RSS
وبینارهای شاخه فیزیک آماری انجمن فیزیک ایران هشتمین کنفرانس فیزیک ریاضی ایران کنفرانس فیزیک ایران ۱۴۰۳ پنجمین کنفرانس ملی اطلاعات و محاسبات کوانتومی وبینار ماهانه شاخه فیزیک محاسباتی انجمن روز فیزیک دانشگاه تهران ۱۴۰۳ هشتمین کنفرانس پیشرفت‌های ابررسانایی و مغناطیس کارگاه مجازی هوش مصنوعی و طراحی سئوال نهمین گردهمایی منطقه‌ای گرانش و ذرات شمال شرق کشور
سومین نمایشگاه کاریابی فیزیک‌پیشگان ایران ۱۴۰۳ گردهمایی سراسری فیزیک ایران ۱۴۰۳
همایش گرانش و کیهان شناسی ۱۴۰۳ هفدهمین کنفرانس ماده چگال انجمن فیزیک ایران پانزدهمین کنفرانس فیزیک ذرات و میدان‌ها
اجراي جديد در برخورد دهنده هادروني بزرگ در سال 2015 ميتواند فرصتي براي نظريه‌هاي جديد باشد.
اگر شبيه به هيگز به نظر مي‌رسد و شبيه به آن عمل مي‌كند، بنابراين احتمالاً يك بوزون هيگز استاندارد است. اين دريافتي از آخرين اندازه‌گيري‌هاي انجام شده در برخورد دهنده هادروني بزرگ (LHC) در سرن است. جايي كه فيزيك‌دان‌ها ذره جديدي كه در سال 2012 كشف شد را به دقت توصيف كرده‌اند. تاكنون هر آزموني كه در شتابدهنده ژنو انجام شده است، تاييد مي‌كند كه اين ذره جديد بسيار شبيه به بوزون هيگز است كه در مدل استاندارد فيزيك ذرات توصيف شده است. اين نتايج به طرز چشم‌گيري نظريه هيگز كه در سال 1964 توسط رابرت براوت ( Robert Brout)
، فرانسوا انگلرت (François Englert)و پيتر هيگز(Peter Higgs) مطرح شد را تاييد مي‌كند و منجر به اهداي جايزه نوبل سال پيش به انگلرت و هيگز شد (براوت در سال 2011 فوت شد و مشمول اين جايزه نشد).
پژوهش‌گران، مشتاق هستند انحراف‌هايي از اين ايده را بيابند كه ميتواند باعث شود لايه عميق‌تر از فيزيك نمايان شود. براي مثال، اگر بوزون هيگز به ذرات سبك‌تر با آهنگ اندكي متفاوت با پيشگويي‌ها واپاشي كند ميتواند نشاني از وجود ذرات جديد نامتعارف باشد كه در اين واپاشي‌ها مداخله مي‌كنند. در حالي‌كه جديدترين نتايج، نشاني از چنين مداخله‌اي را نشان نمي‌دهند، فاز بعدي LHC كه قرار است با انرژي‌هاي بالاتر در اوايل سال 2015 آغاز شود، ميتواند سوال های جديدي را مطرح كند. در آن انرژي‌ها، بوزون هيگز ممكن است فرصتي براي نظريه جديد از فيزيك ايجاد كند كه به صورت كامل‌تر جهان را توصيف مي‌كند. پائول پادلي (Paul Padley)
هنگامي‌كه فيزيك‌پيشه‌ها براي اولين بار هيگز را در LHC ديدند آن را از طريق واپاشي‌اش به ديگر بوزون‌ها به ويژه بوزون‌هاي پيمانه‌اي شناسايي كردند. بوزون‌هاي پيمانه‌اي، ذرات حامل نيرو همچون فوتون (حامل نيروي الكترومغناطيسي) و بوزون‌هاي W و Z (حامل‌هاي نيروي ضعيف) هستند. اكنون پژوهش‌گران CMS در نيچر [1] گزارش كرده‌اند كه اثراتي از واپاشي هيگز به فرميون‌ها (دسته‌اي از ذرات شامل الكترون‌ها و كوارك‌ها كه اتم را مي‌سازند) را مشاهده كرده‌اند (اينجا را ببينيد). مدل استاندارد چنين واپاشي‌هايي را نيز پيش‌بيني مي‌كند، اما اين‌ها يك نتيجه مسلم و حتمي نبودند.
