بزرگترين آزمايش علمي جهان به دنبال ذرات بنيادي

واضح آرشیو وب فارسی:ايرنا: بزرگترين آزمايش علمي جهان به دنبال ذرات بنيادي
علمي آموزشي. ‪۱. ۲. ۳‬
روز چهارشنبه بعد از ‪۱۴‬سال تلاش هزاران دانشمند از دهها كشور جهان و صرف ده ميليارد دلار هزينه ، نخستين پروتونها به دستگاه پيچيده‌اي در اعماق زمين در مرز ميان سوييس و فرانسه تزريق مي‌شود تا نظريه‌اي در مورد ذرات بنيادي آزمايش شود.

بيش از ده هزار دانشمند از ‪۸۵‬كشور از جمله ايران كه حدود يك سوم آنان درجه دكتري فيزيك دارند در اجراي اين پروژه همكاري كرده اند.

در اين آزمايش در دستگاهي متشكل از يك حلقه حاوي مغناطيس‌هاي بسيار سرد با پيراموني برابر ‪ ۲۷‬كيلومتر در عمق يكصد متري زمين در دو سوي مرز سوييس و فرانسه
دو پروتون با سرعت ‪۱۱‬هزار دور در ثانيه در جهت‌هاي مخالف به دور اين حلقه عظيم مي‌چرخند تا از برخورد آنها ذرات ناشناخته پديد آيد.

هنگامي كه پرقدرت‌ترين آزمايشگاه برخورددهنده ذرات ( ‪ ) LHC‬فعاليت خود را آغاز مي‌كند، برخي از عجيب‌ترين كشفيات نظير ماده نامريي يا ابعاد اضافي در فضا در معرض آزمايش قرار مي‌گيرد.

استفن هاوكينگز اخترفيزيكدان نامدار انگليسي معتقد است كه در اين آزمايش ، ذره بنيادي به نام ذرات هيگز به دست نخواهد آمد. او در اين مورد حاضر شده است ‪۱۰۰‬دلار شرط بندي كند.

اما برخي دانشمندان ديگر، خوشبين تر هستند. هوبرت ريوز اخترفيزيكدان فرانسوي به نشريه فرانسوي لومتن گفت آزمايش در شتاب‌دهنده هادرون در سازمان تحقيقات هسته‌اي اروپا (سرن) مي‌تواند نتايج غيرمنتظره‌اي به بار آورد كه دنياي فيزيك ذرات را براي هميشه تغيير دهد.

هاوكينگز مي‌گويد ازمايش بزرگ سرن مي‌تواند به يافتن ذراتي غير از ذرات هيگز شود. اثبات وجود ذراتي قرينه ذراتي كه اكنون شناخته شده هستند، مي تواند تئوري رشته را تاييد كند و به اين ترتيب ماهيت ماده تاريك مرموز كه كهكشانها را در كنار هم نگاه مي‌دارد، روشن شود.

از ديرباز براي فيزيكدانان اين معما مطرح بوده است كه ذرات چگونه جرم پيدا مي‌كنند. در سال ‪ ۱۹۶۴‬يك فيزيكدان انگليسي به نام پيتر هيگز اين عقيده را مطرح كرد كه بايد چيزي در پس زمينه وجود داشته باشد با خاصيت ويژه‌اي كه بتواند مثل يك چيز چسبناك عمل كند.

برخي منتقدان بيم آن دارند كه تحقيقات آزمايشگاه ابرتصادم گر هادرون از بدترين فرضياتي كه فيزيكدانان مطرح كرده‌اند نتايج ويرانگرتري داشته باشد براي آنان اين سوال مطرح است كه آيا اين برخورددهنده سياهچاله‌اي بوجود خواهد آورد كه زمين را مي‌بلعد يا ذراتي در فضا مي‌پراكند كه زمين را به يك توده داغ مرده تبديل مي‌كند؟
اما دانشمندان سازمان تحقيقات هسته‌اي اروپا يا همان سرن ‪CERN‬كه برخي از آنها يك نسل است روي اين برخورددهنده ‪۸/۵‬ميليارد دلاري كار مي‌كنند اين فرضيات را احمقانه مي‌دانند.

