به گزارش خبرگزاری مهر، متولد شدن جهان هستی و تمامی وقایع علمی که آغازگر آن بوده، یکی از ماناترین سوالهای بی پاسخی است که در ذهن بسیاری از فیزیکدانان و دانشمندان جهان برای همیشه حک شده و در عین حال سالهاست که تلاشهای باورنکردنی برای یافتن این پاسخ انجام گرفته است، تلاشهایی که تا کنون به گونه ای بی نتیجه بوده اند.
با این همه با آغاز به کار برخورددهنده بزرگ هادرون در مرز سوئیس-فرانسه، امیدهای تازه ای در دل دانشمندان ریشه دواند و این برخورد دهنده بزرگ که بزرگترین برخورد دهنده و شتابدهنده ذره ای جهان نیز به شمار می رود توجه بسیاری را به خود معطوف کرد.
امتداد یافتن آزمایشهایی که در این برخورد دهنده با هدف شبیه سازی اولین لحظات متولد شدن جهان هستی بر اساس نظریه بیگ بنگ انجام گرفته، پیشرفتهایی قابل توجه را در یافتن کلید رازی قدیمی به دنبال داشته است. آخرین دستاوردی که در یکی از پروژه های این برخورد دهنده به نام پروژه ALICE بسیار خبرساز شد، موفقیت دانشمندان در شبیه سازی انفجار بزرگ یا بیگ بنگ در مقیاسی کوچک بود، آزمایشی که می تواند اطلاعات و جزئیات دقیقی را از شکل اولیه جهان هستی و ماده تشکیل دهنده آن در اختیار بشر قرار دهد.
در این آزمایش بزرگ گروه های مختلف در قالب تیمی بین المللی حضور داشته اند که از جمله این گروه ها می توان به گروه فیزیکدانان دانشگاه بیرمنگام به ریاست "دیوید اوانز" (David Evans) فیزیکدان ذره ای این دانشگاه اشاره کرد. اوانز در گفتگو با مهر به جزئیات دقیق تری از این آزمایش ارزشمند اشاره کرده است:
"دیوید اوانز" مدیر تیم فیزیکدانان دانشگاه بیرمنگام
* خبرگزاری مهر- گروه فناوریهای نوین: در ابتدا کمی از آخرین نتایجی که پس از خلق مینی بیگ بنگها در پروژه ALICE به دست آورده اید بگویید.
- دیوید اوانز - فیزیکدان ذره ای دانشگاه بیرمنگام: با برخورد دادن هسته های یونی با یکدیگر با کمک انرژی بی نهایت برخورد دهنده بزرگ هادرون، توانستیم گلوله های آتشین تحت اتمی را با حرارتی برابر 10 تریلیون درجه، یعنی میلیونها بار داغتر از مرکز خورشید به وجود آوریم. در واقع با انجام این کار ما توانستیم وضعیتی را که گفته می شود 10 میکروثانیه پس از بیگ بنگ در جهان حکمفرما بوده است را در مقیاسی بسیار کوچک باز خلق کنیم.
چنین شرایطی بسیار داغتر از آن است که پروتون ها و نوترونها مجال حضور در آن را بیابند و جهان در واقع اَبَرسوپی داغ از کوارکها و گلوئنها بوده است که به آن پلاسمای کوارک-گلوئن می گویند.
برخی از نظریه های ارائه شده نشان می دهند نیروهایی قدرتمند، قدرتمندترین نیروهای طبیعت، که معمولا کوارکها را به یگدیگر پیوند می دهند، در چنین حرارتی به اندازه ای ضعیف هستند که منجر می شوند تعامل کوارکها با یکدیگر نیز به شدت ضعیف شوند به شکلی که رفتاری مانند گاز پیدا می کنند. نتایج اولیه ای که از پروژه ALICE به دست آوردیم نشان دادند واقعیت چیز دیگری است، در واقع در این درجه حرارت نیز تعامل کوارکها با یکدیگر کاملا مستحکم بوده و بنابراین پلاسمای به وجود آمده رفتاری مشابه مایع از خود نشان می دهد.
برخورد شبیه سازی شده دو هسته یونی در آشکار ساز ALICE
* همانطور که گفتید، بسیاری از محققان انتظار داشتند پس از برخورد هسته ها، ماده در حالت گاز شکل بگیرد اما پس از اجرای آزمایش ماده به شکل مایع شکل گرفت. تفاوت میان یک جهان مبتنی بر گاز با یک جهان مبتنی بر مایع در چیست؟
- وقتی می گویم این حالت از ماده رفتاری گاز مانند دارد منظورم این است که تعامل کوارکها با یکدیگر بسیار ضعیف است، برای مثال عملکرد آنها نسبت به یکدیگر مستقلانه است. در صورتی که تعامل کوارکها نسبت به کوارکهای دیگر پایدار و قوی باقی بماند می گوییم این حالت از ماده رفتاری مانند مایع از خود نشان می دهد.
نتایج این آزمایش نشان دادند نیروهای قدرتمند میان کوارکها در ابتدای تولد جهان در زمانی که هنوز پروتونها و نوترونها متولد نشده بودند، همچنان نقشی حیاتی به عهده داشته اند. رسیدن به این نتیجه که چنین رویدادی چگونه بر روی روند تکامل جهان اولیه تاثیرگذار بوده است، نیازمند تحقیقات گسترده تر و پیچیده تری است اما واضح است که این پدیده به طور قطع بر روی تکامل جهان بی تاثیر نبوده است.
* می توانید میزان انرژی که در آزمایش برخورد هسته های یونی به وجود آمده است را با پدیده ای طبیعی تر و ملموس تر قیاس کنید؟
- برخورد دهنده بزرگ هادرون به تنهایی در هنگام فعالیت 120 مگاوات انرژی را صرف می کند که این میزان انرژی با یک دهم کل خروجی انرژی یک نیروگاه هسته ای برابری می کند. با این همه کل انرژی که در برخورد یک تک هسته با یک تک هسته به وجود می آید بسیار کوچک است، در واقع این انرژی در حدود انرژی است که یک آی-پاد برای یک ثانیه روشن ماندن نیاز دارد.
بخش مهم اینجا است که این مقدار کوچک از انرژی به شدت متمرکز است، به بیانی دیگر شدت تمرکز این انرژی برابر ابعاد یک هسته اتم است و این همان عاملی است که چنین حرارت غیر قابل تصوری را به وجود می آورد.
* توضیحی برای این رفتار عجیب پلاسمای کوارک-گلوئن و استحکام پیوند میان آنها در چنین حرارتی یافته اید؟
- هنوز چیزی نمی دانیم. دلیل اجرای چنین آزمایشهایی همین است تا اطلاعات و جزئیات بیشتری درباره پلاسمای کوارک-گلوئن و نیروهای مستحکم میان آنها به دست آوریم، شاید برای یافتن پاسخ این سوال به سالها زمان نیاز باشد.
برخورد واقعی دو هسته یونی در آشکار ساز ALICE
* فکر می کنید برای تحلیل اطلاعاتی که از این آزمایش به دست خواهد آمد چه مقدار زمان نیاز است؟ و انتظار دارید چه اطلاعات دیگری را درباره ابتدایی ترین لحظات تولد جهان هستی از این آزمایش به دست آورید؟
- برای آزمایش ALICE برنامه ای طراحی شده است تا بر اساس آن به جمع آوری داده ها و تحلیل آنها پرداخته شود و انتظار می رود اجرای این برنامه 10 تا 15 سال به طول بیانجامد. در پایان این مدت زمان اطلاعات زیادی از ابتدایی ترین لحظات جهان در اختیار خواهیم داشت اما در اصل آنچه از این اطلاعات فراخواهیم گرفت به درک درست رویدادهایی بستگی دارد که در این آزمایش رخ می دهند.
