با شتاب به سوی کشف رازهای بنیادی طبیعت

مریم اقدمی

فیزیک‌دان‌های سراسر دنیا، به خصوص آن‌هایی که در زمینه ذرات بنیادی و انرژی‌های بالا پژوهش می‌کنند، ۱۰ سال است که منتظر افتتاح پروژه LHC هستند.

ایران هم در ساختن یکی از قطعات این پروژه همکاری داشته است. به همین مناسبت با عبیده جعفری دانشجوی فیزیک ذرات آزمایشگاهی دانشگاه شریف، که تز دکترای خود را در CERN می‌گذراند، گفت و گو کردم.

LHC مخفف «Large Hadron Collider» است که به معنای برخورددهنده بزرگ هادرونی است. این شتاب‌دهنده قرار است باریکه‌های پروتون را تا حد انرژی‌های بالا که تا به حال نتوانسته‌ایم به آن دست پیدا کنیم، شتاب دهد تا به هم برخورد کنند. در اثر این برخورد انتظار داریم جواب‌هایی را که در فیزیک انرژی‌های بالا به دنبالشان هستیم، پیدا کنیم.

این شتاب‌دهنده در مرز سوئیس و فرانسه به طول 27 کیلومتر واقع شده و چهار آشکارساز اصلی دارد که در محل این آشکارسازها قرار است برخورد‌ها اتفاق بیفتند. پس از آن داده‌ها ذخیره و تحلیل خواهند شد تا مسئله‌های فیزیک با داده‌های به دست آمده حل شوند.

اهمیت این پروژه در چیست؟ آیا می‌توان اهمیت خبری آن را با فرود انسان روی ماه مقایسه کرد؟

در فرود انسان بر روی ماه بشر در مقیاس‌های بزرگ به دنبال دنیای جدید بوده است، اما در LHC در مقیاس‌های خیلی کوچکی در حد اتم یا حتی کوچکتر از هسته اتم به دنبال واقعیت‌های دنیا هستیم. بنابراین هر کدام جذابیتی دارند و البته با هم قابل مقایسه هستند.

به نظر می‌رسد مهم‌ترین سوالی که در این آزمایش‌ها به دنبال آن هستند مشاهده ذره هیگز است.

هدف اصلی که اساساً LHC بر مبنای آن شکل گرفت پیدا کردن ذره‌ای بود به اسم هیگز (Higgs) که طبق پیشنهاد مدل استاندارد ذرات بنیادی قرار بود به ذرات دیگر جرم بدهد. یعنی ذرات دیگر جرم خود را بر اثر برهم‌کنشی که با هیگز دارند، به دست آورند.

به علاوه به سوالات دیگری مثل وجود ماده تاریک و ابرتقارن می‌توان در این شتاب‌دهنده جواب داد.

قضیه شبیه‌سازی مهبانگ یا انفجار بزرگ (بیگ‌بنگ) در آزمایش‌های LHC چیست؟

در LHC می‌توانیم پروتون‌ها را تا انرژی‌های خیلی بالا شتاب دهیم، که این انرژی می‌تواند معادل انرژی ذرات در لحظات اولیه به وجود آمدن جهان باشد. به همین دلیل داده‌های به دست آمده از این آزمایش‌ها می‌تواند راهنمایی باشد تا بفهمیم در لحظات اولیه کیهان چه اتفاق‌هایی افتاده است.

ظاهراً ایران هم در این پروژه نقش داشته و یکی از قطعاتش در ایران ساخته شده است.

بله، ایران با یکی از آشکارسازها به اسم CMS همکاری داشته و تفاهم‌نامه‌ای امضا کرده است.

طبق این تفاهم‌نامه ایران قرار بود برای آشکارساز CMS نوعی میز خاص و ضدارتعاش بسازد تا در ازای آن دانشجویان ایرانی اجازه داشته باشند که مرکز سرن بیایند و پروژه‌های دکترای خود را در این‌جا بگذرانند.

پس دانشجوها و پژوهشگران ایرانی شانس این را دارند که در این آزمایشگاه کار کنند؟

بله، دقیقاً. خوشبختانه قطعه‌ای که ایران توانست بسازد، خیلی با موفقیت انجام شد و ایران در این زمینه توانست جایزه طلایی سرن را دریافت کند.

