عجیب‌ترین آزمایش جهان : بررسی واکنش اتم‌های ضدماده در برابر گرانش

محققان مرکز سرن در یکی از عجیب‌ترین آزمایشات تاکنون قصد دارند واکنش اتم‌های ضدماده را در برابر گرانش بسنجند.ذرات ضدماده تصویر آینه ماده عادی هستند با این تفاوت که بار الکتریکی آنها مثبت است.این که ضد ماده در برابر گرانش چه واکنشی نشان می‌دهد تاکنون ناشناخته باقی مانده، اما به نظر می‌رسد که به جای پایین به سمت بالا حرکت می‌کند.

 محققان سرن در پژوهش خود که در مجله Nature Communications منتشر شده، گامهای بلندی را در ارزیابی این فرضیه برداشته‌اند.ضدماده یکی از بزرگترین معماهای فیزیک است از این جهت که احتمالا مقادیر مشابه ماده و ضدماده در ابتدای جهان ایجاد شده‌اند. اما هنگامی که با هم مواجه می‌شوند، یکدیگر را در فرآیندی موسوم به انهدام از بین برده و به نور خالص تبدیل می‌شوند.این که چرا جهان امروز عمدتا از ماده و تنها میزان کمی از ضدماده ساخته شده، پژوهشهایی را برای بررسی برخی تفاوتها میان این دو برانگیخته است.برای مثال، آزمایشگر «زیبایی»(Beauty) برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHCb) و آزمایشگاههای دیگر به دنبال شواهدی هستند که ذرات عجیب اغلب به ماده تجزیه می‌شوند تا ضد ماده.

هفته گذشته تیم «زیبایی» برخورددهنده بزرگ هادرونی تفاوت کمی را در تجزیه ذرات «مزون بی‌اس» گزارش کردند اما هنوز شواهد کافی برای توضیح معمای ماده در دست نیست.یک تفاوت چشمگیر بین این دو شاید شیوه تعامل آنها با گرانش باشد. ضدماده احتمالا توسط ماده دفع شده و به آن جذب نمی‌شود.اما این تفاوتی است که تا پیش از ظهور تجربه آلفای سرن قابل آزمایش نبوده است.آلفای سرن، نام دستگاه لیزر پادهیدروژن فیزیک است که برای ساخت و به دام انداختن اتمهای ضدماده طراحی شده است.همانطور که هیدروژن از یک پروتون و یک الکترون ساخته شده، پادهیدروژن نیز اتمی است که از همتایان ضدماده پادپروتون و پوزیترون ساخته شده است.این تلاشها نه فقط به قصد تولید این ذرات، بلکه نگهداشتن آنها تا زمانی است که بتوان آنها را پیش از برخورد با ماده و نابودی بررسی کرد.

در سال ۲۰۱۰ تیم آلفا این کار را انجام دادند و در سال ۲۰۱۱ نشان دادند که می‌توانند اتمهای پادهیدروژن را برای ۱۰۰۰ ثانیه نگهدارند. این تیم اکنون به داده‌های موجود خود در مورد ۴۳۴ اتم پادهیدروژن برگشته و آنها را برای فرضیه ضدگرانش مورد بررسی قرار داده‌اند.

محققان یک پژوهش آماری را در مورد اینکه کدام اتم پادهیدروژن به بالا یا پائین رفته انجام داده و توانسته‌اند اولین مجموعه از محدودیتها را بر چگونگی واکنش ضدماده به گرانش اعمال کنند.این محققان نشان داده‌اند که اگر یک اتم پادهیدروژن به پائین بیفتد، جرم گرانشی آن بیش از ۱۱۰ برابر بزرگتر از جرم داخلی آن نبوده و اگر به سمت بالا حرکت کند، جرم گرانشی آن حداکثر ۶۵ برابر بزرگتر است.

