المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 ILC: برخورددهنده‌ای که فیزیک را نجات خواهد داد.
ILC: برخورددهنده‌ای که فیزیک را نجات خواهد داد.زنگ تفريح فيزيك
شتابدهنده‌ی پیشنهادی ژاپنی‌ها می‌تواند رمز و رازهایی را حل کند که LHC تاکنون موفق به حل آن‌ها نشده است.

 

 

کشف بوزون هیگز در برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی (Large Hadron Collider) در مرکز سرن (CERN) واقع در نزدیکی شهر ژنو، مهر تأییدی بر «مدل استاندارد» بود. مدل استاندارد چهارچوبی است که تمامی ذرات و نیروهای شناخته شده در فیزیک را توضیح می‌دهد. بوزون هیگز، که وجودش در در دهه‌ی ۱۹۶۰ میلادی پیشبینی شده بود، آخرین قطعه‌ی پازل مدل استاندارد بود. اما از زمان کشف این ذره تا امروز، محققان در LHC در جستجویی ذراتی موسوم به ابرمتقارن یا ابرجفت (superpartner) هستند. پژوهشگران با آشکارسازی این ذره‌ها می‌توانند مسائلی را که مدت زیادی است در مدل استاندارد حل نشده‌اند حل و فصل کنند. اما این ذره‌ها هنوز دیده نشده‌اند.چندین دهه است که محققان درباره‌ی ساخت برخورددهنده‌ای صحبت می‌کنند که بتواند این ذرات را آشکار کند.

 

سه سال قبل گروهی از فیزیکدان‌ها و مهندسان طراحی این برخورددهنده را به اتمام رساندند. نام این شتاب‌دهنده «برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی» است. برخورددهنده‌ی بین‌المللی خطی (International Linear Collider) ۳۱ کیلومتر طول دارد و قرار است در زیر کوه‌های منطقه‌ی کیتاکامی در کشور ژاپن، یک الکترون و یک پوزیترون را با هم برخورد بدهد تا با تولید ماده-پادماده ۲۵۰ میلیارد الکترون‌ولت انرژی آزاد شود. در آینده‌ای دورتر با ارتقای سطح آزمایش، می‌توان میزان انرژی آزاد شده را به دو برابر رساند. همه روزه وزارت آموزش، فرهنگ و علوم ژاپن (MEXT) در حال بررسی است که آیا این پروژه ادامه پیدا کند یا نه.

 

 

 

 

مدل استاندارد حفره‌ای دارد که در آن یک بوزون هیگز ۱۲۵ میلیارد الکترون‌ولتی به خوبی جای می‌گیرد. این موضوع را محققان در LHC دریافته‌اند. البته پژوهشگران نمی‌دانند که چرا هیگز به چنین جرمی می‌رسد. (فیزیکدان‌ها عموماً جرم ذرات را با واحد الکترون‌ولت بیان می‌کنند. این بیان صحیح است زیرا ماده و انرژی با یکدیگر هم‌ارز هستند.) در حقیقت آن‌ها از دهه‌ی ۱۹۸۰ کشف کردند که آثار مجازی کوانتومی می‌تواند هیگز را میلیون‌ها تا میلیاردها مرتبه پرجرم‌تر کند.

 

 

نظریه‌ی ابرتقارن (theory of supersymmetry) یک راه حل پیشنهادی دارد. این تئوری می‌گوید که یک رابطه‌ی اساسی میان ذرات مادی، مانند کوارک‌ها و لپتون‌ها و ذرات حامل نیرو، مانند فوتون‌ها، گلوئون‌ها و ذرات W و Z وجود دارد. نظریه همچنین پیشنهاد می‌کند جفت‌ذراتی وجود دارند با نام‌هایی مانند اس‌کوارارک‌ها یا جفت‌های کوارک‌ها و هیگزینوزها (higgsinos) یا جفت‌های بوزون هیگز. این جفت‌ذره‌ها با ذرات مدل استاندارد برهم‌کنش دارند، به طوری که آثار مجازی کوانتومی را از بین می‌برند و جرم پیشبینی شده توسط مدل استاندارد و مشاهده شده در LHC را تولید می‌کنند.

