نتایج تازه در آزمایشگاه ذرات سرن نظریه مهم فیزیکی “مدل استاندارد” را زیر سوال می‌برد

نظریه “مدل استاندارد” بهترین تئوری موجود برای توضیح ساز و کار جهان پیرامون ما در ابعاد فوق العاده ریز است.

اما از مدتی پیش معلوم بوده که مدل استاندارد فقط منزلگاهی در راه رسیدن به درک کاملتری از کیهان است. سرنخ هایی از رفتار غیرمنتظره یک ذره زیراتمی به نام کوراک بی (همچنین موسوم به کوارک زیبایی) می تواند ترک هایی را در شالوده این نظریه که چند دهه از عمر آن می گذرد آشکار کند.

این یافته ها محصول داده هایی است که محققان در “برخورددهنده بزرگ هادرون” (ال اچ سی) جمع آوری کرده اند. این یک دستگاه عظیم در یک تونل مدور زیرزمینی به طول ۲۷ کیلومتر در مرز فرانسه و سوئیس است. این دستگاه اشعه هایی از ذرات فوتون را برای مطالعه حد و مرزهای فیزیک به هم می کوبد. رفتار اسرارآمیز کوارک بی ممکن است محصول یک ذره زیراتمی هنوز کشف نشده باشد. اما فیزیکدان ها تاکید می کنند که تایید این نتایج نیازمند تحلیل ها و داده های بیشتر است.

دکتر مایتِش پَتِل، از کالج امپریال لندن، به بی بی سی گفت: “وقتی برای اولین بار نتایج را دیدیم از هیجان می لرزیدیم. قلبمان تندتر می زد.”

“هنوز زود است که بخواهیم بگوییم این نتایج واقعا انحرافی از مدل استاندارد است، اما تبعات بالقوه آن چنان است که من طی ۲۰ سال کار در این رشته چیزی به هیجان انگیزی آن ندیده ام. برای رسیدن به این نقطه راه درازی را رفته ایم.”

ذراتی حتی ریزتر از اتم وجود دارد که مصالح ساختمانی جهان به حساب می آیند. بعضی از این ذرات زیراتمی (sub-atomic) از اجزای حتی کوچکتری تشکیل شده اند، اما سایر ذرات را نمی توان به چیز دیگری تقسیم کرد. این ذرات غیرقابل تقسیم به اصطلاح ذرات بنیادی نام دارند.

مدل استاندارد کلیه ذرات بنیادی تشکیل دهنده جهان و نیروهایی که با آنها کنش دارند را توضیح می دهد.

اما این نظریه توضیحی برای بعضی از بزرگترین اسرار فیزیک مدرن ندارد، مانند ماده تاریک یا ماهیت گرانش. فیزیکدان ها می دانند که این مدل را باید در نهایت با مدل کاملتری جایگزین کنند.

برخورددهنده بزرگ هادرون برای شناسایی ابعادی فراتر از مدل استاندارد ساخته شد. بنابراین اگر این نتایج تایید شود کشف مهمی خواهد بود.

کوبنده بزرگ هادرون ذرات “کوارک بی” که معمولا در طبیعت یافت نمی شوند را تولید می کند. ذرات زیراتمی در فرآیندی موسوم به واپاشی تبدیل به چندین ذره دیگر با جرم کمتر می شوند.

براساس مدل استاندارد، کوارک های بی باید به شمار مساوی الکترون و میوئان (یا میون) تبدیل شوند. در عوض این فرآیند بیشتر الکترون تولید می کند تا میوئان.

یک توضیح احتمالی این است که یک ذره تاکنون کشف نشده به نام لِپتوکوارک در فرآیند واپاشی نقش دارد و تولید الکترون ها را راحت می کند.

دکتر پائولا آلوارز کارتله از دانشگاه کمبریج یکی از دانشمندان ممتاز در این مطالعه بود. خانم کارتله گفت: “این نتیجه گوشه ای از وجود یک ذره یا نیروی تازه بنیادی که به شکلی متفاوت با این ذرات تعامل دارد را نشانمان می دهد.”

“هر چه داده های بیشتری به دست آورده ایم، این نتیجه قوی تر شده است. این مهم ترین نتیجه از یک رشته نتایج آزمایش با ال اچ سی به روی ذرات کوارک بی در یک دهه گذشته است که همگی با هم جور در می آیند و ممکن است به توضیح مشترکی منجر شوند.”

“نتایج تغییری نکرده، بلکه از عدم قطعیت آنها کاسته شده است، که توانایی ما برای تشخیص تفاوت های احتمالی با مدل استاندارد را افزایش داده است.”

پروفسور کریس پارکس از دانشگاه منچستر سرپرست تیم محققان گفت هنوز نباید از این نتایج بیش از حد هیجان زده شد.

“ممکن است در مسیر رسیدن به عصر تازه ای از علم فیزیک قرار داشته باشیم، اما اگر چنین است هنوز نسبتا در اوایل راه هستیم. ما قبلا هم شاهد ظهور و افول نتایجی شبیه این در گذشته بوده ایم، برای همین باید محتاط باشیم.”

دکتر کنستانتینوس پتریدیس از دانشگاه بریستول اما می گوید اگر این نتایج با آزمایش های بعدی – که قرار است اوایل سال آینده از سر گرفته شود – تایید شود می تواند یکی از بزرگترین کشفیات علم فیزیک در دوران اخیر باشد.

“کشف یک نیروی تازه در طبیعت منزل و مقصود فیزیک ذرات است. درک کنونی ما از اجزای تشکیل دهنده جهان خیلی ناقص است – نمی دانیم که ۹۵ درصد کیهان از چه چیزی تشکیل شده یا چرا چنین عدم توازن بزرگی میان ماده و ضدماده وجود دارد.”