تبعات علمى-فلسفى پرخرج ترين آزمايش تاريخ علم تونلى به آغازخلقت

واضح آرشیو وب فارسی:ايرنا: تبعات علمى-فلسفى پرخرج ترين آزمايش تاريخ علم تونلى به آغازخلقت
[فريبا كريمى]
چهارشنبه ۲۰ شهريور ماه روز پر هيجانى براى علاقه مندان دانستن جواب پرسشهاى بنيادين و بزرگ بود. در اين روز مقدمات بزرگترين ، پرهزينه ترين و پرسروصدا ترين آزمايش در آزمايشگاه سرن واقع در سوئيس با موفقيت به انجام رسيد چرا كه برخورد دهنده هادرونى بزرگ به طور رسمى فعاليت خود را آغاز كرد.
بشر همواره به دنبال جواب دادن به سؤالات بنيادين خود درباره طبيعت و منشأ عالم بوده است. اين كه عالم چگونه آغاز شد و چه فرجامى خواهد داشت چه قوانينى بر آن حكومت مى كنند آيا هستى از ذرات بنيادى تشكيل شده است چگونه مى توان تنوع و تكثر هستى را بر اين اساس توضيح داد اين سؤالات در فلسفه متعارف با عناوينى چون مسئله كثرت يا وحدت، موضوع جزء لايتجزا، مسئله حدوث يا قدم، براهين حركت و.‎/‎/ مطرح بوده اند.ظهور علم فيزيك در دوران جديد كه با مكانيك نيوتنى به يك اوج رسيد و نيز نظريه نسبيت در قرن بيستم كه انقلابى در فيزيك متعارف بود و بالاخره مكانيك كوآنتومى كه ديدگاه ما به دنياى خرد را دگرگون ساخت، منجر به پيدايش برخى سؤالات جديد در مرز بين فلسفه و فيزيك شده است. از اين قبيل اند سؤالاتى چون: ماهيت زمان و مكان چيست آيا در جهان خرد عليت برقرار است كيهان چند بعد دارد ماده تاريك كجاست انرژى تاريك چيست سنگ بناى طبيعت از چه ذراتى تشكيل يافته است انبوه سؤالاتى كه دستمايه نظريه هاى گوناگون فيزيكى و تفكرات فلسفى در قرن اخير بوده است. هر چه تئورى ها و نظريه هاى فيزيكى در اين زمينه جلوتر رفته و شاخ وبرگ بيشترى گرفته است، نياز به اثبات تجربى و آزمايشگاهى آنها بيشتر احساس مى شد و آرزوى بشرى را درباره حقيقت عالم، در هاله اى از ابهام و چرايى قرار مى داد.
براى آن كه با هيجان و شور فيزيكدانان نظرى و فلاسفه علم كه اين روزها اين رويداد را تعقيب مى كنند شريك شويم بد نيست كه ضمن آشنايى با شتاب دهنده سرن به برخى از نكات اين آزمايش اشاره كنيم.
