کتاب چه کسی به ذرات بنیادی می اندیشد

کتاب الکترونیکی «چه کسی به ذرات بنیادی می اندیشد» نوشتهٔ پولین گنیو با ترجمهٔ حسن فتاحی در انتشارات گوتنبرگ چاپ شده است. کتاب حاضر اولین اثر این بانوی فیزیک‌دان برجسته، پولین گنیو، است که بعد از تجربه‌های بسیار او در زمینۀ ترویج علم نگارش شده است.

 پولین گنیو این کتاب را ابتدا به زبان فرانسه و سپس به زبان انگلیسی به رشتۀ تحریر درآورد. نسخۀ انگلیسی کتاب را انتشارات دانشگاه آکسفورد در جولای ۲۰۱۶ منتشر کرده است.

درباره کتاب چه کسی به ذرات بنیادی می اندیشد

عناوین و شرح مختصری از هر فصل این کتاب را در ادامه می‌بینیم:

فصل اول: ماده از چه چیزی ساخته‌شده است؟

کوچک‌ترین اجزای مادّه چیست؟ چطور با یکدیگر در برهم‌کنش‌اند به‌گونه‌ای که چیزی را می‌سازند و ما در اطراف خود مشاهده می‌کنیم؟

فصل دوم. دربارهٔ بوزون هیگز چه می‌دانیم؟

رسانه‌ها این پیغام را که بوزون هیگز موجب جرم‌دار شدن ذرات بنیادی شده است، بازپخش کرده‌اند. درواقع، سه عنصر یا سه عامل برای تولید جرم‌های ذرات بنیادی لازم است: یک سازوکار، یک میدان و یک بوزون

فصل سوم. شتاب‌دهنده‌ها و آشکارسازها: ابزارهای ضروری

تولید بوزون‌های هیگز، یکی از اهداف برخورددهندة بزرگ هادرونی یا LHC در سرن بود. ابتدا پروتون‌ها را تا نزدیکیِ سرعت نور شتاب می‌دهند، سپس آن‌ها را به هم برخورد می‌دهند.

فصل چهارم. کشف بوزون هیگز

فیزیک‌دانان قادرند رویدادهای کمی را که ویژگی‌هایی از بوزون هیگز را داراست، استخراج کنند. روش‌های آماری پیشرفتۀ جداسازی و تفکیک، بوزون هیگز را از دیگر انواع رویدادها امکان‌پذیر می‌کند و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا سوزنی را از انبار کاهی بیرون بکشند.

فصل پنجم. سويی تاریک عالم

مدل استاندارد به طور شگفت‌انگیزی به‌خوبی کار می‌کند؛ اما فقط برای %۵ از محتوای عالم کاربرد دارد. در مورد %۲۷ دیگرِ عالم نوع عجیبی مادّه وجود دارد که قطعاً مرموزترین نوع است و مادّة تاریک نام دارد.

فصل ششم. درخواست کمک از سوسی

سوسی هر چیزی را برای ما دلچسب می‌کند و بر مبنای مدل استاندارد است. اجزای مادّه را با حامل‌های نیرو با یکدیگر متحد کرده و ذرّة جدیدی را عرضه می‌دارد که نامزدی مناسب برای توصیف مادّة تاریک است.

فصل هفتم. تحقیقات [علوم] پایه چه چیزی را در اختیار ما می‌گذارند؟

فعالیت‌های علمی نیروی کار بسیار تعلیم‌دیده‌ای را تربیت کرده است و این افراد به توسعۀ جامعه در بسیاری از موارد کمک کرده‌اند. محصولات جانبیِ جذاب اقتصادی و فناوری، تحقیقات [علوم] پایه را به یکی از بهترین سرمایه‌گذاری‌ها، حتی در کوتاه‌مدت تبدیل کرده است.

فصل هشتم. آزمایش‌های سرن، مدلی بی‌همتا از مدیریت و همکاری

این مدل مدیریت به نفع خلاقیت، ابتکار شخصی و توانمندسازی افراد است و حتی برای بسیاری از شرکت‌ها نیز سودآور است.

فصل نهم. تنوع در فیزیک

امروزه، نسبت به چند دهۀ قبل زنان بیشتری در امور مربوط به فیزیک مشغول به کار هستند. علم با فراگیر بودنش نسبت به جنسیت، نژاد، تمایلات جنسی، دین و توانایی‌های فیزیکی، هرآنچه را که بخواهد به دست می‌آورد. تنوع در علم منجر به خلاقیت هرچه بیشتر می‌شود. 

