کشف نیرویی جدید در طبیعت
کشف نیرویی جدید در طبیعت
مجله علمی ایلیاد - متخصصین فیزیک ذرات با استفاده از برخورددهنده‌ی بزرگ هادرون «LHC» توانسته‌اند شواهد جذابی از فیزیک جدید کشف کنند. آن‌ها اعلام کرده‌اند که به احتمال زیاد نیروی جدیدی در طبیعت را کشف کرده‌اند.
اخیراً برخورددهنده‌ی ذرات مجموعه‌ی «CERN» نیز نتایج به‌دست آمده در آزمایش‌های LHC را تایید کرده است. در حال حاضر، بهترین نظریه در مورد ذرات و نیروهای فیزیکی نظریه‌ای است که تحت عنوان مدل استاندارد شناخته می‌شود. این نظریه همه‌ی چیزهای فیزیکی اطراف ما را با دقت بی‌نظیری شرح می‌دهد.
مدل استاندارد بدون شک موفق‌ترین نظریه‌ی علمی است که تا کنون نوشته شده است، ولی با این حال هنوز هم دانشمندان می‌دانند که این نظریه نیز کامل نیست.
از نمونه‌های ناکامل بودن مدل استاندارد می‌توان به این مورد اشاره کرد که این نظریه تنها سه نیرو از چهار نیروی بنیادی را شرح می‌دهد. در واقع این مدل در توضیح نیروی گرانش ناقص است. این نظریه همچنین برای ماده‌ی تاریک توضیحی ندارد، در صورتی که ستاره‌شناسی به ما می‌گوید که این ماده اغلب جرم کیهان را به خود اختصاص داده است. مدل استاندارد همچنین نمی‌تواند شرح دهد که چگونه مواد در حین انفجار بزرگ دست نخورده باقی مانده‌اند.
با در نظر گرفتن همه‌ی این موضوعات، اکثر فیزیکدانان مطمئن هستند که محتوای کیهان چیزهایی است که هنوز کشف نشده‌اند و مطالعه‌ی ذرات بنیادی مختلفی که به نام «کوارک‌ها» شناخته می‌شوند، یکی از راه‌های شناخت جهان اطراف است.
کوارک‌ها ذرات بنیادی هستند که ذرات بزرگ‌تر را می‌سازند. این کوارک‌ها به‌عنوان مثال پروتون‌ها و نوترون‌ها را می‌سازند. کوارک‌ها پایداری بسیار کمی دارند و طول عمر آن‌ها به طور متوسط ۱.۵ تریلیونیم ثانیه است. پس از این مدت زمان کوارک‌ها واپاشی می‌کنند. نحوه‌ی واپاشی کوارک‌ها به شدت تحت تاثیر وجود ذرات و نیروهای بنیادی دیگر است.
زمانی که یک کوارک واپاشی می‌کند، تبدیل به ذرات سبک‌تری مانند الکترون می‌شود. این واپاشی تحت تاثیر نیروی بنیادی ضعیف انجام می‌شود. یکی از راه‌هایی که می‌توان به وجود نوع جدیدی از نیروهای طبیعی پی برد، این است که ببینیم کوارک‌ها به چه نحو می‌توانند واپاشی کنند و تبدیل به دیگر ذرات شوند.
در آزمایشی که در تاسیسات برخورد دهنده‌ی LHC انجام شده است، فیزیکدانان دریافته‌اند که کوارک‌ها طی واپاشی انجام شده با نرخ‌های متفاوتی تبدیل به الکترون‌ها و مون‌ها شده‌اند. این واقعیت برای فیزیکدانان شگفت‌آور بوده است، زیرا بر اساس مدل استاندارد مون کپی الکترون است. یعنی این ذره کاملاً مشابه الکترون است و تنها ۲۰۰ برابر بزرگ‌تر از آن است.
با این توضیحات فیزیکدانان منتظر بودند که همه‌ی نیروهای موثر در واپاشی کوارک‌ها باید به‌صورت مساوی بر روی الکترون‌ها و مون‌ها عمل می‌کردند، ولی چیزی که مشاهده کردند غیر از این بود. آن‌ها دریافتند که رویداد واپاشی به مون تنها ۸۵ درصد واپاشی به الکترون است. برای اینکه این مشاهدات درست باشند، حتماً باید نیروی طبیعی دیگری نیز بر روی الکترون‌ها و مون‌ها عمل کرده باشند.
فیزیکدانان در تاسیسات دیگر در حال کار جدی بر روی این نیروی جدید هستند و امیدوارند بتوانند شواهد متقنی در مورد وجود آن پیدا کنند.