کشف سیگنال از دنیایی کوچک‌تر از تصور بشر

جهانی به‌اندازه‌ای کوچک که برخی فیزیکدانان به آن لقب «زپتوورس» (Zeptoverse) داده‌اند. زپتو مقیاس بسیار کوچکی است. برای درک بهتر ابعاد آن باید بدانید که اگر یک متر را به قدری کوچک کنیم که به یک میلیارد تریلیون قسمت تقسیم شود، یکی از این قسمت‌ها تقریبا یک زپتومتر خواهد بود.

به نقل از بی‌بی‌سی، این پژوهش به سرپرستی دانشمندانی مستقر در کمبریج و با استفاده از داده‌های حاصل از آزمایشی در برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) انجام شده است.

این دستگاه عظیم که در سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای (CERN) در مرز سوئیس و فرانسه قرار دارد، اتم‌ها را با یکدیگر برخورد می‌دهد تا آنها را از هم بشکافد و اجزای درونی‌شان را کشف کند.

این دستاورد اهمیت دارد؛ زیرا می‌تواند به پژوهشگران در تدوین نظریه‌ای جدید و جامع‌تر درباره چگونگی عملکرد جهان هستی کمک کند. بسیاری از ذرات زیراتمی با برخورد دادن اجزای درونی اتم‌ها به یکدیگر ایجاد می‌شوند.

زپتوورس

ماده تاریک بخش بزرگی از کیهان ما را تشکیل می‌دهد، اما پژوهشگران برای شناسایی آن با دشواری‌های زیادی روبه‌رو بوده‌اند.

دانشمندان می‌دانند ماده تاریک وجود دارد؛ زیرا نیروی گرانشی آن بر ماده معمولی تاثیر می‌گذارد، اما از هر جنبه دیگری کاملا نامرئی باقی مانده است.

در این آزمایش، ذرات با انرژی بالا به یکدیگر برخورد داده شدند و دانشمندان موادی را که در نتیجه این برخورد‌ها به بیرون پرتاب شدند، بررسی کردند؛ موادی که در واقع بقایای برخورد‌ها به شمار می‌روند.

یکی از این ذرات، ذره‌ای زیراتمی به نام بیوتی کوارک (Beauty Quark) است که از یک اتم کوچک‌تر است.

این ذره ناپایدار است و تنها به مدت یک‌ونیم تریلیونیم ثانیه وجود دارد و سپس به شکل‌های دیگری از ذرات تجزیه می‌شود؛ فرایندی که واپاشی نام دارد.

با وجود طول عمر بسیار کوتاه این ذره، پژوهشگران موفق شدند برهم‌کنش آن با سایر ذرات ریز را در مقیاسی معادل یک میلیاردمِ تریلیونمِ متر شناسایی کنند.

برخی نظریه‌ها نشان می‌دهند که ذرات در این مقیاس‌ها نسبت به ماده تاریک حساس‌تر هستند و این ماده می‌تواند بر نحوه برهم‌کنش و واپاشی کوارک‌ها تاثیر بگذارد. بنابراین، شناسایی فعالیت‌ها در این جهان بسیار کوچک می‌تواند به دانشمندان در شناسایی ماده تاریک کمک کند.

دکتر هری کلیف از دانشگاه کمبریج که سرپرستی تحلیل داده‌ها را بر عهده داشته است، توضیح داد که این رقص ذرات زیراتمی، جایگاهی ویژه در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد تا رفتار ذرات جدید احتمالی را از نزدیک مشاهده کنند.

کلیف افزود: کاری که اکنون می‌خواهیم انجام دهیم، ورود به این جهان و کاوش در آن برای یافتن ذرات جدیدی است که ممکن است در آنجا منتظر ما باشند. برای انجام این کار، به داده‌های بیشتری نیاز داریم.

دکتر هری کلیف یکی از اعضای گروه دانشمندان بریتانیایی مشارکت‌کننده در این پژوهش است.

۲۸ کشور مشارکت‌کننده در این پروژه با اختصاص ۱۵۰ میلیون پوند برای ارتقای این آشکارساز در آزمایش برخورددهنده بزرگ هادرونی بیوتی LHCb موافقت کرده‌اند؛ اقدامی که می‌تواند تعداد این واپاشی‌ها را ۱۰ برابر افزایش دهد.

کلیف می‌گوید: با این ارتقاء می‌توانیم به درون زپتوورس نفوذ کنیم و ببینیم چه چیزی در انتظار ما است.

اما سال گذشته، آژانس پژوهش و نوآوری بریتانیا (UKRI)، نهاد دولتی مسئول تامین بودجه پژوهش‌ها، اعلام کرد که سهم مالی خود را از این طرح ارتقاء پس می‌گیرد.

این نهاد در تابستان امسال کاهش بودجه چندین پروژه دیگر در حوزه فیزیک ذرات و اخترشناسی را نیز اعلام کرد که از جمله آنها می‌توان به تلسکوپ نمادین لاول در مرکز رصدخانه جودرل بنک اشاره کرد.

اگرچه این پژوهش به سرپرستی دانشمندانی مستقر در کمبریج انجام شده است، پروفسور تیم گرشون، رئیس همکاری بین‌المللی برخورددهنده بزرگ هادرونی بیوتی، به بی‌بی‌سی نیوز گفت که در پی این کاهش بودجه، ادامه مشارکت کامل بریتانیا در این پژوهش با تردید روبه‌رو خواهد بود.

او گفت: این خطر وجود دارد که بریتانیا دیگر در این پژوهش مشارکت نداشته باشد و فرصت دستیابی به اکتشافات بسیار مهم را از دست بدهد.

وی افزود:، اما فکر می‌کنم بزرگ‌ترین پیامد بلندمدت این تصمیم، محروم شدن بریتانیا از مزایای آموزش و تربیت جوانانی است که در واقع بزرگ‌ترین سرمایه ما محسوب می‌شوند.

دکتر مری ریچاردسون-اسلیپر در حال بررسی این موضوع است که آیا فعالیت پژوهشی خود در حوزه فیزیک را در بریتانیا ادامه دهد یا برای یافتن شغل به خارج از این کشور برود.

دکتر مری ریچاردسون-اسلیپر، یکی از پژوهشگران جوان این حوزه، از اعضای گروهی است که در کشف زپتوورس مشارکت داشته‌اند. او در پی کاهش بودجه‌های حوزه فیزیک، در حال بازنگری درباره آینده شغلی خود است.

ریچاردسون-اسلیپر می‌گوید: من عاشق زندگی و کار در بریتانیا هستم، اما در حال بررسی فرصت‌های شغلی در خارج از این کشور هستم؛ زیرا به نظر می‌رسد در حال حاضر فرصت‌های بیشتری در آنجا وجود دارد.

او اضافه کرد که «تعداد زیادی» از همکارانش که در حوزه فیزیک بنیادی فعالیت می‌کنند، پیش از این بریتانیا را ترک کرده‌اند.

این کاهش بودجه‌ها در شرایطی انجام می‌شود که بودجه کلی علم در بریتانیا با افزایشی بی‌سابقه روبه‌رو شده است.

پروفسور برایان کاکس، مجری تلویزیونی و پژوهشگر فیزیک ذرات در دانشگاه منچستر که عضو گروه پژوهشی این مطالعه نیست، این دستاورد را «مهم» توصیف کرد. با این حال، او تصمیم اخیر برای کاهش بودجه بریتانیا در پروژه سرن را محکوم کرد.

کاکس می‌گوید: کناره‌گیری از جایگاه پیشتاز علمی بریتانیا در چنین مقطعی، اقدامی باورنکردنی خواهد بود که به برنامه پژوهشی آینده آسیب می‌زند و به اعتبار بین‌المللی که به‌سختی به دست آورده‌ایم، لطمه‌ای جدی وارد می‌کند.

آژانس پژوهش و نوآوری بریتانیا (UKRI) به بی‌بی‌سی نیوز اعلام کرد که همچنان به طور کامل در سرن مشارکت دارد و با پرداخت حدود ۱۷۵ میلیون پوند در سال، دومین تامین‌کننده بزرگ مالی این سازمان محسوب می‌شود.

سخنگوی این آژانس می‌گوید: ما از مشاوره‌های مستقل استفاده کردیم و مجموعه‌ای هیجان‌انگیز از سرمایه‌گذاری‌های جدید در زیرساخت‌ها را پیش برده‌ایم که شامل پروژه‌هایی در زمینه انرژی پاک، تصویربرداری پزشکی و میراث فرهنگی می‌شوند.

با این حال، مانند همیشه، تعداد درخواست‌های جذاب برای دریافت بودجه بیشتر از میزان منابعی بود که توانایی حمایت مالی از آنها را داشتیم.