تصور مي‌شود بوزون هيگز به يك ميدان هيگز نامرئي مربوط باشد كه در كل فضا وجود دارد. ذرات در حين حركت در اين ميدان و برهم كنش با آن جرم‌دار مي‌شوند. اين يافته اصلي كه ذرات هيگز به ديگر بوزون‌ها واپاشي مي‌كنند، تاييد كرد كه ميدان هيگز ميتواند با بوزون‌ها برهمكنش كند. اكنون جديدترين نتايج نشان مي‌دهند كه اين ميدان با فرميون‌ها نيز ميتواند برهمكنش كند. يافته‌ها، اين ايده را پشتيباني مي‌كنند كه يك بوزون منفرد هيگز در مدل استاندارد، جرم‌دار شدن ذرات را توضيح مي‌دهد. اما برخي از فرضيه‌ها پيشنهاد مي‌كنند كه انواع چندگانه‌اي از بوزون‌هاي هيگز و بنابراين ميدان‌هاي هيگز وجود دارند كه هر نوع مسئول جرم بخشيدن به انواع خاصي از ذرات است. ايرس فريتس (Ayres Freitas)
از دانشگاه پيترزبورگ مي‌گويد «اين نتيجه جديد، ديگر بوزون‌هاي هيگز را از رده خارج نمي‌كند اما تاييد بيشتري بر درستي مدل استاندارد در حال حاضر است.» او مي‌افزايد «اما اين امكان وجود دارد كه دو بوزون هيگز وجود داشته باشند و آنها به طور اساسي اين وظيفه را ميان خودشان تقسيم كنند و هر يك بخشي از جرم را به ذرات بدهند.»به كمك داده‌هاي بيشتري كه از اجراي بعدي LHC گرفته مي‌شود فيزيك‌پيشه‌ها مي‌توانند اين امكان را رد يا تاييد كنند. اكنون عدم اطمينان روي ميزان واپاشي بوزون هيگز به فرميون‌ها و شدت جفت شدگي و برهم كنش ميدان هيگز با آنها مبهم است. فريتس مي‌گويد «اين ميتواند موردي باشد كه جفت‌شدگي ذره‌اي كه در حال حاضر كشف شده است بزرگ‌تر و يا كوچك‌تر از آنچه باشد كه مدل استاندارد پيشگويي مي‌كند و اين انحراف با وجود يك بوزون هيگز دوم توجيه شود.» و اگر بوزون‌هاي هيگز اضافي وجود داشته باشند LHC ممكن است قادر باشد هنگام شروع به كار با انرژي‌هاي بالاتر در سال آينده آنها را توليد كند.
پس از آن‌كه برخورد دهنده در سال 2008 شروع به كار كرد بيشينه انرژي آن 8 ترا الكترون ولت (Tev) بود. هنگامي‌كه LHC به وقفه كنوني‌اش خاتمه دهد و بار ديگر در بهار 2015 شروع به كار كند ميتواند به انرژي Tev13 برسد. اين افزايش انرژي ناشي از بهبود آهنرباي ابررسانا است كه حلقه با طول 27 كيلومتري شتابدهنده در زير زمين را پوشش مي‌دهد. آهنرباهاي قوي‌تر مي‌توانند پروتون‌هاي تزريق شده به حلقه را تا سرعت بيشتري نسبت به قبل شتاب دهند و اطمينان دهند انفجار ايجاد شده در اثر برخورد آنها انرژي بالاتري خواهد داشت. LHC بهبود يافته‌ي جديد قادر خواهد بود پروتون‌هاي برخورد كننده را نزديك‌تر به يكديگر نگه دارد و يك باريكه‌ي فشرده‌تر ايجاد كند و به قول فيزيك پيشه‌ها به آن «شدت» بيشتري دهد كه منجر به برخوردهاي رو در روي بيشتري مي‌شود. روي هم رفته، فيزيك پيشه‌ها انتظار دارند در اجراي بعدي LHC تعداد بوزون‌هاي هيگز در مقايسه با محدوديت پيشين 300 برابر شوند. فريتس بر اين نظر است كه « اين افزايش آهنگ توليد، معادل با اندازه‌گيري‌هاي با دقت بالاتر از ويژگي‌هاي بوزون هيگز خواهد بود.» براي مثال داده‌هاي جديد، محاسبات شدت برهمكنش ميدان هيگز با ذرات مختلف شامل بوزون‌ها و فرميون‌ها را دو يا سه برابر بهبود مي‌بخشد. او مي‌گويد «اين قطعاً فرصتي خواهد بود براي ديدن آنچه تاكنون مشاهده نشده است اما نمي‌دانيم طبيعت چه چيزي را براي ما آماده كرده است.»
