رایج ترین پرسشها درباره ناشناخته ترین ذره جهان/ همه چیز درباره بوزون هیگز

کد خبر: ۴۷۳۱۶

تاریخ: ۲۵ آذر ۱۳۹۰ - ۱۲:۰۷

فیزیکدانان دو آزمایش "اطلس" و "CMS" در سرن گزارشی از نتایج تازه ترین آزمایشات خود را در خصوص "بوزون هیگز" ارائه کردند. به همین منظور در ادامه، به رایج ترین سئوالاتی که در خصوص این ذرات مطرح می شوند پاسخ داده می شود.

به گزارش انتخاب به نقل از مهر، سمیناری هفته گذشته در مرکز سرن واقع در ژنو سوئیس برگزار شد و فیزیکدانان دو آزمایش "اطلس" و "CMS" که در برخورد دهنده بزرگ ذرات کار می کنند، گزارشی از آزمایشات جدید را در تلاش برای کشف ذره بوزون هیگز ارائه کردند.

در این راستا برای یک سری از رایج ترین پرسشهایی که در خصوص این ذره ناشناخته وجود دارند جوابهایی ارائه می شود:
بوزون هیگز چیست؟

بوزون هیگز، یک ذره ابتدایی است که در مدل استاندارد وجود آن پیش بینی شده است. مدل استاندارد، قابل اطمینان ترین نظریه فیزیک برای توصیف و شرح نیروهای جهان و ذرات ابتدایی است که آن را تشکیل داده اند.

بوزون هیگز، برخلاف تمام ذرات دیگر ذکر شده در مدل استاندارد، تا به امروز تنها در حد یک فرضیه باقی مانده 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 47 سال از تاریخ فرضیه بوزون هیگز می گذرد. اولین بار در سال 1964 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 گسترده ای را در این عرصه انجام داد و به همین دلیل این ذرات نام خود را از این دانشمند گرفته اند.

بوزون هیگز در طبیعت چه نقشی ایفا می کند؟

بوزون هیگز می تواند 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 می تواند به درک این مطلب کمک کند که چرا ذراتی چون فوتونها که پرتوهای الکترومغناطیس (و همچنین نور) را انتقال می دهند بدون جرم هستند، درحالی که سایر ذرات ابتدایی مثل بوزونهای W و Z که با نیروهای هسته ای 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 می سازد. بنابراین، شناسایی بوزون هیگز می تواند به درک بهتر روابط موجود میان چهار نیروی طبیعت (نیروی الکترومغناطیس، نیروی گرانش، نیروی هسته ای ضعیف، نیروی هسته ای قوی) کمک کند.

تا امروز، فیزیک توانسته است به یک شرح واحد مفهومی میان نیروهای الکترومغناطیس، هسته ای ضعیف و هسته ای قوی دست یابد، درحالی که نیروی چهارم (نیروی گرانش) هنوز از این شرح واحد مستثنی می شود.

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 می دهد. این نظریه، همانطور که گفتیم، درحال حاضر تنها سه نیرو از چهار نیروی طبیعت را توضیح می دهد. 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 می شود؟

هنوز تردیدهای بسیاری در مورد خواص این ذرات وجود دارد. دانشمندان می دانند که باید دارای جرم بوده و با ضد ذره خود منطبق باشد، اما هنوز نمی دانند که ارزش بوزون هیگز چیست. درحقیقت، مدل استاندارد مقدار جرم این بوزون را پیش بینی نمی کند و تاکنون دهها و دهها فرضیه متفاوت در خصوص ارزش آن ارائه شده است.

آزمایشاتی که در سالهای اخیر پی در پی انجام شده اند اندازه های احتمالی جرم و محدوده های آن را تعیین کرده اند. همچنین برپایه "نظریه ریسمان"، پنج نوع مختلف بوزون هیگز می تواند وجود داشته باشد. این درحالی است که سایر فرضیه ها تنها یک بوزون هیگز را پیش بینی می کنند.

"نظریه ریسمان"، یک نظریه در فاز توسعه است و تلاش می کند 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 نشده ایم؟

برای شناسایی ذرات ابتدایی، فیزیکدانان از شتابگرها یا پیستهای مدوری استفاده می کنند که در داخل آنها ذرات ابتدایی با سرعت نزدیک به سرعت نور شتاب می گیرند و به یکدیگر برخورد می کنند.

این برخوردها ذرات جدیدی را تولید می کنند که جرم بالایی دارند و قابل مطالعه هستند. در ابتدا، اعتقاد بر این بود که جرم بوزون هیگز می تواند برای شتابگرهای موجود در دنیا بسیار بزرگ باشد. اما امروز تصور می شود که این جرم می تواند بسیار کوچک باشد و به خصوص بتواند در برخورد دهنده بزرگ ذرات (LHC) در سرن تولید شود.