از عامل مرموز اکتشافات اخیر علمی چه می دانید؟

کليک/ در زير مرزهاي سوئيس و فرانسه، يک تاسيسات عظيم حلقوي شکل وجود دارد که ذرات را با سرعتي باور نکردني به يکديگر تبديل مي کند. دانشمندان اين برخورد ها و ذرات بسيار کوچک را مشاهده مي کنند که در يک لحظه بسيار کوچک، بخشي از واقعيت دنيا را به نمايش مي گذارند. اين بناي عظيم به عنوان برخورد دهنده عظيم هادروني(LHC) شناخته مي شود و به دانشمندان کمک مي کند بينشي باور نکردني به آرايش فيزيکي دنياي ما داشته باشند. اين برخورد دهنده در واژگوني مدل هاي فعلي فيزيک نقش داشته است بنابر اين بد نيست کمي بيشتر در مورد آن بدانيد. برخورد دهنده برخورد دهنده عظيم هادروني بين سال هاي ۱۹۹۸ و ۲۰۰۸ ساخته شد و اولين عمليات خود را پس از تاخير يک ساله به دنبال يک حادثه در بيستم نوامبر ۲۰۰۹ انجام داد. علت اين حادثه خطاي الکتريکي در نتيجه نشت چندين تن مايع خنک کننده هليوم به تونل بود. هزينه اين پروژه عظيم ۹ ميليارد دلار براي ساخت و ساز بود که آن را به گران قيمت ترين دستگاه ساخته شده تبديل مي کند. همان طور که از اسم LHC پيداست، اين دستگاه پرتوهايي از ذرات کوچک مانند هادرون را در سرعت بسيار بالا به هم برخورد مي دهد. اين ذرات با ۱۳ترالکترون ولت از ترکيب انرژي پرتاب مي شوند، در نتيجه ذرات متراکم ايجاد مي شوند که ۱،۰۰۰،۰۰۰ برابر از هسته خورشيد داغ تر هستند. اين يکي از دلايلي است که اين تاسيسات در زير زمين ايجاد شده و اينکه چرا تا ۱٫۹ درجه کلوين سرد مي شود و يا چرا ۱٫۹ درجه بالاي صفر مطلق است. اين موارد تنها بخشي از نکات جالب LHC هستند. در طول حلقه ۱۷ مايلي(۲۷ کيلومتر)، ۱۶۰۰ آهنربا پرتو ها را انحنا داده و در تونل به يکديگر برخورد مي دهند. آهنرباها از رشته هاي کوچک مس به هم تابنده با آلياژ نوبيوم تيتانيوم ساخته شده اند که اگر از هم باز شوند پنج بار به خورشيد رسيده و باز مي گردند و باقيمانده آن براي پيچيدن به دور ماه کافي خواهد بود. تمامي اين مواد مغناطيسي پرتوهاي ذرات را به سرعت فوق بالا شتاب مي دهد که کمي از سرعت نور کمتر است. زماني که آن ها در چنين سرعتي به هم برخورد مي کنند، ذرات کوچک به ذرات زير اتمي تبديل مي شوند و در يک محيط پر انرژي با يکديگر برخورد مي کنند که چيزي شبيه شرايط جهان در هنگام بيگ بنگ است. در پي اين انفجار ها، محققين به دنبال سرنخ هاي جديد در مورد کارکرد جهان مي گردند. به منظور جمع آوري و تحليل ميزان زيادي داده ايجاد شده توسط LHC، يک شبکه جهاني متشکل از ۱۷۰ مرکز کامپيوتر در ۳۶ کشور وجود دارد که ده ها پتابايت داده را در سال دريافت مي کند. اين شبکه آن‌قدر بزرگ است که رکورد جهاني گينس براي بزرگ‌ترين شبکه توزيع کامپيوتر بر روي زمين را دارد. بوزون هيگز در حال حاضر ما از مدل استاندارد فيزيک ذرات براي توضيح کارکرد ذرت فيزيکي استفاده مي کنيم. مدل استاندارد که در طي قرن بيستم توسط دانشمندان مختلف تکامل يافت، تا کنون در توضيح بخش هاي قبال مشاهده جهان که تنها ۵ درصد کل جهان است، ثابت مانده بود.