وظیفه اصلی پژوهش آلفا بررسی سطوح انرژی در پادهیدروژن برای مشاهده تفاوت میان آن و هیدروژن است. این تجربه اکنون ارتقا یافته و انتظار می‌رود داده‌های دقیق‌تری را در زمان از سرگیری پژوهش‌ها در سال آینده ارائه کند.
اما سرن چیست؟ کجاست؟
سرن(CERN) بزرگترین مجموعه آزمایشگاهی دنیا در زمینه فیزیک ذرات بنیادی و فیزیک هسته ای است.این مجموعه عظیم و منحصر بفرد در حاشیه شهر ژنو سوئیس در شهر میرین و در مرز مشترک فرانسه و سوئیس واقع شده است.سرن در ۲۹ سپتامبر سال ۱۹۵۴ میلادی توسط سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای شکل گرفته و در طی این مدت نزدیک۵۳ سال توانسته نقش بسیار موثری در رشد و توسعه علم فیزیک داشته باشد.تحقیقات و آزمایشها و پژوهشهای انجام شده در این مرکز و کسب جوایز متعدد توسط دانشمندان و پژوهشگران فعال این مرکز معتبر علمی دنیا(از جمله۶ جایزه نوبل) خود نشان از اهمیت سرن در عرصه تبادلات علمی دنیا دارد.

دولت سوئیس بعنوان پایه گذار اصلی سرن (به همراه ۱۱ کشور اروپائی دیگر)در پنجاهمین سال تاسیس سرن و بعنوان هدیه، مرکزى به نام «جهان علم و نوآورى» را که یک مرکز شبکه اى جدید و نیز مکانى براى بازدید علاقه مندان است، به این سازمان اهدا کرد.

در این مرکز تحقیقات فیزیک هسته ای و ذرات بنیادی که مهمترین هدف آن "کشف رازهاى مبداء جهان"تعریف شده است هم اینک بیش از ۳۰۰۰ فیزیکدان و مهندس بعنوان کارکنان مقیم در زمینه های مختلف نظری و آزمایشگاهی مشغول بکار هستند.در سرن همچنین بیش از ۶۵۰۰ دانشمند از ۵۰۰دانشگاه از ۸۰کشور دنیا بصورت بازدیدهای کوتاه مدت به سرن می آیند که خود نشان از همکاری بزرگ و بی نظیر علمی دانشمندان و پژوهشگران عرصه علمی جهان دارد. به گفته «چارلز کلایبر» وزیر علوم و پژوهش هاى سوئیس، در۵۰ سال گذشته سازمان اروپایى تحقیقات هسته اى کانون همایش و ملاقات دانشمندان مختلف جهان با ریشه هایى از تمامى ملت ها، فرهنگ ها، مذاهب و اقوام بوده است. کلایبر در مراسم جشن پنجاهمین سالگرد تاسیس «سرن» گفت: "در این مرکز مناقشات و دشمنى هاى سیاسى به هیچ وجه راه ندارد و حکمفرمایى همین روحیه باعث شده است این سازمان بتواند در چگونگى شکل گیرى تفکر انسان نسبت به طبیعت و آغاز جهان کمک هاى قابل ملاحظه اى داشته باشد".

به جز سوئیس ۱۱کشور اروپائی دیگر که در تاسیس پروژه سرن همکاری داشتند عبارت بودند از:

بلژیک،دانمارک،آلمان،فرانسه،یونان،بریتانیای کبیر،ایتالیا،یوگسلاوی،هلند،نروژ و سوئد.

و البته بعدها نیزکشورهای اطریش (۱۹۵۹)، اسپانیا (۱۹۶۱-۱۹۶۸ و بعد ۱۹۸۳)، پرتغال (۱۹۸۶)، فنلاند (۱۹۹۱)، لهستان (۱۹۹۱)، مجارستان (۱۹۹۲)، جمهوری چک (۱۹۹۳)، اسلوواکی (۱۹۹۳) و سرانجام بلغارستان (۱۹۹۹) به عضویت آن درآمدند.

