معرفی و دانلود کتاب ذره در پایان گیتی: چگونه شکار بوزون هیگز ما را به مرز جهانی نو می‌رساند

معرفی کتاب ذره در پایان گیتی: چگونه شکار بوزون هیگز ما را به مرز جهانی نو می‌رساند

شان کارول در کتاب ذره در پایان گیتی، به مسیر کشف یکی از مهم‌ترین اکتشافات معاصر، یعنی بوزون هیگز یا ذره‌ی خدا می‌پردازد و توضیح می‌دهد که چرا این ذره‌ی بنیادی تا این اندازه اهمیت دارد و چطور درک ما را از هستی تغییر داده است. کارول به زمینه‌های تاریخی این ذره اشاره می‌نماید، داستان شکل‌گیری و تکامل شتاب‌دهنده‌ها را مرور می‌کند و از دانشمندانی می‌گوید که درگیر این کار بوده‌اند. این اثر برنده‌ی جایزه‌ی انجمن سلطنتی وینتون در سال 2013 شده است.

درباره‌ی کتاب ذره در پایان گیتی

در چهارم ژوئیه‌ی سال 2012، کنفرانس جهانی فیزیک در ملبورن استرالیا آغاز شد. گرچه این گردهمایی، امری همیشگی بود و هر شش ماه یک‌بار در یکی از شهرهای جهان برگزار می‌شد، اما این بار آبستن اتفاق بزرگی بود. چند فیزیکدان که در پروژه‌ی برخورددهنده‌ی بزرگ هادرون (LHC) حضور داشتند اعلام کردند که توانسته‌اند به ذره‌ی بنیادی بوزون هیگز دست یابند و در آزمایش‌هایشان آن را مشاهده کنند. این خبر باعث شگفتی و تحسین بسیاری شد و عده‌ای آن را انقلابی در فیزیک بنیادی و دانش بشر دانستند.

شان کارول (Sean Carroll)، فیزیکدان آمریکایی، در کتاب ذره در پایان گیتی (The Particle at the End of the Universe) مسیر طولانی اکتشافِ ذره‌ی بنیادین بوزون هیگز را مرور می‌کند و اتفاقات مهم و جالب آن را بازگو می‌نماید. او برای بررسی زمینه‌های تاریخی این ذره‌ی بنیادین، در طول تاریخ سفر می‌کند و به یونان باستان می‌رود؛ زمانی که فیلسوف‌هایی همچون اتم‌گرایان از وجود ذرات بسیار ریزی می‌گفتند که تمام دنیا را ساخته است. کارول می‌کوشد تکامل دانش بشری و قدم‌هایی که برای یافتن بوزون هیگز برداشته شده را نشان دهد.

پس از مهبانگ و پیدایش کیهان، هستی پر از ذراتی بود که با سرعت نور در حرکت بودند. این ذرات در ابتدا هیچ جرمی نداشتند، اما به‌مرور سنگین‌تر و ساکن‌تر شدند. در واقع آنچه امروزه ما به‌عنوان سیارات و اجرام آسمانی و زمین و زندگی می‌شناسیم، همگی محصول جرم‌دار شدن همین ذرات است. اما دقیقاً چه اتفاقی رخ داد که ذرات بدون جرم و متحرک ابتدای هستی به ذرات پرجرم و سنگین فعلی تبدیل شدند؟ در نیمه‌ی دوم قرن بیستم این سؤال ذهن فیزیکدان‌ها را کاملاً به خود مشغول کرده بود. در همین راستا بود که پیتر هیگز، فیزیکدان انگلیسی، در سال 1964، نظریه‌ی مهمی را ارائه داد. او از میدانی بنیادی صحبت کرد که تمام عالم را پر کرده و در همه‌جا وجود دارد. این میدان از ذراتی بنیادین و نسبتاً سنگین به نام بوزون هیگز (Higgs boson) تشکیل‌ شده است؛ ذره‌ای که بعدتر به ذره‌ی خدا معروف شد. طبق این نظریه‌، ازآنجایی‌که بوزون هیگز در کنار تمام ذرات عالم وجود دارد، واکنش این ذرات با بوزون هیگز است که جرم آن‌ها را می‌سازد. به تعبیر او، اگر واکنش بین یک ذره و بوزون ضعیف باشد آن ذره سبک یا حتی بدون جرم می‌شود (مثل فوتون)، اما اگر بوزون و ذره نسبت به هم واکنش قوی‌تری داشته باشند، آن ذره پرجرم‌تر می‌شود (همچون الکترون).

نظریه‌ای که مختصراً آن را شرح دادیم، می‌توانست به پرسش‌های ابتدایی پاسخ دهد، اما اثبات آن کار ساده‌ای نبود. در دهه‌ی 1980، کنگره‌ی آمریکا ساخت یک ابربرخورددهنده را تصویب کرد که در مورد این نظریه تحقیق کند. این پروژه شکست خورد، اما چند سال بعد پروژه‌ی سرن در اروپا LHC آغاز به کار کرد. حدود 25 سال طول کشید تا دانشمندان توانستند بوزون هیگز را مشاهده کنند. پس‌ از این کشف بود که پیتر هیگز به جایزه‌ی نوبل فیزیک دست یافت. کتاب ذره در پایان گیتی در واقع شرح همین اتفاقات است. شان کارول با لحنی شوخ‌طبعانه از حسادت‌ها و کینه‌توزی‌ها تا فداکاری‌ها و دوستی‌های دانشمندان می‌گوید. کارول سعی می‌کند نظریات مرتبط فیزیک را به زبانی ساده بیان کند و به مخاطب نشان دهد که چرا این ذره برای دانشمندان آن‌قدر اهمیت دارد و دنیا را متحول کرده است.

کتاب ذره در پایان گیتی با استقبال زیادی از سوی منتقدین مواجه شد و توانست جایزه‌ی انجمن سلطنتی وینتون را به دست آورد. این اثر را نشر مازیار با ترجمه‌ی رامین رامبد منتشر کرده است.

نکوداشت‌های کتاب ذره در پایان گیتی

• شگفت‌انگیز! (روزنامه‌ی لس‌آنجلس تایمز)
• کتاب حماسی شان کارول شما را به یک سفر اکتشافی مدرن می‌برد. (فرانک آنتونی ویلچک، فیزیکدان برنده‌ی جایزه‌ی نوبل)
• سبک نگارشی کارول عامه‌فهم است و از ارجاعات فرهنگی زیادی بهره می‌برد، اما نباید به آن ساده‌انگارانه نگاه کرد. کارول از رفتن به سمت موضوعاتی که فیزیک‌دان‌های صاحب‌نام را هم گیج می‌کند واهمه‌ای ندارد. (Wired)

کتاب ذره در پایان گیتی برای چه کسانی مناسب است؟

مطالعه‌ی این کتاب به دوستداران فیزیک و کیهان‌شناسی پیشنهاد می‌شود.

در بخشی از کتاب ذره در پایان گیتی: چگونه شکار بوزون هیگز ما را به مرز جهانی نو می‌رساند می‌خوانیم

یکی از بزرگ‌ترین سوء برداشت‌ها که افراد زیادی نسبت به نتایجی دارند که از آزمایش‌های عظیم فیزیک ذرات به دست می‌آید، به روند گرفتن داده‌ها تا اعلان نتایج برمی‌گردد. این کار ساده‌ای نیست. در علم، راه سنتی اعلان نتایج و رسمی‌شدنشان از طریق مقالاتی است که در ژورنال‌های با بازبینی همتا انتشار می‌یابند. بی‌تردید برای ATLAS و CMS هم چنین است، ولی پیچیدگی این آزمایش‌ها تضمین می‌کند که اصولا تنها داوران شایسته، خود اعضای همیاری هستند. برای پرداختن به این وضعیت، هر آزمایش رویه‌ای به شدت دشوار و مطالبه‌آمیز را تدارک دیده است که باید پیش از این‌که نتایج بتوانند به اطلاع عموم برسند، برآورده شود.

اکثر هزاران همیار در آزمایش‌های LHC کارمند سرن نیستند. یک فیزیکدان شاغل نوعی در آن‌جا عبارت است از دانشجو، استاد، یا پُست‌داک (موقعیتی پژوهشی بین دکتری و عضو هیئت علمی) در دانشگاه یا آزمایشگاهی در یک گوشه‌ی دنیا، گرچه شاید بخش اعظمی از سال خود را در ژنو بگذراند. در اکثر مواقع، نخستین گام در مقاله‌ای قابل انتشار آن است که یکی از این فیزیکدانان پرسشی بپرسد. شاید پرسشی کاملا واضح باشد «آیا بوزون هیگزی هست؟» یا می‌تواند چیزی با حدس و گمان باشد «آیا بار الکتریکی به راستی پایسته است؟» «آیا بیش از سه نسل از فرمیون‌ها هست؟» «آیا برخوردهای ذرات پرانرژی، سیاهچاله‌ی مینیاتوری درست می‌کنند؟» «آیا بعدهای اضافی فضا وجود دارند؟» پرسش‌ها ممکن است از پیشنهادی نظری الهام گرفته باشند، یا از ویژگی توضیح داده نشده‌ای از برخی از داده‌های موجود، یا تنها بر حسب توانایی‌های تازه‌ی خود ماشین باشند. آزمایشگران معمولا افرادی واقع‌بین‌اند، دست کم در ظرفیت خودشان به عنوان دانشمندان مشغول به کار، پس تمایل دارند تا دست به پرسش‌هایی بزنند که بشود با سیلی از داده‌هایی که LHC فراهم می‌کند سراغشان رفت.

فهرست مطالب کتاب

پیشگفتار
1: آن هنگام
2: گذشته از خدامانندی
3: اتم‌ها و ذرات
4: داستان شتاب‌دهنده
5: بزرگترین ماشین تاکنون ساخته شده
6: دانایی از راه کوبیدن
7: ذرات در امواج
8: از درون آینه‌ای شکسته
9: خراب کردن خانه
10: پراکندن سخن
11: رویاهای نوبل
12: ورای این افق
قابل دفاع ساختن
پیوست 1: جرم و اسپین
پیوست 2: ذرات مدل استاندارد
پیوست 3: ذرات و برهم کنش های شان
واژه نامه
واژه‌نامه (انگلیسی – فارسی)
واژه‌نامه (انگلیسی – انگلیسی)
خواندنی‌های بیش‌تر