ببین، اگه بهت بگم تو جهان ذرات یه موجود مرموز هست که گرفتنش انقدر سخته که شاید تو هزار بار آزمایش فقط یهبار پیداش کنی، فکر میکنی درباره چی حرف میزنم؟ دقیقاً دارم درباره همون ذره معروف یعنی «هیگز بوزون» (Higgs boson) حرف میزنم که بهش لقب «ذره خدا» هم دادن! کار هیگز تو دنیا اینه که به بقیه ذرات جرم میده، یعنی بدون اون، همه ذرات بیوزن پرسه میزدن و جهان خب به این شکلی که هست نبود.
ولی خب، دانشمندای پروژه ATLAS تو سرن (CERN) همین تازگیا تونستن یکی از عجیبترین کارهای این هیگز بوزون رو کشف کنن: دوتا واپاشی خیلی کمیاب! حالا واپاشی یعنی چی؟ یعنی یه ذره، بعد از مدتی، به چیزای دیگهای تبدیل میشه. ماجرای این واپاشیها اینه که هیگز بوزون تو یکی از حالتا خودش رو به جفت موئون (H→μμ) یا به یه بوزون Z و یه فوتون (H→Zγ) تبدیل میکنه. موئون هم یه ذره شبیه الکترونه ولی سنگینتره و زودتر از بین میره. بوزون Z هم یه نوع ذره بنیادیه که تو نیروهای هستهای قوی نقش داره. فوتون هم که همون ذره نور خودمون!
حالا حسن قضیه چیه؟ این تبدیلها انقدر نادر هستن که از هر ۵۰۰۰ بار واپاشی هیگز فقط یهبار ممکنه موئون بده! این عدد رو تصور کن: مثل اینه که تو ۵۰۰۰ بار قمار کردن، فقط یهبار برنده بشی! واسه همین دانشمندها باید هی دقت کنن، دیتا جمع کنن و تو کلی نویز دنبال سیگنال این واپاشیهای خاص بگردن. تازه فقط همین نیست؛ مثلاً H→Zγ از اینم سختتره چون تشخیص فوتون تو رویدادهای این شکلی، خودش یه الماس وسط زغال پیدا کردنه!
این وسط بچههای ATLAS که یه گروه بزرگ از دانشمندان سراسر دنیا تو آزمایشگاه بزرگ شتابدهنده LHC دور هم جمع شدن، سالها داده از دو فاز آزمایش (Run 2 و Run 3) رو با هم ترکیب کردن تا بتونن این رویدادها رو بهتر ببینن. شتابدهنده LHC همون تونل معروفیه که با سرعت وحشتناک، ذرهها رو به هم میکوبونه تا ریزترین اجزای ماده رو امتحان کنه! بعد با کلی تکنیک و فناوری پیشرفته سعی کردن نویزها و اتفاقات تصادفی رو حذف کنن تا فقط سیگنال واپاشی هیگز بمونه.
مثلاً برا H→μμ، دنبال یه برآمدگی کوچیک (bump) تو جرم جفت موئونها جستجو میکنن، اونم دقیقاً روی ۱۲۵ گیگاالکترونولت (GeV) – این عدد همون جرم هیگز بوزونه. یعنی هر رویدادی که تو این محدوده خلاف معمول بود، بهش شک میکردن. اما H→Zγ باز هم سختتر بود چون بوزون Z فقط ۶ درصد مواقع خودش رو به الکترون یا موئون واپاشی میکنه و فوتون رو هم بهسختی میشه از آشفتگی بقیه ذرات جدا کرد.
برای حلش، بچههای ATLAS اومدن یه سری قوانین گزینش رو دقیقتر و هوشمندتر کردن و کل رویدادها رو بر اساس اینکه هیگز چطور تولید شده دستهبندی کردن. خلاصه با این روشها تونستن سیگنال واپاشیهای نادر رو واضحتر ببینن.
یعنی چی واضحتر؟ برای واپاشی هیگز به دوجفت موئون (H→μμ)، نتایجشون به سطح ۳.۴ سیگما رسید. سیگما هم یعنی چقدر مطمئنیم اشتباه نکردیم؛ ۳.۴ یعنی احتمال الکی بودنش یک در ۳۰۰۰ هست که بهنسبت تو فیزیک ذرات، عدد خیلی خفنیه! قبلاً فقط موجهایی از این واپاشی دیده بودن (دو سیگما که زیاد محکم نیست)، ولی الان سیگنالش حسابی پررنگ شده.
در مورد واپاشی هیگز به بوزون Z و فوتون (H→Zγ) هم به سطح ۲.۵ سیگما رسیدن، که یه پیشرفت مهم نسبت به قبل محسوب میشه ولی هنوز نتیجه نهایی و قطعی نیست. (نتایجی که بالای ۵ سیگما باشه دیگه تو فیزیک میگن قطعی و رسمی!)
حالا چرا کله دنیا اینقدر رو این واپاشیها حساسه؟ چون میتونه نشونه این باشه که فیزیکمون فقط همین مدل استاندارد (Standard Model) نیست و شاید ذرات ناشناخته یا نیروهای دیگه تو کار باشن! مدل استاندارد همون چارچوب کلیایه که به فیزیکدانها میگه همه ذرات بنیادی و نیروها چطور کار میکنن. اگه تو واپاشی H→Zγ چیزای غیر منتظره کشف کنیم، شاید پاشو بذاریم تو دنیای فیزیکی که هنوز کاملاً نفهمیدیمش! شاید یه بخشی از جهان هست که فیزیک جدیدتر از امروز رو لازم داره و این واپاشیها سرنخش باشن.
البته هنوز هم کلی چالش جلوی راهشونه. این یافتهها فوقالعادهان، اما تا نتیجه نهایی فاصله دارن. بچههای ATLAS قصد دارن تو فازهای بعدی شتابدهنده LHC دیتا بیشتری جمع کنن و ببینن این کشفها تو آزمایشهای بیشتر هم تکرار میشه یا نه. کاش با دیتاهای آینده بفهمیم هیگز چطور با بقیه ذرات – مخصوصاً ذرات نسل دوم مثل موئونها که کمتر شناختیمشون – تعامل میکنه.
اگه دوست داشتی بری تو ریز قضیه، تو لینکهای اینجا و اینجا (https://arxiv.org/pdf/2507.03595 و https://cds.cern.ch/record/2937635/files/ATLAS-CONF-2025-007.pdf) اطلاعات فنی بیشتری هست.
خلاصه، دنیای فیزیک ذرات حسابی هیجانزدهست و این شکار جدید ممکنه سرنخهایی بهمون بده که سالها منتظرش بودیم. شاید سوپرایز بعدی همین نزدیکی باشه! 😄
منبع: +
