ذرّه در پایان گیتی

«ذرّه در پایان گیتی» اثری است از شون کارول (فیزیکدان آمریکایی، متولد ۱۹۶۶) که در سال ۲۰۱۲ منتشر شده است. این کتاب به یکی از داغ‌ترین موضوعات علمی امروز جهان، یعنی بوزون هیگز، می‌پردازد.

درباره‌ی ذرّه در پایان گیتی

بوزون هیگز یکی از داغ ترین موضوعات علمی دوران ما به شمار می رود و کلید درک وجودداشتن جرم است. شون کرول، فیزیکدان کلتک، به شرح داستان کشف این ذره می‌پردازد. هزینه‌هایی میلیارد دلاری و هزاران دانشمند در برخورددهنده‌ی بزرگ هادرون واقع سویس در پی دست نیافتنی ترین ذره‌ای هستند که چه بسا درگاهی باشد بر کشف عجیب‌ترین‌ها: ماده‌ی تاریک.

ذرّه در پایان گیتی، به بیان همه‌ی دشواری‌های این راه می‌پردازد: پول و سیاست، حسدورزی و فداکاری، تاریخ و آخرین تکنولوژی. خواننده، با قلمی شیوا به گشت و گذاری در قلمرو شتابدهنده ها، ساختار مدل استاندارد ذرات بنیادی، مبانی شکسته شدن تقارن، اصول نظریه ی میدان، دلیل و اهمیت میدان و در نتیجه بوزون هیگز، زمینه‌ی تاریخی این ذره‌ی اغواگر و دانشمندان درگیر در بنیان گذاری نظری آن، آزمایش‌های مورد استفاده در کشف آن و ساختار آشکارسازها و دیگر مطالب برده می‌شود.

سرانجام وی پی می برد که چرا هیگز مهم است و کشف آن چه امکان پذیری‌هایی را پیش روی ما می گذارد. آیا کشف هیگز به معنای بسته شدن پرونده ذرات بنیادی است یا ماجرا همچنان با هیجان ادامه پدیا خواهد کرد؟

بوزون هیگز برگرفته از نامِ پیتر هیگز، معروف به ذره‌ی خدا، یک ذره بنیادی اولیه دارای جرم است. مشاهده تجربی این ذره باعث شد دانشمندان بتوانند درباره‌ی چگونگی جرم‌دار شدن ماده توسط ذرات بنیادی بدون جرم دیگر، توضیح دهند. به‌طور خاص، بوزون هیگز، می‌تواند دلایلی برای تفاوت‌های بین فوتون که بدون جرم است و بوزون‌های W و Z که نسبتاً پرجرم هستند، ارائه کند.

جرم ذرات بنیادی، تفاوت‌های بین الکترومغناطیس ) که توسط فوتون‌ها ایجاد می‌شود) و نیروی هسته‌ای ضعیف (که توسط بوزون‌های W و Z ایجاد می‌شود) در ساختار میکروسکوپیک (و به‌طبع ماکروسکوپیک) ماده مؤثر هستند؛ بنابراین، بوزون هیگز یک مؤلفه بسیار مهم در دنیای ماده است. در ۴ ژوئیه ۲۰۱۲ سرن (CERN) در سمیناری اعلام کرد، که یک بوزون معادل ۱۲۵ گیگا الکترون ولت در دو اسپکترومتر جداگانه کشف و مشاهده شده‌است.

کتاب ذرّه در پایان گیتی در وب‌سایت goodreads دارای امتیاز ۴.۰۶ با بیش از ۴۱۰۰ رای و ۳۵۱ نقد و نظر است. این کتاب در ایران با ترجمه‌ای از رامین رامبد به بازار عرضه شده  است.

بخشی از ذرّه در پایان گیتی

فیزیک ذرات کاری است از سر کنجکاوی. هزاران آدم، میلیاردها دلار بابت ساختن ماشین‌هایی غول‌آسا به طول چند کیلومتر خرج می‌کنند، در آن‌ها سرعت ذرات زیراتمی را به نزدیک سرعت نور می‌رسانند و دست آخر به هم می‌کوبندشان، تنها به خاطر این‌که به کشف و مطالعه‌ی ذراتی زیراتمی بپردازند که اصولا هیچ تاثیری بر زندگی روزمره‌ی کسی به غیر از فیزیکدان ذرات ندارد.

البته این یک نگرش است. شیوه‌ی دیگر این گونه است: فیزیک ذرات ناب‌ترین تجلی کنجکاوی آدمی است نسبت به جهانی که در آن می‌زید. آدمی‌زاد همواره پرسیده است، و از یونان باستان در حدود دو هزار سال پیش، هوس اکتشاف به کوششی اسلوبمند و جهان‌شمول برای کشف قواعد پایه‌ی حاکم بر چگونگی کارکرد گیتی تبدیل شده است. فیزیک ذرات مستقیماً از آرزوی بی‌وقفه‌ی درک جهانمان سر بر می‌آورد؛ ذرات انگیزه‌ی ما نیستند، بلکه این آرزوی انسانی خود ما برای پی‌بردن به چیزی است که نمی‌فهمیم.

