رایج‌ترین پرسش‌ها درباره ناشناخته‌ترین ذره جهان
آفتاب‌‌نیوز : آفتاب: فیزیکدانان دو آزمایش "اطلس" و "CMS" در سرن گزارشی از نتایج تازه‌ترین آزمایشات خود را در خصوص "بوزون هیگز" ارائه کردند. به همین منظور در ادامه، به رایج‌ترین سئوالاتی که درخصوص این ذرات مطرح می‌شوند پاسخ داده می‌شود.
سمیناری هفته گذشته در مرکز سرن واقع در ژنو سوئیس برگزار شد و فیزیکدانان دو آزمایش "اطلس" و "CMS" که در برخورددهنده بزرگ ذرات کار می‌کنند، گزارشی از آزمایشات جدید را در تلاش برای کشف ذره بوزون هیگز ارائه کردند.
در این راستا برای یک سری از رایج‌ترین پرسشهایی که درخصوص این ذره ناشناخته وجود دارند جواب‌هایی ارائه می‌شود:
بوزون هیگز چیست؟
بوزون هیگز، یک ذره ابتدایی است که در مدل استاندارد وجود آن پیش‌بینی شده است. مدل استاندارد، قابل اطمینان‌ترین نظریه فیزیک برای توصیف و شرح نیروهای جهان و ذرات ابتدایی است که آن را تشکیل داده‌اند.
بوزون هیگز، برخلاف تمام ذرات دیگر ذکر شده در مدل استاندارد، تا به امروز تنها در حد یک فرضیه باقی‌مانده و تاکنون هیچ آزمایشی موفق به شناسایی آن نشده است. هرچند در سرن ژنو فیزیکدانان درحال انجام تحقیقات گسترده ای در این حوزه هستند.
از چه زمانی فرضیه وجود این ذرات مطرح شد؟
اکنون ۴۷ سال از تاریخ فرضیه بوزون هیگز می‌گذرد. اولین بار در سال ۱۹۶۴ تحقیقات فیزیکدانان مختلفی که تقریباً همگی به نتایج مشابهی رسیده بودند فرضیه وجود این ذرات را مطرح کردند. در میان این فیزیکدانان، به ویژه "پیترهیگز"، فیزیکدان انگلیسی تحقیقات گسترده‌ای را در این عرصه انجام داد و به همین دلیل این ذرات نام خود را از این دانشمند گرفته‌اند.
بوزون هیگز در طبیعت چه نقشی ایفا می‌کند؟
بوزون هیگز می‌تواند توضیح دهد که چرا در جهان جرم وجود دارد. در حقیقت، بعضی از ذرات ابتدایی دارای جرم هستند درحالی که بعضی دیگر خیر. برای مثال، وجود این ذره می‌تواند به درک این مطلب کمک کند که چرا ذراتی چون فوتون‌ها که پرتوهای الکترومغناطیس (و همچنین نور) را انتقال می‌دهند بدون جرم هستند، درحالی که سایر ذرات ابتدایی مثل بوزون‌های W و Z که با نیروهای هسته‌ای ضعیف ارتباط دارند دارای جرم هستند.
به این ترتیب، همانطور که فوتون با نیروی الکترومغناطیس ارتباط دارد بوزون هیگز، "کوانتوم" میدان هیگز است. میدان هیگز، میدانی از انرژی است که جرم ذرات ابتدایی را می‌سازد. بنابراین، شناسایی بوزون هیگز می‌تواند به درک بهتر روابط موجود میان چهار نیروی طبیعت (نیروی الکترومغناطیس، نیروی گرانش، نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی هسته‌ای قوی) کمک کند.
تا امروز، فیزیک توانسته است به یک شرح واحد مفهومی میان نیروهای الکترومغناطیس، هسته‌ای ضعیف و هسته‌ای قوی دست یابد، درحالی که نیروی چهارم (نیروی گرانش) هنوز از این شرح واحد مستثنی می‌شود.
چرا یافتن بوزون هیگز مهم است؟
این ذرات در واقع تکه گمشده پازل مدل استاندارد هستند. مدل استاندارد، جهان ما را در کنار تمام ذرات موجود در آن از کوارک‌ها" تا "لپتون‌ها" به یک روش واحد مفهومی شرح می‌دهد. این نظریه، همانطور که گفتیم، درحال حاضر تنها سه نیرو از چهار نیروی طبیعت را توضیح می‌دهد. تا به امروز تمام آزمایشات تجربی توانسته اند با دقت بسیار بالایی این سه نیرو را تائید کنند. اما هنوز "بوزون هیگز" نتوانسته است نیروی چهارم را توضیح دهد.
