مشاهدهٔ شکست ـ تقارن بار الکتریکی

سالهای ۱۹۳۰ بود که ورنر هایزنبرگ ادعا کرد که نوترون و پروتون در واقع دو جلوه از یک حقیقت به نام نوکلئون هستند. بعدا معلوم شد که بسیاری از واکنشهای هسته ای طوریست که اگر جای پروتون …

سالهای ۱۹۳۰ بود که ورنر هایزنبرگ ادعا کرد که نوترون و پروتون در واقع دو جلوه از یک حقیقت به نام نوکلئون هستند. بعدا معلوم شد که بسیاری از واکنشهای هسته ای طوریست که اگر جای پروتون و نوترون عوض شود (یا برعکس)، اتفاقی نمی افتد و آب از آب تکان نمی خورد.

اما مدتی بعد بصورت نظری پیشنهاد شد که این شباهت ِ نزدیک بین این دو ذره باید در جاهایی بشکند و از همین رو قانونی بنام شکست ـ تقارن ـ بار CBS یا (Charge Symmetry Breaking) وضع شد . اینک در آزمایشهای جداگانه ای در تسهیلات ِ سیکلوترونی دانشگاه ایندیانا IUCF و سیکلوترون تریومف TRIUMF کانادا استادان فیزیک موفق شدند که شکست تقارن بار را اندازه بگیرند

این اثبات به ما این توانایی را می دهد که به علت اصلی تفاوت خیلی کم در جرم نوترون و پروتون پی ببریم. این به این معناست که به علت اختلاف جرم کوارک بالا و پایین می توان دست یافت. اد استفنسون Ed Stephenson درباره ی تشخیص ِ این پدیده ی نادر گفت: همجوشی دو هسته ی هیدروژن ِ سنگین برای تشکیل دادن ِ یک هسته ی هلیوم و یک پیون ِ بی بار یکی از شواهد ِ نیروی قوی برای ترکیب ِ دو هسته در هم است. اما این آزمایش در کل امکان پذیر نیست چرا که طبیعت سعی داشت نشان دهد که به هیچ وجه تمایل ندارد که تقارن بار را نقض کند. اما در دو ماه گذشته این آزمایش را در شرایط دقیقتر بارها مشاهده کردیم و این شاهد خوبیست بر اینکه قانون شکست تقارن بار وجود دارد.

در تریمف هم آلنا اوپر Allena Opper مشاهده ی CBS را به طریق دیگر اینچنین توضیح داد: همجوشی پروتون و نوترون که می تواند بعنوان یکی از محصولات خود پیون بارداری را تولید کند را بررسی کردیم. این آزمایش را از منظر ناظر ساکن طراحی کردیم که در آن نوترون و پروتون در مرکز به هم برخورد کنند و این پیون را تولید کنند. خوب ما یک پرتو از پیون باردار را (به فراوانی ۰.۱۷%) در یک جهت خاص توانستیم آشکار کنیم. این بی تقارنی در تولید به CBS اعتبار بخشید.

این دو را که کنار ِ هم بگذاریم می بینیم که آزمایشهای اثبات ِ CBS ثروتی از اطلاعات را به دنیای ما خواهند آورد. مثلا اینکه بین دو ذره ی نوکئون تفاوت کوچکی از لحاظ مغناطیسی وجود دارد. خب این تفاوت می تواند علت اصلی تفاوت اندک جرمی بین ایندو باشد چرا که یکی دارد مقداری انرژی حبس شده در خود را هم حمل می کند.

منبع: خبرنامه فیزیک