شهـــــــــر من میــــــــــــامی

امیدوارم بتونم در راستای شناساندن اقلیم میامی این شهر فراموش شده به عموم عزیزان علاقه مند و دلسوز گامی هرچند کوتاه اما استوار بردارم در همین خصوص اقدام به راه اندازی و نگارش وبلاگی با محتوای تاریخی ، اجتماعی ، جغرافیایی و فرهنگی نمود . این وبلاگ سعی دارد که نظری گذرا بر منطقه میامی افکنده تا از این دیدگاه چکیده اطلاعات بدست آمده از کتب قدیمی و جدید مرتبط با بحث و اطلاعات محلی پیران دنیا دیده و سرد و گرم چشیده که در این مورد عصای دست وراهنمای اینجانب خواهند بود را در اختیار همگان قرار دهد

 
هیگز (ذره خدا ) چیست
نویسنده : مصطفی پزشکی - ساعت ۱٠:۳۱ ‎ق.ظ روز یکشنبه ۱ امرداد ۱۳٩۱
 

 

هیگز (ذره خدا ) چیست و چرا اینقدر اهمیت دارد ؟

 

مصاحبه اختصاصی روابط عمومی دانشگاه صنعتی شاهرود پیرامون ذره

هیگز با پروفسور علی اکبر رجبی استاد فیزیک هسته ای و مولف بیش

از ۱۲۰ جلدکتاب و مقاله ISI و کنفرانسی

 

در این گفتگو پاسخ این سوالات را می خوانید: چرا ذره بوزون هیگز ذره خداست؟ مدل استاندارد چیست؟ ذرات بنیادی کدامند؟ علت کشف بوزون هیگز؟ خلاصه مقالات پروفسور رجبی در مورد  بوزون هیگز؟ انفجار عظیم و مفهوم قرآنی آن

جناب پروفسور بفرماید که مدل استاندارد چیست ؟
مدل استاندارد یک نظریه کوانتومی است در صد ساله اخیر تلاش شده برای تعیین مدلی که ذرات بنیادی و نیروها و برهم کنش های بنیادی حاکم بر ذرات را مشخص کند.

منظور از ذرات چیست و ذرات بنیادی یعنی چه؟

کل عالم هستی از دو نوع ذره تشکیل شده ذراتی که اسپین آنها نصف عدد صحیح است و ذراتی که اسپین آنها عدد صحیح است. ذرات نوع اول را فرمیون و ذرات نوع دوم را بوزون می گویند مثلا الکترون و نوترینو و میون و … فرمیون هستند در حالیکه فوتون و بوزون ها و ذرات w بوزون هستند. البته ذره دیگری هم بعنوان باررنگ نام گذاری شده و گلوئون است.
منظور از ذرات بنیادی ذراتی هستند که به ذرات دیگر تجزیه نمی شوند مثلا فوتون و الکترون و کوارک ها و… ذرات بنیادی هستند و به ذرات دیگر تجزیه نمی شوند درحالیکه پروتون و نوترون که ساختار هسته ها هستند ذرات بنیادی نیستند زیرا هریک به  حداقل ۳ ذره بنیادی کوارک تجزیه می شوند  کارمدل استاندارد اینست که این ذرات و نیروهای حاکم بر آنها را معین می کند.

حال که ذرات تشکیل دهنده عالم هستی بوزون و فرمیون هستند انواع نیروهای طبیعت چگونه اند؟

بر اساس مدل استاندارد چهار نوع نیرو در طبیعت وجود دارد یعنی تمام برهم کنش های طبیعت محدود به چهار نیرو است. نیروی گرانشی - نیروی برهم کنش ضعیف - نیروی الکترومغناطیسی - نیروی برهم کنش قوی . 
عامل نیروی گرانش جرم و انرژی است و عامل نیروی برهم کنش ضعیف طعم(کوارک ها و لپتون ها) است و عامل نیروی الکترومغناطیسی بار الکتریکی است و عامل نیروی برهم کنش قوی باررنگ است ( گلوئون ها )