۹۵ درصد باقيمانده شامل ماده تاريک و انرژي تاريک و هر نيروي بالقوه ديگري مي شود. حتي بخش هاي قابل مشاهده نيز سوالات بي پاسخ بسيار دارد. مدل استاندارد حتي براي جاذبه نيز پاسخي ندارد و با نظريه نسبيت ناسازگار است. در اينجا LHC وارد مي شود. تا کنون آزمايشات LHC تاييد کرده اند که وجود بوزون هيگز که نام مستعار آن “ذره خدا” است، وجود دارد که يک جنبه تئوري مهم در مدل استاندارد بود و هيچ وقت تا پيش از آزمايشات LHC در جولاي ۲۰۱۲ ديده نشده بود. بوزون هيگز يک ذره گريزان با جرم بالا است و همان چيزي است که به مواد در جهان جرم مي بخشد و اساسا اجازه مي دهد اشيا در جهان وجود داشته باشند. ساير ذرات مانند هادرون هاي بيگانه اي همچون X(3872)، Z(4430)، Zc(3900)، و Y(4140 نيز به همراه چند ذره تاييد نشده ديگر در آزمايشات LHC ديده شده اند. امنيت LHC و برخورد ذرات هنگام سروکار داشتن با چنين ميزان بالاي انرژي و تجهيزات گران و قدرتمند اين سوال پيش مي آيد: آيا امن است؟ پاسخ کوتاه به اين سوال بله است اما اين باعث نمي شود افراد فرضيه هاي مختلف ايجاد نکنند. دانشمندان شناخته شده اي همچون استفن هاوکينگ و نيل دگراس تايسون رويدادهاي فاجعه باري را در نتيجه استفاده از LHC شرح داده اند که شامل ايجاد يک سياه چاله کوچک، نابودي زمين و توليد ذرات نظري مخرب با نام ” strangelets” هستند. هاوکينگ همچنين هشدار داده است که بوزون هيگز يک کشف خطرناک و ويرانگر است و بايد آن را به کناري نهاد. چنين نگراني هايي از طرف چهره هاي برجسته علمي باعث ايجاد تئوري هاي توطئه در رابطه با LHC شده است. يکي از خلاقانه ترين اين تئوري ها ادعا مي کند که CERN (سازمان اروپايي تحقيقات هسته اي) مي خواهد با استفاده از LHC دروازه جهنم را باز کند تا افراد را به جهان هاي موازي انتقال داده و با موجودات خبيث ارتباط برقرار کند. البته در حقيقت اين نظريه باعث باز شدن بحثي در ميان محققين شده است که شايد LHC به کشف و اثبات جهان هاي موازي يا ساير ابعاد کمک کند. يکي ديگر از اين تئوري ها اتصال CERN به الهه هندوي آفريننده و تخريب يعني شيوا است که به عنوان طلسم براي LHC عمل مي کند و يک مجسمه از آن در ورودي LHC قرار دارد. بسياري بر اين باورند اين يک اعتراف زيرکانه است که چيز ديگري در CERN در شرف وقوع است. در واقعيت حضور اين مجسمه به راحتي قابل توضيح است: مجسمه يک هديه از طرف دولت هند براي بزرگداشت تکميل LHC بوده و CERN احساس کرده است مجسمه شيواي سازنده و تخريب کننده يک استعاره مناسب براي عملکرد LHC است. آينده LHC و فيزيک ذرات چيست؟ اکنون که محققين از LHC براي يافتن بوزون هيگز استفاده کرده اند، وظيفه بعيد اين تاسيسات چيست؟ کشف بوزون هيگز تنها آغاز کار است. محققين اميدوارند ساير انواع بوزون و ذرات بنيادي را پيدا و از LHC براي آغاز آزمايشات نظريه ابرتقارن استفاده کنند. اين نظريه هر ذره از ماده يک همتا دارد که بزرگ‌تر است و در جايي ديگر از جهان قرار دارد. همچنين برنامه ريزي شده است که LHC ارتقا يافته و درخشندگي بالا دريافت کند که طيف را افزايش داده و در اين صورت نتايج قابل مشاهده مي شوند. به عبارت ساده تر محققين قادر خواهند بود آزمون را بهتر مشاهده کنند زيرا تونل روشن تر خواهد بود. اين امر به دلايل مشخصي مهم است اما علت اصلي اين است که LHC با درخشندگي فعلي بازدهي نداشته و ديگر اکتشافاتي صورت نمي گيرد. در اوايل کار اين دستگاه، ميزان اکتشافات بسيار بيشتر از اواخر کار آن بوده است. تنها راه براي افزايش ميزان اکتشافت، ارتقاي اين دستگاه است. دانشمندان اميدوارند روزي بتوانند با استفاده از LHC ماده تاريک و ابعاد پنهان جهان را ببينند با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد