یافته جنجالی شتاب‌دهنده اتمی

ابرتقارن نظریه‌ای است که به اعتقاد وی و بسیاری از افراد دیگر گروهی از مسائل را با درک ما از جهان درون‌اتمی حل می‌کند. هنوز هم نگرانی فزاینده‌ای مبنی بر نادرستی این نظریه وجود دارد، هر چند که ممکن است این نظریه ظریف و زیبا باشد.
به گزارش نیچر، داده‌های به‌دست آمده از تصادم‌دهنده بزرگ هادرون (ال‌اچ‌سی)، پروتون‌شکنی که 27 کیلومتری از مرز فرانسه- سوئیس را در نزدیکی ژنو سوئیس احاطه می‌کند، هیچ نشانه‌ای از وجود «ابرذرات» پیش‌بینی‌شده در این نظریه نشان نداده‌اند. به گفته کریس لستر، فیزیک‌دان ذره‌ای در دانشگاه کمبریج بریتانیا، که با ردیاب ATLAS در ال‌اچ‌سی کار می‌کند، «ما ابرتقارن را در گوشه‌ای نشان می‌دهیم».

همراه با آزمایش کامپکت مون سولنوئید ال‌اچ سی، ATLAS سال گذشته را به جست‌وجوی ابرذرات پرداخته است و اکنون برای جمع‌آوری داده‌های بیشتر تنظیم می‌شود، در حالی‌که ال‌اچ‌سی به‌زودی یک کارکرد با توان بالا را آغاز می‌کند. اگر ردیاب‌ها تا پایان سال در یافتن ابرذرات موفق نشوند، این نظریه ممکن است با مشکلی جدی روبه‌رو شود.ابرتقارن در دهه 1970 به‌صورت راهی برای رفع کمبود اصلی مدل استاندارد فیزیک ذره‌ای مطرح شد. این مدل رفتار ذرات بنیادی تشکیل‌دهنده ماده معمولی را توصیف می‌کند. پژوهشگران اکنون تمامی ذرات پیش‌بینی‌شده در این مدل را به جز یکی کشف کرده‌اند: فرض شد که هیگس بوسون در دادن جرم به ذرات دیگر کمک می‌کند.«هیگس در این نظریه نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا می‌کند، اما جرم پیش‌بینی‌شده آن در معرض نوسانات شدید ناشی از تأثیرات کوانتومی سایر ذرات بنیادی قرار دارد. این نوسانات می‌توانند جرم پیش‌بینی‌شده هیگس را تا نقطه‌ای افزایش دهند که در آن، جرم سایر ذرات بنیادی سنگین‌تر از جرم واقعی آنها باشد و به‌طور مؤثری مدل استاندارد را نقض می‌کنند. نظریه‌پردازان می‌توانند نوسانات حاصل از معادلات خود را تنها با تنظیم جرم هیگس تا یک مقدار بسیار دقیق - کسری سنگین‌تر یا سبک‌تر - برطرف سازند، اما کل ساختار نظری فرو می‌ریزد.

بسیاری از فیزیک‌دان‌ها با هر نظریه‌ای که مستلزم میزان‌سازی دقیق و حساس است، مشکل دارند.SUSY یک جایگزین برای این مسئله میزان‌سازی دقیق ارائه می‌دهد. این نظریه فرض می‌کند که هر ذره عادی یک شریک ابرمتقارن سنگین‌تر دارد که بسیاری از آنها ناپایدار بوده و به ندرت با ماده معمول واکنش انجام می‌دهند. نوسانات کوانتومی ذرات ابرمتقارن به‌طور کامل نوسانات ذرات عادی را خنثی کرده و هیگس بوسون را به یک دامنه جرم قابل‌قبول بازمی‌گردانند.نظریه‌پردازان همچنین کشف کرده‌اند که SUSY می‌تواند سایر مسائل را نیز حل کند. برخی از سبک‌ترین ذرات ابرمتقارن ممکن است ماده تاریک فراری باشند که کیهان‌شناسان از دهه 1930 به‌دنبال آن بوده‌اند. هر چند که این ماده تاریک هرگز مشاهده نشده است، اما طبق مشاهدات مربوط به نحوه حرکت کهکشان‌ها ، حدود 83درصد ماده را در کیهان تشکیل می‌دهد. از SUSY همچنین می‌توان برای تلفیق تمامی نیروها به جز نیروی گرانش به‌صورت یک نیروی واحد در انرژی‌های بالا استفاده کرد؛ یک مرحله بزرگ به سمت نظریه همه چیز که کلیه فیزیک شناخته‌شده را متحد ساخته و توضیح می‌دهد.

