مقالات

شتاب دهنده ای به وسعت کهکشان از واقعیت تا تخیل

نوشته شده توسط عرفان کسرایی

زمان زیادی از راه اندازی مجدد شتاب دهنده ذرات LHC در سازمان پژوهش‌های هسته‌ای اروپا (CERN) نمی گذرد.
اما واقعا دانشمندان در این آزمایشگاه عظیم به دنبال چه هستند؟
اغلب گفته می شود که دانشمندان در پی یافتن پاسخی برای این پرسش اند که سرشت ماده تاریک چیست؟
تفاوت ماده و پادماده در چیست؟ و تعداد زیادی پرسش دیگر.
به عبارت دیگر آنها در پی ساختن یک بنای جدید در فیزیک هستند. واقعیت این است که به رغم پیشرفت های خیره کننده سده ها و دهه های اخیر در فیزیک نظری؛ فیزیک زمانه ما هنوز قادر به توضیح تمام طبیعت نیست.
هنوز علامت سوال های بسیاری وجود دارد و چیزهای بسیاری هست که نمی دانیم. اغلب فیزیکدانان توافق دارند که کلید حل این معما در فهم ماهیت ماده است.

“سرن” در پی ساختن یک بنای جدید در فیزیک است

به همین جهت دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که برای پی بردن به ماهیت و سرشت ماده؛ باید ذرات را با هم برخورد داد. یعنی دقیقا همان کاری که در  LHC انجام می شود.
اما اینکه چنین آزمایشی برای یافتن پاسخ به پرسشی مانند اینکه ٬سرشت ماده چیست؟٬ کافی باشد هنوز قطعی نیست. این احتمال وجود دارد که بشر برای ساختن بنای یک فیزیک نوین؛ به دستگاهی به مراتب بزرگتر از اینها نیاز داشته باشد. آزمایشگاهی بزرگتر از ستارگان و حتی بزرگتر از کهکشان ها. متاسفانه ما قادر به ساختن چنین آزمایشگاهی نیستیم. اما چه تضمینی هست که بیگانگان هوشمند فضایی؛ چنین آزمایشگاهی را نساخته باشند؟ و از کجا معلوم که ما با نگاه به  اعماق کیهان در واقع در حال رصد و مشاهده برخی از این آزمایشگاه های کهکشانی نباشیم؟

آزمایشگاه عظیم LHC

آزمایشگاه عظیم LHC

این ایده در ظاهر ممکن است ابلهانه به نظر برسد.
اما بررسی آن دستکم برایبریان لکی از انیستیتو علوم پیشرفته در پرینستون آنقدر ارزش داشته که وقت خود را درباره اش صرف کند.
او پا را از این فراتر گذاشته و می پرسد: آیا تمدن های فضایی پیشرفته ای وجود دارند که برای مطالعه فیزیک در انرژی های مقیاس پلانک؛ یک شتابدهنده بزرگ ساخته باشند؟ او می گوید اگر چنین شتابدهنده ای وجود داشته باشد پژوهشگران درگیر در پروژه جستجو برای حیات هوشمند SETI  (به انگلیسی Search for extraterrestrial intelligence ) باید بتوانند آن را شناسایی کنند. پروژه ای که توسط   پل دیویس از دانشگاه آریزونا حمایت می شود.

*آزمایشگاهی به ابعاد کهکشان
برای دستیابی به آنچه که مد نظر بریان لکی است؛ صحبت از مقیاس پلانک است و ناحیه یوتاالکترون ولت YeV .
یعنی بسیار بیش از آنچه که در سرن در جریان است.
برای تامین انرژی چنین برخوردی شاید آزمایشگاه شتابدهنده  بایستی به اندازه تمام منظومه شمسی یا حتی تمام کهکشان باشد!
ساختن چنین چیزی برای ما انسان ها تنها می تواند موضوع فیلم های علمی- تخیلی باشد. ما به آزمایشگاه سرن در روی همین زمین می گوییم آزمایشگاه بسیار عظیم!
بریان لکی می گوید اما شاید جایی در پهنه بی کران کیهان؛ موجودات فوق العاده پیشرفته و هوشمندی این امکان را داشته باشند که چنین آزمایشگاه عظیمی را احداث کنند و بدین ترتیب وجود خود را برای ما نیز آشکار کنند. بحث بر سر این است که اگر بیگانگان فضایی به فرض وجود؛ چنین شتابدهنده ای با چنین انرژی فوق العاده بالایی ساخته باشند ؛ انسان دیگر نیازی به ساخت آن ندارد. چون چنین آزمایشگاهی جایی همین بیرون وجود دارد. از نظر او بزرگترین شانس ما در فهم این موضوع مطالعه روی نوترینو هاست. شتابدهنده آنها می تواند انرژی های بسیار بالا یوتاالکترون ولت YeV تولید کند. ما بایستی جرم این نوترینو ها را اندازه گیری کنیم تا بدانیم چه چیزی آن بیرون وجود دارد! تا کنون به قدر کافی جرم نوترینوها اندازه گیری شده است و لااقل می دانیم که در کهکشان راه شیری چنین شتابدهنده  ای در این ابعاد ؛ که ساخت حیات بیگانه فضایی باشد وجود ندارد.
برای بررسی سایر کهکشان ها و مطالعه روی این امکان که شاید آزمایشگاه های فیزیک ذرات ساخته شده توسط بیگانگان هوشمند فضایی در آنها وجود داشته باشد؛ هنوز به آشکارسازهای بهتری نیاز داریم.
بریان لکی پیشنهاد می کند که صدها هزار دستگاه سنجش جرم در اقیانوس های زمین پخش شود تا زمانی که نوترینوها از کیهان به آب اقیانوس ها بر می خورند ؛ ویژگی های پرتوها را بررسی کرده و آن را مورد مطالعه قرار دهد. انجام چنین آزمایشی از فرط پرهزینه بودن تقریبا محال است. به همین جهت او پیشنهاد دومی را طرح  می کند. به این صورت که با بهره گیری از ماهواره ها؛ میلیونها سیارک خارج از منظومه شمسی در کمربند سیارکی کویپر (به انگلیسی Kuiper belt) مورد بررسی قرار بگیرد و  دانشمندان در پی پرتوهایی باشند که پس از برخورد نوترینوها به سطح یخی این سیارک ها ساطع می شوند.
واقعیت این است که نمی توان این طرح های بلندپروازنه بریان لکی را تخیل صرف دانست. مقاله او سرشار است از محاسبات ریاضی دقیق و طاقت فرسا که مساله شتابدهنده پلانک را مورد بررسی قرار می دهد. هرچند این مساله که تمدن های هوشمند فضایی وجود داشته باشند که برای مطالعه فیزیک ذرات ؛ آزمایشگاهی به اندازه یک کهکشان ساخته اند؛ به ظاهر دور از ذهن است اما این موضوع چیزی از ارزش کار بریان لکی  کم نمی کند. در طول تاریخ علم؛ ایده های نو همواره فهم ما از کیهان را گسترش داده اند. آنچه که انسان را بیش از هر چیز به حیرت وا می دارد این است که تا همین ۹۲ سال پیش؛ یعنی سال ۱۹۲۳ میلادی؛ بشر گمان می کرد که تمام جهان هستی؛ فقط  از کهکشان راه شیری درست شده است! این موضوع ممکن است امروزه برای ما خنده دار به نظر برسد. اما کسی چه می داند؟ شاید آیندگان نیز به دانش امروز ما از ابعاد جهان هستی بخندند.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک ، منطق ریاضی و مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ علم (تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم)

دیدگاه شما چیست