يك امكان ديگر براي نظريه عميق‌تر از فيزيكِ فراي مدل استاندارد، ابر تقارن است كه بيان مي‌كند براي هر ذره بنيادي شناخته شده يك ذره شريك 'ابر متقارن' وجود دارد. تاكنون نشاني از چنين ذراتي مشاهده نشده است اما LHC بهبود يافته به اندازه كافي قدرتمند خواهد بود كه ذرات ابر متقارن را توليد كند. و حتي اگر چنين امري محقق نشود LHC قادر خواهد بود با روش‌هاي هوشمندانه‌تر وجود آنها را اثبات كند. اين ذرات مي‌توانند همچون ارواح كوانتومي نمايان شوند و از نيستي سريع توليد و ناپديد شوند اما براي مثال بوزون هيگز به ذرات كه بيشتر متعارف هستند، واپاشي مي‌كند. اندازه‌گيري‌هاي دقيق‌تر از آهنگ‌هاي واپاشي هيگز ميتواند انعكاس اين مطلب باشد كه آيا چنين امري رخ مي‌دهد يا خير. پادلي مي‌گويد «گاهي اوقات، پيشرفت با كشف يك واقعه بزرگ جديد رخ نمي‌دهد بلكه با دقت در اين كه ويژگي‌هاي آنچه مشاهده مي‌كنيد در سازگاري كامل با آنچه انتظار داريد نيست، محقق مي‌شود.»
مدل استاندارد براي ماده تاريك توضيحي ندارد. تصور مي‌شود ماده تاريك از ذرات نامرئي كه با ذرات عادي برهمكنش نمي‌كنند ساخته شده است و بخش بزرگي از ماده در جهان را مي‌سازد. ريچارد كاوناگ ( Richard Cavanaugh) محقق CMS از آزمايشگاه شتابدهنده ملي فرمي و دانشگاه ايلي نويز در شيكاگو مي‌گويد «بوزون هيگز با ذراتي برهمكنش مي‌كند كه جرم داشته باشند بنابراين يك امكان مجزاي ديگر هم هست كه هيگز بتواند با ذرات ماده تاريك برهمكنش كند.» اگر هيگز به ذرات ماده تاريك واپاشي كند براي مثال، آنها از LHC مي‌گريزند بدون اينكه هيچ آشكارسازي انجام شود. با اين حال، عدم حضور آنها و نبود كافي ديگر محصولات واپاشي خود يك نشانه است.
سرانجام، هيچ كس نمي‌داند LHC در سال‌هاي آينده چه اطلاعاتي را به ما مي‌دهد اما وجود امكان‌‌هاي هيجان‌انگيز باعث شده است همه دانشمندان با هيجان چشم انتظار باشند. كاوناگ مي‌گويد «اين يكي از هيجان‌انگيز ترين دوران براي يك فيزيك‌پيشه است.» او مي‌گويد «من صبح‌ها با احساس لرز و هيجان بيدار مي‌شوم به دليل حساسيت موقعيتي كه ما در آن هستيم.»
منبع:
LHC upgrades could reveal whether Higgs boson is 'standard'
مرجع:
The CMS Collaboration Nature Phys. http://dx.doi.org/10.1038/nphys3005 (2014).
نويسنده:
كلارا مسكويچ (Clara Moskowitz)
نویسنده خبر: آزاده نعمتی
آمار بازدید: ۳۷۸
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»
Server:
Iran (45.82.138.40)
