10 سال پس از کشف بوزون هیگز؛ چرا ذره خدا می تواند دریچه جدیدی در فیزیک بگشاید؟

ده سال پیش، محققان از کشف ذره ای به نام بوزون هیگز خبر دادند که می تواند ذرات بنیادی در طبیعت را که جرم دارند توضیح دهد. برای فیزیکدانان ذرات، چنین کشفی اوج چندین دهه تلاش بود و به جرات می توان گفت که مهم ترین کشف در این زمینه بود.

در طول دهه گذشته، اندازه گیری خواص ذره نشان داده است که با مدل استاندارد فیزیک ذرات مطابقت دارد. اما سؤالاتی را در میان فیزیکدانان در مورد محدودیت هایی که بر مدل استاندارد تحمیل می کرد، ایجاد کرد. برای مثال، فیزیکدانان به این فکر کرده اند که آیا نظریه بنیادی تری درباره طبیعت وجود دارد یا خیر.

“پیتر هیگز” بین سال های 1964 و 1966/1343 و 1345 فیزیکدانان خورشیدی این ذره را که ظاهراً عامل جرم ذرات بنیادی طبیعی است، پیش بینی کردند. این نظریه نشان می دهد که جرم ذرات بنیادی از برهم کنش آنها در میدانی به نام میدان هیگز ایجاد می شود. علاوه بر این، طبق مدل استاندارد، چنین میدانی ذره ای به نام هیگز ایجاد می کند و اگر چنین ذره ای وجود نداشته باشد، کل این نظریه زیر سوال می رود.

اما به زودی مشخص شد که تشخیص چنین ذره ای کار بسیار دشواری خواهد بود. هنگامی که سه فیزیکدان نظری خواص این ذره را اندازه‌گیری کردند، به فیزیکدانان تجربی اعلام کردند که از اینکه جرم بوزون هیگز و جفت شدن آن با ذرات دیگر را نمی‌دانند عذرخواهی می‌کنند و دیگر مایل به انجام مطالعات تجربی بیشتر برای یافتن نیستند. این ذره

اولین آزمایش جدی آزمایشی برای شناسایی بوزون هیگز در سال 1989 پس از میلاد/1368 پس از میلاد انجام شد. محققان قصد داشتند چندین ذره را در شتاب دهنده 27 کیلومتری سرن (سرن – سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای)، بزرگترین شتاب دهنده الکترون-پوزیترون در جهان، با یکدیگر برخورد کنند. جهان (پوزیترون یک ذره زیر اتمی و پادماده الکترون است.) این آزمایش یازده سال به طول انجامید، اما انرژی برخورد این ذرات با یکدیگر تنها 5 درصد کمتر از انرژی مورد نیاز برای تشخیص بوزون هیگز بود.

  فروش کنسول سونی پلی استیشن 5 از 13 میلیون دستگاه فراتر رفت
07 aug higgs قطب آی تی
برخورد دهنده هادرون

در همین حال، محققان آمریکایی در حال انجام آزمایش مشابهی با شتاب دهنده Tevatron در آزمایشگاه Fermilab بودند. آنها با چندین پروتون و پادپروتون با انرژی پنج برابر CERN برخورد کردند و از یافتن بوزون هیگز مطمئن بودند. اما برخورد پروتون-پاد پروتون ذرات زیر اتمی استفاده نشده زیادی تولید می کند که می تواند یافتن هیگز را در میان این همه داده اضافی دشوارتر کند. سرانجام، در سال 2011 پس از میلاد/1390 پس از میلاد، شتاب دهنده تواترون خاموش شد و بوزون هیگز برای بار دوم شناسایی نشد.

یک سال قبل از توقف کار تواترون، برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن با هفت برابر انرژی تواترون با پروتون ها و پادپروتون ها برخورد کرد. سرانجام در 4 جولای 2012، دو آزمایش مستقل در سرن، بوزون هیگز را کشف کردند. سال پس از این کشف، هیگز و همکارش فرانسوا انگلر در آن سال جایزه نوبل فیزیک را به خاطر «تلاش‌هایشان برای کشف نظری مکانیسمی که به وسیله آن جرم ذرات زیراتمی را درک می‌کنیم» دریافت کردند.

باید گفت که بدون بوزون هیگز، تقریباً تمام درک فیزیکی ما از ذرات زیراتمی با مشکل مواجه است. بدون هیگز، ذرات بنیادی بدون جرم خواهند بود و هیچ اتمی، هیچ انسان، منظومه شمسی و هیچ ساختاری در کل جهان وجود نخواهد داشت.

مشکلات با بوزون هیگز

اگرچه این یک کشف بزرگ در دنیای فیزیک بود، اما سؤالات بیشتری را برای فیزیکدانان ایجاد کرد. ویژگی های این ذره علاوه بر تعیین جرم ذرات بنیادی، ناپایداری آنها را نیز توضیح می دهد. این ذره نشان داد که همه چیز در جهان آنقدر که ما فکر می کنیم پایدار نیست. همه ذرات در فرآیندی به نام انتقال فاز، شبیه به ذوب شدن یخ، به یکدیگر تبدیل می شوند. اما به جای اینکه جامد به مایع تبدیل شود، تغییرات اساسی در جرم آنها رخ می دهد و در واقع قوانین طبیعت جهان را تغییر می دهد.

  نشت داده های Yandex Food اطلاعاتی را در مورد عوامل مخفی روسیه فاش می کند

اما همانطور که مشخص است، جهان به عنوان یک کل پایدار است، بنابراین اولین فکری که به ذهن می رسد یک محاسبه اشتباه در اندازه گیری ها است، و شاید حتی پدیده ای که ما هنوز کشف نکرده ایم.

Hbb v2 قطب آی تی

سه سال است که ابزارهای علمی در برخورددهنده بزرگ هادرون یا LHC بازنگری و ارتقا یافته اند و باید با انرژی بسیار بیشتری راه اندازی شود، تقریباً دو برابر انرژی مورد نیاز برای شناسایی هیگز. این به روز رسانی ها به ما اجازه می دهد تا ذرات را شناسایی کنیم که هنوز هیچ اطلاعاتی درباره آنها نداریم و پدیده تغییر فاز جهان و پارادوکس پایداری آن را توضیح دهیم. مطالعات آتی می تواند به سوالات بیشتری پاسخ دهد. برای مثال، ممکن است بتوانیم ماده تاریک را با بوزون هیگز توضیح دهیم. جالب اینجاست که تا به امروز متوجه شده بودیم که ماده تاریک بار ندارد و بوزون هیگز نیز با ذرات خنثی به روش خاصی برهمکنش می‌کند.

نحوه تعامل این ذره با دیگر ذرات بنیادی دانشمندان را به این باور می رساند که بوزون هیگز ممکن است اصلاً یک ذره اساسی نباشد. آیا نیرویی غیر از نیروهای بنیادی جهان، گرانش، الکترومغناطیس و نیروهای ضعیف و قوی هسته ای می تواند وجود داشته باشد؟ این می تواند نیرویی باشد که بوزون های کوچکتر هیگز ناشناخته را به هم متصل می کند. با این حال، برای ارائه هر نظریه، باید شواهد قوی برای آن وجود داشته باشد که توسط مطالعات آینده مشخص خواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت توسط reCAPTCHA و گوگل محافظت می‌شود حریم خصوصی و شرایط استفاده از خدمات اعمال.