بیگ بنگ: پس از دو سال وقفه، سرن قصد دارد برخورد دهنده‌ي هادروني بزرگ (LHC) و آزمايشگاه‌هاي اصلي اش شامل آليس(ALICE)، اطلس (ATLAS)، سي ام اس(CMS) و ال اچ سي بي (LHCb) را تا چند هفته‌ي آينده، دوباره راه اندازي كند.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، پس از كشف بوزون هيگز در سال 2012، LHC در فوريه 2013 به منظور ارتقاي عمده‌ي شتاب‌ دهنده و آزمايشگاه‌هايش بسته شد. اگر همه چيز خوب پيش رود، ال اچ سي و آزمايشگاه‌هايش با كاردهي بالا داده‌ها را تا اواخر مِي و يا اوايل ژوئن 2015 جمع‌آوري خواهند كرد. اين ارتقا که شامل نوسازی اساسي رابط‌ هاي اَبَر رسانا ميان آهنرباها می‌شود، ژوئن گذشته كامل شد و بخش بيشتر ال اچ سي اكنون سرد مي‌شود تا به دماي عملياتي 1.9 كلوين برسد. در 7 مارس، اولين باريكه‌هاي پروتوني در چند بخش از برخوردهنده که 27 كيلومتر طول دارد، انتقال داده مي‌شوند. تا ماه مِي امسال، انتظار مي‌رود ال اچ سي پروتون‌ها را در انرژي برخورد  13TeV به هم بكوبد و سرآغاز آنچه سرن «اجراي دوم» مي‌نامد، باشد. در حالي‌كه اين انرژي تقريباً دو برابر انرژي اجراي قبلي TeV 8 خواهد بود، باز پايين‌تر از طرح ال اچ سي با انرژي TeV 14 است. تصميم به كار در  13TeV به این دلیل گرفته شد که زمان اضافي براي آماده كردن آهنرباهاي ابر رساناي ال اچ سي به منظور برخوردهاي با انرژي 14TeV لازم بود.

انرژي بالاتر به پژوهشگران سرن اجازه مي‌دهد تا درك خود از بوزون هيگز كه تازه كشف شده است را افزايش دهند، چون انتظار مي‌رود تعداد ذراتي كه در برخوردها ايجاد مي‌شوند به طور كلي با ضريب 10 افزايش يابند و پژوهش‌گران بايد تقريباً 5 برابر داده بيشتر نسبت به اجراي اول ال اچ سي را بررسي كنند. سخنگوي سي ام اس، تيزينو كامپرسي (Tiziano Camporesi) مي‌گويد آن‌ها براي مواجهه با اين سيل داده از «روش‌هاي خام و بي‌خردانه» استفاده نخواهند کرد، بلكه روش‌هاي موثرتر و توسعه‌يافته را براي پردازش به كار مي‌برند. هدف مهم ِديگر ِ اجراي 2، جستجوي نشاني از فيزيك، فراي آنچه توسط مدل استاندارد ِ فيزيك ذرات توصيف مي‌شود، است. به طور خاص ‌پژوهش‌گران به دنبال نشاني از ابر تقارن (SUSY) خواهند بود؛ نظريه‌اي كه پيش‌بيني مي‌كند هر ذره‌ي بنيادي يك ذره‌ي «ابر شريك» دارد كه تاكنون كشف نشده است و ويژگي‌هاي آن به میزان ناچيز متفاوت است. ديگر نشانه‌هاي فيزيك جديد كه شاید آشكار شود، شامل شواهدي از ابعاد اضافه، ذرات مرموز (exotic particles) و ماده تاريك خواهد بود.

بدون هیچ راهنمای نظری

به گفته‌ي كامپرسي، جستجو براي اين پديده‌ها بسيار متفاوت از جستجوي ذره‌ هيگز ِمدل استاندارد است. او مي‌افزايد، در طي جستجوي هيگز، پژوهشگران «يك راهنماي نظري داشتند كه ما را به سمت اين ذره هدايت مي‌کرد». او اشاره مي‌كند كه فراي مدل استاندارد، «نظريه گيج است چون تعداد زيادي فرضيه رقيب وجود دارد». پژوهشگران ال اچ سي اين روند را با آزمودن دقيق‌ترين پيشگويي‌هاي مدل استاندارد آغاز مي‌كنند. كامپرسي توضيح مي‌دهد «ما مي‌دانيم كه در انرژي 13TeV چه چيزي رخ مي‌دهد، بنابراين ما همه جا را مي‌گرديم تا هر‌گونه انحرافي از آنچه پيشگويي شده است را بيابيم». در حالي‌كه نظريه‌هاي خاصي همچون ابر تقارن خوشايند هستند چون پيشگويي‌هاي دقيقي انجام می‌دهند، واضح نيست آيا و در چه زماني ال اچ سي مي‌تواند اين نظريه‌ها را تاييد و يا رد كند.

او توضيح مي‌دهد «فضاي پارامتر نظريه ابر تقارن به گونه‌اي است كه ممكن است ما در هفته‌ي اول اجراي 2 آن را بيابيم و يا در سال 2035». در واقع، كامپرسي اشاره مي‌كند كه حتي اگر يافتن ابرتقارن فراي توانايي‌هاي ال اچ سي باشد، اين برخورد دهنده مي‌تواند بسيار خوب تجهيز شود و بسيار مشابه با برخورد دهنده‌ي پيشينش در سرن، برخورد دهنده بزرگ الكترون-پوزيترون عمل كند كه به پيشگويي دقيق جرم كوارك سَر كمك كرد. هر دوي سي ام اس و اطلس برخي افت و خيزها و چيزهاي عجيب غريب در داده‌ها كه هر دو آشكارساز در اجراي اول ديدند را دوباره خواهند ديد. در حالي‌كه انتظار مي‌رود اغلب اين‎‌ها افت و خيز آماري از مدل استاندارد باشند، اگر در اجراي 2 قدر آماري آنها افزايش يابد، مي‌تواند ظهور يك فيزيك جديد را نشان دهد. در واقع، سخنگوي اطلس ديويد چارلتون (David Charlton) مي‌گويد كانديدهایي که پیش از این نادیده گرفته شدند، همچون كوارك‌هاي بي (B quark) مي‌توانند ذران ويژه‌اي باشند كه «مدل استاندارد را مي‌شكنند».

از دست دادن انرژی

وضعیت برای پژوهشگرانی که به دنبال نشانی از ماده‌ی تاریک در اجرای 2 هستند، متفاوت خواهد بود، چون اگر این ذرات گریزان در ال اچ سی تولید شوند، انتظار نمی‌رود به طور مستقیم قابل آشکارسازی باشند. به جای آن، فیزیک‌دان‌ها به دنبال انرژی از دست رفته در برخوردهای ذرات هستند. در واقع، ال اچ سی رقیب اصلی در رقابت میان تعدادی آزمایش مختلف برای دیدن شواهد بیشتر از ماده تاریک است.

ماریا چمیزو یاتاس(Maria Chamizo-Llatas) که در بخش سی ام اس در اجرای اول همکاری داشت، می‌گوید میزان زیادی تعامل و گفتگو میان فیزیک‌دان‌های سرن و اختر فیزیک‌دان‌ها در راستای تلاش برای آشکارسازی ماده تاریک در چشمه‌های نجومی وجود دارد. او می‌گوید این همکاری مفید و لازم است و باید افزایش یابد تا هر دو گروه یکدیگر را در جستجوهایشان راهنمایی کنند. اما به هر صورت، او اقرار می‌کند که ترجیح می‌دهد سرن باشد که «برای اولین بار آن را می‌بیند». درواقع، رالف هایر (Rolf Heuer) مدیر کل سرن روز پیش در کنفرانس مطبوعاتی سرن که برای بازگشایی ال اچ سی برگزار شد، گفت که «من می‌خواهم اولین نور را در یک جهان تاریک ببینم. اگر چنین چیزی رخ دهد، طبیعت با من مهربان خواهد بود».

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: physicsworld ترجمه: آزاده نعمتی