از آن به بعد هم فرستادن دانشجوها شروع شد و تا به حال سه دانشجوی دکترا از این‌جا فارغ‌التحصیل شده‌اند. در حال حاضر هم چهار دانشجوی دکترا در این‌جا مشغول کار هستند.

قبل از راه‌اندازی ال‌اچ‌سی شایعه‌های عجیبی در خبرها می‌شنیدیم که با شروع آزمایش‌ها، سیاهچاله‌ای تشکیل خواهد شد و همه زمین را خواهد بلعید. با این حساب باید کم‌کم منتظر باشیم که همگی در دام سیاهچاله بیفتیم. این شایعات چه قدر صحت دارند؟

واقعیت این است که قبل از راه‌اندازی ال‌اچ‌سی در سال ۲۰۰۳ دسته‌ای از دانشمندان درجه یک و مستقل مجموعه‌ای تشکیل دادند تا بررسی کنند آیا راه افتاده ال‌اچ‌سی خطری برای دنیای ما دارد یا نه.

نتایج گزارش‌های این دانشمندان را در وب‌سایت‌های اینترنتی می‌توان پیدا کرد که به تمام با جزئیات پرداخته‌اند.

اما حالا که مسئله سیاهچاله را مطرح کردید، لازم است بدانیم که سیاهچاله چیست. سیاهچاله موجودی است که از ستاره‌هایی در ابعاد خورشید ما ساخته شده است.

این ستاره‌ها وقتی پیر می‌شوند در لحظات آخر زندگی‌شان تبدیل به سیاهچاله می‌شوند. بنابراین موجوداتی بسیار سنگین و بسیار پرانرژی هستند.

اما انرژی پروتون‌هایی که قرار است در ال‌اچ‌سی به هم برخورد کنند در حد انرژی یک پشه در حال پرواز است.

بر طبق نسبیت اینشتین احتمال تشکیل سیاهچاله در آن حد انرژی منتفی است. نظریه‌هایی هم هستند که ادعا می‌کنند ممکن است سیاهچاله‌های میکروسکوپی در این حد انرژی هم تشکیل شود.

اما تمام این نظریه‌ها متفق‌القول هستند که این سیاهچاله‌ها بلافاصله بعد از تولید واپاشی می‌کنند و از بین می‌روند؛ و اصلاً فرصتی برای بلعیدن دنیای اطرافشان پیدا نخواهند کرد. پس خیال‌مان می‌تواند راحت باشد.

کمی هم از نکته‌های حاشیه‌ای و هیجان‌های محیط علمی آن‌جا تعریف کن.

در حقیقت بیشتر هیجان‌ها تا دیروز صبح حول و حوش ساعت ۱۱ بود. یعنی از دو روز قبل همه هیجان این را داشتند که بدانند آیا ال‌اچ‌سی به راه می‌افتد یا نه. قطعات این ماشین قبلاً جدا جدا آزمایش شده بودند؛ اما چهارشنبه، اولین باری بود که این تونل ۲۷ کیلومتری به طور کامل مورد آزمایش قرار می‌گرفت. اگر در هر قسمت از این دستگاه مشکلی ایجاد می‌شد کل پروژه به تعویق می‌افتاد.

از طرف دیگر، دو روز قبل دانشمندانی از آزمایشگاهی به نام «تواترون» در آمریکا به این‌جا آمدند و گزارش دادند به پیدا کردن ذره هیگز در آزمایشگاه خودشان نزدیک هستند. همین باعث شد هیجان اضافه‌ای به محیط وارد شود.

از دیروز صبح هم برنامه‌های خبری زیادی در این‌جا جریان داشت. به این معنی که لحظه به لحظه باریکه پروتون را در درون تونل دنبال می‌کردند. هر لحظه که باریکه از یکی از آشکارسازها رد می‌شد، همه شادی می‌کردند و به هم تبریک می‌گفتند.

تا الان که من با شما صحبت می‌کنم، این باریکه دو یا سه دور داخل تونل چرخیده است و همه خوشحال هستند که توانسته‌اند کارشان را با موفقیت به انجام برسانند.