چرا سرن «كشف» بوزون هيگز را اعلام نكرد؟

کد خبر: ۲۵۶۰۱۳

تاریخ: ۱۶ تير ۱۳۹۱ - ۲۳:۴۴

مركز تحقيقات هسته‌يي اروپا (سرن) روز چهارشنبه طي مراسمي كه به طور همزمان در مقر سرن در ژنو و كنفرانس بين‌المللي فيزيك انرژي‌هاي بالا در ملبورن استراليا برگزار شد، يافته‌هاي اخير محققان آزمايش‌گرهاي CMS و «اطلس» شتابگر بزرگ هادروني را اعلام كرد كه حاكي از مشاهده شواهدي قوي بر وجود ذره هيگز است.

به گزارش ايسنا، اين سوال كه چرا سرن با وجود آزمايش‌ها و بررسي‌هاي چند ماه اخير خود در جست‌وجوي ذره بوزون هيگز حاضر به اعلام رسمي «كشف» اين ذره نشد و اين كه با توجه به ادعاي چند ماه قبل سرن در زمينه مشاهده شواهدي مبني بر سرعت بيشتر نوترينوها نسبت به نور كه آزمايش‌هاي بيشتر بطلان آن را ثابت كرد، مشاهدات اخير محققان سرن در خصوص ذره هيگز تا چه حد قوي و مقرون به قطعيت است، بهانه‌اي شد تا پاي صحبت‌هاي استاد حسام‌الدين ارفعي ، رييس پژوهشكده ذرات و شتابگرهاي پژوهشگاه دانش‌هاي بنيادي و مسوول همكاري‌هاي ايران و سرن و استاد دانشگاه صنعتی شریف بنشينيم.

ذره هيگز چيست؟ دكتر ارفعي در ابتداي اين گفت‌وگو به ذره هيگز و اهميت كشف آن پرداخت و گفت: ذره هيگز آخرين جزء كشف نشده از مدل استاندارد ذرات بنيادي است كه بنابر پيش‌بيني مدل، مسوول جرم دادن به ديگر ذرات اين مدل است و در واقع از ديد فيزيكدانان ذرات، جرم دار بودن اجسامي كه در طبيعت يافت مي‌شوند به دليل حضور ذره هيگز است كه در نظريه پيش‌بيني شده است.

مدل استاندارد ذرات بنيادي

وي خاطر نشان كرد: مدل استاندارد ذرات بنيادي بر هم كنش‌هاي هسته‌يي قوي و ضعيف و الكترومغناطيسي را در تصويري يكپارچه توصيف مي‌كند. اين مدل حاوي سه دسته ذرات لپتون (مانند الكترون)، كوارك (ذرات تشكيل دهنده پروتون و نوترون) و حاملين نيروها (مثل فوتون) است. در اين مدل همه ذرات در ابتدا بدون جرم هستند و با شكست تقارن خود به خودي تحت تاثير ميدان ذره اي ديگر به نام «هيگز» داراي جرم مي‌شوند.

ارفعي با اشاره به اين كه مدل استاندارد تاكنون نتايج آزمايش هاي ذرات در انرژي‌هاي بالا را به خوبي توضيح داده و وجود ذراتي همچون بوزون‌هايي Z و W (حاملان نيروي ضعيف) را پيش‌بيني كرده كه بعدها در آزمايش ديده شدند، خاطر نشان كرد: تشكيل ذره هيگز كه تا پيش از اين در آزمايش ديده نشده بود انرژي زيادي لازم دارد. همين امر انگيزه اصلي براي شكل گيري شتاب دهنده‌هاي با انرژي بالا همچون برخورد دهنده بزرگ هادروني بوده است.

سرن در جست‌وجوي هيگز

وي تصريح كرد: سرن كه به عنوان مركز تحقيقات فيزيك ذرات اتحاديه اروپا سابقه‌اي بيش از 50 ساله در پيشبرد علم فيزيك خصوصا فيزيك ذرات بنيادي دارد به ساخت شتاب دهنده عظيمي به نام LHC (شتاب دهنده بزرگ هادروني) اقدام كرده كه از مهم‌ترين اهداف آن كشف ذره هيگز است. شتاب دهنده LHC در تونلي به محيط 27 كيلومتر در عمق 100 متري سطح زمين در ناحيه مرزي مشترك بين سوئيس و فرانسه ساخته شده است.