برخورد دهنده هادرونى بزرگ - LHC- در مركز سرن، درعمق صد مترى زير زمين و در خاك فرانسه و سوئيس قرار دارد. اين شتابدهنده دايره اى به محيط ۲۷ كيلومتر را تشكيل مى دهد كه البته با شتابدهنده هايى كوچكتر يك مجموعه را تشكيل مى دهند. ساخت و آماده سازى اين شتابدهنده ۲۰ سال به طول انجاميد و بسيارى از كشورها از جمله ايران در ساخت آن سهيم بوده اند. ساخت و آماده سازى اين مجموعه ۱۰ ميليارد دلار هزينه در بر داشته. موضوعى كه هميشه از چالشهاى اصلى در راه پروژه هاى علمى بوده است. در اين برنامه عظيم كه مى تواند يكى از مهمترين دستاوردهاى قرن اخير باشد قرار است دو پروتون از دو جهت متضاد با سرعتى نزديك به سرعت نور-۱۱۰۰۰ دور در ثانيه در محيطى به طول ۲۷ كيلومتر- به يكديگر برخورد كنند. انرژى كه اين شتابدهنده به ذرات مى دهد ۱۰ برابرانرژى است كه شتابدهنده هاى ديگر مى توانند توليد كنند و ابعاد آن در حد تترا الكترون ولت است. اين ميزان انرژى لازم است تا بتوان پروتونها را به يكديگر برخورد داد وآنها را به ذرات تشكيل دهنده خود نظير كواركها و گلئونها تبديل نمود. نتيجه حاصل از اين آزمايش دانشمندان را در پاسخ به پرسشهاى زير يارى خواهد كرد:
در اولين لحظات پس از انفجار بزرگ چه اتفاقاتى به وقوع پيوست طبق نظريه هاى موجود، جهان از انفجارى بزرگ تشكيل يافته است. اما درك ما از چگونگى و چرايى اتفاقات در لحظات اوليه پس از انفجار كامل نيست. اين شتابدهنده قرار است شرايطى مشابه ميليونيم كسرى از ثانيه پس از انفجار بزرگ را در ابعاد آزمايشگاهى ايجاد كند. در لحظات اوليه پس از مهبانگ عالم سوپى داغ از ذرات بنيادين اوليه نظير كواركها و لپتونها و گلوئونها (حمل كننده هاى نيروى قوى) بوده است. هنگامى كه كيهان ۱۰۰۰ ميليارد درجه خنكتر مى شود كواركها و گلوئونها تركيب شده و نوترونها و پروتونها را به وجود مى آورند. در اين شتابدهنده قرار است شرايطى ايجاد شود كه در آن هسته ها بتوانند به عناصر سازنده خود يعنى همان كواركها و گلوئونها تجزيه شوند و از اين طريق مى توان اطلاعات ارزنده اى را از حالت اوليه ماده و اتفاقات ايجاد شده در عالم اوليه بدست آورد.
آيا ابعاد اضافى وجود دارند
مدل استاندارد ذرات شامل ۱۶ ذره بنيادين - 12 ذره مادى و ۴ ذره حامل نيرو هاى بنيادين- است. در اين مدل برهم نهى ۳ نيروى بنيادين طبيعت يعنى نيروى هسته اى قوى، نيروى هسته اى ضعيف و نيروى الكترومغناطيسى توضيح داده مى شود اما هنوز موفق به ادغام نيروى چهارم يعنى گرانش با سه نيروى ديگر نشده است. گرانش به راحتى با نيروهاى ديگر جفت نمى شود و نسبت به آنها بسيار ضعيفتر عمل مى كند. عده اى بر اين گمانند كه شايد وجود ابعاد اضافى (بيشتر از ۴ بعد شناخته شده فضا - زمان ) در عالم باعث شده گرانش در آنها نفوذ كند و ما تأثير آن را كمتر احساس كنيم. در انرژى هاى بالا فيزيكدانها قادر خواهند بود حركت ذرات را در ابعاد اضافى شناسايى كنند. براى مثال مى توان مشاهده كرد كه ذرات ناگهان ناپديد مى شوند و به بعد ديگر مى روند يا بالعكس ذراتى از ابعاد اضافى وارد دنياى ما مى شوند. اين شتابگر عظيم الجثه و قدرتمند با ايجاد انرژى در ابعاد تترا الكترون ولت شايد بتواند شرايطى را ايجاد كند تا اين ابعاد اضافى خود را نشان دهند.
