سال آينده قرار است شتابدهنده هادروني بزرگ LHC در سرن، مركز اروپايي فيزيك ذرات در ژنو سوئيس به كار بيفتد.
بيشتر فيزيكدانان به دنبال يافتن آثاري از انرژي‌هاي بالا براي ذره‌هاي جديد مانند بوزون هيگز هستند، اما هوارد جرجي از دانشگاه هاروارد آمريكا به دنبال چيز ديگري است. او نام آنچه را كه به دنبالش مي‌گردد، «ناذره» گذاشته است.
برطبق نظرات جرجي جهان مي‌تواند از چيزهاي ديگري علاوه بر آنچه فيزيكدانان ديده‌اند و انتظار دارند ساخته شده باشد. اگر ادعاي هوارد جرجي درست باشد و چنين چيزهايي وجود داشته باشد،ديگر مدل استاندارد فيزيك ذرات، همه‌چيز را توضيح نخواهد داد و چيزهايي غير از ذرات هم در جهان وجود خواهند داشت.
ماجراي هيجان‌انگيز فيزيك بنيادي همواره داستان جست‌وجو به دنبال ذراتي مانند اتم‌ها و اجزاي آنها مانند كوارك‌ها و الكترون‌ها بوده است. جديدترين تلاش‌هاي فيزيكدانان جست‌وجوي بوزون هيگز است كه تصور مي‌شود عامل جرم داشتن در تمام ذرات و مواد باشد.
از آنجا كه هيگز طبق نظريه‌هاي موجود جرم بسيار زيادي دارد، ساختن و توليد آن انرژي بسيار بالايي نياز دارد. اين انرژي قرار است از برخورد ذرات ديگر در شتابدهنده LHC حاصل شود.
در مورد ذرات به طور دقيق مي‌توان گفت، جرم آنها با چه انرژي‌اي متناظر است، همان‌طور كه اينشتين در رابطه معروف خود درباره هم‌ارزي جرم و انرژي آن را فرمولبندي كرده است.
در سطوح انرژي معمولي در زندگي روزمره، ماده اكثرا از ذرات آشنايي ساخته شده است كه اتم را تشكيل مي‌دهند،يعني پروتون، نوترون و الكترون. اگر اين انرژي هزاران برابر بيشتر بود، ذرات جديدي ظاهر مي‌شدند كه تنها در لحظات اوليه مهبانگ وجود داشتند و جهان به كلي متفاوت مي‌شد.
اما «ناذره»هايي كه جرجي ادعا مي‌كند اينگونه رفتار نمي‌كنند. شما مي‌توانيد سطح انرژي را هر چقدر دوست داريد بالا ببريد و ناذره‌ها همان‌طور كه بودند باقي بمانند. به اين ويژگي «ناوردايي مقياس» گفته مي‌شود، به اين معنا كه با تغيير مقياس انرژي بقيه خواص سيستم بدون تغيير (ناوردا) باقي مي‌ماند.
نظريه‌هاي ناوردايي مقياس قبلا هم مطرح شده‌اند، اما فيزيكدان‌ها به مدل استاندارد ذرات بنيادي عادت كرده‌اند و با اين نظريه‌ها چندان راحت نيستند..
هوارد جرجي مي‌گويد، در حال حاضر نيز ذراتي با اين ويژگي،يعني ناوردايي مقياس وجود دارند. اين ذرات فوتون‌ها هستند كه نور از آنها تشكيل يافته است. فوتون‌ها به دليل آنكه جرمشان صفر است مي‌توانند هر سطح انرژي را دارا باشند، اما ذرات داراي جرم ويژگي ناوردايي مقياس از خود نشان نمي‌دهند.
طبق ادعاي جرجي اين قيد روي «چيز»هايي كه از ذرات ساخته نشده‌اند وجود ندارد،او به اين موضوع دقت دارد كه از واژه «ماده» براي ناميدن اين چيزها استفاده نكند زيرا نشان‌دهنده ذره است.
او به دنبال اين است كه يك روش تجربي بيابد تا مشخص كند آيا اين ناذره‌ها واقعا وجود دارند يا نه. به نظر او علت اينكه تاكنون چنين چيزهايي ديده نشده ممكن است اين باشد كه با كم شدن انرژي برهمكنش اين نوع ناذره‌ها با ماده معمولي بسيار كم مي‌شود.
به اين ترتيب ممكن است در آزمايش‌هاي آينده مانند آزمايش‌هاي شتابدهنده هادروني بزرگ (LHC) آثاري از ناذره‌ها ديده شود. بنابراين به جاي جواب دادن به اين سوال كه ناذره چيست بايد به دنبال پاسخ اين سوال گشت كه با افزايش انرژي،ناذره چه آثاري از خود به جا مي‌گذارد.
اگر فيزيكدان‌ها بتوانند به طور نظري چيستي اين آثار را مشخص كنند، مي‌توانند در شتابدهنده به دنبال وجود يا عدم وجود چنين آثاري بگردند.
بعضي از ويژگي‌هاي ناذره‌ها شبيه نوترينو است. نوترينوها ذراتي با جرم تقريبا صفر و مقياس ناوردا هستند. برهمكنش نوترينو با ماده بسيار ضعيف است و وجود آن از روي انرژي و تكانه‌اي كه در يك برهمكنش از دست مي‌رود، مشخص مي‌شود.
با بررسي تعداد زيادي برهمكنش يكسان مي‌توان اطلاعات بيشتري درباره تعداد و نوع نوترينوها به دست آورد. جرجي فكر مي‌كند براي جست‌وجوي ناذره‌ها نيز مي‌توان روش مشابهي را به كار برد. توزيعي كه شامل ناذره است از اينجا تشخيص داده مي‌شود كه شبيه توزيعي از ذره‌هاي بدون جرم،اما تعداد كسري است.
او مي‌گويد:«حتي اگر شاهدي بر وجود ناذره‌ها هم مشاهده نشود يك چنين تحليل‌هايي مفيد است،زيرا باعث مي‌شود پيش‌فرض‌هاي بي‌دليل را كنار بگذاريم. اين پيش‌فرض‌ها ممكن است باعث ناديده گرفتن قسمت مهمي از فيزيك شود كه با افزايش انرژي پديد مي‌آيد»؛ اما برخلاف نظرات مثبت جرجي،ويژگي‌هاي غيرشهودي ناذره‌ها مي‌تواند باعث فراري دادن فيزيكدان‌ها شود.
آنها نمي‌توانند به راحتي و بدون وجود هيچ‌گونه شواهد تجربي وجود چنين چيزهايي را قبول كنند. با اين حال به رغم وجود انتقادهاي فراوان، جرجي مشتاقانه در انتظار راه‌اندازي شتابدهنده بزرگ LHC براي آزمودن نظريه خويش است كه در اوايل سال 2008 رخ خواهد داد.
Physicsweb.org,Nature.com
0 نظر:
ارسال یک نظر