جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

فروپاشی بوزون هیگز
ذره‌ی بوزن هیگز به دو کوارک «ته»، (bottom quark) فروپاشی می‌شود. فیزیکدانان موسسه‌ی تحقیقاتی سرن (CERN) به تازگی موفق شدند این فرایند را مشاهده کنند، اتفاقی که می‌تواند مدل استاندارد فیزیک ذرات را بیش از پیش تایید کند.

مرگ بوزون هیگز چه اتفاقی را برای فیزیک ذرات رقم می‌زند؟

شش سال پس از کشف این ذره‌ی جادویی، فیزیکدانان توانستند فروپاشی بوزون هیگز را مشاهده کنند. نتیجه‌ی این مشاهدات تاثیر قابل توجهی در درک دانشمندان از مدل استاندارد فیزیک ذرات و جهان در مقیاس بزرگ خواهد داشت.

در سال ۲۰۱۲ هنگامی که فیزیکدانان ذره‌ی بوزون هیگز را، که پیش از این به عنوان یک ذره‌ی بنیادی توسط مدل استاندارد پیش‌بینی شده بود و چگونگی ایجاد جرم در اجسام را توضیح می‌داد،کشف کردند هیجان عجیبی جامعه‌ی علم را فراگرفت. اما این موضوع پایان اکتشافات بوزون هیگز نبود! مدل استاندارد علاوه بر پیش‌بینی وجود بوزون هیگز، نشان می‌دهد که در ۶۰٪ مواقع این ذره به ذره‌ی بنیادی کوارک‌ «ته» (کوارک b) تبدیل می‌شود.

تاریخچه سرن (قسمت صفر): شکل‌گیری ایده اولیه

و اکنون طی تحقیقاتی که با همکاری ATLAS و CMS انجام شده است بیان می‌شود که فروپاشی بوزون هیگز  به دو کوارک b نیز مشاهده شده است. این موضوع تایید بزرگی برای مدل استاندارد خواهد بود؛ نظریه‌ای که تا امروز  تاثیر بسیاری در گسترش درک ما از جهان داشته است.
جسی شلتون، فیزیکدان ذرات با انرژی‌های بالا در دانشگاه ایلینوی که در این پژوهش شرکت نداشته است در این باره می‌گوید: «در مدل استاندارد ذرات بنیادی ما کمترین اطلاعات را از ذره‌ی هیگز داریم و می‌توان گفت این ذره گیج‌کننده‌ترین ذره در میان تمام ذرات است. مشاهده‌ی فروپاشی هیگز به کوارک‌های ته، یک نقطه‌ی عطف بزرگ در درک ما از خواص آن است.»
ذرات بوزون هیگز، عمر زیادی ندارند. جیمز بشام، فیزیکدان ذرات با انرژی‌های بالا، می‌گوید: «شما هرگز نمی‌توانید یک بوزون هیگز را در دست خود نگه دارید. اگرچه مدل استاندارد پیش‌بینی کرده بود که هنگام مرگ چه اتفاقی برای بوزون هیگز می‌افتد اما این مرگ انفجاری  تا به حال مشاهده نشده بود.»

محققان باور دارند هرچند که مشاهده‌ی فروپاشی بوزون هیگز در مقایسه با اتفاقات سال ۲۰۱۳، (کشف بوزون هیگز و دریافت جایزه نوبل فیزیک آن سال)، توجه زیادی را به خود جلب نکند اما این اتفاق همچنان پیروزی بزرگی خواهد بود.
این نتایج به آسانی محقق نشدند. بشام: «فیزیکدانان معمولا برای تولید کوارک‌های b پروتون‌ها را با هم مخلوط می‌کنند. با این برخورد اتفاقات ریز گوناگونی در پس‌‌زمینه ایجاد می‌شود که تشخیص کوارک‌های b را تا حدود زیادی غیرممکن می‌کند.»
علاوه بر آن ATLAS و CMS آشکارسازهای مستقل و جداگانه‌ای هستند؛ بنابراین مشاهداتی که توسط هر یک از آن‌ها انجام می‌شود باید به صورت جداگانه بررسی شوند و یکدیگر را تایید کنند.

آزمایش ATLAS در برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی. فیزیکدانان با همکاری ATLAS و CMS در CERN پس از شش سال از کشف ذره‌ی بوزون هیگز، فروپاشی آن را به کوارک‌های b مشاهده کردند. اعتبار: CERN
آزمایش ATLAS در برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی. فیزیکدانان پس از شش سال از کشف ذره‌ی بوزون هیگز، فروپاشی آن را به کوارک‌های b مشاهده کردند. اعتبار: CERN

این یافته‌ها یک گام بزرگ دیگر در سفر ما برای درک بهتر بوزون هیگز و جهان هستند. هر اتفاق جدیدی، مانند کشف بوزون هیگز، این پتانسیل را دارد که راه را برای پرسش‌ها و آزمایش‌های جدید باز کند. بشام در مورد بوزون هیگز می‌گوید: «ابتدا چیزی را کشف میکنید؛ سپس کنجکاو می‌شوید تا همه چیز را در مورد آن اندازه‌گیری کنید.»

شلتون: «این مشاهدات نقطه‌ی عطفی قابل توجه در تجربیات ما از نظریه‌ی مدل استاندارد است. وظیفه‌ی اصلی بوزون هیگز در مدل استاندارد این است که به توده‌های فرمیونی و حامل‌های نیروی هسته‌ای ضعیف جرم بدهد. با توجه به فرایند فروپاشی، اولین نتیجه‌گیری ما این است که بوزون هیگز به کوارک‌های b جرم می‌بخشد؛ همانطور که مدل استاندارد پیش‌بینی می‌کرد. همچنین مشاهده‌ی این فروپاشی، احتمال کمتری را برای وجود ذرات بالقوه‌ی ناشناخته‌ی شریک در توده‌های فرمی قرار می‌دهد.»
در تأیید رفتار این ذره باید بدانیم که‌ میدان ذرات بوزون هیگز (بشام آن را «ژل نامرئی که در تمام فضا نفوذ می کند» می‌خواند) به کوارک‌ها جرم می‌دهند. میدان هیگز از بوزون هیگز برای برقراری ارتباط با ذرات دیگر مانند کوارک b استفاده می‌کند.
تحقیقاتی مانند این آزمایش به فیزیکدانان این امکان را می‌دهند تا نه تنها درستی آن چه مدل استاندارد در مورد بوزون هیگز و کوارک b بیان کرده است را بفهمند، بلکه پیش‌بینی‌های مدل استاندارد را نیز به چالش بکشند.
بشام می‌گوید: «تاکنون مدل استاندارد به طور پیوسته برنده بوده است. اما شاید روزی با یافتن چیزهایی که خیلی هم استاندارد نیستند، مانند «کوارک‌های اضافی»، «کوارک‌های بردار مانند»، «لپتوکوارک‌ها» و ماده‌ تاریک به درک کاملا جدیدی دست پیدا کنیم که نگاه ما به جهان تغییر دهند.»

منبع: Space

 دسته‌ها:
       
برچسب‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
60
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
180
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
96
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
66
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
96