جناب پروفسور بفرمائید جایگاه ذره بوزون هیگز در این مدل کجاست ؟

در مدل استاندارد برای آنکه ذرات بنیادی که ساختار اصلی جهان هستند و عالم هستی از آنها بوجود آمده است جرم داشته باشند می بایست ذره ای به نام بوزون هیگز وجود داشته باشد تا به آنها جرم بدهد یعنی آنها را بوجود آورد در حقیقت  بوزون هیگز ذره ای است که واسطه تبدیل انرژی به جرم است جای این ذره در مدل استاندارد خالی بوده است و ضرورت وجود آن بر طبق این مدل در دهه ۱۹۶4 میلادی (مهرماه ۱۳۴۳) توسط پیتر هیگز پروفسور دانشگاه ادینبورگ انگلستان به طور نظری پیش بینی شد که به منظور قدردانی از تلاش های او این ذره به نام او هیگز نام گذاری شد البته او تنها فیزیکدانی نبود که بوزونی را که به ذرات دیگر جرم می دهد را پیش بینی کند گروه های تحقیقاتی دیگری هم این کار را کردند فکر می کنم دو گروه دیگر هم این کار را کردند و به نتیجه پروفسور هیگز رسیدند به همین دلیل کمیته نوبل نتوانست معین کند که جایزه نوبل را به چه کسی بدهد.

با توجه به اهمیت این ذره بوزون هیگز که در حقیقت تولید کننده تمام ذرات می باشد چرا دیر کشف شد؟

بدون کشف بوزون هیگز همواره شواهدی برای وجود مکانیسم هیگز وجود داشت و باعث شده بود که پیش بینی های مدل استاندارد در موارد زیادی به حقیقت بپیوندد یکی از این موفقیت ها کشف سنگین ترین کوارک(تاپ)بود که در سال ۱۹۹۵(۱۳۷۴) در آزمایشگاه ملی فرمی در شیکاگو امریکا کشف شد البته آزمایشگاه فرمی درحد آزمایشگاه سرن است این آزمایشگاه به کمک شتابدهنده ذرات موفق شد ذره کوارک تاپ را مطابق پیش بینی ها در محدوده انرژی ۱۷۶ گیگاالکترون ولت کشف کند ولی کشف ذره بوزون هیگز آخرین مهر تأیید بر نیم قرن تلاش برای کشف این ذره بود و همچنین تأیید کامل مدل استاندارد

این ذره کی و کجا و چگونه کشف شد؟

این ذره در روز چهار شنبه 14/4/91 توسط فیزیکدان ها در آزمایشگاه فیزیک هسته ای اروپا(سرن)در نزدیکی شهر ژنو سوئیس  کشف شد که یکی از بزرگترین رازهای علم را بر ملا کرد و شاید به انتظاری که نیم قرن می رفت پایان داد.
انرژی این ذره در محدوده بین ۱۱۵ تا ۱۵۲ گیگاالکترون ولت است برابر گزارش سخنگوی آزمایش سی-ام-سی چگونگی یافتن آثار واپاشی های مرتبط با ذره بوزون هیگز و تعیین پراکندگی آماری و دقت این آزمایش هاست. در این آزمایشگاه پژوهشگران فیزیک هسته ای برخورد ذرات را در (LHC) به ۸ تراالکترون ولت رساندند زیرا در برخوردهای پرانرژی احتمال یافتن ذره بوزون هیگز بیشتر بود و نتیجه آزمایش ها با حدود  اعتماد۹۹/۹۹ درصد به دست آمد.

آزمایشگاه فیزیک هسته ای سرن که این ذره در آنجا کشف شد کجاست و نقش دانشمندان ایرانی در آن چیست؟

جواب ۷: این آزمایشگاه با سرمایه گذاری چندین کشور من جمله کشور عزیزمان ایران در سرن در نزدیکی شهر ژنو سوئیس ایجاد شده است و از سال ۲۰۰۰میلادی تا کنون عده ای از فیزیک دانان کشورمان از طریق پژوهشکده ذرات و شتابگرها در پژوهشگاه دانش های بنیادی(IPM)تهران در این پروژه عظیم بین المللی مشارکت کرده اند و تعدادی از دانشمندان فیزیک ایران نیز درآن آزمایشگاه به کار تحقیقاتی و پژوهش می پردازند البته بنده اطلاع ندارم ولی احتمال می دهم که در یافتن این ذره دانشمندان ایران نیز سهیم بوده اند

جناب پروفسور متوجه شدیم که جنابعالی ۴ مقاله ISI درزمینه ذره بوزون هیگز به زبان انگلیسی در مجلات معتبر خارجی به چاپ رسانیده اید در این مورد توضیح دهید؟

آری چنین است و خداوند را شاکرم در سال های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ میلادی ۴مقاله ISI در مجلات خارجی به همراه آقای صابر زرین کمر دانشجوی فوق لیسانس آن زمان و دانشجوی دکترای فعلی اینجانب که از دانشجویان بسیار ساعی و فعال و جزو استعدادهای درخشان هستند و رساله دکترای ایشان زیرنظر اینجانب در حال اتمام است و با همکاری آقای دکتر حسن حسن آبادی اولین فارغ التحصیل دکترای فیزیک هسته ای دانشگاه صنعتی شاهرود و استادیار گروه فیزیک هسته ای به چاپ رسانیده ایم . علی رغم این که ذره هیگز طبق مدل استاندارد کشف شد ولی بعضی از خصوصیات آن به کمک این مدل قابل توجیه نبود به همین دلیل بر اساس مدل پیش بینی نظریه ابرتقارن مبنی بر وجود بیش از یک نوع ذره هیگز اینجانب پیشنهاد نمودم که مدل HDM )مورد مطالعه و بررسی قرارگیرد همچنین پیشنهاد مدل هیگز Nتایی2هیگز دوتایی ( نیز در نظریه ما مورد بررسی قرارگرفت که اگر در این مدل ابتدا 2=Nباشد قابل تبدیل به مدل هیگز دوتایی می شود ما در مقالاتمان به بررسی مفاهیم تئوری مرتبط به مکانیزم هیگز در مدل های فراتر از مدل استاندارد پرداخته ایم به طور مشخص در این کارها روش هایی ساده و متفاوت برای بررسی شروط مثبت بودن ارائه داده ایم همچنین در مقالاتمان از روشهای پیچیده ریاضی اجتناب کرده تا حتی برای دانشجویان دوره کارشناسی نیز قابل فهم باشد به دلیل همین سادگی پیشنهاد می کنیم که مقالات ما این قابلیت را دارند که پس از ترجمه به زبان فارسی در مراجع تدریس آموزش کارشناسی فیزیک ذرات بنیادی گنجانده شوند.

خلاصه مقالات :


1. Tree Level Vacuum Stability in Multi Higgs Doublet Models: A Cumbersome Analysis?
Few-Body Systems, Volume 48, Issue 2-4, pp. 183-187 (2010).
Abstract: We introduce a simple approach to obtain the constraint for multi Higgs doublet potentials to be stable, i.e. to have tree-level vacuum stability. We use the methodology for some special cases with three doublets.

2. An Alternative Method to Study Positivity in N-Higgs-Doublet Potentials,
Few-Body Systems, Volume 47, Issue 4, pp.207-211 (2010).
Abstract: N-Higgs-doublet models (NHDM) introduce new sources of CP-violation in an extension of the standard model in the Higgs sector. The NHDMs must satisfy some conditions including the positivity constraint. While the study of positivity in NHDMs is not easy, we present a simple method to study positivity in the case of N doublets by making use of hyperspherical coordinates. This constraint is of great importance as it imposes limits on the coupling constants and thereby on the masses predicted within the model when combined with other constraints such as the positivity of the mass matrix elements.

3. Mass Terms of Cp-Violating Weinberg Three-Higgs Model at a Charge-Breaking Vacuum,
International Journal of Modern Physics E, Volume 19, Issue 03, pp. 459-464 (2010).
Abstract: Weinberg three-Higgs-doublet model attracts interest in many aspects including the study of CP-violation as well as calculating the muon transverse polarization and neutron electric dipole moment. In the present work, we calculate the mass terms of CP-violating Weinberg 3HDM at a charge-breaking vacuum using an elaboratre basis.

4. Mass Terms in Cp-Conserving Weinberg Three-Higgs Model,
International Journal of Modern Physics E, Volume 18, Issue 08, pp. 1781-1784 (2009).
Abstract: By applying two transformations on the vacuum expectations of the Higgs fields, we show that instead of considering three nonvanishing complex fields, one can easily work with the real parts of two fields while CP conservation is assumed. Using this result, we next obtain the mass terms of CP-conserving Weinberg three-Higgs-doublet model (3HDM) which are essential in study of the spontaneous symmetry breaking and the Higgs mechanism.

استاد بفرمایید که چرا ذره هیگز را ذره خدا می نامند؟

ازآنجا که موجودات و ذرات عالم خلقت همگی دارای جرم هستند و ذره بوزون هیگز واسط تبدیل انرژی به جرم می باشد یعنی بوزون هیگز عامل اصلی تولید جرم بوده لذا عامل اصلی تولید ذرات است (همان دو نوع ذره بنیادی که ساختار اصلی جهان می باشد )و به تبع آن چون عالم هستی از ذرات فرمیون و بوزون خلق شده اند لذا ذره بوزون هیگز می تواند عامل خلقت اشیا و موجودات باشد و به این دلیل به آن ذره خدا می گویند و یا به عبارت دیگر و با برداشت و تحلیل اینجانب شاید خداوند اول بوزون هیگز راخلق کرده و به وجود آورده و سپس با آن جهان هستی را خلق نموده است لذا به نظر می آید که این ذره وسیله و ابزار کار خلقت جهان بوده است.

چرا کشف این ذره درک صحیح تری از جهان در هر۲ مقیاس کوچک (فیزیک ذرات بنیادی) و مقیاس بزرگ(کیهان شناسی) فراروی دانشمندان قرار می دهد؟

مقیاس کوچک را در این بحث توضیح دادیم ولی در مقیاس بزرگ(کیهان شناسی) براساس نظریه بیگ بنگ(Big Bang) یا انفجار بزرگ نظریه پروفسور جورج گاموف که در سال ۱۹۶۴ ارائه شد جهان در ابتدا به صورت یک کره انرژی متراکم بوده بعد به دلایل ناشناخته انفجاری عظیم صورت گرفته و منفجر شده و سیارات و ستارگان درکهکشان های موجود پاره ها و تکه های آن انفجار عظیم هستند که همچنان بر اثر انفجار اولیه از هم دور میشوند و جهان در حال انبساط است  لذا می توان تصور نمود انرژی متراکم که درحقیقت همان جرم می باشد (زیرا براساس نظریه اینشتین جرم و انرژی به هم تبدیل می شوند) و بوزون هیگز نیز عامل تبدیل انرژی به جرم است لذا می توان با این ایده راههای جدیدی را مورد بحث و بررسی قرارداد
البته با توجه به نظریه بیگ بنگ و صرفا با اعتقاد اینجانب در قرآن کریم در آیه ۳۰ سوره انبیاء میتوان برداشتی این چنین نمود و انفجار عظیم را براساس آن توصیف کرد (اولم یرالذین کفروا ان السماوات و الارض کانتا رتقا ففتقناهما و جعلنا من الماء کل شی حی افلا یؤمنون)
آیا کافران ندیدند که آسمان ها و زمین به هم بسته بود (همان انرژی متراکم جورج گاموف)ما(خداوند)آن را شکافتیم(انفجار عظیم)و سپس از آب هرچیز را زنده گردانیدیم چرا باز به خدا ایمان نمی آورید؟
البته بحث پیرامون نظریه بیگ بنگ فراوان است اگر فرصتی و حالی بود می توان بحث مفصلی داشت.


جناب پروفسور در پایان اگر نقطه نظری دارید بفرمائید .

باید خاطرنشان کرد که یکی از برجسته ترین و جالبترین مثالها از کاربرد وتوانایی فیزیک نظری کشف ذره بوزون هیگز است و این که یک ذهن خلاق نیم قرن پیش(۱۹۶۴) ذره ای را پیش بینی کرده که سالها طول کشیده و هزاران نفر متخصص در رشته های گوناگون فیزیک و با صرف میلیاردها دلار هزینه به طور تجربی آن را آشکارسازی کرده اند
ضمنا این مطلب نیز گویاست که کشور عزیز ما نیز همگام و همراه با آخرین دستاوردهای علمی دنیا به پیش می رود و در شهرستان شاهرود و در دانشگاه صنعتی نیز در زمینه علمی فعالیت روزانه وجود دارد به امید پیروزی ها و موفقیت های بیشتر انشا ا...