ذره‌ای که نگاه انسان به جهان را تغییر می‌دهد - ایران در پروژه بزرگ علمی

مهر - دو آزمایش اطلس و CMS در برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن سوئیس هفته گذشته گزارشی را منتشر کردند که می تواند اولین نشانه های وجود ذره بنیادی "بوزون هیگز" باشد. در این راستا خبرگزاری مهر مصاحبه ای را مدیرکل پروژه CMS انجام داد.

به گزارش خبرنگار مهر، در روزهای اخیر دو برخورد دهنده بزرگ دنیا در رقابتی تنگاتنگ گزارشاتی را درباره نشانه هایی از وجود بوزون هیگز منتشر کرده اند.

به طوریکه فیزیکدانان دو آزمایش CMS و ATLAS در برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن واقع در تونلی به طول 27 کیلومتر در زیر مرز فرانسه و سوئیس در کنفرانس بین المللی Eps-Hep 2011 (فیزیک پر انرژی اروپا) در گرنوبل فرانسه اعلام کردند که به نتایج غیرمنتظره ای دست یافته اند که می تواند راه را برای تائید وجود بوزون هیگز باز کند.

از زمانی که وجود این ذرات در سال 1964 پیش بینی شد، بوزون هیگز یکی از تحت تعقیب ترین ذرات در جهان فیزیک بوده است. این ذره بخشی از مکانیزیمی است که در تمامی ذرات جرم ایجاد کرده است. مدل استاندارد فیزیک ذره ای که با دقتی بالا مورد بررسی قرار گرفته نیز برای یکپارچه کردن نیروهای اتمی و نیروهای الکترومغناطیسی که فروپاشی اتمی را متعادل ساخته و نور، مغناطیس و الکتریسیته را کنترل می کنند، به پدیده ای مانند هیگز نیاز دارد.

هفته گذشته، دو ردیاب اطلس و CMS در برخورد دهنده بزرگ هادرون در شورای تحقیقات هسته ای اروپا (CERN) موفق به کشف توده ای از کنشهای ذره ای جالب توجه در جرمی مابین 140 تا 145 گیگا الکترون ولت شدند.

نشانه های ثبت شده در ردیاب اطلس و CMS از سطح اطمینان 2.8 سیگما برخوردارند. درجه اطمینان سیگمای 2.8 به این معنی است که از هزار احتمال یک احتمال وجود دارد که نتایج به دست آمده با خطاهای آماری ارتباط داشته باشند.

همچنین دو ردیاب DZero و CDF شتابگر تواترون (Tevatron) در لابراتوار فرمی (Fermilab) واقع در شیکاگوی آمریکا نیز نشانه هایی مشابه را در محدوده 140 گیگا الکترون ولت کشف کردند.

با این همه یافته های تواترون نسبت به یافته های هادرون در سطح اطمینان پایین تری قرار دارند. سطح اطمینان پنج سیگما، سطحی است که معمولا برای اطمینان از یک یافته علمی رسمی به آن نیاز است در حالی که سطح اطمینان از یافته های تواترون برابر با 1 سیگما است.

در راستای انتشار این گزارشات شگفت انگیز، خبرگزاری مهر مصاحبه ای را با "گوئیدو تونلی" (Guido Tonelli) مدیر کل آزمایش بین المللی CMS انجام داد که در ادامه می خوانید:



* خبرگزاری مهر - گروه فناوریهای نوین: به عنوان اولین سئوال، بوزون هیگز را به زبانی ساده توضیح دهید... .



- "گوئیدو تونلی" (Guido Tonelli) مدیر کل آزمایش بین المللی CMS: نخستین بار یک فیزیکدان اسکاتلندی به نام "پیتر هیگز" برای توضیح اینکه چرا ذرات ابتدایی در بین خود تا این حد متفاوت هستند فرضیه وجود بوزون هیگز را مطرح کرد.



* چرا کشف بوزون هیگر تا این حد در فیزیک ذرات از اهمیت برخوردار است؟



- چون یکی از بزرگترین مسائل فیزیک مدرن را حل می کند. این ذره، یک خاصیت دینامیک از ماده است. تمام ذرات در خط اصلی، بدون جرم هستند اما برپایه اینکه چقدر در یک میدان تصاعدی حاصل از بوزون هیگز فعل و انفعال داشته باشند کم و بیش سنگین می شوند. کشف بوزون هیگز به طور ریشه ای می تواند نگاه ما به ماده و جهانی که در اطراف ما وجود دارد را تغییر دهد.



* دو آزمایش CMS و اطلس در چه فازی از تحقیقات خود درباره این ذره قرار دارند؟



- اطلس و CMS هنوز در حال برداشتن اولین گامهای خود هستند. با وجود این، نتایجی که در کنفرانس بین المللی گرنوبل فرانسه عرضه شد نشان داد که این آزمایشات LHC نسبت به آزمایشات رقیب در برخورد دهنده "تواترون" لابراتوار فرمی در شیکاگو از حساسیت بالاتری برخوردارند.



