جهان فیزیک، چشم‌انتظار تأیید یک کشف

چندی پیش، پژوهش‌گران مستقر در شتاب دهنده‌ی تواترون در نزدیکی  شیکاگو؛ همچون همیشه در حال بررسی برخوردهای پروتون آنتی‌پروتونی‌ای بودند که تنها راه ممکن بشر برای بازتولید ذرات بنیادین نهفته در اعماق ماده است. اما آنان به‌هنگام بررسی برخورد‌ها، نتیجه‌ی نامتعارفی گرفتند: برخورد‌ها، فورانی از ذرات سنگین و ناشناخته‌ای با جرم سنگین 144گیگاالکترون‌ولت را تولید کرده بود. در وبسایت آزمایشگاه فرمی‌لب می‌خوانیم: «نوعی قله در نمودار نتایجمان به‌چشم می‌خورد که اگر صحتش اثبات شود؛ دانشمندان بایستی وجود چنین ذره‌ای را بپذیرند». مشکل اینجاست که هیچ ذره‌ای با جرم 144گیگاالکترون‌ولت، در فهرست دانسته‌هایمان وجود ندارد. هرچند که بازه‌ی جرمی پیش‌بینی‌شده برای ذره‌ی هیگز بوزون، از 115تا 185گیگاالکترو‌ن‌ولت است؛ اما خصائص پذیرفته‌شده‌ی این ذره در چارچوب مدل استاندارد ذرات بنیادی که پذیرفته‌شده‌ترین مدل توجیه‌گر رفتار ذرات، در علم فیزیک ذرات بنیادین به‌شمار می‌رود با الگویی که پژوهش‌گرانِ تواترون بدان پی برده‌اند؛ اصلاً هم‌خوانی ندارد.

«پیرلوئیجی کاتاستینی» (Pierluigi Catastini)؛ یکی از این پژوهش‌گران است؛ که می‌گوید: «اگر این واقعاً یک ذره‌ی جدید باشد؛ وجودش را نمی‌توان از طریق مدل استاندارد ذرات بنیادی توضیح داد. [ضمناً] این، هیگز بوزون هم نمی‌تواند باشد. ما، نیازمند مدل جدیدی برای شرح آنچه که دیدیم، هستیم. اگر این، واقعاً ذره‌ای جدید باشد، علم فیزیک ذرات بنیادی، نیازمند دگرگونی‌ست».

جهان فیزیک، سخت تحت تأثیر احتمال وجودِ این ذره‌ی جدید، قرار گرفته است. قوانین جدیدی، هم‌ساز با این ذره؛ نیازمند تدوین است، حال‌آنکه مدل کنونی، تنها وجود ذرات روبرو را به رسمیت می‌شناسد: فوتون‌ها، گلوئون‌ها، Z و W بوزون‌ها و همچنین ذرات پیش‌بینی‌شده، اما نادیده‌ی گراویتون، و هیگز بوزون. در مقاله‌ی مرتبطی که به‌شکل آنلاین انتشار یافته؛ دانشمندان، این ناهمسازی را «سرچشمه‌ی یک فیزیک جدید» خوانده‌اند؛ ذره‌ای که با کوارک‌ها (یعنی واحدهای سازنده‌ی پروتون‌ها و نوترون‌ها) واکنش می‌دهد، اما با اکترون‌ها (یا به‌شکل عمومی‌ترش، «موئون»‌ها)، واکنش نمی‌دهد. «مایکل ترنر (Michael S. Turner)، اخترفیزیکدان دانشگاه شیکاگو در گفتگو با LiveSience می‌گوید: «این، کشف بزرگ و نامنتظره‌ای‌ست که قادر به دگرگون‌سازی سراسری  فیزیک انرژی‌های بالا و همچنین کیهان‌شناسی‌ست، چراکه این دو رشته نهایتاً به‌هم می‌رسند. اگر در این بین، «اگر»  بزرگی هم وجود دارد: اگر البته کشف‌اش اثبات گردد و مدل استاندارد هم از پس توضیح‌اش برنیاید».

پژوهش‌گران، احتمال بروز هرگونه اشتباهی در مشاهداتشان را منتفی دانسته‌اند؛ اما می‌گویند که ممکن است این داده‌های نامتعارف، اساساً اشتباهی آماری باشد. با این‌حال اگرچنانچه وجود چنین ذره‌ای به اثبات رسد، این نخستین ذره‌ی کشف‌گشته‌ در آزمایشگاه فرمی‌لب؛ پس از سال 1995خواهد بود که در آن سال، پژوهش‌گران موفق به آشکارسازیِ کوارک در شتابدهنده‌ی تواترون شدند.

حال که یافته‌های این گروه انتشار یافته، فرآیند طولانی بازبینی و تأییدشان آغاز شده است. اگر این ذره وجود داشته باشد؛ بایستی شتابدهنده‌های دیگری نظیر LHC هم وجودش را به تأیید رسانند. اگر این رخداد هم اتفاق افتد؛ دیگر همه‌ی کتاب‌های فیزیک را باید از سر نوشت.

فراوری: محسن مرادی

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع:

PCmag.com ،final.gov