X
تبلیغات
رایتل

خرده اندیشه

نوشته‌ها، ترجمه‌ها و اندکی از اندیشه‌های پراکنده‌ی من

یکشنبه 25 بهمن 1394 ساعت 03:16

بوزون هیگز چیست؟ (بخش پایانی)

نویسنده: محمد علیزاده



اندازه‌ی هیولاوش آشکارساز ذرات آزمایشگاه سرن



بوزون هیگز چیست؟
مهمترین ذره در مدل استاندارد، ذره‌ای بود که فرض می‌شد در همه‌ی میدان‌های کوانتومی موجود است و نشان می‌دهد دیگر  ذرات چگونه جرم به دست می‌آورند. ذره‌ای که با دیگر میدان‌های نیرو درهم آمیخته شده و در قالب میدان هیگز، موجب جرم‌دار شدن دیگر ذرات می‌شود. این ذره را به افتخار پیشنهاد دهند‌ه‌ی آن پیتر ور هیگز، بوزون هیگز نام نهادند.



تلاش برای یافتن بوزون هیگز
تلاش برای یافتن بوزن هیگز از اوایل دهه‌ی هشتاد میلادی و در آزمایشگاه فرمی در شیکاگوی امریکا و با استفاده از شتاب‌دهند‌ه‌ی آن، شتاب‌دهند‌ه‌ی فرمی  آغاز شد. دانشمندان در این آزمایشگاه، با کمک برخورد‌دهند‌ه‌ی تِوَترون  تلاش‌های فراوانی کردند که سرانجامی نداشت. شاید دلیل آن، کاستی در فناوری بود. آن شتاب‌دهنده هم دایره‌ای و مانند شتاب‌دهند‌ه‌ی سرن است. به هر روی ادامه‌ی کار به آزمایشگاه سترگ سرن واگذار شد. پس از سالها تلاش برای ساخت و آماده‌سازی و صرف ده میلیارد دلار و نیز پس از آزمایش‌های فراوان نخستین برای کالیبره کردن دستگاه‌ها و آشکارسازها، سرانجام در سال 2010 و با آغاز کار ال.اچ.سی، به نظر همه چیز برای کشفی تاریخ‌ساز آماده می‌نمود.

 

 

اما اشکالی پیش آمد و ال.اچ.سی متوقف شد: مدار الکتریکی شتابدهنده "ال.اچ.سی" که ظاهرا دارای نقص فنی است، باعث یک واکنش زنجیره‌ای در تمام این شتاب‌دهنده شده و در نتیجه، آسیب شدیدی به آن وارد شده است. یکی از مغناطیس‌های بزرگ این شتاب‌دهنده که قلب آن را تشکیل می‌دهد، به انداز‌ه‌ی زیادی داغ شده و یا به عبارتی به اندازه کافی خنک نشده است. نقص فنی این شتاب‌دهنده، کابوسی برای پژوهشگران مرکز سرن است. در حالی که "جیمز گیلیس"، سخنگوی مرکز سرن، در آغاز ابراز امیدواری کرده بود که اشکالات شتاب‌دهنده به زودی برطرف خواهد شد، اما هم‌اکنون چنین به نظر می‌رسد که تعمیر آن ماه‌ها طول خواهد کشید. مغناطیس‌هایی که پروتون‌ها را در مدار چرخش نگه می‌دارند، باید با هیلیوم مایع تا منهای 270 درجه خنک شوند تا سیم‌پیچ‌های آنها بتوانند ابررسا شوند. به گفته گیلیس، بخش ناقص شتاب‌دهند‌ه‌ی ال.اچ.سی باید هم‌اکنون دوباره گرم شود تا کارشناسان بتوانند نواقص آن را دقیقا بررسی و تعمیر کنند. او افزود: "در حالی که تعمیر چنین نواقصی در یک شتاب‌دهند‌ه‌ی دیگر تنها چند روز زمان نیاز دارد، اما شتاب‌دهند‌ه‌ی ال.اچ.سی یک ماشین ابررسانا با مراحل گرم و خنک شدن طولانی است و ما باید چند ماه آن را برای تعمیر خاموش کنیم.



چگونگی کار

پس از چندین ماه، دوباره همه چیز برای آزمایش آماده شد. روش کار هم به این صورت بود که جریان آفرینش ماده را برعکس کنند! یعنی به جای ایجاد ذرات برای ساخت اتم، اتم را به ذرات سازنده تجزیه ساخت. در نتیجه باید در لوله‌ای دایره‌ای و 27 کیلومتری که در سرتاسر آن میدان‌های مغناطیسی قوی کار گذاشته شده، اتم‌ها را مانند قطاری مغناطیسی که بر روی ریل به جلو هل داده می‌شود، به پیش راند و آن قدر سرعت آنها را زیاد کرد تا به نزدیکی‌های سرعت نور و تبدیل شدن به انرژی برسند، آن گاه آنها را محکم به یک آشکارساز کوبید و در کسری از ثانیه که نابود می‌شوند، به دنبال ذرات خُردتر گشت. در میان نتایج به دست آمده، آنهایی که شناخته شده هستند هیچ، اما آنهایی که ناشناخته هستند را جدا کرده و بررسی کرد تا بفهمند آیا بوزون هیگز هستند یا نه. با هر بار آزمایش، میلیاردها میلیارد بایت اطلاعات توسط دستگاه‌های آشکارساز تولید می‌شود که اگر ابررایانه نباشد، بررسی داده‌ها چند صد سال به درازا خواهد انجامید. اما دانشمندان با روش حذفی، بیشتر داده‌های تکراری و نامربوط را حذف می‌کنند و باقی را به ابررایانه می‌دهند تا بررسی کند.


بوزون هیگز کشف شد!

در رسانه‌ها با هیجان اعلام شد: آخرین ذر‌ه‌ی گم‌شده از ذرات بنیادی مدل استاندارد، یعنی بوزون هیگز کشف شد.
پس از پنجاه سال بحث و گفتگو، آزمایش و تلاش، گاهی ناامیدی و پس از آن تاخت و تاز نظریه‌های جایگزین، آنگاه جرقه‌ای تازه و دریچه‌ای تازه و امیدهای تازه، سرانجام در تیر ماه سال گذشته، بوزون هیگز کشف شد. ذره‌ای که تنها جای خالی باقی‌مانده بر جورچین مدل استاندارد بود و همین ذر‌ه‌ی ناچیز، می‌توانست چیستی و چگونگی جرم و گرانش در فیزیک را برای ما شرح داده و توصیف کند. امروز با اطمینان می‌گوییم که بوزون هیگز وجود دارد و با اطمینان بیشتر از این که شاید مدل‌های جایگزین، بیش از پیش نامعتبر شوند. در این صورت دانشمندان خواهند توانست بر روی نظریه‌های پیشرویی مانند نظریه‌ی ریسمان و از همه مهمتر نظریه‌ی مادر یا نظریه‌ای که همه‌ی پدیده‌‌های فیزیکی جهان را توضیح دهد تمرکز کنند. بسیاری بر این باورند که آشکارسازی بوزون، یکی از مهمترین یافته‌های بشر پس از انقلاب صنعتی است و بسیاری نیز آن را بزرگترین دستاورد جهان فیزیک در چهار سد‌ه‌ی گذشته می‌د‌انند.
اما به باور من، آنچه مسلم است، می‌توان تاریخ جهان را به دو بخش پیش و پس از کشف بوزون هیگز بخش کرد. جهانی که در آن گرانش و جرم توضیح نداشت و برهم‌کنش نیروها و تبدیل ذرات به ماده، تنها "فرض" می‌شد و جهانی که همه چیز، توضیحی زیبا و سرراست و شایسته یافته است. جرم و هر چهار نیرو توضیح دارد؛ و بار سنگین تمام این توضیحات بر دوش ذره‌ای است ناچیز و نادیدنی به نام بوزون هیگز.



گروه دانشمندان آزمایشگاه سرن در برابر آشکارساز


پایان



نظرات (0)
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
نام :
پست الکترونیک : عدم نمایش ایمیل بعد از درج
وب/وبلاگ :