نتایج محققان در سرن به “فیزیک جدید” اشاره دارد!

در حال حاضر «مدل استاندارد فیزیک ذرات» به بهترین نحو ذرات بنیادی و فعل و انفعالات آن‌ها را توضیح می‌دهد. نتایج جدیدِ محققان سرن در آزمایش LHCb (برخورد دهنده هادرونی بزرگ آزمایش زیبایی) نشان می‌دهد که بر اساس مدل استاندارد، ذرات آنگونه که باید رفتار نمی‌کنند.

image e Beauty Meson

“مدل استاندارد فیزیک” پیش‌بینی‌های دقیقی در مورد خواص و فعل و انفعالات ذرات بنیادی ارائه می‌دهد که توسط آزمایش‌های زیادی از زمان آغاز این مدل در دهه ۶۰ تأیید شده است. اما مدل استاندارد همچنان ناقص است. این مدل قادر به توضیح برخی رازهای کیهان نظیر غلبه‌ی ماده بر پادماده، توضیح منشاء ماده تاریک نیست یا نمی‌تواند الگوهای مشاهده شده در قدرت‌های فعل و انفعال ذرات را توضیح دهد. بنابراین، فیزیکدانان به دنبال «فیزیک مدرن» هستند – ذرات جدید و فعل و انفعالاتی که می‌توانند نقص‌های مدل استاندارد را توضیح دهند.

دکتر “میتچ پاتل”، فیزیکدان در کالج امپریال لندن و عضو مشارکت LHCb گفت: «وقتی برای اولین‌بار نتایج را دیدیم، تمام بدنمان شروع به لرزیدن کرد و از شدت هیجان‌، ضربان قلبمان تندتر شد. البته خیلی زود است که بگوییم این انحرافی از مدل استاندارد است، اما شواهد بالقوه نشان می‌دهد که این نتایج هیجان‌انگیزترین چیزی است که من در ۲۰ سال فعالیتم در این رشته مشاهده کرده‌ام. ما سفری طولانی را تا رسیدن به اینجا طی کرده‌ایم».

اندازه‌گیریِ دانشمندان دو نوع واپاشی کوارک‌های زیبایی(کوارک‌های ته) را مقایسه می‌کند. اولین واپاشی شامل الکترون و دومین واپاشی شامل میون (یک ذره‌ی بنیادی دیگر مشابه الکترون اما حدود ۲۰۰ برابر سنگین‌تر) است. الکترون و میون همراه با یک ذره‌ی سوم به نام تاو نوعی لپتون ایجاد می‌کنند و اختلاف بین آنها را مزه(طعم) می‌گویند.

“مدل استاندارد” پیش‌بینی می‌کند که واپاشی‌ها شامل مزه‌های مختلفِ لپتون، باید با یک احتمال برابر رخ دهند، ویژگی که کلیت مزۀ لپتون نامیده می‌شود و معمولاً با نسبتی بین احتمالات تواپاشی اندازه‌گیری می‌شود. در مدل استاندارد، این نسبت باید بسیار نزدیک به عدد یک باشد. نتایج جدید نشانه‌هایی از انحراف از عدد یک را نشان می‌دهد: معنای آماری این نتیجه برابر با انحراف از معیار ۳.۱ است که نشان می‌دهد ۰.۱% احتمال دارد داده‌ها با پیش‌بینی‌های مدل استاندارد همخوانی داشته باشد.

پروفسور “کریس پارکس”، فیزیکدان دانشگاه منچستر، مرکز سرن و سخنگوی مشارکت LHCb گفت: «اگر انحراف از کلیت مزه لپتون تأیید شود، به یک فرآیند فیزیکی مثل وجود ذرات بنیادی و فعل و انفعالات فیزیک جدید نیاز خواهیم داشت. مطالعات بیشتری بر روی فرآیندهای مربوطه با استفاده از داده‌های موجود در حال انجام است. خیلی هیجان داریم که ببینیم نتایج فعلی تقویت می‌شوند یا خیر.»

مشاهدات اخیر با الگوی ناهنجاری‌های پیشین نیز همخوانی دارد. نتایج جدید نسبتِ بین احتمالات واپاشی را با دقت بیشتری نسبت به اندازه‌گیری‌های پیشین نشان می‌دهد و از تمام داده‌های جمع‌آوری شده توسط برخورد دهنده ذرات استفاده کرده است.

MDzPTFrKCWnCHTBXHN

دکتر “پائولا آلوارز کارتل”، فیزیکدان در آزمایشگاه کاوندیش مستقر در دانشگاه کمبریج و عضو مشارکت LHCb گفت: «این نتایج جدید به وجود یک ذره‌ی بنیادی یا نیروی بنیادی اشاره دارد که فعل و انفعالات متفاوتی دارد. هرچه داده‌های بیشتری داشته باشیم، این نتیجه محتمل‌تر خواهد شد. این اندازه‌گیری از بین یک سری نتایج شتاب دهنده هادرونی بزرگ که در دهه گذشته بدست آمده برجسته‌تر است – و همگی باید به یک توضیح مشترک اشاره کنند».

وی افزود: «نتایج هیچ تغییری نکرده، بلکه از عدم قطعیت آنها کاسته شده است، بنابراین توانایی ما برای تشخیص تفاوت‌های احتمالی با مدل استاندارد را افزایش داده است. درک فعلی ما از عناصر سازندۀ جهان بسیار اندک است، ما نمی‌دانیم که ۹۵% جهان از چه چیزی ساخته شده یا چرا چنین عدم‌تعادل بزرگی بین ماده و پادماده وجود دارد. کشف یک نیرو یا ذره‌ی بنیادی جدید، می‌تواند به فیزیک نوین اشاره کند و به سئوالات بنیادی بشر پاسخ دهد.»

این یافته‌ها محصول داده‌هایی است که محققان در “برخورد دهنده هاردونی بزرگ”(ال اچ سی) جمع‌آوری کرده‌اند. این یک دستگاه عظیم در یک تونل مدور زیرزمینی به طول ۲۷ کیلومتر در مرز فرانسه و سوئیس است. این دستگاه پرتوهایی از ذرات پروتون را برای مطالعه حد و مرزهای فیزیک به هم می‌کوبد. دکتر “هری کلیف”، فیزیکدان در آزمایشگاه کاوندیش و عضو مشارکت LHCb گفت: «این نتیجه باعث شد قلب‌ فیزیکدانان کمی تندتر بتپد. قرار است چند سالِ هیجان‌انگیزی را پشت سر بگذاریم تا کشف کنیم که آیا در نهایت چیز جدیدی بیابیم.»

این نتایج با آزمایش‌های بعدی – که قرار است اوایل سال آینده از سر گرفته شود – تایید شود می‌تواند یکی از بزرگترین کشفیات علم فیزیک در دوران اخیر باشد. کشف یک نیروی تازه در طبیعت منزل و مقصود فیزیک ذرات است. درک کنونی ما از اجزای تشکیل دهنده جهان خیلی ناقص است – نمی دانیم که ۹۵ درصد کیهان از چه چیزی تشکیل شده یا چرا چنین عدم توازن بزرگی میان ماده و پادماده وجود دارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature Physics منتشر شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید