آیا به کشف معمای بیگ‌بنگ نزدیک‌تر می‌شویم؟

یکشنبه, ۳۰ام خرداد, ۱۴۰۰
اندازه قلم متن

نور می‌تواند هم رفتاری شبیه به «ذره» و هم «موج» داشته باشد – Pixabay

دانشمندان ذره‌ای عجیب کشف کرده‌اند که بین ماده و پادماده نوسان می‌کند


دانشمندان کشف کرده‌اند که ذرات زیراتمی می‌توانند به سرعت، بین ماده و پادماده تغییر کنند. این کشف بی‌سابقه با بررسی «مزون افسون» انجام شد. «مزون‌های افسون» ذرات زیراتمی‌اند که از یک «کوارک» (ذرات بنیادی و اجزای پایه‌ای ماده) و یک آنتی کوارک تشکیل شده‌اند.

هر ذره، یک پادذره با جرم، طول عمر و اسپین یکسان دارد و البته با بار فیزیکی متفاوت – شامل بار الکتریکی [متفاوت]. کوارک‌ها در کنار یکدیگر ذرات مرکبی به وجود می‌آوردند که «هادرون» نامیده می‌شوند که پایدارترین آن‌ها یعنی «پروتون»‌ها و «نوترون»‌ها در اتم‌ها پیدا می‌شوند.

در فیزیک کوانتومی، یک «مزون افسون» می‌تواند هم‌زمان هم ذره باشد و هم پادذره، درست به همان شکل که نور می‌تواند هم رفتاری شبیه به «ذره» و هم «موج» داشته باشد. این حالت «برهم نهی کوانتومی» نامیده می‌شود و به یک ذره سبک‌تر و یک ذره سنگین‌تر می‌انجامد. در حالی که دانشمندان این موضوع را می‌دانستند که این ذرات زیراتمی می‌توانند به شکلی ترکیبی از حالت‌های  [کوانتومی] خود سیر کنند، کشف جدید حاکی از آن است که «مزون افسون» می‌تواند بین این دو حالت سبک و سنگین در نوسان باشد.

این اختلاف در جرم، فوق‌العاده کم است – فقط ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ گرم (یا ۱x۱۰-۳۸ گرم). اندازه‌گیری با این دقت تنها زمانی ممکن می‌شود که بارها و بارها مشاهده شود، از جمله در آزمایش‌هایی مانند آنچه که در «برخورددهنده بزرگ هادرونی» (LHC) انجام می‌شود.

تا کنون، تنها ذره‌ای که دیده شده بود مانند «مزون افسون» رفتار می‌کند «مزون شگفت-زیبایی» بود که در سال ۲۰۰۶ کشف شد. پروفسور گای ویلکینسون از دانشگاه آکسفورد می‌گوید: «آنچه که این کشف یعنی نوسان ذره “مزون افسون” را برجسته می‌کند این است که برخلاف مزون‌های زیبایی، این نوسان بسیار کند است و از این رو اندازه‌گیری آن در مدت‌زمانی که مزون دچار واپاشی می‌شود بسیار دشوار است.»

او افزود: «این نتیجه نشان می‌دهد که نوسان‌ها به قدری آهسته‌اند که اکثریت بزرگ ذرات پیش از آنکه فرصتی برای نوسان و تغییر داشته باشند، واپاشی می‌کنند. بنابراین ما می‌توانیم این را به عنوان یک کشف تایید کنیم زیرا [آزمایش برخورددهنده بزرگ هادرونی] داده‌های بسیاری را گردآوری کرده است.»

برخورد دو «پروتون» در حالی که تنها چند میلی‌متر سیر کرده‌اند به دانشمندان این فرصت را می‌دهد که مقدار دقیقی که سرعت تغییر بین ذره و پادذره را تعیین می‌کند، اندازه‌گیری کنند: اختلاف در جرم.

دانشمندان اینک مشتاق‌اند که خودِ این فرایند تغییر و نوسان را درک کنند و پرده از این راز بردارند که چرا ماده و پادماده نامتقارن است. «مهبانگ» (بیگ بنگ) بایستی به میزان برابری از ماده و پادماده خلق کرده باشد، اما (بنا به دلایلی که هنوز مشخص نیست) واضح است که چنین چیزی رخ نداده است.

عامل ایجاد چنین تغییراتی ممکن است ذرات ناشناخته‌ای باشند که در حال حاضر در «الگوی استانداردِ» [فیزیک ذرات] وجود ندارند. «الگوی استاندارد»، نظریه‌ای است که نیروهای [هسته‌ای] ضعیف، [هسته‌ای] قوی و الکترومغناطیس را توضیح می‌دهد. این نظریه، به استثناء «گرانش»، سه نیرو از چهار نیروی بنیادی جهان هستی را توضیح می‌دهد و می‌تواند همه ذرات بنیادی شناخته شده را طبقه‌بندی کند.


به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید

هنوز نظری اضافه نشده است. شما اولین نظر را بدهید.