هیگز بوزون کشف سال

سال ۲۰۱۲ میلادی, سالی پر از هیاهو برای علم بود این سال نه تنها برخی از هیجان انگیزترین رویدادهای علمی را به خود دید که با بروز برخی از جدی ترین شایعات علم گونه نشان داد هنوز راه درازی تا نهادینه شدن دیدگاه علمی در جوامع فاصله است

سال ۲۰۱۲ میلادی، سالی پر از هیاهو برای علم بود. این سال نه‌تنها برخی از هیجان‌انگیزترین رویدادهای علمی ‌را به خود دید که با بروز برخی از جدی‌ترین شایعات علم‌گونه نشان داد هنوز راه درازی تا نهادینه‌شدن دیدگاه علمی ‌در جوامع فاصله است.

یکی از مهم‌ترین خبرهای علمی ‌که امسال توجه همه مردم را به خود جلب کرد و نه‌تنها در میان دانشمندان در سراسر جهان که در بین مردم عادی خبر‌ساز شد، کشف ذره‌ای بنیادی بود که به احتمال بسیار زیاد ذره گریز‌پای هیگز است؛ کشفی که در سرن، آزمایشگاه فیزیک ذرات بنیادی اروپا اتفاق افتاد و نشان داد نظریه‌ای که حدود نیم قرن قبل وجود این ذره را در مدل استاندارد ذرات پیش‌بینی می‌کرد به واقعیت نزدیک است.

این کشفی بود که راه خود را به فهرست نهایی نامزدهای چهره سال مجله تایم نیز باز کرد.

شتاب‌دهنده‌های ذرات یکی از ابزارهای ضروری برای کشف ماهیت جهانی هستند که در آن زندگی می‌کنیم. سرن برای این‌که بتواند به عمیق‌ترین رازهای جهان نفوذ کند، بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده جهان تا زمان حاضر را به نام LHC ـ یا شتاب‌دهنده بزرگ ‌هادرونی ـ ساخته است. بخش اصلی این ماشین که ساخت آن، مدت ده سال ـ از ۱۹۹۸/۱۳۷۷ تا ۲۰۰۸/۱۳۸۷ ـ به طول انجامید، مسیری دایره‌ای به محیط ۲۷ کیلومتر و در عمق ۱۷۵ متری زیر زمین است که در مرز فرانسه و سوئیس ساخته شده است. این ماشین تا پاییز سال ۲۰۱۲/۱۳۹۱ با توان چهار ترا‌الکترون ولت به ازای هر پرتو (متناظر با انرژی برخورد هشت ترا‌الکترون‌ولت) به فعالیت خواهد پرداخت؛ سپس ۲۰ ماه تعطیل خواهد شد تا پس از به‌روز‌رسانی‌های لازم، با توان نهایی خود که انرژی هفت ترا‌الکترون ‌ولت به ازای هر پرتو (متناظر با انرژی برخورد ۱۴ تراالکترون‌ولت) را شامل شود، به کار ادامه دهد.

ساز و کار این ماشین به این گونه است که پرتوهایی از ذرات ابتدا در حلقه‌هایی کوچک‌تر شتاب می‌گیرد و پس از افزایش سرعت‌شان از دو جهت وارد تونل اصلی می‌شود. ذرات در این مسیر می‌تواند تا آستانه سرعت نور سرعت بگیرد ‌(اگر این ماشین با حداکثر توانش کار کند سرعت پرتوها به ۹۹۹۹۹۹۱‌/‌۹۹ درصد سرعت نور می‌رسد) و سپس با یکدیگر برخورد کند. در اثر این برخورد، ذرات به اجزای تشکیل‌دهنده خود شکافته می‌شود و این برخورد با کمک چهار آشکارساز بزرگ این مجموعه به نام‌های اطلس، سی.ام.اس، آلیس و ال.اچ.سی.بی مورد مشاهده و رصد قرار می‌گیرد. براثر این برخوردها، شرایطی مشابه با دوران آغازین عالم به وجود می‌آید و ذرات بنیادی ناپایداری شکل می‌گیرد تا دانشمندان به کمک آن بتوانند به بررسی قوانین حاکم بر ذرات بنیادی بپردازند.