سال‌های آغازین سده‌ی بیست و یکم نقاط عطفی به شمار می‌روند. آخرین نتیجه‌ی تجربی به راستی شگفت‌انگیز که از شتابدهنده‌ی ذرات به دست آمد به دهه‌ی ۱۹۷۰ بر می‌گردد، بیش از سی و پنج سال پیش. (تاریخ دقیق بستگی داد که «شگفت‌انگیز» را چه تعریف کنید.) دلیلش آن نیست که آزمایشگران پای سوییچ دستگاه کار خوابشان برده است ـ حاشا. ماشین‌ها به طور کل تغییر کرده‌اند، و به قلمروهایی رسیده‌اند که زمانی نه چندان دور گویا بسیار دست‌نیافتنی می‌نمودند. برای دانشمندان، کسانی که همواره چشم به راه شگفتی‌اند، این به راستی ناراحت‌کننده است.

به عبارتی مشکل از ناکارآمدی آزمایشگران نیست ـ نظریه بیش از حد خوب است. در جهان تخصصی علم مدرن، نقش «آزمایشگران» و «نظریه‌پردازان» به طور کامل از هم جدا شده است، به ویژه در فیزیک ذرات. آن روزها دیگر گذشته است ـ از نیمه‌ی نخست سده‌ی بیستم ـ که نابغه‌ای همچون فیزیکدان ایتالیایی انریکو فِرمی می‌توانست نظریه‌ی تازه‌ای از برهم‌کنش‌های ضعیف را پیشنهاد کند، سپس صندلیش را بچرخاند و به راهنمایی ساخت نخستین واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای مصنوعی خودنگهدار بپردازد.

امروز، نظریه‌پردازان ذرات معادلاتی را روی تخته‌سیاه می‌نویسند، که سرانجام به مدلی ویژه تبدیل می‌شود، که توسط آزمایشگرانی آزموده می‌شود که داده‌ها را از ماشین‌هایی بسیار دقیق به دست می‌آورند. بهترین نظریه‌پردازان گوش به زنگ آزمایش‌ها هستند و برعکس، ولی دیگر کسی استاد هر دو نیست.

از نظر ما بدیهی است که ماده از اتم ساخته می‌شود. این را در مدرسه می‌آموزیم، و در کلاس‌هایی که جدول تناوبی عناصر به دیوار آویخته شده دست به آزمایش‌های شیمی می‌زنیم. به سادگی می‌توان این واقعیت شگفت‌انگیز را از یاد برد. برخی چیزها سفت‌اند و برخی نرم؛ برخی چیزها سبک‌اند و برخی سنگین؛ برخی چیزها مایع‌اند، برخی جامدند و برخی گاز؛ برخی چیزها شفاف‌اند و برخی کدر؛ برخی چیزها زنده‌اند و برخی نیستند. ولی در زیر سطح، همه‌ی این چیزها به راستی از یک مایه‌اند. در جدول تناوبی حدود یکصد اتم فهرست شده است، و هر چیزی در پیرامون ما تنها آمیزه‌ای است از این اتم‌ها.

امید به این‌که ما جهان را بر حسب چند سازنده‌ی پایه بفهمیم ایده‌ای است کهن. در دوران باستان، تعدادی از فرهنگ‌های متفاوت ـ بابلی‌ها، یونانیان، هندی‌ها، و دیگران ـ مجموعه‌ای بسیار سازگار از پنج «عنصر» اختراع کردند که هر چیزی دیگری از آن‌ها ساخته می‌شد. معروفترین آن‌ها عبارت‌اند از خاک، باد، آتش، و آب، ولی عنصر آسمانی پنجمی از اثیر هم در کار بود، یا عنصر پنجم. (بله ، نام فیلمی با بازی بروس ویلیس و میلیا جووُویچ از این آمده.)

مانند بسیاری از ایده‌ها، این یکی نیز در نظامی پیچیده از سوی ارسطو تسعه داده شد. او پیشنهاد کرد که هر عنصر به دنبال حالت طبیعی ویژه‌ای است: مثلا خاک میل به افتان دارد و باد میل به برخاستن. با آمیختن عناصر به ترکیب‌های متفاوت، می‌توانیم مواد متفاوتی را که در گرادگردمان می‌بینیم توضیح دهیم.

اگر به کتاب ذرّه در پایان گیتی علاقه دارید، می‌توانید در بخش معرفی آثار شون کارول در وب‌سایت هر روز یک کتاب، با دیگر آثار این نویسنده نیز آشنا شوید.

کتاب‌های پیشنهادی:

چیزی عمیقاً پنهان نظریه‌ی همه چیز ژن: تاریخچه‌ای خودمانی کامپیوتر و مغز آرمانشهر واقع‌بین‌ها خرابی برفکی