بوزون هیگز به زبان ساده ؛ چه چیز به جهان جرم می بخشد؟
بوزون هیگز به زبان ساده ؛ چه چیز به جهان جرم می بخشد؟
سال 2012 یکی از مهمترین کشف های علمی در قرن حاضر رخ داد ؛ بوزون هیگز یا ذره خدا.در اینجا به زبان کاملا ساده (و با ساده فهم ترین تمثیلی که تاکنون در این مورد ارائه شده) و در چندسطر به توضیح آن خواهیم پرداخت.
بوزون هیگز همان چیزی است که به ذرات جرم می دهد . اینکه در کیهان ما اجرام وجود دارند ، جرم داشتن آنها حاصل وجود بوزون هیگز است که به نام پیتر هیگز ، نخستین کسی که وجود آنها را پیش بینی کرد، شناخته می شود.
ذرات زیراتمی که ماده معمولی را شکل می دهند ، مثل کوارک ها و لپتون ها ، بواسطه ی بوزون هیگز جرم دارند.اینکه چطور به ذرات جرم می بخشد، توضیح بسیار پیچیده ای دارد که مانند برخی از مسائل ، بعضی افراد با مطالعه ی متعدد آن باز هم آن را به خوبی درک نمی کنند. (بارها مخاطبان و دوستان گفته اند که در فهم آن مشکل دارند)
اما مشکل از فهم افراد نیست، خود این موضوع پیچیده و مانند برخی دیگر از مسائل فیزیک ، فهم غیر تخصصی آن دشوار است. این دشواری تا حدی بوده که حتی وزیر علوم بریتانیا در سال 1993 در یک سخنرانی از فیزیکدانان خواست تا توضیحی ساده فهم برای بوزون هیگز ارائه کنند و در نهایت بهترین توضیح ، تمثیل مهمانی بود.
در این تمثیل باید فرض کنید در یک مهمانی ، همه ی مهمان ها فیزیکدان هستند و در یک سالن که ابتدای آن در ورودی و انتهای آن بار نوشیدنی هاست مشغول گپ زدن هستند. این جمع فیزیکدانان در این تمثیل همان میدان هیگز است. اگر یک مأمور مالیات از در ورودی وارد سالن شود و از بین جمعیت فیزیکدانان عبور کند و به بار برسد، کسی او را متوقف نمی کند برای گپ و گفتگو. این مامور بدون تعامل با فیزیکدانان از در ورودی به باری که انتهای سالن قرار گرفته می رسد و در بین راه کسی با او صحبت نمی کند و از کنار فیزیکدانان رد می شود. اما حالا تصور کنید به جای مامور مالیات پیتر هیگز از در ورودی سالن وارد شود ، در هر نقطه ای از سالن که به سمت بار در حرکت است، فیزیکدانان دور او جمع می شوند و با او گفتگو گی کنند. به این ترتیب پیتر هیگز، زمان طولانی تری را سپری میکند تا از در ورودی به بار انتهای سالن برسد. این تجمع فیزیکدانان را فرض کنید هر چند متر یکبار ، اتفاق می افتد .پیتر هیگز که در این تمثیل مثل مامور مالیات نقش ذرات را دارد تعامل بیشتری با فیزیکدانان که نماینده ی میدان هیگز بودند خواهد داشت.اما مامور مالیات تعامل کمتری با فیزیکدانان داشت. در این تمثیل مامور مالیات نماینده ی ذرات بدون جرم مثل فوتون است که با میدان هیگز تعامل ندارند.اما پیتر هیگز نماینده ی ذرات سنگین است که با میدان تعامل زیادی دارد.
در این تمثیل ، تجمع فیزیکدانان همان بوزون هیگز است.
بوزون های هیگز ارتعاشاتی در میدان هیگز هستند. مثل لرزش های یک سیم یا کش. اما نکته ای که اغلب باعث کج فهمی می شود (حتی گاهی دانشجویان فیزیک) این است که ذرات سنگین تر ، فعل و انفعال یا تعامل بیشتری با میدان هیگز دارند و به همین دلیل موجب جرم گرفتن آنها می شود . قبل از ورود افراد در تمثیل ، هر دو ،یعنی پیتر هیگز و مامور مالیات جرم یکسان دارند . یعنی هر دو جرم صفر دارند ، اما پس از ورود به مهمانی بر اثر فعال و انفعال و تعامل با میدان ، جرم پیدا می کنند، یا جرمشان صفر می شود.