 

 

 

 

در ابتدا محققان تصور می‌کردند ابرجفت‌ها در برخورددهنده‌ی بزرگ الکترون-پوزیترون مرکز سرن آشکار می‌شوند، اما این اتفاق نیفتاد. این برخورددهنده حدود 25 سال قبل ساخته شده است. تلاش‌ها برای یافتن ذرات ابرجفت در برخورددهنده‌ی قدرتمند و بزرگ LHC هم ناموفق بود. فیزیکدان‌ها کم‌کم ناامید می‌شدند.

 

اما همچنان جای امیدواری وجود دارد. پژوهش‌های نظری جدید نشان می‌دهند که ممکن است در آزمایش‌های LHC، هیگزینوزها تولید شده، اما محققان قادر به یافتن آن‌ها در میان گروه ذرات تولید شده‌ی برخوردهای پروتون-پادپروتون نشده باشند. در اینجا نام برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی فیزیکدانان را دوباره امیدوار کرده است. برخوردهای این برخورددهنده با انرژی‌هایی انجام می‌شود که به طور قابل توجهی کمتر از LHC هستند. مزیت بزرگ برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی این است که برخلاف همتای اروپایی‌اش، می‌تواند الکترون‌ها و پوزیترون‌ها را برخورد دهد. برخلاف پروتون‌ها و پادپروتون‌ها که از کوارک و پادکوارک تشکیل شده‌اند، الکترون‌ها و پوزیترون‌ها حقیقتاً بنیادی هستند. برخورد میان آن‌ها کاملاً مرتب و حساب شده است و اگر هیگزینوزها تولید شوند، حتماً قابل آشکارسازی خواهند بود.

 

 

 

 

ساخت برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی ۲۰ میلیارد دلار هزینه دارد، چیزی حدود دو برابر بودجه‌ای که صرف ساخت LHC شده است. قطعاً این میزان هزینه برای هر کشوری سنگین است، به همین دلیل چنین پروژه‌هایی با مشارکت بین‌المللی ساخته می‌شوند.

 

نظریه پیش بینی می‌کند که برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی می‌تواند اَبَرلپتون‌ها (جفت‌های لپتون‌ها) و هیگزینوزها و ابرجفت‌های فراوانی تولید کند. اگر این اتفاق بیفتد، برخورددهنده‌ی خطی بین‌المللی ابرتقارن را اثبات خواهد کرد. نظریه‌ی ابرتقارن مدت‌هاست که در حوزه‌ی جهان زیراتمی طرح شده و فیزیکدان‌ها هنوز به دلایل قطعی برای اثبات آن نرسیده‌اند. از طرفی کشف هیگزینوها می‌تواند اطلاعاتی درباره‌ی ماده‌ی تاریک در اختیار محققان قرار دهد و به حل یکی از اسرارآمیزترین حوزه‌های کیهانشناسی و اخترفیزیک کمک کند. اگر اَبَرجفت‌ها آشکار نشوند، علم همواره روبه جلو در حرکت است و محققان فرضیه‌های تازه‌ای را درباره‌ی نتایج دریافتی بیان می‌کنند. در هر دو صورت با انجام این پروژه دانش ما نسبت به قوانین حاکم بر طبیعت، منشأ عالم و نحوه‌ی تکامل آن بیشتر خواهد شد. 


منبع:

ILC

Scientific American

CERN news

 

منابع مفید:

مدل استاندارد ذرات

شتابدهنده‌های کوچک ذرات

پلاسمای گلئون کوارک

ماده تاریک

احتمال کوانتمی است؟


Science

Higgs Boson

بوزون هیگز - ویکی پدیا

CERN home

 

 

 

 

 

 

1395/2/10لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  854
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  854