کشف ذره ی هیگز (مسابقه ی اول)

مرکز LHC از شتابدهنده ی سرن اعلام کرد که بطور رسمی ذره ی بوزون هیگز را کشف کرده اند (به همراه توضیحی کامل که بوزون هیگز چیست)

دانشمندان منتظر بررسی نتایج آزمایش بودند که تا چند روز پیش به دقت 4 سیگما (99.99 % درستی) رسیده بودند اما برای اعلام کشف باید به دقت آزمون یا معناداری عدد آماری 5 سیگما می رسیدند (99.99995 %)(این یعنی احتمال اینکه این اثر ذره که یافته اند از چیز دیگری غیر از ذره هیگز باشد یک در سه و نیم میلون است) که امروز صبح در طی یک مراسم رسمی در حضور |پیتر هیگز| پیشنهاد دهنده ی نظریه ی میدان هیگز و وجود ذره هیگز که بنام ایشان هم این ذره نامگذاری شده بود و جمعی از سرامدترین بزرگان فیزیک نظری وجود این ذره اعلام شد.

دانشمندان تیم CMS از سرن گفته اند با دقت 5 سیگما مطمئن هستند که در انرژی 125،3 گیگا الکترون ولت ذره ای یافته اند که 133 بار سنگین تر از پروتون هسته ی اتم است، هرچند با برهم گذاشتن نتایج آزمایش دقت داده های آزمایشگاه CMS به 4.9 سیگما یعنی احتمال خطای یک در دو میلیون کاهش یافت آزمایشگاه دیگر سرن بنام اطلس ATLAS اعلام کرد آنها با دقت 5 سیگما در انرژی 126 گیگا الکترون ولت وجود ذره ی جدید را یافته اند که این تایید علمی با دقت فوق العاده از وجود بوزون هیگز است.

بوزون هیگز آخرین قطعه ی پازل برای تکمیل مدل استاندارد که بهترین نظریه ی تجربی حال حاضر برای فیزیک ذارت بنیادی می باشد. این بوزون چگونگی ایجاد جرم در ذرات را توجیه می کند و به همین دلیل کشف این ذره و نتایجی که از آن حاصل می شود می تواند در درک بسیاری از سوالات بی پاسخ علم فیزیک ما را یاری دهد. البته فیزیکدانان از اطلاق اصطلاح |ذره خدا| برای این بوزون هیگز چندان خرسند نیستند چرا که چنین اصطلاحی بالقوه باعث ایجاد سوءتفاهم های زیادی می شود.


با یافتن بزن هیگز میدان هیگز هم رسما به یک نظریه ی تجربی تبدیل می شود. میدان هیگز نوع جدیدی از میدان است که تمام عالم را فرا گرفته است و چنین تصور میشود که جرم تمامی ذرات بنیادی و ... در برهمکنش آنها با این میدان حاصل می شود. یعنی میدان هیگز انرژی جنبشی حاصل از نوسانات یا حرکات سریع ذرات را تبدیل به جرم آنها می‌کند . به بیان ساده ، میدان هیگز یک مبدل انرژی به جرم است که منشاء اندیشه و تئوری آن نظریه‌ نسبیت است. همانطور که فوتون، ذره‌ یا بوزون الکترومغناطیس فرض می شود ، ذره‌ای به نام بوزون هیگز نیز ذره‌ میدان هیگز در نظر گرفته می شود. برای نمونه برای اینکه به جرمی معادل یک کیلوگرم در حالت سکون ، شتابی برابر یک متر بر مجذور ثانیه بدهیم نیاز به یک نیوتن نیرو داریم و این میدان هیگز است که در مقابل شتاب جرم مقاومت می‌کند و این نیرو صرف خنثی کردن مقاومت میدان هیگز در مقابل شتاب می شود و در نهایت این نیرو یا انرژی به جرم جسم افزوده می شود .

این بوزون در سال 1964 طی مجموعه مقالاتی که توسط |پیتر هیگز| و دیگر فیزیکدانان ارائه شده بود، از لحاظ نظری پیش بینی شده بود. اما از 30 سال پیش تا کنون، فیزیکدانان با ساختن انواع برخورددهنده های ذرات سعی در مشاهده ی ذره ای مشابه هیگز کرده اند که تا یکی دو سال پیش به جز شواهد بسیار جزئی و ضعیف، موفق به این کار نشده بودند. اما با راه اندازی LHC امید کشف این ذره قوت یافت و روز به روز نیز این امید افزایش می یافت.

