ابرتقارن و بحران در فیزیک

فیزیک‌دانان چند دهه روی نظریه زیبایی کار کرده‌اند که نوید رسیدن به درک عمیق‌تری از جهان کوانتومی را داده است. اکنون بر سر دوراهی مانده‌اند: ظرف سال آینده ثابت کنند که درست است یا اینکه با یک تغییر پارادایم تاریخی روبه‌رو شوند

جوزف لوکن

ماریا اسپایروفلو

سپیده‌دم یک روز تابستانی در سال ۲۰۱۲، مشغول نوشیدن سومین فنجان اسپرسو بودیم که ارتباط تصویری بین دفتر ما در موسسه تکنولوژی کالیفرنیا با آزمایشگاه سرن (CERN) در حوالی ژنو برقرار شد. همکاران‌مان در تیم Razor را در صفحه نمایش دیدیم. Razor یکی از گروه‌های متعدد فیزیک‌دانانی است که داده‌های به دست آمده از آزمایش CMS در برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در سرن را تحلیل می‌کنند. این تیم تشکیل شد تا به دنبال برخوردهای عجیبی بگردد که نخستین شواهد تجربی را برای ابرتقارن ارائه می‌کنند، نظریه‌ای ۴۵ ساله درباره ماده که قرار است درک استاندارد ما از فیزیک ذرات را زیر و رو کند، مسئله‌های عمیق فیزیک را حل کند و ماهیت ماده تاریک اسرارآمیز جهان را توضیح دهد. پس از چند دهه جست‌وجو، هیچ شواهد تجربی‌ای برای ابرتقارن یافت نشده است.

در سرن، مائوریتزیو پیرینی (M.Pierini)، سرپرست تیم Razor، داده‌های جدیدی را به نمایش گذاشت و ما از ۹ منطقه زمانی آنطرف‌تر توانستیم ابروهای بالا‌رفته حاضرین در اتاق را ببینیم: یک بی‌هنجاری وجود داشت. پیرینی با بی‌تفاوتی گفت «یکی باید به این رویداد نگاهی بیندازد.» منظور او از «رویداد» یک برخورد پروتون-پروتون خاص بود، یکی از تریلیون‌ها برخوردی که در LHC تولید شد. ظرف چند دقیقه دوتا از ما گزارش کامل این برخورد را روی لپ‌تاپ دریافت کردند.

ابرتقارن راه‌حل فوق‌العاده زیبایی است برای مشکلات عمیقی که بیش از چهار دهه است فیزیک‌دانان را بیچاره کرده‌اند. ابرتقارن به مجموعه‌ای از «چراهای» مهم پاسخ می‌دهد: چرا ذرات آن جرمی را دارند که دارند؟ چرا نیروها آن قدرتی را دارند که دارند؟ به طور خلاصه: چرا جهان اینگونه است که هست؟ علاوه بر این، ابرتقارن پیش‌بینی می‌کند که جهان از ذرات «ابرجفت» تاکنون‌پنهان‌مانده‌ای پر شده است که معمای ماده تاریک را حل خواهند کرد. اغراق نیست اگر بگویم که بیشتر فیزیک‌دانان ذرات باور دارند ابرتقارن باید درست باشد – این نظریه تا به این اندازه قانع‌کننده است….