ضد ماده ها كجا هستند
در انفجار اوليه مقادير يكسانى از ماده و ضد ماده بوجود آمده است. اما سؤال اينست كه ضد ماده كجاست هر ماده بنيادين يك پاد ماده با خواص متضاد خود دارد. مثلاً ضدماده پروتون ، آنتى پروتون با بار منفى و ضد ماده الكترون، پوزيترون با بارالكتريكى مثبت است. هنگامى كه ماده اى با ضدماده خود برخورد مى كند هر دو نابود شده و تبديل به انرژى مى شوند. در ابتداى انفجار بزرگ مقادير يكسانى ماده و ضد ماده خلق شده است، اما سؤال اينست كه چرا در لحظات اوليه عالم ماده و ضد ماده همديگر را كامل نابود نكرده اند بر سر ضدماده ها چه آمده آنها كجا هستند اين شتابدهنده با ايجاد شرايط به وجود آمدن ماده وضد ماده مى تواند توضيح دهد كه ضد ماده ها چه رفتارى از خود نشان مى دهند.
چرا برخى ذرات جرم دار هستند و برخى ديگر فاقد جرم ذرات نور-فوتونها- جرم ندارند اما ذرات ماده نظير الكترونها و كواركها، جرم دار هستند و ما دقيقاً نمى دانيم چرا ! فيزيكدان انگليسى پيتر هيگز در سال ۱۹۴۶ ميدانى را پيش بينى كرد -ميدان هيگز- كه در كل عالم پخش شده و با برخى ذرات برهمكنش دارد كه باعث به وجود آمدن جرم در آنها مى شود. اگر اين تئورى درست باشد اين ميدان مى بايد خود را به شكل ذره اى به نام هيگز نشان دهد. ذرات هيگز بسيار پر جرم تر از آن هستند كه شتابدهنده هاى كنونى قادر به توليد آن باشند اما اين شتابدهنده بزرگ ما را قادر خواهد ساخت تا از ماهيت اين ذره عجيب سر در بياوريم.
جرم گم شده كجاست ما تنها قادر به مشاهده ۴ درصد از جرم عالم هستيم و ۹۶ درصد عالم شامل ۷۳ درصد انرژى تاريك و ۲۳ درصد ماده تاريك از ديد ما پنهان مانده اند. انرژى تاريك مستقيماً قابل مشاهده نيست اما از تأثير آن در افزايش آهنگ انبساط عالم، مى توان به وجود آن پى برد. ماده تاريك نيز همانند انرژى تاريك مستقيماً قابل مشاهده نيست زيرا هيچ نورى از آن به چشم ما نمى رسد اما از تأثير آن برروى كهكشانها مى توان آن را رديابى كرد. در نظريه ابر تقارن گفته مى شود كه هر ذره داراى يك جفت ابرتقارنى است. اين ذرات ابرتقارنى شايد قادر باشند ما را در پيدا كردن راز ماده گم شده يارى دهند. يك جواب مى تواند اين باشد كه ماده تاريك از ذرات ابر تقارنى تشكيل يافته است. ماده اى كه اثرات عظيم گرانشى آن وجود دارد اما خود آن قابل شناسايى نيست!
قابل ذكر است كه به دليل حجم بالاى اطلاعات ايجاد شده و روند برنامه ريزى شده در طول اين آزمايشها ، نتايج به سرعت قابل ارائه نخواهند بود و شايد مدتها زمان نياز باشد تا نتايج نهايى ارائه گردد.
پاسخ به اين پرسشها دريچه اى است به دنياى ناشناخته هاى ذهن بشر و شادمانى از بابت دانستن بيشتر از ماهيت عالم.اما آيا به راستى اين آزمايش دانشمندان را شادمان خواهد كرد به قول پروفسور استيون هاوكينگ استاد فيزيك، هيجان انگيزتر اين خواهد بود كه اين شتابدهنده نتايجى بر خلاف پيش بينى ها ارائه دهد، آنگاه مشخص خواهد شد كه ما اشتباه كرده ايم و بايد بيشتر بينديشيم!
آيا اين بار آزمايش ها قادرند به پيش بينى هاى دانشمندان صحه گذارند يا طبيعت خواب جديدى براى آنها ديده است
چهارشنبه 27 شهريور 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ايرنا]

[مشاهده در: www.irna.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 277]