کشف ذراتي مرموز که از علم موجود سرپيچي مي کنند!

img kashf zarat marmoz

محققان در برخورد دهندۀ بزرگ هادرون در سوئيس شواهدي از وجود ذرات زيراتمي به دست آورده‌اند که رفتاري متناقض با آنچه در مدل استاندارد فيزيک اتمي پيش‌بيني شده، از خود نشان مي‌دهند.

مدل استاندارد فيزيک ذره‌اي در حال حاضر بهترين چيزي است که مي‌تواند رفتار و تعامل ذرات در سرتاسر جهان را توضيح دهد. اين مدل مدت‌ها است که به مرجع قابلي قبول تبديل شده‌ است، اما جاي خالي‌هاي قابل توجهي در آن وجود دارد.

 

براي مثال گرانش در مدل استاندارد جايي ندارد،‌ از اين رو فيزيکدانان براي سال‌ها در جستجوي قوانين فيزيکي فراتر از مدل استاندارد بودند و از دستگاه‌هايي مانند برخورد دهنده بزرگ براي يافتن نشانه‌هايي از اين پديده استفاده مي‌کنند، و اکنون به نظر مي‌آيد نشانه‌هاي قابل توجهي به دست آورده‌اند.

گروهي از دانشمندان بين‌المللي موفق به رديابي نشانه‌هاي ذره‌اي به نام لپتون‌ها شده‌اند،‌ نوعي بسيار ويژه از ذرات تحت اتمي که رفتار آنها بسيار عجيب و فراتر از چارچوب‌هاي پيش‌بيني‌شده توسط مدل استاندارد فيزيک است. محققان اين ذرات را در حين مشاهده زوال ذرات مزون B به ذرات سبک‌تر،‌ از جمله دو نوع لپتون به نام‌هاي لپتون تائو و مائون رديابي کردند.

براساس يکي از کليدي‌ترين مفاهيم مدل استاندارد به نام جهان‌شمولي لپتون، تمامي لپتون‌ها به صورتي مساوي تحت تاثير نيرويي بنيادين قرار دارند، و اين به آن معني است که تمامي لپتون‌ها بايد با سرعتي برابر دچار زوال شوند. اما در داده‌هاي ثبت شده محققان متوجه تفاوت کوچک اما محسوسي در سرعت تجزيه ذرات شدند. اين به آن معني است که نيروها يا ذراتي ناشناس مي‌توانند بر روند زوال لپتون‌ها اثرگذار باشند. LHCبه گفته حسن جواهري محقق ايراني دانشگاه مريلند،‌ مدل استاندارد مي‌گويد جهان با تمامي لپتون‌ها به يک شکل برخورد مي‌کند و در جهان لپتون‌ها دموکراسي حکمفرما است، اما به نظر مي‌آيد اگر بتوان ذرات و نيروهاي جديد را کشف کنيم، هيچ تضميني براي تاييد اين موضوع وجود نخواهد‌ داشت. جواهري مي‌گويد جهان‌ شمولي لپتون‌ها در مدل استاندارد از اهميت بالايي برخوردار است و اگر اين جهان‌شمولي مختل شود،‌ مي‌توان گفت نشانه‌هايي از فيزيک غيراستاندارد به دست آمده‌است.

در سال ۲۰۱۲ نيز برخورد‌دهنده خطي استنفورد با برخورد دادن الکترون‌ها به يکديگر به نتيجه مشابهي دست يافته‌بود و نتايج به دست آمده در برخورد‌ دهنده بزرگ هادرون نيز با حذف احتمال تاثير ماشيني بر نتايج آزمايش‌ها، يافته‌هاي محققان استنفورد را تاييد مي‌کند.

اطلاعاتي که دانشمندان در برخورد‌دهنده هادرون مورد استفاده قرار داده‌اند، طي اولين دور از فعاليت برخورد‌دهنده در سال‌هاي ۲۰۱۱ و ۲۰۱۲ و در همان آزمايشي به دست آمده‌است که منجر به تاييد وجود بوزون هيگز،‌ آخرين قطعه گم‌شده مدل استاندارد فيزيک شد. اما اکنون در دومين دور از فعاليت برخورد‌ دهنده هادرون با سطح انرژي بالاتر از هميشه، شانس دانشمندان براي ثبت زوال لپتون‌ها در حين وقوع افزايش خواهد‌ يافت.

جواهري مي‌گويد قرار است محاسبات جديدي انجام شده و در آزمايشي جديد داده‌هاي بيشتري ثبت شوند، هر نوع اطلاعاتي از اکنون به بعد مي‌تواند دانشمندان را نسبت به روند شکل‌گيري جهان هستي آگاه سازد. براي مثال ما مي‌دانيم که ضد ماده و انرژي تاريک وجود دارند اما هنوز نمي‌دانيم آنها چيستند و چگونه مي‌توان آنها را توضيح داد. نتايج جديد مي‌توانند بخشي از اين پازل باشند، البته اگر بتوانيم نشان دهيم که ذرات و تعاملات گم شده‌اي فراتر از مدل استاندارد وجود دارند، اين نتايج مي‌توانند تصويري واضح‌تر را خلق کنند. جزئيات بيشتر اين پژوهش در Physical Review Letters منتشر شده است.