* آزمایشات اطلس و CMS در تحقیقات جدید خود به سطح اطمینان 2.8 سیگما دست یافتند در حالی که این نتایج در برخورددهنده "تواترون" برابر با 1 سیگما است. آیا این بدان معنی است که سرن نسبت به لابراتوار فرمی به بوزون هیگز نزدیکتر شده است؟



- متاسفانه ما کاملاً مطمئن نیستیم وقایعی که در LHC در منطقه جرم پایین دیدیم نشانه ای از وجود بوزون هیگز باشد. در حقیقت این سیگنالها تنها می تواند مربوط به نوسانات استاتیک عمق آزمایش باشند. بنابراین نیاز داریم که در این مورد دقت بسیار بالایی کنیم. اگر آن چیزی که دیدیم اولین شاخص نشانه وجود بوزون هیگز باشد بدون شک زمانی که تعداد برخوردها را به 5 یا 10 برابر بیشتر از آنچه که تا به امروز ثبت کرده ایم برسانیم می توانیم صحت این موضوع را بفهمیم. پس هنوز برای کسب نتایج دقیق به کمی زمان نیاز داریم.

* به نظر شما LHC خواهد توانست این ذره را همانطور که پیش بینی شده است تا پایان سال 2012 پیدا کند؟



- اگر ماهیت وجود بوزون هیگز با ویژگیهایی که در مدل استاندارد فرض شده است سازگار باشد به سختی بتوان از اکنون تا پایان سال آینده به این نتایج رسید اما می تواند چیزی همانند آنچه که در گذشته نیز بارها اتفاق افتاده بود رخ دهد؛ اینکه جستجوی بوزون هیگز منجر به کشف چیز دیگری شود و یا شاید به سادگی بفهمیم که نظریه شیک پروفسور هیگز در اطلاعات تجربی قیاس ندارد.



* چند ماه قبل آزمایش CDF تواترون نتیجه ای را درباره بوزون W با سطح اطمینان 5 سیگما اعلام کرد اما بعد، آزمایش Dzero نتوانست این نتایج را تائید کند. چرا؟



- در حوزه کاری ما این نوع عدم مطابقت در بین آزمایشات عادی است. فیزیک تجربی بسیار دشوار است. فیزیکدانان به دنبال پدیده های غیر قابل درکی می گردند که در زیر میلیاردها اطلاعات دفن شده اند. در این آزمایشات اثرات دستگاهها و یا خطاهای سیستماتیک مرتبط با یک اندازه گیری می توانند کمتر از ارزش واقعی تخمین زده شوند. به همین دلیل است که هم در برخورد دهنده تواترون و هم در برخورد دهنده LHC دو آزمایش همزمان و در رقابت با هم بر روی یک موضوع کار می کنند. با دو دستگاه آشکارساز مختلف که به دنبال یک نشانه می گردند می توان نتایج را با دقت بیشتری بررسی کرد و با استفاده از تکنیکهای کاملاً مختلف به دنبال تائید آنها بود.



* CMS و اطلس در کنگره "لپتون- فوتون 2011" شرکت خواهند کرد. آیا نتایجی که قرار است در این کنگره ارائه شوند می توانند نشان دهنده امید جدیدی در مطالعه بر روی بوزون هیگز باشند؟



- امیدوارم اینطور باشد. ما درحال جمع آوری اطلاعات جدیدی هستیم که امیدواریم به زودی آنها را تجزیه و تحلیل کنیم. هم CMS و هم اطلس نتایج جدیدی را ارائه خواهند کرد و ترکیب نتایج این دو آزمایش LHC در این کنگره به جامعه علمی معرفی خواهد شد.



* می دانیم که دانشمندان ایرانی هم در بین اعضای آزمایش شما هستند. اما از کدام مراکز علمی؟



- دانشمندان ایرانی که در CMS شرکت دارند از همکاران بسیار گرامی ما هستند. در میان آنها از یکی از خبره ترین فیزیکدانان به نام پروفسور "حسام الدین ارفعی" نام می برم که همراه وی محققان جوان و دانشجویان پست دکتری موسسه تحقیقات و دانشهای بنیادی (IPM) تهران کار می کنند. CMS یک پروژه علمی جهانی است که بهترین دانشمندان را از 40 کشور از تمام قاره ها جمع کرده است و ایران نیز یکی از این کشورها است. باید به خاطر خدماتی که دانشمندان شما به یکی از مهمترین پروژه های علمی دنیا می کنند به خود افتخار کنید.



* در پایان اگر صحبتی درباره CMS باقی مانده است بفرمائید... .



- CMS آزمایشی است که در برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن کار می کند. هدف اصلی این آزمایش، کشف بوزون هیگز، تحقیق درباره نشانه های احتمالی "سوپر قرینگی" و بررسی مدلهای "فرا بُعدی" است. این آشکارساز که در مدت 16 سال ساخته شد حاصل همکاری بیش از 3 هزار فیزیکدان و مهندس از 160 دانشگاه و موسسه تحقیقاتی از سراسر دنیا است.

-------------------------------

گفتگو: هدی عربشاهی