این ساده ترین تمثیلی است که تاکنون در مورد بوزون هیگز وجود داشته است. ارزش و اهمیت بوزون هیگز بسیار بالاست، چرا که تا پیش از آن نه تفاوت جرم ها و نه علت وجود جرم در کیهان توضیح قابل قبولی داشت. اما این را هم فراموش نکنیم که تازه در اوایل راه هستیم و شناخت جزییات بیشتری در این موضوع وجود دارد که امیدواریم به آن دست پیدا کنیم. این تمثیل نیز شما را کاملا با بوزون هیگز آشنا نمی کند، اما برای یک آشنایی ابتدایی و کلی در چند سطر کفایت می کند.
پ.ن:برای مطالعه ای کامل تر ، کتاب بوزون هیگز نوشته ی جیم باگوت پیشنهاد می شود . این کتاب خوشبختانه به فارسی ترجمه شده و برای عموم نوشته شده است. هر چند ممکن است برای افراد مبتدی ، گاهی ابهاماتی بوجود بیاید، یا مثلا چنین تمثیلی که در این مطلب ذکر شد در آن ارائه نشده باشد، اما در کل آنچنان دشوار نیست که مخاطب متوجه نشود.
آرین رسولی
#arian_x
مرسی مقاله کوتاه و بسیار جالبی بود
جرمشان صفر می شود یعنی چه؟ ممکن است مثلا اون فردی که از در وارد میشود همه را بخود جذب کند بعد مثلا یک حرف بی ربطی بزند که همه از دورش متفرق بشوند. در ابنجا می گویید جرمش صفر می شود؟
نه…چون ناخودآگاه و طبق قانون جاذبه ،ذرات فقط میتوانند در میدان مغناطیسی هم نوع خودشون قرار بگیرن و شاید موقت برخوردی با آن یکی صورت بگیره ولی بوزون هیگز که میدان قویتری دارد ریز ذرات هم جرم خیلی زیادی را جذب میکند و وقتی ذراتتراکمشان زیاد میشه برخورد بین اونها هم زیاد میشه و جرم یا جسم شکل میگیره در صورتی که در همین حین همون تعداد اندک خییییلی کم اگر به آن ذره که میدان مغناطیسی ضعیفی داشته دور شده و بنابر این جرم آن صفر میشود و میشود مفهومی له نام مثلا نور یا فوتون ها که وجود دارند ولی جرم و حجم و گرانش و جاذبه ندارند و در حد انرژی که شکی به خود نمیگره باقی میمونن…(نظریه گریویتون رو بخون)
طبق مقاله هایی که در این باره خوندم…این تقریبا شبیه به خلاصه نویسی به ساده ترین روش ممکن برای در افراد نوجوان یا تازه گرویده به سمت فیزیک و فیزیک کوانتومه…در کل دو نوع ذره وجود داره …مثلا ذرات اتم شامل الکترون و نوترون و کوارکه …و سبکتر هستند مثل فوتونها و ذرات دیگه ریز ذراتی به نام بوزون هستند که میدان گرانشی که با برخورد هم نوعانش به وجود میاد باعث بزرگتر شدن و جذب تعداد خیلی خیلی بیشتر از بوزون ها میشه که همون میدان بوزون هیگز نامیده میشه…در واقع از ابتدای خلقت بر اساس نظریه بیگ بنگ در کوچکترین کسر از ثانیه که ذره بنیادی به اصطلاح منفجر شد تصور کنید جهان چطور میتونسته باشه…درست شبیه به ظرف سوپی پخش شده در هوا..در ابتدا ذراتی که جرم بیشتری داشتند با هر بدخورد با ریز ذره دیگر میدانی به وجود آورد که با جذب فوق سریع امثال خود توانستند جرم مشخص و شکل خاص خود را بیابند …اما ذراتی هم بی نصیب مانده و به دلیل ریز ذدات بسیار سبک با توان الکتریکی پایین موفق به جذب ذرات هم نوع نشدند و برای همین جرم و حالت ونیروی گرانش یا جاذبه ای ندارند ..مثل نور یا فوتونها..یا گرما که گونه ای از انرژی باقی ماندند و به خاطر ذرات سبک و معلق موفق به شکل و جرم گرفتن و دارای خصوصیات اجسام نشدند و انرژی باقی ماندند و قابل رویت در واقع تحقیق سلولی و مولکولی نیستند …و در واقع بوزون هیگز یا ذره خدا علت جرم پیدا کردن یا نکردن خیلی از عناصر و موجودیتهای مفهوم و یا مجهول برای انسان بوده…به نظرم حالا کسایی که تو این زمینه اطلاعات و زمینه دارند نظریاتی مثل گریویتون رو هم مطالعه کنن..کمی پیچیده تر هست ولی خوب برای آشنایان قابل درکه…