فصل دهم. اکتشافات بزرگ بعدی چه می‌تواند باشد؟

به طور خاص، شروع دوبارهٔ برخورددهندهٔ بزرگ هادرونیِ سرن در سال ۲۰۱۵ با انرژی بالاتر دروازه‌هایی را به روی اکتشافات جدید گشود. این پیشرفت‌ها توانست انقلابی در درک ما نسبت به جهان مادّی اطرافمان ایجاد کند

کتاب چه کسی به ذرات بنیادی می اندیشد را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم

این کتاب به علاقه‌مندان به فیزیک پیشنهاد می شود.

بخشی از کتاب چه کسی به ذرات بنیادی می اندیشد

«پاد - مادّه چطور؟

هر ذرّه از مادّه دارای همتايی پاد - مادّة خود است. برای مثال، پاد - ذرّة الکترون، پوزیترون است. یک [ذرّة] پوزیترون دقیقاً دارای جرمی یکسان مانند الکترون است؛ اما تمام اعداد کوانتومی آن (بار الکتریکی، اسپین، طعم یا چاشنی الکترون) برعکس است. به‌این‌ترتیب، حتی ذراتی که از نظر الکتریکی خنثی هستند دارای پاد - ذرات‌اند. برای مثال، یک پاد - نوترون از یک کوارک پاد - بالا و دو کوارک پاد - پایین ساخته‌شده است. نوترینوها می‌توانند پاد - ذرات خود باشند، هرچند هنوز تثبیت نشده است. وقتی یک ذرّه با پاد - ذرّة خود روبه‌رو می‌شود، هر دو نابود می‌شوند و تنها معادل آنها به‌صورت انرژی باقی می‌ماند. همین اتفاق برای هر یک از شش کوارک و شش لپتون رخ می‌دهد که همۀ آنها دارای پاد - ذرات خود هستند. در آزمایش‌های تجربی، همیشه مادّه و پاد - مادّه را با مقادیر تا حد زیادی یکسان تولید می‌کنیم، گویی هر دو در شرایط برابری هستند. اگرچه وقتی به اطرافمان در عالم نگاه می‌کنیم، تقریباً اثری از پاد - مادّه نمی‌بینیم. وقتی برخی از آنها کشف می‌شوند، همواره مقادیری با بقای عمرِ در حد چند دقیقه هستند، مانند پرتوهای کیهانی. در آزمایشگاه، می‌توان مشاهده کرد که ترجیح ناچیزی برای مادّه وجود دارد؛ اما این تفاوت به‌قدری کوچک است که توضیح دهد چرا در عمل در عالم فقط مادّه می‌یابیم. اگر مادّه و پاد - مادّه در مقادیر تقریباً برابری از انرژی خالص تولید شوند، زمانی که مقادیر انرژی پدیده‌ها در دسترس بودند، قانون یکسانی نیز باید در لحظاتِ اندکی بعد از مهبانگ اعمال‌شده باشد. این انرژی به شکل جفت ذرات و پاد - ذرات، آنهایی که می‌توانند با دیگر ذرات ترکیب و یا منجر به نابودی شوند، محقق می‌شود. چه وقت و چگونه مادّه بیشتر از پاد - مادّه شده و دستِ بالا را گرفت؟ چه اتفاقی برای تمام پاد - ماده‌ها می‌افتد؟ کیهان‌شناسان متقاعد شده بودند که این اتفاق نمی‌تواند در برخی گوشه‌های عالم بدون نشان‌دادن حضورشان مخفی شود. دیریازود، مادّه و پاد - مادّه باهم روبه‌رو می‌شوند، آتش‌بازی از انرژی تولید و درنهایت آشکارسازی می‌شود. ازاین‌رو، این راز بزرگی در فیزیک است و بسیاری از فیزیک‌دانان روی این معما کار می‌کنند. حل این راز سربه‌مهر هدف اصلی آزمایش LHCb است که در برخورددهندة بزرگ هادرونی (ال. یچ. سی) در سرن صورت می‌پذیرد. آزمایش‌های متعددی نیز در فرایند کارخانۀ پاد - مادّه در سرن وجود دارد.»