کاشف بوزون هیگز در جستجوی بعد پنجم، ماده تاریک، ابرتقارن و جهان‌های موازی

ایسنا نوشت:

برخورددهنده بزرگ هادرونی، ال.اچ.سی پس از ۲۷ ماه خاموشی و ارتقای دستگاه‌ها، روز چهارشنبه (۱۴ خرداد) مجدداً تحقیقات علمی خود را از سر گرفت.

دانشمندان منتظر اولین دور از داده‌های جدید از این برخورددهنده زیرزمینی ذرات هستند که راه را برای عصر جدیدی در فیزیک هموار خواهد کرد.

این دستگاه عظیم در روز چهارشنبه، پرتوهای پروتون را با انرژی بسیار بالاتری نسبت به نخستین اجرای آن در سال‌های ۲۰۱۰ / ۱۳۸۹ تا ۲۰۱۳ / ۱۳۹۲ به هم برخورد داد. این امر می‌تواند به فیزیکدانان، نشانه‌هایی را از پدیده‌های علمی جدید ارائه بدهد.

برخورددهنده بزرگ هادرونی که در عمق ۱۰۰ متری زمین در زیر نزدیکی ژنو و مرز فرانسه و سوئیس قرار دارد، توسط مرکز سرن (مرکز تحقیقات فیزیک هسته‌ای اروپا) کنترل شده و توانسته آزمایش برخوردهایی با انرژی ۱۳ ترا الکترون‌ولت (هر ترا معادل هزار میلیارد است) را انجام دهد که بسیار بالاتر از میزان ۸ ترا الکترون‌ولت در دور قبلی اجرای این دستگاه است.

اکنون با نخستین برخوردهای ذرات، دانشمندان می‌توانند کار خود را در این مرکز از سر گیرند.

اپراتورها در ساعت ۹:۴۰ دقیقه صبح به‌وقت محلی، دو پرتو ثابت ذرات پروتون را در دو مسیر مخالف درون ال.اچ.سی هدایت کرده و سپس آن‌ها را در چهار نقطه تعیین‌شده در حلقه زیرزمینی به طول ۲۷ کیلومتر به هم کوبیدند.

آشکارسازهای غول‌پیکر اطلس، سی.ام.اس، ال.اچ.سی.بی و آلیس که در این نقاط مستقر هستند، به ثبت برخوردهای پرانرژی پرداخته و اطلاعات لازم برای شناسایی ذرات جدید عجیب را در بقایای زیراتمی شکار می‌کنند.

شرح عکس: نمایی از بقایای برخورد دو پرتو پروتون با انرژی 13 ترا الکترون‌ولت در آشکارساز آلیس

رالف هویر، مدیرکل سرن پس از تبریک به کارکنان، هشدار داد که نباید انتظار زیاد و زودهنگام از نتایج داشت. وی اظهار کرد: این چیزی نیست که فردا اتفاق بیفتد و باید صبر داشت؛ اما ما اکنون در لحظه خارق‌العاده‌ای بسر می‌بریم.

اپراتورها در اوایل روز چهارشنبه با مشکلاتی در برخورددهنده بزرگ هادرونی روبرو شده بودند و در یک مرحله، پرتوهای پروتون از بین رفتند؛ اما آن‌ها توانستند بر این مسائل فنی غلبه کرده و اولین برخوردها را با موفقیت آغاز کنند.

این برخورددهنده در دور قبلی کار خود توانست ذره گریزان بوزون هیگز را که آخرین قطعه در «مدل استاندارد ذرات بنیادی» است، شناسایی کند؛ اما ارتقای سطح انرژی این دستگاه برای ورود به حوزه جدیدی از فیزیک که در آن، اکتشافات بیشتر در مورد جهان ممکن خواهد بود، ضروری است.

اکتشافات اولیه برخورددهنده بزرگ هادرونی در دور جدید می‌تواند شامل ذرات تاکنون دیده نشده در مدل استاندارد باشد که بخشی از نظریه ابرتقارن است. بسیاری از فیزیکدانان امیدوارند بودند بتوانند سرنخ‌هایی از ابرتقارن را پیش از خاموش شدن این برخورددهنده در سال ۲۰۱۳ به دست بیاورند، اما تاکنون هیچ شواهدی از آن مشاهده نشده و برخی معتقدند که باید راجع به این طرح مجدداً تفکر و فرضیه‌سازی کرد.

از دیگر اکتشافاتی که فیزیک‌دانان امیدوارند توسط برخورددهنده بزرگ هادرونی محقق شود، ماده تاریک است که تاکنون شواهدی از آن به‌طور مستقیم مشاهده نشده است.

برخی فیزیک‌دانان نیز امیدوارند بتوانند نشانه‌هایی از ابعاد بیشتر عالم مثلاً بعد چهارم مکانی را در این برخوردها پیدا کنند. برخی دیگر با خوش‌بینی امیدوارند شواهدی بر تأیید نظریه چندجهانی و جهان‌های موازی در این برخوردها یافت شود.

کارشناسان در ماه‌های آینده به‌آرامی تعداد برخوردها را افزایش خواهند داد، اما این افزایش سرعت باید در شرایط تثبیت‌شده انجام شود. انرژی برخورد دو پروتون در برخورددهنده بزرگ هادرونی برابر با انرژی یک دوجین پشه در زمان پرواز است؛ اما مسئله خارق‌العاده در مورد این دستگاه آن است که انرژی در فضای بسیار کوچک، میلیاردها بار کوچک‌تر از یک پشه، جمع شده است.

در این حالت، برخورددهنده قادر است تراکم انرژی مشابه موارد موجود پس از انفجار بزرگ را بازسازی کرده و به فیزیکدانان اجازه دهد تا تاروپود اولیه کیهان را بررسی کنند.

5353