ایران بخشی از قطعات آشکارساز سی.ام.اس این شتاب‌دهنده را ساخته و همچنین چند نفر از دانشجویان و پژوهشگران ایرانی در این پروژه و بویژه در آشکارساز سی.ام.اس مشارکت دارند

این مسیر عظیم با کمک میدان‌های مغناطیسی که به کمک ۹۳۰۰ مغناطیس ابررسانای عظیم ایجاد می‌گردد، کنترل می​شود. برای این‌که در این آزمایش عوامل غیرمنتظره تا حد امکان کاهش یابد، داخل تونل این شتاب‌دهنده بهترین خلأ ممکن در روی زمین ایجاد شده است. این خلأ با خلأ موجود در فضای میان‌سیاره‌ای قابل مقایسه است و فشار داخلی آن ده برابر کمتر از فشار هوا در سطح ماه است. گرچه این ابزار بشدت خنک نگه داشته می‌شود و با نگهداشتن دمای آن در حدود منفی ۳‌/‌۲۷۱ سانتی‌گراد یا تنها ۹‌/‌۱ کلوین، دمای ماشین حتی از دمای محیط فضا کمتر است؛ اما دمایی که هنگام برخورد دو باریکه ذرات به وجود می‌آید در حدود صد هزار بار بیش از دمای مرکز خورشید است. به این ترتیب این ماشین گرم‌ترین و سردترین دماهای تولیدی در سیاره ما را به وجود می‌آورد.

حجم داده‌هایی که آزمایش‌های انجام شده توسط این ماشین در یک سال تولید می‌کند، آنقدر زیاد است که می‌تواند صد هزار لوح DVD را پر کند و بررسی و تحلیل آن توسط هزاران دانشمند در سراسر جهان سال‌ها به طول می‌انجامد. سرن که مبتکر وب در جهان به شمار می‌رود، برای پردازش این حجم عظیم از اطلاعات شبکه‌ای برای پردازش داده به نام گرید ـ Grid؛ که در فارسی به تورین محاسباتی ترجمه شده است ـ طراحی کرده که قدرت پردازش هزاران کامپیوتر را در سراسر جهان به اشتراک می‌گذارد. بیش از ده هزار نفر به طور مستقیم در آزمایش شتاب‌دهنده بزرگ هادرونی مشارکت دارند و ده‌ها کشور در ساخت و بهره‌برداری از آن نقش داشته‌اند.

دو آشکار‌ساز این ابزار یعنی آشکار‌سازهای اطلس و سی‌ام‌اس در میانه این کشف تاریخی قرار داشتند و توانستند برای اولین بار با قطعیت بالایی نشانه‌هایی از ذره‌گریز‌پای هیگز را به دام بیندازند. ذره‌ای که در مدل استاندارد ذرات، مسئولیت القای جرم به ذرات دیگر عالم را به عهده دارد.

ایران نیز در این پروژه مشارکت داشته است. ایران بخشی از قطعات آشکارساز سی.ام.اس این شتاب‌دهنده را ساخته و همچنین چند نفر از دانشجویان و پژوهشگران ایرانی در این پروژه و بویژه در آشکارساز سی.ام.اس مشارکت دارند.

اما کشف هیگز تنها دلیلی نبود که سرن را در معرض توجه نگه داشت و این ماشین قدرتمند نشانه‌هایی از ذرات دیگر را نیز به دام انداخته است. ال‌اچ‌سی نه‌تنها یکی از برجسته‌ترین خبرهای سال را به خود اختصاص داد که در سال آینده هم یکی از پرامیدترین مراکز علمی‌جهان است که چشمان دانشمندان را متوجه خود کرده است. زمانی که این ماشین با قدرت حداکثری خود بار دیگر دست به خردکردن ذرات بزند، رازهای بیشتری از عالم ما آشکار خواهد شد. انتظار عجیبی نیست که سال آینده جایزه نوبل فیزیک را از آن این ابزار بدانیم.

پوریا ناظمی