بوزون هیگز چگونه ساخته می‌شود؟
هنوز تردیدهای بسیاری در مورد خواص این ذرات وجود دارد. دانشمندان می‌دانند که باید دارای جرم بوده و با ضد ذره خود منطبق باشد، اما هنوز نمی‌دانند که ارزش بوزون هیگز چیست. درحقیقت، مدل استاندارد مقدار جرم این بوزون را پیش‌بینی نمی‌کند و تاکنون ده‌ها و ده‌ها فرضیه متفاوت درخصوص ارزش آن ارائه شده است.
آزمایشاتی که در سال‌های اخیر پی در پی انجام شده‌اند اندازه‌های احتمالی جرم و محدوده‌های آن را تعیین کرده‌اند. همچنین برپایه "نظریه ریسمان"، پنج نوع مختلف بوزون هیگز می‌تواند وجود داشته باشد. این درحالی است که سایر فرضیه‌‌ها تنها یک بوزون هیگز را پیش‌بینی می‌کنند.
"نظریه ریسمان"، یک نظریه در فاز توسعه است و تلاش می‌کند که مکانیک کوانتوم را با نسبیت عمومی تطبیق دهد و امیدوار است که بتواند تمام ویژگی‌های لازم برای یک تئوری کامل را کسب کند.
چرا تاکنون موفق به شناسایی بوزون هیگز نشده‌ایم؟
برای شناسایی ذرات ابتدایی، فیزیکدانان از شتابگرها یا پیست‌های مدوری استفاده می‌کنند که در داخل آنها ذرات ابتدایی با سرعت نزدیک به سرعت نور شتاب می‌گیرند و به یکدیگر برخورد می‌کنند.
این برخوردها ذرات جدیدی را تولید می‌کنند که جرم بالایی دارند و قابل مطالعه هستند. در ابتدا، اعتقاد بر این بود که جرم بوزون هیگز می‌تواند برای شتاب‌گرهای موجود در دنیا بسیار بزرگ باشد. اما امروز تصور می‌شود که این جرم می‌تواند بسیار کوچک باشد و به خصوص بتواند در برخورد دهنده بزرگ ذرات (LHC) در سرن تولید شود.
سمیناری هفته گذشته در مرکز سرن واقع در ژنو سوئیس برگزار شد و فیزیکدانان دو آزمایش "اطلس" و "CMS" که در برخورددهنده بزرگ ذرات کار می‌کنند، گزارشی از آزمایشات جدید را در تلاش برای کشف ذره بوزون هیگز ارائه کردند.
در این راستا برای یک سری از رایج‌ترین پرسشهایی که درخصوص این ذره ناشناخته وجود دارند جواب‌هایی ارائه می‌شود:
بوزون هیگز چیست؟
بوزون هیگز، یک ذره ابتدایی است که در مدل استاندارد وجود آن پیش‌بینی شده است. مدل استاندارد، قابل اطمینان‌ترین نظریه فیزیک برای توصیف و شرح نیروهای جهان و ذرات ابتدایی است که آن را تشکیل داده‌اند.
بوزون هیگز، برخلاف تمام ذرات دیگر ذکر شده در مدل استاندارد، تا به امروز تنها در حد یک فرضیه باقی‌مانده و تاکنون هیچ آزمایشی موفق به شناسایی آن نشده است. هرچند در سرن ژنو فیزیکدانان درحال انجام تحقیقات گسترده ای در این حوزه هستند.
از چه زمانی فرضیه وجود این ذرات مطرح شد؟
اکنون ۴۷ سال از تاریخ فرضیه بوزون هیگز می‌گذرد. اولین بار در سال ۱۹۶۴ تحقیقات فیزیکدانان مختلفی که تقریباً همگی به نتایج مشابهی رسیده بودند فرضیه وجود این ذرات را مطرح کردند. در میان این فیزیکدانان، به ویژه "پیترهیگز"، فیزیکدان انگلیسی تحقیقات گسترده‌ای را در این عرصه انجام داد و به همین دلیل این ذرات نام خود را از این دانشمند گرفته‌اند.