این کشورها اعضای اصلی اداره کننده سرن هستند و از لحاظ اداری-مالی تامین کننده عمده هزینه های مالی سرن هستند.این کشورها سالیانه حداقل مبلغی بالغ بر ۵میلیون یورو پرداخت میکنند که صد البته بسیاری از این کشورها علاوه بر مبلغ حداقل فوق جهت هزینه های بسیاری از پروژه های سرن بصورت مستقیم و غیر مستقیم مبالغ دیگری در نظر میگیرند مثل آلمان و ایتالیا تاکنون فقط برای یکی از پروژه های سرن به اسم (LHC) تاکنون بیش از۳۰۰میلیون یورو هزینه کرده اند.

محض اطلاع:
بزرگترین برنامه کنونی سرن،علاوه بر تحقیقات گوناگون در زمینه فیزیک هسته ای و ذرات بنیادی،اجرای پروزه بزرگ LHC (Large Hadron Collider) یا همان" ابرتصادم گر هادرونى"است که بعنوان بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان شناخته میشود. ابرتصادم گر هادرون یک شتاب دهنده  ذرات با انرژى و پیچیدگى بى نظیر و بى سابقه است که نتیجه آن همکارى و مشارکت جهانى براى آشکارسازى بخش جدید پنهانى از حقیقت است.

دسته دوم از کشورهای مشارکت کننده در سرن،شش کشور آمریکا،روسیه،ژاپن،ترکیه،هند و فلسطین اشغالی هستند که بعنوان ناظر در سازمان تحقیقات هسته ای سرن حضور دارند.این کشورها هم سهم و مشارکت فعالی در انجام پروژه های تحقیقاتی سرن و همچنین در تامین هزینه های مالی و تجهیزات سرن دارند.برای مثال تاکنون ایالات متحده رقمی بالغ بر یک میلیارد دلار برای پروژه LHC هزینه کرده است.

و اما دسته سوم از کشورهای مشارکت کننده در سرن،کشورهای غیر عضو سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای هستند که در برنامه های مختلف تحقیقاتی سرن مشارکت دارند.این دسته که شامل ۲۶کشور است عبارتند از:

الجزایر،آرژانتین،ارمنستان،آذربایجان،بلاروس،برزیل،چین،کانادا،کرواسی،قبرس،استونی، گرجستان، ایسلند،
ایرلند،مکزیک،مراکش ،پاکستان، پرو، رومانی، صربستان ،اسلونی،آفریقای جنوبی،کره جنوبی،تایوان،اوکراین و ایران.

این کشورها بسته به توانائی های علمی و تحقیقاتی خود می توانند در پروژه های آزمایشگاهی و نظری سرن شرکت می کنند.در حقیقت،عمده ترین بهره این کشورها از همکاری با سرن،تماس نزدیک و خارج از محدودیت های متداول (سیاسی) با تکنولوژی نوین و کسب مستقیم و بی واسطه دانش علمی و فنی است.
 
بعد از عضویت رسمی ایران در سرن در سال۲۰۰۱ میلادی و همکاری با سرن در زمینه پروژه بزرگ LHC و ساخت و تامین قطعاتی از این پروژه هم اینک هفت پژوهشگر و سه دانشجو دوره دکترا در زمینه فیزیک ذرات بنیادی در سرن مشغول پژوهش و تحقیقات هستند و همچنین قرار است دو دانشجوی دیگردوره دکترا به این جمع اضافه شود.لازم به ذکر است که مشارکت انفرادی فیزیکدانان ایرانی در سرن به قبل از سال۲۰۰۰ بر می گردد.

پاسخ بدهید

وارد کردن نام و ایمیل اجباری است | در سایت ثبت نام کنید یا وارد شوید و بدون وارد کردن مشخصات نظر خود را ثبت کنید *

*