ارفعي خاطر نشان كرد: هدف اين ماشين شتاب دادن پرتوهاي پروتوني تا حد انرژي هفت ترا الكترون ولت است. به عبارت ديگر قرار است شتاب دهنده LHC برخوردهاي پروتون ـ پروتون با انرژي مركز جرم 14 تراالكترون ولت را توليد كند. پرتوهاي پر انرژي در درون تونل LHC در دو جهت مختلف حركت مي‌كنند تا در نهايت در چهار نقطه از تونل كه محل قرار گيري آشكارسازهاي LHCb، اطلس، آليس و CMS است با هم برخورد مي‌كنند. در حال حاضر انرژی هر پرتو به ۴ ترا النترون ولت رسیده است.

نتايج اخير «سرن»، «مشاهده شواهد» يا «كشف»؟

استاد ارفعي در ادامه با بيان اين كه آنچه در كنفرانس مطبوعاتي روز چهارشنبه سرن اعلام شده، مشاهده شواهدي بر وجود ذره هيگز است، تصريح كرد: آنچه ديده شده تعدادي رويداد اضافه است كه وجود ذره هيگز مي‌تواند كانديداي خوبي براي توجيه اين مشاهده باشد. در واقع اين توجيه تنها با فرض وجود ذره هيگز با جرم 125 گيگا الكترون ولت سازگار است. البته درجه اعتبار اين ادعا به حدي نرسيده كه بدان «كشف» اطلاق كنيم. لازم به یادآوری است که نتیجه به دست آمده بسیار محکم است و فاصله ناچیزی با اعلام آن به عنوان كشف دارد

وي خاطر نشان كرد: فيزيكدان ها در بيان مسايل علمي بسيار محتاطانه عمل مي‌كنند. مثلا براي ادعاي يك كشف نياز دارند تا رويدادهاي اضافه زياد و تقريبا قابل توجهي را در مقابل دانش معلوم و شناخته شده كه تاكنون به دست آمده مشاهده كنند. درجه اهميت اين مشاهده با استفاده از كميتي به نام انحرا ف معیار ( استاندارد) (سيگما) سنجيده مي‌شود كه بنابر قرارداد، زماني كشف صورت مي‌گيرد كه انحراف استاندارد نتيجه‌ مشاهده شده به اندازه 5 باشد.

ارفعي ادامه داد: نتايج موجود در آزمايش CMS گزارش مي‌كند كه سيگنال هيگز را با درجه اعتبار تقريبا چهارو نه دهم سيگما مشاهده كرده كه مطمئنا درستي اين گزارش چيزي بيشتر از يك مشاهده ساده است. البته در پايان سال گذشته ميلادي هم شواهدي بر حضور ذره هيگز ارائه شده بود كه نتايج اخير آنها را تاييد و تقويت مي‌كند.

تعيين تكليف هيگز تا پايان سال

وي در پاسخ به اين سوال كه چه موقع مي‌توانيم منتظر نتايج قطعي در خصوص وجود ذره هيگز باشيم، عنوان كرد: انتظار مي‌رود تا پايان سال جاري ميلادي سه برابر داده‌هاي موجود جمع‌آوري شود كه براي اظهار نظر قطعي راجع به اینکه این ذره واقعا همان است که در جستجویش هستیم كافي است.

اگر هيگز پيدا نشود ...

استاد پژوهشگاه دانش‌هاي بنيادي در پايان در پاسخ به اين سوال كه اگر ذره هيگز كشف نشود، چه اتفاقي در عرصه فيزيك ذرات مي‌افتد به ايسنا گفت: در صورت عدم مشاهده ذره هيگز توصيف ما درباره نحوه جرم دار شدن اجسام كامل نخواهد بود و نياز به نظريه‌هاي ديگري خواهيم داشت تا جرم دار شدن اجسام را توصيف كند.