کشف چند ذره ای بودن یکی از بنیادی ترین ذرات در جهان

به گزارش خبرگزاری مهر، یافتن بوزون هیگز یکی از اهداف اصلی پروژه 10 میلیارد دلاری برخورد دهنده بزرگ هادرون است اما نتایجی که به تازگی توسط رقیب آمریکایی این برخورد دهنده به دست آمده است نشان می دهد فیزیکدانان در واقع می توانند در جستجوی چند ذره باشند، نه یک ذره!

این اطلاعات به قوانین جدید فیزیکی اشاره دارد که فراتر از نظریه پذیرفته شده "مدل استاندارد" هستند. نام مستعار بوزون هیگز از اهمیت حیاتی آن برای مدل استاندارد برگرفته شده است. این ذره، ذره ای زیر اتمی است که می تواند توضیح دهد چرا تمامی ذرات دیگر در جهان دارای جرم هستند.

با این همه و با وجود دهها سال مطالعه هنوز هیچکس نتوانسته است این ذرات گریز پا را ردیابی کند. ایده چند تایی بودن بوزون هیگز توسط نتایج به دست آمده از آزمایش DZero در شتاب دهنده ذره ای "تواترون" در آمریکا پشتیبانی می شود. این آزمایش با هدف کشف پاسخی برای این سوال طراحی شده است: چرا جهان اطراف ما تنها از ماده معمولی و نه از بخش مرموز ماده، یعنی ضد ماده، تشکیل شده است؟

محققانی که بر روی این آزمایش کار می کنند شاهد برخورد پروتونها و آنتی پروتونها در شتاب دهنده تواترون بودند. این برخورد بیشتر منجر به تولید جفتهایی از ذرات ماده بود و تعداد تولید ذرات ضد ماده کمی کمتر از ذرات ماده به ثبت رسید. نتایج این آزمایش تفاوتی یک درصدی میان تولید ذرات مائون (ماده) و آنتی مائون (ضد ماده) در چنین برخورد پر انرژی را نمایان ساخت.

فیزیکدانان از گذشته شاهد چنین تفاوتهایی بوده اند، پدیده ای که به "نقض سی پی" شهرت دارد اما تاثیرات آن نسبت به آنچه در آزمایش جدید مشاهده شده است بسیار کوچکتر است. در آزمایش DZero بی تقارنی بیشتری میان ماده و ضد ماده مشاهده شد، بیشتر از آنچه مدل استاندارد توانایی توضیح دادن آن را داشته باشد.

از این رو محققان لابراتوار فرمی که شتاب دهنده تواترون در آن قرار دارد معتقدند چنین بی تقارنی شدیدی تنها در صورتی قابل توضیح خواهد بود که چند ذره بوزون هیگر وجود داشته باشد. به گفته آنها نتایج آزمایش جدید بر پنج بوزون هیگز تاکید دارد که از جرمی مشابه و بار الکتریکی متفاوتی برخوردارند.

سه بوزون در این میان از بار خنثی برخوردار است و هر یک از دو بوزون باقی مانده نیز می توانند بار الکتریکی منفی یا مثبت داشته باشند، پدیده ای که به "مدل دو هیگزی دوتایی " ( Two-Higgs doublet model) معروف است. به گفته دانشمندان این مدل می تواند بدون اخلال در مدل استاندارد نتایجی که در آزمایش DZero به دست آمده است را توضیح دهد.

به گفته "آدام مارتین" از لابراتوار فرمی در مدلهایی که یک دوتایی هیگز اضافی وجود دارد، شکل گیری پدیده های فیزیکی جدید مشابه آنچه در آزمایش جدید مشاهده شده به وجود خواهد آمد. به گفته وی آنچه مهم است پذیرفتن این تاثیرات جدید بدون صدمه زدن به رویدادهای دیگری است که قبلا محاسبه شده اند.

مارتین معتقد است نتایج آزمایشهای آنها تفاسیر ممکن دیگری نیز داشته است. با این حال گنجاندن نتیجه ای جدید در یک جای معین از مدل استاندارد کار ساده ای نیست. امروزه بسیاری از فیزیکدانان مدل استاندارد را مدلی ناقص می خوانند زیرا این مدل نمی تواند چهار نیروی بنیادی را توضیح داده و تنها به توضیح ماده معمولی بسنده می کند. در عین حال ماده تاریک که در حدود 25 درصد از جهان را ساخته در این مدل سرگردان است.

بر اساس گزارش بی بی سی، به گفته مارتین مدل استاندارد تنها یک "هیگز دوتایی" دارد و در عین حال تصور دانشمندان از بوزون هیگز یک ذره بود، در حالی که ظاهرا بوزون هیگز بسته ای متشکل از چهاز ذره است. دیگر ذرات این بوزون در مدل استاندارد جذب بخشهای دیگر از قبیل بوزون W یا Z می شوند و از این رو تنها یکی از آنها باقی می ماند. به گفته مارتین به همین دلیل اگر بخواهید یک هیگز دوتایی دیگر به این مدل بیافزایید، در واقع باید چهار ذره دیگر به آن بیافزایید.