ضعیف‌ترین لرزش یک ذره می‌تواند قوانین فیزیک را برهم بزند

فرادید؛ دانشمندان شواهدی را ارائه کردند که به نظر می‌رسد یک ذره کوچک زیر اتمی از قوانین شناخته شده فیزیک پیروی نمی‌کند! یافته‌ای که می‌تواند حفره‌ای را در درک ما از جهان باز کند.

به گزارش فرادید؛ به گفته فیزیکدانان، آزمایش‌هایی که بر روی ذره شناخته شده‌ای به نام میون انجام شده است، نشان می‌دهد که اشکال خاصی از ماده و انرژی وجود دارد که هنوز برای علم شناخته شده نیست، اما برای کیهان و تحول آن حیاتی است. به گفته آن‌ها این یافته جدید می‌تواند منجر به موفقیت‌های چشمگیرتری از کشف بوزون هیگز در سال 1391 شود، ذره‌ای که به ذرات دیگر جرم می‌بخشد.

دکتر Chris Polly از آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده فرمی که بیشتر زندگی خود را وقف به نتیجه رسیدن این آزمایش کرده است، می‌گوید: "این یافته برای ما درست مانند لحظه فرود مریخ نوردمان بر سطح مریخ است."

ذره معروف میون که شبیه به الکترون، اما سنگین‌تر از آن است، عنصر جدایی‌ناپذیر کیهان به شمار می‌رود. دکتر Polly و همکارانش یک تیم بین‌المللی متشکل از 200 فیزیکدان از 7 کشور مختلف دریافتند که میون‌ها هنگام شلیک از یک میدان مغناطیسی شدید در آزمایشگاه فرمی، طبق پیش‌بینی‌ها رفتار نمی‌کنند. این رفتار متفاوت چالش‌هایی را در مدل استاندارد به وجود می‌آورد، مجموعه‌ای از معادلات که تعداد ذرات بنیادی را به دست می‌دهند (آخرین شمارش 17 است) و همچنین چگونگی تعامل آن‌ها با یکدیگر را توضیح می‌دهد.

فیزیکدان Renee Fatemi از دانشگاه Kentucky می‌گوید:" این مدرک محکمی است بر حساس بودن میون نسبت به چیزی که در بهترین نظریه ما وجود ندارد."

نتایج اولین آزمایش به نام میون 2-g (جی منهای دو) با آزمایش‌های مشابه در آزمایشگاه ملی Brookhaven در سال 1380 همخوانی داشت و از آن زمان فیزیکدانان را به فکر واداشت. در کنفرانس خبری که اخیراً برگزار شد، دکتر Polly به نموداری که فضای سفیدی داشت اشاره کرد، جایی که آزمایشگاه فرمی، تفاوت‌هایی را از پیش بینی تئوری‌ها پیدا کرد. وی افزود:" با اطمینان نسبتاً بالایی می‌توان گفت که باید چیزی در ایجاد این فضای سفید نقش داشته باشد. "

طبق گزارش دانشمندان احتمال این که نتیجه این اندازه‌گیری‌ها یک خطای آماری باشد تقریبا یک در 40000 است. داده‌هایی که گزارش داده شده اند تنها 6 درصد از کل داده‌های آزمایش میون را نشان می‌دهند که قرار است در سال‌های آینده به دست آید.

دکتر Polly درباره این ذره می‌گوید: "احتمالا فکر می‌کنید که این امکان وجود دارد که یک ذره در جهان تنها باشد. اما در واقع این ذره اصلا تنها نیست. از دنیای کوانتم می‌دانیم که هر ذره توسط مجموعه دیگری از ذرات احاطه شده است." پس میون‌ها تنها نیستند و فرمول دیراک باید برای لرزش‌های کوانتمی ناشی از سایز ذرات اصلاح شود که این موضوع باعث می‌شود عامل و برای میون بیش از 2 شود. در نتیجه نام این آزمایش را 2-Muong است. میزان تفاوت 2-g از پیش بینی‌های نظری، نشانه‌ای از ناشناخته بودن جهان است. تعداد زیادی هیولا در تاریکی منتظرند تا توسط فیزیکدانان کشف شوند.

این ذره در سال 1315 کشف شد. میون‌ها ذراتی هستند که در اطراف هسته اتم‌ها می‌چرخند. بار الکتریکی منفی دارند و همین موضوع باعث میشود که مانند یک آهنربای کوچک رفتار کنند. اما جرم آن‌ها 207 برابر جرم الکترون‌ها است. میون‌ها همچنین ذرات ناپایداری هستند که تنها در 2. 2 میلیونوم ثانیه به صورت رادیواکتیو به الکترون‌ها و ذرات فوق سبک به نام نوترینو تجزیه میشوند. میون‌ها شهرت فعلی خودشان را مدیون قوانین عجیب فیزیک کوانتم هستند.

طبق مکانیک کوانتمی فضای خالی واقعا خالی نیست، بلکه پر از ذرات مجازی است که دائما به وجود می‌آیند و از بین می‌روند. از جمله خصوصیات این ذره، گشتاور مغناطیسی آن است که در معادلات توسط پارامتر و نشان داده میشود. طبق فرمولی که در سال 1307 توسط فیزیکدان نظری، دیراک ارائه شد، و یک میون تنها، باید 2 باشد.

پل آدِریَن موریس دیراک، فیزیک‌دان و ریاضیدان برجستهٔ بریتانیایی و از پایه‌گذاران مکانیک کوانتومی بود و در سال (1933) برنده جایزه نوبل شد.

برخی دیراک را از نظر سواد ریاضی و مبانی نظری، تنها رقیب جدی هم‌عصر اینشتین می‌دانند، و برخی، مانند استیون هاوکینگ، دیراک را بزرگترین فیزیک‌دان نظری از زمان اسحاق نیوتن تاکنون، دانسته‌اند. بیوگرافی دیراک از او با لقب «صوفی اتم» یاد کرده‌است.

او در سال 1926 یک فرمول‌بندی عمومی از مکانیک کوانتومی پیش نهاد که در هر دو نظریه‌های مکانیک ماتریسی هایزنبرگ و مکانیک موجی شرودینگر در حالت‌های خاص صادق بود. یکی دیگر از حالت‌های خاص این فرمول‌بندی عمومی، مکانیک کلاسیک بود.

در 1928 دیراک، معادله دیراک را، که به نام او نامیده شده، از قاعده پائولی به دست آورد. این معادله که بر خلاف معادله شرودینگر نظریه نسبیت خاص را نادیده نمی‌گیرد، برای توجیه تابع موجی الکترون‌ها در حالت نسبی در نظر گرفته می‌شود. این معادله از این رو، اثر زیمن را در نظریه‌اش توضیح می‌دهد. دیراک برای همین، پوزیترون را پیش‌بینی کرد و نشان داد که اسپین یک اثر نسبیتی است. این ذره برای نخستین بار در سال 1932 مشاهده شد.

از این گذشته تابع دلتای دیراک و نمایش برا-کت (bra-ket) حالت‌ها در فضای هیلبرت نیز به دیراک برمی‌گردد.

سال 1933 دیراک به همراه شرودینگر جایزه نوبل فیزیک را برای معرفی یک مدل اتمی جدید به دست آورد. 1952 نیز، دیراک صاحب مدال ماکس پلانک شد. از این گذشته به افتخار این دانشمند بزرگ، مدال دیراک برای تلاش‌های علمی دیگر دانشمندان، در نظر گرفته شده‌است.

منبع: nytimes