لين ايوانس سرپرست اين طرح مي‌گويد واضح است كه با راه اندازي اين شتاب دهنده دنيا به آخر نخواهد رسيد.

اين برخورددهنده از يك حلقه مغناطيس‌هاي بسيار سرد با پيراموني برابر ‪۲۷‬ كيلومتر تشكيل شده كه به يك ردياب عظيم به شكل بشكه متصل است. اين حلقه كه در مرز ميان سوييس و فرانسه قرار دارد در عمق ‪۱۰۰‬متري زير زمين مدفون است.

قرار است دانشمندان در اين تحقيقات، به جستجوي علايم ماده تاريك نامريي و انرژي تاريك بپردازند كه ‪۹۶‬درصد كيهان را تشكيل داده است و اميدوارند به پديده پيچيده ‪Higgs boson‬نگاهي بيندازند.گمان مي‌رود جرم ماده به خاطر وجود اين ذره باشد كه تاكنون كشف نشده است.

اين برخورددهنده مي‌تواند شواهدي از ابعاد اضافي فراهم كند كه براي فرضيه ابررشته ( ‪ ) superstring theory‬يك موهبت محسوب مي‌شود. اين فرضيه مي گويد كوارك‌ها كه ذرات تشكيل‌دهنده اتم‌ها هستند، رشته‌هاي لرزان كوچكي هستند.

اين فرضيه مي‌تواند بسياري از سوالات پاسخ داده نشده فيزيك را حل كند، اما حل آن نيازمند ‪۱۰‬بعد است كه بسيار بيشتر از سه بعد فضايي است كه حواس ما مي‌تواند احساس كند.

ايمني اين برخورددهنده كه هفت برابر قويترين رقيب آن در فرمي لاب واقع در نزديكي شيكاگو انرژي توليد مي‌كند، سالها مورد بحث بوده است. طبق برآورد فيزيكداني به نام مارتين ريس احتمال اينكه يك شتاب‌دهنده يك فاجعه جهاني ايجاد كند يك در ‪ ۵۰‬ميليون است.

هر چند اين احتمال بسيار كمي است، اما مشابه شانس برنده شدن در برخي بخت آزمايي است.

يك گروه سرن اخيرا با انتشار گزارشي به اين نتيجه رسيدند كه خطر وقوع يك حادثه فاجعه بار وجود ندارد. اين گزارش يافته‌هاي گزارش ايمني سرن در سال ‪۲۰۰۳‬را تاييد كرد و يك گروه پنج نفره از دانشمندان برجسته غيروابسته به سرن از جمله يك برنده جايزه نوبل بر اين نتايج صحه گذاشتند.

منتقدان اين تصادم گر در ماه مارس دادخواستي را در دادگاه هاوايي تنظيم كردند تا شروع فعاليت اين مجموعه را متوقف كنند. آنها مدعي هستند كه فعاليت برخورددهنده پيامدهاي ناخواسته‌اي دربردارد كه مي‌تواند در نهايت به تخريب سياره ما بينجامد.

دانشمندان سرن مي‌گويند از ‪۵/۴‬ميليارد سال پيش تاكنون كه منظومه شمسي تشكيل شد، پرتوهاي كيهاني زمين را بمباران كرده‌اند و تصادمهايي نظير آنچه كه براي اين برخورددهنده برنامه ريزي شده است ايجاد كرده‌اند و لي زمين تا به امروز زنده مانده است.

جان اليس فيزيكدان نظري در سرن مي‌گويد برخورددهنده فقط آنچه را كه هر ثانيه در طبيعت اتفاق مي‌افتد، آنچه كه ميلياردها سال است انجام مي‌شود بازآفريني مي‌كند .

منتقداني نظير واگنر مي‌گويند تصادماتي كه شتاب‌دهنده ها انجام مي‌دهند مي تواند بسيار خطرناكتر از پرتوهاي كيهاني باشد.

