ابر تقارن چیست؟ – قسمت دوم

بیگ بنگ: در قسمت پیشین با چند اصطلاح فیزیک ذرات و فیزیک عمومی آشنا شدیم. در این قسمت به نظریه ابر تقارن، یاران ابرمتقارن و در نهایت به نقاط مثبت و ضعیف این نظریه می پردازیم.

1به گزارش بیگ بنگ، نظریه ابرتقارن با ارائه “یاران ابرمتقارن” برای هر یک از ذرات بطوریکه هر فرمیون دارای بوزونی به عنوان یار باشد و هر بوزونی دارای یک فرمیون، اتحاد بین ماده و نیرو های طبیعت را پیشنهاد می کند. این نظریه جرمی یکسان را برای هر یار پیش بینی می کند. یاران ابرمتقارن نظری (بدلیل نبود شواهد آزمایشگاهی یاران ابرمتقارن تاکنون می گوییم یاران ابرمتقارن “نظری”) فوتون، گراویتون، گلوئون به ترتیب “فوتینو”،”گراویتینو” و “گلونو” است. برای فرمیون ها یاران ابر متقارن همگی همان نام را ولی با افزودگی S به ابتدایشان. مثلا یار ابرمتقارن الکترون و کوارک به ترتیب “سلکترون” و “سکوارک” است. در زیر جدولی از این یاران ابرمتقارن به همراه اسپین هایشان برای هر دو گروه بوزون ها و فرمیون ها بصورت کامل تر مشاهده می کنید.

ذرات انتقال دهنده نیرو – بوزون ها:

1_1

ذرات تشکیل دهنده ماده – فرمیون ها:

1_2نکته قابل توجه این است که قدر مطلق تفاوت اسپین یاران ابرمتقارن و اسپین خود ذرات ½ است. به عبارتی یاران ابرمتقارن همان اسپین ذرات را دارند ولی با تفاوت ½. اما چرا این نظریه جزو یکی از نوید بخش ترین کاندید های نظریه وحدت یا نظریه همه چیز قرار گرفته است؟ نقاط مثبت این نظریه چیست؟

ابرتقارن می تواند توضیح دهد که چرا ذره بوزون هیگز آنقدر سبک است. ذره بوزون هیگز که مدت ها قبل توسط پیتر هیگز در سال ۱۹۶۴ پیش بینی شد در سال ۲۰۱۲ در برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) در سرن واقع در ژنو در مرز سویس و فرانسه مشاهده شد. جرم مشاهده شده از این ذره در LHC بسیار کمتر از مقداری بود که پیش بینی می شد. مدل استاندارد جرمی تریلیون ها برابر از انچه در برخورد دهنده دیدند را پیش بینی می کرد. ذرات هیگز بدلیل تعاملی که با دیگر ذرات دارند باید جرم زیادی داشته باشند. یاران ابرمتقارنی که نظریه ابرتقارن پیش بینی می کند می توانند حلال این مشکل باشد؛ ذرات اضافی می توانند سهم جرم یاران را از ذرات هیگز بیرون بیاورند.این توضیح جرم کم مشاهده شده ی ذرات هیگز را ممکن می سازد.

Simulation of the large-scale structure of matter in the universابرتقارن می تواند توضیحی برای “ماده تاریک” ارائه دهد.چرخش بعضی از خوشه ها،میزان انحراف نور توسط عدسی گرانشی (یکی از نتایج نسبیت عام – گرانش نور را تحت تاثیر قرار می دهد و نیروی گرانشی قوی می تواند مانند عدسی عمل کند) و عوامل دیگری توجیح کننده گرانش زیاد تری نسبت به آن چیزی که اجرام شناخته شده و مرئی می تواند ایجاد کنند است.به عبارتی جرم بیشتری باید وجود داشته باشد که عامل آن برهمکنشی ضعیفی دارد و با عدم تابش امواج الکترومغناطیسی و نور آشکار سازی آن بطور مستقیم امکان پذیر نیست ولی از تاثیرات آن با خبریم. ماده تاریک نوعی ماده است که در اخترشناسی و کیهان شناسی برای توضیح پدیده هایی پیشنهاد شد که بنظر می رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم مشاهده شده در کیهان بیشتر است. برآورد ها نشان می دهند که این ماده ناشناخته ۲۶٫۸ درصد جرم جهان را شامل می شود. سبک ترین ذره ابرمتقارنی که نظریه پیش بینی می کند می تواند توضیح دهنده ماده تاریکی باشد که فیزیکدانان برای دهه ها دنبالش هستند.

