بزرگترین اتفاقات فیزیک در سال ۲۰۱۵ از نگاه سایت معتبر Wired

حالا که چند روزی به آغاز سال جدید میلادی باقی نمانده، بازار انتخاب بهترین های ۲۰۱۵ داغ شده. برای مرور بزرگترین اتفاقات فیزیک در سال ۲۰۱۵ به انتخاب سایت wired، با دیپ لوک همراه باشید…

۱- حیات دوباره ی برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ (LHC)

در اوایل آوریل امسال، خون تازه ای در رگ های برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ در اعماق زمین و در مرز فرانسه و سوییس جریان یافت. این ماشین غول پیکر که دوسال به منظور ارتقا متوقف شده بود، با راه اندازی دوباره، رکوردهای قبلی خود را یکی پس از دیگری شکست. این غول شتاب دهنده، در ران (راه اندازی) اول در سالهای ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳، به قدرت ۸ ترا الکترون ولت رسید و توانست زیلیون پروتون را با یکدیگر برخورد دهد و در نهایت با جمع آوری داده ها،کشف بوزون هیگز را که دانشمندان مدت ها منتظرش بودند، اعلام کرد و به این ترتیب، بوزون هیگز به عنوان آخرین ذره ی پیش بینی شده در مدل استاندارد، کشف شد.

فیزیکدانان برای ران دوم LHC امیدهای زیادی دارند. آنها به شدت مشتاقند ذرات جدیدی کشف کنند تا راه برای شناخت بیشتر زمینه های ناشناخته ای مانند ابرتقارن و ماده ی تاریک باز شود. اما این تمام ماجرا نیست، چرا که فیزیکدانان سرن برای دستیابی به برخوردهای پر انرژی تر و البته جذاب تر، اخیراً برخورد دادن یون های سرب را آغاز کرده اند. این تغییر در جرم ذرات، مانند این است که به جای استفاده از توپ های تنیس از توپ های جنگی استفاده کنیم، چرا که عدد اتمی سرب، ۸۲ است و این بدان معناست که هسته ی سرب، ۸۲ برابر پر انرژی تر از یک پروتون است. در LHC، حدود ۱ بیلیون توپ جنگی (یون سرب) در هر ثانیه با یکدیگر برخورد می کنند. (بر اساس نخستین نتایج بدست آمده از ران دوم  LHC، گمانه زنی هایی در مورد شکاف هایی در مدل استاندارد ذرات به وجود آمد).

۲- ورود شتاب دهنده های شیک و کوچک

فقط شتاب دهنده های بزرگ در سال ۲۰۱۵، خبرساز نشدند، بلکه شتاب دهنده های کوچک و زیبا هم تیتر اخبار را به خود اختصاص دادند: ماشین های فیزیکی با هزینه ای بسیار کمتر! در سپتامبر ۲۰۱۵، سرن، برای سرمایه گذاری عظیمی برای آزمایش ویکفیلد پیشرفته یا AWAKE چراغ  سبز نشان داد. در سال ۲۰۱۶، AWAKE، شتاب دادن ذرات از طریق سوار کرذن آنها بر روی امواج بار الکتریکی را آغاز خواهد کرد. این تکنیک به دانشمندان اجازه می دهد تا برخوردهای با انرژی های بیشتر و بیشتر را بدون نیاز به ماشین های غول آسا و بودجه های هنگفت، انجام دهند.

۳- هدیه ی ۱۰۰ میلیون دلاری به SETI

SETI کوتاه شده ی عبارت Search for extra terrestrial intelligence و به معنای جستجوی هوش فرازمینی است. در تابستان ۲۰۱۵، یکی از بیلیونرهای روسی به نام یوری میلنر، با کمکی ۱۰۰ میلیون دلاری بیشترین سرمایه گذاری را در زمینه ی کاوش سیگنال های رادیویی برای یافتن تمدن های بیگانه انجام داد. این ابتکار عمل به دانشمندان  اجازه خواهد داد تا هزاران ساعت مشاهده را از قدرتمندترین تلسکوپ های جهان بخرند. بنابراین به کمک این سرمایه گذاری، دانشمندان، آسمان را ۱۰ برابر قبل، اسکن کرده و در محدوده ی بسیار وسیع تری به سیگنال های فضایی گوش خواهند داد.

۴- شروع کاوش برای ذات هولوگرامی کائنات

اگر چه پرتوهای نور خورشید به صورت یک جریان نرم و  پیوسته به نظر می رسند، اما دانشمندان بیش از یک قرن است که میدانند نور، ماده و تمام شکل های انرژی، از بسته های مجزایی (کوانتوم) تشکیل شده اند. در واقع حالا دیگر همه ی ما میدانیم که نور مجموعه ای از بسته های انرژی به نام فوتون است. در مورد ذراتی که جرم هم دارند، مثلاً ذرات زیراتمی نیز همین امر صادق است. فضا و زمان هم ظاهری نرم و پیوسته دارند، اما لزومی ندارد که واقعاً ساختاری پیوسته داشته باشند، چرا نباید آنها را مانند نور متشکل از بسته های انرژی بدانیم!؟