رقابت بر سر یافتن بزن هیگز بین امریکا و اروپا زمانی شدت گرفت که سنای امریکا از پرداخت هزینه ی 10 میلیارد دلاری برای ساخت برخورد دهنده ی جدید در امریکا سر باز زد و دانشمندان آمریکایی به همان |آزمایشگاه فرمی| قناعت کردند اما اروپا با پرداخت هزینه ی مشابه در سرن سویس ساخت بزرگترین شتابدهنده ی جهان را آغاز کرد که پس از مراحل آزمایشی سال گذشته نخستین کاوش ها برای ذره ی بزن هیگز آغاز شد.

بخش دیگر این یافته ی بزرگ علمی اثر فلسفی - فیزیکی آن است. با کشف این ذره علم فیزیک از ساختار تجربی محور به ساختار پیشبینی محور عروج کرده و همانند علم ریاضی دارای بعد انتزاعی قوی ای می شود . بر این اساس می توان در آینده منتظر پاسخ به سوالهای مهم و قدیمی ای همچون ماهیت مهبانگ، ماهیت انرژی-ماده و برهمکنش زمان - مکان - انرژی که هدف اساسی معادله جهانی فیزیک است بود.

|کشف حلقه مفقوده|

در مشهورترین فرضیه برای بیان یک مدل از ذرات بنیادی و بوزون ها ، که توسط پیتر هیگز، استاد پیشین دانشگاه ادینبورو ارائه شد، وجود مکانیسم یا حوزه ای مطرح شد که در گستره کائنات وجود دارد و ذرات بدون جرم، با ورود به آن، دارای جرم می شوند.

یکی دیگر از نتایج کشف تجربی بوزون هیگز، تقویت فرضیه موسوم به انفجار بزرگ یا |مهبانگ| در مورد پیدایش کائنات، تشکیل کهکشان ها و در نهایت، شکل گیری منظومه شمسی و کره زمین است.

بر اساس این فرضیه، انفجار بزرگ اولیه انرژی عظیمی را آزاد کرد که با کاهش دما به تدریج به ظهور |بسته های انرژی| و ذرات بسیط بدون جرم مانند فوتون ها منجر شد و این ذرات پس از تبدیل به ذرات دارای جرم، در نهایت جهان ماده را ایجاد کردند.

تا کنون، فرآیند تبدیل ذرات انرژی بدون جرم به ذرات بنیادی اولیه یا بوزون هیگز، همچنان به عنوان |حلقه مفقوده| در این فرضیه باقی بود و تحقیقات سال های اخیر در مرکز سرن در صدد بوده است تا نحوه این دگرگونی در ماهیت ذرات را از طریق آزمایش نشان دهد.

به دلیل مبهم بودن نحوه پدید آمدن بوزون هیگز، به آن نام |ذره الهی| داده شده بود تا نشان دهد که بشر هنوز از تبیین کامل آن ناتوان است.

گزارش مرکز سرن در روز چهارشنبه حاکی از آن است که اطلاعاتی که از آزمایش های این مرکز به دست آمده وجود بوزون هیگز را |در حد قابل قبولی| نشان می دهد.

در عین حال، این مرکز تاکید کرده است که برای حصول اطمینان از صحت نتیجه اعلام شده، تحقیقات و مطالعات بیشتری صورت خواهد گرفت.

سازمان اروپایی پژوهش های هسته ای در دهه 1950 میلادی تاسیس شد و در اوایل دهه 1980، طرح ساخت برخورد دهنده هادرون را مطرح کرد تا برای این سئوال که چگونه ذرات بدون جرم می توانند دارای جرم شوند پاسخی بیابد.

این طرح سرانجام در سال 1996 با بودجه ای به مبلغ بیش از دو و نیم میلیارد فرانک سوئیس به تصویب رسید و برخورد دهنده بزرگ هادرون سرانجام در اوایل سال 2008 تکمیل شد.

در پائیز همان سال، پژوهشگران از آغاز آزمایش مربوط به شناخت نحوه تبدیل ذرات خبر دادند اما این آزمایش در آن زمان به نتیجه نرسید.

اوایل هفته جاری، گروهی از فیزیکدانان آمریکایی نیز گفتند که |قوی ترین شواهد| در مورد وجود بوزون هیکس را از یک رشته آمار گردآوری شده از تحقیقات شتابدهنده قدیمی |توالرون| در آزمایشگاه ملی فرنی در نزدیکی شیکاگو به دست آورده اند و در انتظار نتیجه آزمایش های صورت گرفته در سرن هستند.