسرده می‌شم
ناامید می‌شم ولی نه برای مدت‌زمان زیادی
چون علم همین‌جوریه
باید شواهد رو بپذیرید و اگه مشخص بشه
کل زندگی‌ام رو روی فرضیۀ اشتباهی کار کردم، عیبی نداره
چیزی که واقعاً دلم می‌خواد بدونم اینه که جهان از چه چیزی درست شده؟
حالا چه سرد باشه یا گرم
فقط می‌خوام بدونم از چی درست شده
امکان دارد فرمی‌لب اندکی به این پاسخ نزدیک‌تر شده باشد
نماینده‌ای از مشارکت تلسکوپ فرمی دارد
آماده می‌شود تا بیانیه‌ای را ایراد کند
این لحظه‌ای است که دن هوپر از زمانی منتظرش
بوده است که برای نخستین بار پرتوهای گامای اضافی در مرکز راه شیری را
شناسایی کرد و برآمدگی‌ای را دید که آنها در نمودارش تولید کردند
پروفسور سیمونا مورگیا تا لحظاتی دیگر فاش خواهد کرد که
آیا داده‌های خامی که به وجود هوپرون‌ها اشاره می‌کند
واقعی است یا محصول خطایی در این ماهواره
خیله‌خب، این هم اطلاعات بیشتری راجع به مأموریت فرمی
تحلیل پروفسور مورگیا از داده‌های تلسکوپ فرمی
نازک‌بینانه و مفصل است
این طیف در پرتوهای گامای خوشۀ کروی بهتون
نشانه‌های خوبی از طیف جمعیت در تپ‌اخترهای (نامفهوم-م.) می‌ده
بنابراین این
اما دن فقط می‌خواهد یک چیز را بشنود
این نشانک دوباره با نابودشدن مادۀ تاریک سازگار بود
امیدوارم نتایج جالب جدیدی رو براتون بیارم. ممنون
خب وقتی به داده‌ها نگاه کردیم و اونها رو تحلیل کردیم فهمیدیم
مقدار مازادی وجود داره که با یکی از
تعابیر مادۀ تاریک سازگاره، به این معنی که
توزیعش خیلی شبیه به شکل‌وشمایل توزیع مادۀ تاریک
در کهکشان‌مونه و این دو با هم خیلی سازگارن
طوری که من این قضیه رو می‌بینم،اساساً،اونها مقدار مازادی رو مشاهده کردن
که ما سال‌هاست داریم راجع بهش حرف می‌زنیم
این قدم بزرگیه
تا همین چند وقت پیش، اونها همچین حرفی نمی‌زدن
بنابراین، فکر می‌کنم خیلی هیجان‌انگیزه چون احتمال داره
اولین باری باشه که داریم درخشیدن مادۀ تاریک رو می‌بینیم
بااین‌وجود، کارهای زیادی باید انجام بشه تا درواقع
بتونیم تأیید کنیم که داریم مادۀ تاریک رو می‌بینیم
پس توی مسیر درستی قرار داریم دیگه؟ بله
شاید هنوز به پایان کار نرسیده باشیم ولی قطعاً توی مسیر درستی قرار داریم
پس خوش‌حالی که کارهای چند سال
اخیرت بیهوده و اتلاف وقت نبوده؟
به‌نظر نمی‌رسه کارهام بی‌نتیجه بوده باشه
خب خوبه
شاید این‌طور باشد که سرانجام علم دارد در
دنیای نامرئی اسرارآمیز مادۀ تاریک نفوذ و پیشروی می‌کند
اگر هوپرون تأیید شود
و اگر آرزوی تمامِ افرادِ شاغل در سرن سوئیس و فرانسه
برآورده شود،آن‌وقت،دست‌کم به‌طور نظری،دانشمندانی که در معدن عمیق هستند
عنوان رسمی جست‌وجو در مکان درست را از آن خود می‌کنند
مادۀ تاریک شناسایی می‌شود،مدل‌های استاندارد دست‌نخورده باقی می‌ماند
و جوایز نوبل اهدا می‌شود
شاید با خود فکر کنید این پایان داستان خواهد بود
اما اشتباه می‌کنید چون مشکل دیگری وجود دارد
چیز تاریک دیگری که توصیفی از چیزی است که درک نمی‌کنیم
به آن انرژی تاریک می‌گوییم
پونزده سال پیش، یه سری اخترشناس که داشتند ابرنواخترهای دوردست رو مشاهده می‌کردن
دیدن که فاصلۀ اون ابرنواخترها با ما بیشتر از اون چیزی بود
که توقع داشتن و تنها راهی که اونها می‌تونستن این موضوع رو درک کنن
این بود که جهانی داشته باشن که سه میلیارد سال پیش شتاب گرفته باشه
و اینکه آیا به شتاب‌گیری خود ادامه می‌ده یا نه
نمی‌دونیم ولی می‌دونیم جهان باید جزء دیگه‌ای
داشته باشه که بهش می‌گیم انرژی تاریک
اما شما نمی‌دونید اون چیه؟ هیچ ایده‌ای نداریم. اصلاً
هیچ‌کی نمی‌دونه؟
نه. هیچ‌کی
تعداد نظریه‌هامون بیشتر از تعداد نظریه‌پردازهامونه
و این خود مشکلی است زیرا طبق مدل استاندارد
کیهان‌شناسی، بیشتر جهان‌مان از انرژی تاریک تشکیل شده است
جهان ما از چهار درصد مادۀ باریونی تشکیل شده
بیست‌وشش درصد مادۀ تاریک
و هفتاد درصد انرژی تاریک
و ازآنجایی‌که، حداقل در تراز نظری، به‌نظر می‌رسد
انرژی تاریک با عقل جور درمی‌آید
وظیفۀ آزمایش‌پردازانی مثل باب است
تا برای تبیین آن به روش‌هایی بیندیشند
به همین دلیل است که او به نقشه‌برداری انرژی تاریک در سرو تولولو
آمده است؛ جایی که در آن یکی از دوربین‌های رقمی بزرگ دنیا
آسمان شب را در جست‌وجوی ابرنواخترهای بیشتر
و تصویری بیش‌ازپیش دقیق‌تر از تاریخچۀ انبساط جهان می‌پوید
احتمالاً بتونید بعضی از ستاره‌ها رو ببینید و در اینجا ابرنواخترهایی
خواهد بود که به‌دنبال‌شون هستیم تا انرژی تاریک رو اندازه بگیریم
پس امیدواری؟
بله
فکر می‌کنم با استفاده از این ابزار بتونیم بهبودی
دَه برابری رو نسبت به وضعیت فعلی ایجاد کنیم
و اون‌وقت اگه این رو به دست نیاریم،باید منتظر ال‌اِس‌اِس‌تی بمونیم
ال‌اس‌اس‌تی یا تلسکوپ بزرگ نقشه‌برداری همدیدی
دارد روی کوه دیگری در شیلی ساخته می‌شود و توقع می‌رود
در سال ۲۰۲۱ افتتاح شود و نشان‌دهندۀ پرشی شایان‌توجه در توان تفکیک است
با این ابزار، می‌تونیم حدود سه هزار ابرنواختر رو مشاهده می‌کنیم
با ال‌اس‌اس‌تی می‌تونیم حدود یک میلیون ابرنواختر رو مشاهده کنیم
و این دیگه باید بزنه تو خال
خیله‌خب. ولی واقعاً نمی‌زنه تو خال، نه؟
می‌زنه تو خال. می‌زنه تو خال
چی رو می‌زنه تو خال؟
خب، تاریخچۀ انبساط جهان رو می‌زنه تو خال
و بعد، امیدواریم نظریه‌پردازی زرنگ
پس انرژی تاریک رو نمی‌زنه تو خال
فقط نشون می‌ده جهان چطور داره منبسط می‌شه؟
بهمون نشون می‌ده جهان چطور داره منبسط می‌شه
و بعدش امیدواریم این موضوع بهمون مسیری رو نشون بده
که با اون بتونیم ذاتِ واقعیِ انرژی تاریک رو درک کنیم
احتمال دارد کیهان‌شناسی در آستانۀ نمایان‌ساختنِ
ماهیتِ واقعیِ جهان‌مان باشد
ولی دوباره، امکان دارد در آستانۀ هیچ‌چیزی قرار نداشته باشد
ممکن است تنها راه پیشرفت سخت‌نگاه‌کردن نباشد
بلکه باید فیزیک جدیدی را برگیریم که
درحال‌حاضر، مثل جهان تاریک، دور از دسترس است
مترجم:AmirGhool Bigbangpage.com AwesomeDaruis@gmail.com