یکی از ایده های جالب بدست آمده از نظریه ی رشته ها (string theory)، این است که ممکن است فضا و زمان هم از بسته های متلاطمی تشکیل شده باشند. یعنی ممکن است کائنات، مانند یک عکس، ذاتی پیکسلی داشته باشد. شتاب دهنده ی ملی فرمی در ایلینوی آمریکا، نظریه ی هولوگرامی کائنات را آزمایش می کند. این هولومتر از یک جفت تداخل سنج لیزر برای آزمایش هر گونه حرکت نامنظم کوچک استفاده می کند. اما متاسفانه پس از یک سال جمع آوری اطلاعات از طریق هولومتر، هنوز هیچگونه شاهدی مبنی بر اینکه ما در یک دنیای متلاطم از بیت های دو بعدی زندگی می کنیم، بدست نیامده است. البته محققان می گویند این هنوز آغاز راه هولومتر است و باید به آینده امیدوار بود.

 ۵- فیزیک ایران در مسیر پیشرفت

دانش ایران، قطعاً یکی از برنده های توافقی است که تابستان ۲۰۱۵ بین ایران و شش قدرت جهان (آمریکا، انگلیس، روسیه، فرانسه، چین، آلمان و اتحادیه ی اروپا) بسته شد. این توافق که به منظور جلوگیری از دستیابی ایران به سلاح هسته ای و کاهش تحریم های فلج کننده، انحام شد، فیزیک ایران را در دوره ی جدیدی از پیشرفت قرار می دهد. یکی از گزینه های این توافق، ساخت آزمایشگاه بین المللی فوردو در ۸۰ مایلی جنوب غربی تهران است. (مشاهده ی متن کامل توافق)

۶- مشاهده ی نوترینوهای عجیب و غریب

نوترینوها یکی از خبرسازترین موجودات فیزیکی امسال بودند. این موجودات فراوان، به طور فوق العاده ای غیرفعال هستند و به سختی با اطرافشان برهمکنش می کنند، بنابراین آشکارسازی آنها بسیار سخت بود و به همین دلیل بود که بزرگترین جایزه ی علمی فیزیک امسال، یعنی نوبل ۲۰۱۵ به خاطر آشکارسازی نوترینوها نصیب تاکاکی کاجیتا و آرتور مک دونالد شد. کشف آنها از آن جهت بسیار مهم بود که ثابت می کرد، نوترینوها برخلاف تصورات قبلی، دارای جرم هستند. برخلاف نوبل، جایزه ی ۳ میلیون دلاری Breakthrough بین ۱۳۷۰ فیزیکدان که اعضای تیم تحقیقاتی نوترینو را تشکیل می دادند، توزیع شد (این در حالیست که ارزش جایزه ی نوبل، ۱.۲ میلیون دلار است!). تحقیقات در زمینه ی نوترینو با شوق و شتاب زیادی در حال انجام است. آشکاسازهای خلاقانه ای با صبر ، حوصله و البته شوق زیادی در حال کاوش این موجود عجیب هستند. از جمله OPERAدر ایتالیا، Super-Kamiokande در ژاپن، IceCube در قطب جنوب و NOvA در ایلینوی.

۷- افق تازه ای در دنیای شتاب دهنده ها

مطمئناً LHC، یک غول فوق العاده است، اما سال ۲۰۱۵ ثابت کرد غول های بزرگتری هم در راه اند! برخورد دهنده ی خطی بین المللی یا ILC، دارای طول ۳۲ کیلومتر (در حالیکه LHC، دارای طول ۲۷ کیلومتر) است و به احتمال زیاد طی چند سال آینده ساخته خواهد شد. کشور میزبان این شتاب دهنده ی غول آسا، ژاپن است. برخلاف LHC که ذرات سنگین تر مانند پروتون و یون ها با حرکت دادن در یک مسیر حلقوی، شتاب می دهد، ILC، ذرات بسیار سبک مانند الکترون ها و پادماده های آنها را برخورد خواهد داد. باز هم برخلاف LHC که مسیری حلقوی دارد، ILC باید مسیری در یک خط راست داشته باشد، زیرا هر بار که مسیر خمیده شود، الکترون ها و پوزیترون ها (برخلاف ذرات LHC) انرژی زیادی از دست می دهند. LHC نمی تواند الکترون ها را با انرژی بالا با یکدیگر برخورد دهد، اما ILC، الکترون ها را از یک طرف مسیر و پوزیترون ها را از طرف دیگر شتاب داده و در نتیجه در میانه ی مسیر با یکدیگر برخورد خواهند کرد. در جلسه ای که در آوریل ۲۰۱۵ در توکیو برگزار شد، دانشمندان و مهندسان،ایده های فنی خود را برای طراحی ILC به اشتراک گذاشتند و برای انجام مراحل نهایی و ساخت ILC، درخواست سرمایه از دولت کردند. دولت ژاپن در حال بررسی برنامه این پروژه است.

به نظر شما کدام یک از این اتفاقات، تاثیر گذارتر خواهد بود؟ آیا رویداد فیزیکی دیگری در سال ۲۰۱۵ را مستحق قرا گرفتن در این لیست می بینید؟