هر دو پديده ، ميكروسياهچاله‌هايي ايجاد مي‌كنند كه انواع زيراتمي سياهچاله‌هاي كيهاني است، سياهچاله‌ها ستارگان فروپاشيده‌اي هستند كه ميدان جاذبه آنها به حدي قوي است كه مي‌تواند سيارات و ساير ستارگان را ببلعد.

اما ميكروسياهچاله‌ها كه در اثر تصادم پرتوهاي كيهاني ايجاد مي‌شوند احتمالا با چنان سرعتي سير مي‌كنند كه بدون هيچ خطري از زمين مي‌گذرند.

اما منتقدان مي‌گويند سياهچاله‌هاي توليد شده از يك تصادم گر حركت بسيار كندتري دارند و داخل ميدان جاذبه زمين به دام مي‌افتند و در نهايت اين كره را تهديد مي‌كنند.

منتقدان مي‌گويند اين برخورددهنده ابتدا سياهچاله‌هاي كوچكي ايجاد مي‌كند كه اليس اين احتمال را رد مي‌كند. آنها مي‌گويند حتي اگر اين سياهچاله ظاهر هم شوند همانگونه كه استفان هاوكينگ فيزيكدان انگليسي پيش بيني كرده است بلافاصله از بين مي‌روند.

سرن در مورد ذرات خطرناك ‪strangelets‬خاطر نشان مي‌كند كه وجود آنها هيچ گاه به اثبات نرسيده است. حتي اگر اين ذرات داخل برخورددهنده تشكيل شوند به سرعت تجزيه مي‌شوند.

هنگامي كه برخورددهنده با نيروي كامل فعاليت كند دو پرتو پروتون با سرعت ‪۱۱‬هزاردور در ثانيه در جهت‌هاي مخالف به دور اين حلقه عظيم مي‌چرخند.

اين پرتوها در دو لوله به ضخامت شيلنگ آتش نشاني حركت مي‌كنند و داخل يك خلا كه سردتر و تهي تر از فضاي ماوراي جو است با سرعت حركت مي‌كنند.

مسير حركت اين پرتوها توسط مغناطيس‌هاي بسيار سرد خنك مي‌شود تا پرتوهاي اطراف اين حلقه‌ها را هدايت كند و مانع از عبور بسته‌هاي پروتون از درون مغناطيس‌هاي پيراموني شود.

مسير اين پرتوها در چندين ردياب استوانه‌اي كه در طول حلقه قرار دارند با يكديگر تلاقي مي‌كنند و تعداد معدودي از پروتون‌ها ي داخل آنها با يكديگر برخورد مي‌كنند. دو ردياب كه بزرگترين اين ردياب‌ها محسوب مي‌شوند ، درواقع دوربين‌هاي ديجيتالي عظيمي هستند كه هر كدام هزاران تن وزن دارند و قادرند هر ثانيه ميليونها عكس بگيرند.

اين ردياب‌ها ساليانه ‪۱۵‬پتابايت اطلاعات توليد خواهندكرد كه معادل كوهي از سي دي به ارتفاع ‪۱۲‬مايل است. تجزيه و تحليل اين اطلاعات نيازمند يك شبكه جهاني رايانه‌هاي پرسرعت است.

روز چهارشنبه در ساعت ‪۷‬و.‪ ۳۰‬دقيقه به وقت گرينويچ دستگاه شتاب‌دهنده براي آزمايش فعال شد اما آزمايش اصلي ‪۴۰‬روز بعد انجام مي‌گيرد و پردازش انبوه اطلاعات ناشي از آن ميتواند سالها بطول انجامد.

شماري از دانشمندان پژوهشگاه دانشهاي بنيادي (مركز تحقيقات فيزيك نظري و رياضيات ) ايران با سرن همكاري دارند.
چهارشنبه 20 شهريور 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ايرنا]

[مشاهده در: www.irna.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 171]