بوزون هیگز در طبیعت چه نقشی ایفا می‌کند؟
بوزون هیگز می‌تواند توضیح دهد که چرا در جهان جرم وجود دارد. در حقیقت، بعضی از ذرات ابتدایی دارای جرم هستند درحالی که بعضی دیگر خیر. برای مثال، وجود این ذره می‌تواند به درک این مطلب کمک کند که چرا ذراتی چون فوتون‌ها که پرتوهای الکترومغناطیس (و همچنین نور) را انتقال می‌دهند بدون جرم هستند، درحالی که سایر ذرات ابتدایی مثل بوزون‌های W و Z که با نیروهای هسته‌ای ضعیف ارتباط دارند دارای جرم هستند.
به این ترتیب، همانطور که فوتون با نیروی الکترومغناطیس ارتباط دارد بوزون هیگز، "کوانتوم" میدان هیگز است. میدان هیگز، میدانی از انرژی است که جرم ذرات ابتدایی را می‌سازد. بنابراین، شناسایی بوزون هیگز می‌تواند به درک بهتر روابط موجود میان چهار نیروی طبیعت (نیروی الکترومغناطیس، نیروی گرانش، نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی هسته‌ای قوی) کمک کند.
تا امروز، فیزیک توانسته است به یک شرح واحد مفهومی میان نیروهای الکترومغناطیس، هسته‌ای ضعیف و هسته‌ای قوی دست یابد، درحالی که نیروی چهارم (نیروی گرانش) هنوز از این شرح واحد مستثنی می‌شود.
چرا یافتن بوزون هیگز مهم است؟
این ذرات در واقع تکه گمشده پازل مدل استاندارد هستند. مدل استاندارد، جهان ما را در کنار تمام ذرات موجود در آن از کوارک‌ها" تا "لپتون‌ها" به یک روش واحد مفهومی شرح می‌دهد. این نظریه، همانطور که گفتیم، درحال حاضر تنها سه نیرو از چهار نیروی طبیعت را توضیح می‌دهد. تا به امروز تمام آزمایشات تجربی توانسته اند با دقت بسیار بالایی این سه نیرو را تائید کنند. اما هنوز "بوزون هیگز" نتوانسته است نیروی چهارم را توضیح دهد.
بوزون هیگز چگونه ساخته می‌شود؟
هنوز تردیدهای بسیاری در مورد خواص این ذرات وجود دارد. دانشمندان می‌دانند که باید دارای جرم بوده و با ضد ذره خود منطبق باشد، اما هنوز نمی‌دانند که ارزش بوزون هیگز چیست. درحقیقت، مدل استاندارد مقدار جرم این بوزون را پیش‌بینی نمی‌کند و تاکنون ده‌ها و ده‌ها فرضیه متفاوت درخصوص ارزش آن ارائه شده است.
آزمایشاتی که در سال‌های اخیر پی در پی انجام شده‌اند اندازه‌های احتمالی جرم و محدوده‌های آن را تعیین کرده‌اند. همچنین برپایه "نظریه ریسمان"، پنج نوع مختلف بوزون هیگز می‌تواند وجود داشته باشد. این درحالی است که سایر فرضیه‌‌ها تنها یک بوزون هیگز را پیش‌بینی می‌کنند.
"نظریه ریسمان"، یک نظریه در فاز توسعه است و تلاش می‌کند که مکانیک کوانتوم را با نسبیت عمومی تطبیق دهد و امیدوار است که بتواند تمام ویژگی‌های لازم برای یک تئوری کامل را کسب کند.
چرا تاکنون موفق به شناسایی بوزون هیگز نشده‌ایم؟
برای شناسایی ذرات ابتدایی، فیزیکدانان از شتابگرها یا پیست‌های مدوری استفاده می‌کنند که در داخل آنها ذرات ابتدایی با سرعت نزدیک به سرعت نور شتاب می‌گیرند و به یکدیگر برخورد می‌کنند.
این برخوردها ذرات جدیدی را تولید می‌کنند که جرم بالایی دارند و قابل مطالعه هستند. در ابتدا، اعتقاد بر این بود که جرم بوزون هیگز می‌تواند برای شتاب‌گرهای موجود در دنیا بسیار بزرگ باشد. اما امروز تصور می‌شود که این جرم می‌تواند بسیار کوچک باشد و به خصوص بتواند در برخورد دهنده بزرگ ذرات (LHC) در سرن تولید شود.
گزارش خطا
ارسال به دوستان
نسخه چاپی
ذخیره عضویت در خبرنامه 
پربحث ترین عناوین
پرطرفدار ترین عناوین
لینک های مفید