یکی از اهداف نهایی علم

به گفته بن آلاناخ، یک نظریه‌پرداز در دانشگاه کمبریج، شاید مهم‌ترین مورد برای برخی از نظریه‌پردازان این است که «SUSY از نظر ریاضی بسیار زیباست». به گفته آدام فالکوسکی، یک نظریه‌پرداز در دانشگاه پاریس-ساوت در فرانسه، ‌ظرافت SUSY از نظر سودمندی و ریاضی یک «هواخواهی شدید» را به پیروان خود القا کرده‌است. اما تصادم‌دهنده‌ها در ارائه شواهد مستقیم دال بر وجود ابرذرات پیش‌بینی‌شده در این نظریه با شکست مواجه شده‌اند. برای مثال، تواترون در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی فرمی در باتاویا ( ‌ایلینویز) هیچ شواهدی دال بر وجود کوارک‌های ابرمتقارن (اسکوارک‌ها) در جرم‌های تا 379 گیگا الکترون ولت (انرژی و جرم در جهان فیزیک ذره‌ای به‌طور تبادل‌پذیر به کار می‌روند) پیدا نکرده است.ال اچ سی اکنون با سرعت در حال جمع‌آوری داده‌ها در انرژی‌های بالاتر است که وجود منطقه سنگین‌تر را برای ابرذرات رد می‌کنند. این امر مسئله جدیی را برای SUSY ایجاد می‌کند. ابرذرات‌ با افزایش جرم دیگر به‌طور کامل نوسانات کوانتومی مشکل‌سازی را که قصد اصلاح آنها را داشتند، برطرف نمی‌سازند.

نظریه‌پردازان هنوز هم می‌توانند SUSY را به کار وادارند، اما تنها با فرض جرم‌های بسیار ویژه برای ابرذرات؛ نوعی از میزان‌سازی دقیق که این نظریه برای اجتناب از آن ابداع شد. همانطور که ال‌اچ‌سی داده‌های بیشتری را جمع‌آوری می‌کند، SUSY مستلزم تنظیمات مهم فزاینده‌ای در جرم ذرات خواهد بود. تا به حال ال اچ سی محدوده جرمی تنظیم شده توسط تواترون را دو برابر کرده است که هیچ شواهدی دال بر وجود اسکوارک در انرژی‌های تا حدود 700 گیگا الکترون ولت را نشان نمی‌دهد. تا پایان سال، این مقدار به 1000 گیگا الکترون ولت خواهد رسید که به‌طور بالقوه برخی از تغییرات مورد توجه نظریه ابرتقارن را رد می‌کند.

ژان الیس، یک نظریه‌پرداز در سرن، آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای اروپا در نزدیکی ژنو، که برای دهه‌ها روی ابرتقارن کار کرده است، اظهار می‌دارد: «من نمی‌گویم که نگران هستم». وی می‌گوید که قبل از کنار گذاشتن SUSY تا پایان سال 2012 و تکمیل کارکردهای بیشتر با انرژی بالا منتظر خواهد ماند. به‌نظر فالکوسکی، یک منتقد بلندمدت نظریه، ‌کمبود ردیابی‌ها نشان می‌دهند که SUSY منسوخ است.آلساندرو استرومیا، یک نظریه‌پرداز در دانشگاه پیزا ایتالیا که اخیراً مقاله‌ای در باره تأثیر آخرین نتایج ال اچ سی بر مسئله میزان‌سازی دقیق ارائه داد، اظهار می‌‌دارد: «به‌طور خصوصی، بسیاری از افراد فکر می‌کنند که این موقعیت برای SUSY مناسب نیست». وی می‌افزاید: «این یک مسئله سیاسی بزرگ در حوزه کاری ما به شمار می‌آید».

الیس که با وی هم‌عقیده است، می‌گوید: «برای برخی از فیزیک‌دان‌های بزرگ بین دریافت یک جایزه نوبل و پذیرش اینکه زندگی خود را در مسیر نادرست صرف کرده‌اند، تفاوت وجود دارد. من اکنون به‌مدت تقریباً 30سال است که روی این مسئله کار کرده‌ام و می‌توانم تصور کنم که برخی افراد ممکن است تا چقدر از این موضوع عصبی شوند».

 ترجمه - فاطمه سادات روح‌الامینی

منبع: همشهری