ابرتقارن ذره ای خنثی با برهمکنشی بسیار ضعیف با ذرات دیگر را پیش بینی می کند،این توضیح دقیقا چیزی است که فیزیکدانان برای منشا ناشناخته ماده تاریک ارائه می دهند. نظریه ابرتقارن می تواند ما را در مسیر درستی به سمت یک نظریه وحدت یافته و جهانی فیزیک قرار دهد. اگر نظریه ابرتقارن شامل مدل استاندارد شود سه نیروی ساختاری الکترومغناطیس، نیروی ضعیف هسته ای و نیروی قوی را که مدل استاندارد توصیف می کند یگانه می کند. به عبارتی ابرتقارن این معنا را می دهد که هر سه نظریه ها در سطح انرژی بالا یک مقدار قدرت دارند. همچنین نظریه ابرتقارن می تواند نظریه ریسمان را تقویت کند (برای آشنایی با نظریه ریسمان ۶ مقاله ی چرا نظریه ریسمان را مطالعه بفرمایید).

3ابرتقارن را گاهی پله ی محکمی برای نظری ریسمان می دانند؛ چرا که برای تحقق نظریه ریسمان بعضی از نسخه های ابرتقارن باید وجود داشته باشند. نظریه ریسمان یکی از کاندید های نسبتا امیدوار کننده ی نظریه همه چیز است ولی امتحان کردن آن بسیار مشکل است، با این وجود کشف درستی نظریه ابرتقارن می تواند حداقل پیشگامان نظریه ریسمان را آگاه سازد که آنها واقعا در راه درستی قدم می گذارند!

با وجود دهه ها جست و جوی فراوان، هیچ کس مدرک و شواهدی برای ابرتقارن مشاهده نکرده است.امیدوار کننده ترین راهی که بتوان مدرکی برای این نظریه پیدا کرد برخورد دهنده بزرگ ذرات هادرونی (LHC) است. همچنین پیدا نکردن شواهدی برای این نظریه به این معنا نیست که وجود ندارند، اما ما تا زمانی که LHC دوباره شروع به کار کند اطمینان کسب نخواهیم کرد. LHC این بار با ۶۰ درصد انرژی بیشتر از قبل و با ۷۰۰ میلیون برخورد در ثانیه (بار قبل ۳۶۰ میلیون بار بود) شروع به کار می کند. با این وجود، این مشکل هم پابرجاست که برای مشاهده یاران ابرتقارن در آزمایشگاه این تقارن باید شکسته شود و با این که جرم این یاران همانند یاران عادیشان هست، با شکسته شدن تقارن این یاران جرمی صد ها یا هزاران بار سنگین تر برجا می گذارند و انرژی لازم برای پیدا کردن آن ها وحشتناک است! به هرحال نباید امیدمان را از دست بدهیم.

مطالعه قسمت اول

نویسنده: پویا فرخی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع بیشتر: Supersymmetry , businessinsider , superstringtheory
کتاب استیون هاوکینگ ذهنی رها/نوشته کیتی فرگوسن
کتاب جهان در پوست گردو/نوشته: استیون هاوکینگ

image_pdfimage_print
(12 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=33679

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. امیدشه پور گفت:

    بنظر میاد همه شواهد به نفع نظریه ریسمانها ست

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *