بیگ بنگ: نزدیک به 80 سال است که از پیش بینی اتوره مایورانا فیزیکدان نظری، می گذرد. او پیش بینی کرده بود ذراتی خنثی (از نظر بار الکتریکی) وجود دارند که از روی پاد ذره خود قابل تشخیص نیستند. این یعنی هیچ یک از آنها در طبیعت وجود ندارند.

به گزارش بیگ بنگ، فیزیکدانان اکنون چیز بهتری در اختیار دارند، ذره ای که همانند یک سامانه رفتار می کند و بسیار شبیه به چیزی است که فیزیکدان مشهور، “مایورانا” پیش بینی کرده بود. این موضوع نه تنها مدارک آزمایشگاهی و تجربی را فراهم می کند بلکه در محاسبات کوانتومی می تواند بسیار تاثیرگذار باشد. محققان در دانشگاه استنفورد و کالیفرنیا در آمریکا، کشف جدیدی برای نیروی بین الکترون ها انجام دادند که برخلاف پیش بینی های انجام شده، روند متفاوتی برای اجسام ابررسانا (ابرهادی) دارد. خاصیت این نوع اجسام توسط تحریک دسته جمعی الکترون ها به وجود می آید که بطور اصطلاحی به آن شبه ذره می گویند. در اصل، این موضوع حقیقت ابر رسانا بودن را زیر سوال نمی برد بلکه هنوز هم ابر رسانا بودن جزء موضوعات شگفت انگیز محسوب می شود.

استفاده از میدان مغناطیسی بر روی این ذرات دقیقا مثل زوج هایی هستند و بهم وابستگی دارند. این میدان هم می تواند باعث تغییر سرعت هم تغییر مسیر این ذرات شود. به دلیل این خصوصیات، این ذرات اثری از ذرات مایورانا را در خود نشان می دهند. شوچِنگ ژان، یکی از محققان دانشگاه استنفورد می گوید:« تیم ما دقیقا مکانی که فرمیون مایورانا وجود دارد را پیش بینی کرد. جایی که نمیتوان اثرات و شواهد آنرا انکار کرد.» بعد از کتاب فرشتگان و شیاطین(Angel and Demons) نوشته دَن براون، که کتابی است درباره ویژگی های انفجاری که از پادماده ساخته می شود، قرار بر این شد که محققان اسم کشف خود را  “Angel particles” بگذارند. اگر شما رمان یا فیلم علمی تخیلی “دن براون” را مشاهده کرده باشید، ممکن است خیلی راحت تر مبحث ضد ماده را درک کنید و متوجه شوید.

حال، به طور کلی میخواهیم این مطلب را به زبان ساده تر بیان کنیم. در کیهان ذراتی وجود دارند به نام ذرات بنیادی. هر ذره بنیادی دارای همزادی است که کاملا مشابه خود است و تنها تفاوت آن در بار الکتریکی است. برای مثال پوزیترون، پاد ذره الکترون است. برخورد یک ذره و پاد ذره باعث نابودی آنها و احتمال تبدیل آن دو به انرژی زیادی به صورت تشعشعات گاما می شود. این تشعشعات، حامل انرژی بسیار زیادی هستند که برای مثال می توان از آن در پیشرانش موتور فضاپیماها استفاده کرد. برخورد یک ذره و پاد ذره همیشه به تولید انرژی منجر نمی شود بلکه امکان دارد در پی این برخورد، یک ذره و پاد ذرۀ جدید پدیدار شوند، موضوعی که امروزه فیزیکدانان در پی فهمیدن آن هستند.

ذرات مایورانا را می توان اینطور معرفی کرد، ذره ها و پاد ذره هایی که جزء نوع خاصی از مواد بنیادی به نام فرمیون هستند. فرمیون ها شامل الکترون ها، نوترینوها و کوارک ها هستند که پروتون ها و نوترون ها را پدید می آورند. ذرات مایورانا، به صورت جفت و یکسان وجود دارند و تنها راه نابود شدن آنها برخوردشان با یکدیگر است. فوتون ها مثال خوبی برای وجود پاد ذره ها هستند، اما از دسته فرمیون ها نیستند. از لحاظ دیگر، نوترون ها هم مثال خوبی هستند به دلیل اینکه از نظر بار الکتریکی خنثی میباشند. اما متاسفانه وقتی یک نوترون و پاد نوترون کنار هم باشند و گردهم آیند باز هم کوارک های آنان همدیگر را خنثی می کنند.

مثال جالب دیگر می تواند نوترینوها باشند. ذراتی که بسیار کوچک هستند و جرمی ِ نزدیک به صفر دارند. کشف کردن و نمایان ساختن ذراتی با این ویژگی کار دشواری است. اما هنوز محققان در پی ذراتی غیر از ذرات مایورانا هستند. این کار باعث می شود حتی ذراتی که در کیهان وجود ندارند مورد این آزمایشات قرار گیرند. اما نتایج این آزمایشات باعث نمی شود از جستجوی ذرات حقیقی مایورانا دست بردارند.

جورجیو گراتا، محقق دانشگاه استنفورد می گوید:« زیبایی و شگفتی در علم فیزیک جایی است که قیاس ها و شباهت ها رخ میدهد و به علم فیزیک قدرت می بخشد. حتی با وجود جانوران مختلف و پیشرفت و تکامل های گوناگون، ما ممکن است به نتایج جدید و شگفت انگیزی برسیم و اکتشافی انجام دهیم که برایمان بسیار جذاب و هیجان انگیز باشد.» حتی اگر نتایج این آزمایشات عجیب و تکان دهنده باشد، علاقه ی مهندسان و محققان همچنان به فیزیک ادامه دارد.

فناوری ها می تواند در آینده خطر از بین رفتن این اطلاعات را کاهش دهد و با حفاظت از آن، محیطی امن برای این اطلاعات فراهم کند. فرانک ویلزِک، برنده جایزه نوبل در فیزیک، با وجود اینکه در این تحقیقات فعالیت چندانی ندارد اما فعالیت ها و استعداد این تیم را تشویق می کند. او میگوید: « این موضوع چیز عجیبی نیست چون فیزیکدانان از مدت ها قبل فهمیده بودند که فرمیون مایورانا توسط نوع دیگری از ماده ساخته می شود. اما آنان چندین عنصر مختلف را با هم ترکیب میکنند که تاکنون با هم ترکیب نشده اند وممکن است ذرات کوانتومی جدیدی را کشف کنند که در علم فیزیک بسیار تاثیرگذار باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science منتشر شده است.

ترجمه: علیرضا شیخ سفلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com