* تا کنون لحظه ای را تصور کرده اید که بشر به کوچکترین اسرار جهان و روند تکاملش پی برده باشد؟ به نظرتان چنین لحظه ای تنها در حد تخیل است یا می تواند واقعیت داشته باشد؟ و دراین صورت زمانی که بشر به چنین اطلاعات ارزشمندی دسترسی داشته باشد، چه رخ خواهد داد؟
- ابتدا بگویم حجم دانشی که بشر طی 100 سال گذشته به دست آورده است کاملا خارق العاده است. با این همه گمان نمی کنم بشر روزی بتواند به تمامی رازهای جهان هستی و خلقتش پی ببرد. همیشه اسراری وجود خواهند داشت و بشر نیز همواره پرسشگر و جستجوگر پاسخهایش باقی خواهد ماند، شاید این روالی است که همیشه باید بر جهان حاکم باشد.
دانش بشر تا کنون تحولات عظیمی در زندگی انسانها به وجود آورده و بهبودهای عظیمی در آن ایجاد کرده است، فقط به این فکر کن در صورتی که امکان دسترسی به الکتریسیته به وجود نمی آمد، اکنون تکنولوژی های مدرنی که در اختیار داریم در چه مرحله ای از تکامل بسر می بردند. در 100 سال آینده نیز دانش دستاوردهای زیادی به همراه خواهد داشت و آنچه قرار است رخ دهد این است که بشر از این دانش و دستاوردهایش سود فراوانی خواهد برد.
* تا چه اندازه به اینکه تحقیقاتی که هم اکنون در برخورد دهنده بزرگ هادرون در حال اجرا هستند می توانند در کشف آنچه در ابتدای متولد شدن جهان هستی رخ داده تاثیر گذار باشند، خوشبین هستید؟
- اطمینان دارم ما می توانیم از اسرار طبیعت و چگونگی شکل گیری جهان اطلاعات زیادی به دست آوریم، البته نخواهیم توانست پاسخ تمامی سوالاتمان را بیابیم.
* آخرین نتایجی که از این آزمایش ارزشمند منتشر شد درباره پلاسمای عجیب کوارک-گلوئن و حالت مایع ماده ای بود که در ابتدای تولد جهان هستی به وجود آمده است. آیا نتایج دیگری نیز وجود دارند که بتوانید درباره آنها صحبت کنید؟
- هنوز خیلی زود است تا بتوانیم به نتایج دیگری دسترسی داشته باشیم اما زمانی که نتایج جدید به دست بیاوریم آنها را منتشر خواهیم کرد.
* گروه پروژه ATLAS طی روزهای گذشته اعلام کرد که می تواند تا قبل از سال 2011 وجود بوزون هیگز را ثابت کرده و شواهدی از وجود "ابعاد اضافه" ارائه کند. فکر می کنید این پیش بینی به واقعیت تبدیل می شود؟
- بسیاری از همکاران من در آشکارسازهای ATLAS و CMS در جستجوی بوزون هیگز هستند اما در صورتی که این ذره وجود داشته باشد، بسیار کمیاب بوده و یافتن آن بسیار دشوار خواهد بود. فکر می کنم قبل از اینکه بتوانند آن را بیابند باید اطلاعات بسیار زیادی جمع آوری کنند که این کار به چندین سال زمان نیاز دارد، مگر اینکه آنها خیلی خوش شانس باشند.
* چرا عبارت "بُعد اضافی" تا این اندازه برای انسان غیر ملموس و دست نیافتنی است؟
- هدف نهایی بسیاری از فیزیکدانان جهان یافتن نظریه ای واحد برای توضیح دادن تمامی نیروهای طبیعت و چگونگی تعامل آنها با ماده است، نظریه ای که به "نظریه همه چیز" شهرت دارد. رایج ترین و مشهورترین رویکرد نسبت به این نظریه، نظریه "ام" است که برای عملیاتی شدن به تمامی 11 بُعد نیاز دارد.
واضح است که تا کنون هیچ نشانه ای به دست نیامده که نشان دهد ابعاد اضافی وجود دارند. با این همه در صورتی که برخورد دهنده بزرگ هادرون بتواند چنین شواهدی را از وجود ابعاد اضافی بیابد می تواند ثابت کند که نظریه "ام" در حال حرکت در مسیری درست است.
---------------------------------
گفتگو: سمیرا مصطفی نژاد
منبع: مهر
