در اواسط بهمن 1392 اعلام شد یک دانشجوی ایرانی برنده جایزه فیزیک بنیادی آشکارساز
سی‌ام‌اس شتابگر بزرگ هادرونی مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (سرن) شد. جایزه فیزیک
بنیادی آزمایشگر سی‌ام‌اس که از سال 2013 اعطا می‌شود، شامل یک بورس تحقیقاتی و
تعدادی جایزه تحت‌عنوان شناسایی استعدادهای برتر موثر در آینده آشکارساز سی‌ام‌اس
است که بورس تحقیقاتی امسال به محققی از موسسه ملی شیمی فیزیک و بیوفیزیک استونی و
جوایز «شناسایی استعدادهای برتر فیزیک بنیادی سی‌ام‌اس به «رضا گلدوزیان»، دانشجوی
پژوهشگاه دانش‌های بنیادی و محققانی از دانشگاه‌های میلان ایتالیا، پرینستون و
مریلند آمریکا، موسسه فیزیک هلسینکی فنلاند و موسسه CINVESTAV مکزیک اعطا شده است.
«رضا گلدوزیان» دانشجوی دکترای فیزیک ذرات تجربی پژوهشکده ذرات و شتابگرهای
پژوهشگاه دانش‌های بنیادی است که برنده جایزه برجستگان فیزیک بنیادی مرکز تحقیقات
هسته‌ای اروپا (سرن) شده است. گفتنی است در آشکارساز سی‌ام‌اس برخورددهنده بزرگ
هادرونی مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا بالغ بر سه‌هزارو800 نفر کار می‌کنند که دوهزار
نفر آنها فیزیکدان هستند. ایران نیز از سال 2000 به «سی‌ام‌اس» پیوست و حدود 14،
15محقق ایرانی در این بخش همکاری دارند که در مشاهده شواهد قطعی بر وجود ذره
بوزون‌هیگز در آشکارساز سی‌ام‌اس هم نقش داشته‌اند. درباره این جایزه و اهداف سرن
از اهدای آن گفت‌وگویی را با آقای «گلدوزیان» ترتیب دادیم که البته این گفت‌وگو به
این جایزه محدود نماند و درباره موارد بسیاری از جمله بوزون‌هیگز (موضوع جایزه نوبل
فیزیک امسال) و پژوهشگاه سرن (مکان انجام این تحقیقات) نیز صحبت‌های بسیاری به میان
آمد:
شما برنده جایزه فیزیک بنیادی آزمایشگر سی‌ام‌اس
شدید. لطفا کمی درباره این جایزه توضیح دهید.
پس از اعلام کشف ذره جدید
منطبق با مشخصه‌های بوزون‌هیگز در چهارم‌جولای سال ۲۰۱۲ که با همکاری هزاران
پژوهشگر از بسیاری از کشورها صورت پذیرفته بود، بنیاد جایزه فیزیک بنیادی جایزه‌ای
را به سخنگوهای دو آزمایش سی‌ام‌اس و اتلس اهدا کرد. قسمتی از آن جایزه برای حمایت
از محققان جوان اختصاص یافت که طی رقابتی از سال 2013 در هر سال برگزیده خواهند شد
و این روند حداقل تا سال ۲۰۱۷ ادامه خواهد یافت.
این جایزه همان جایزه
برجستگان فیزیک بنیادی است یا چیز دیگر؟
هدف از شرکت محققان در این
رقابت، کسب جایزه اصلی «CMS Fundamental Physics Scholars» است که محقق با دریافت
این جایزه، شانس حضور یک سال در سرن با حمایت مالی سرن را خواهد داشت و از آن
مهم‌تر از حمایت علمی محققان سرن نیز برخوردار می‌شود. اما با توجه به تعداد زیاد
متقاضیان و مشکل‌بودن انتخاب یک فرد از میان آنها، کمیته داوران تصمیم گرفت تا با
اضافه‌کردن جایزه‌ای با عنوان CMS Fundamental Physics Scholars Special
Recognition Awards، از افرادی که شایستگی دریافت جایزه را داشته‌اند، قدردانی کرده
و آنها را به جامعه علمی معرفی کند.
هدف از اهدای این جایزه
چیست؟
هدف اصلی شناسایی و حمایت از محققان جوانی است که پتانسیل
اثرگذاری در آینده سی‌ام‌اس را دارا هستند.
برندگان این جایزه بر مبنای
چه معیارهایی انتخاب می‌شوند؟
در جواب این سوال، می‌توان به سه معیار
مهم اشاره کرد: ۱- میزان و اهمیت کار انجام‌شده در حوزه آنالیز داده‌های
جمع‌آوری‌شده توسط سی‌ام‌اس ۲- میزان مشارکت و کارآمدی فعالیت‌های مربوط به خود
آشکارساز سی‌ام‌اس و ۳- اهمیت و راهبردی‌بودن پروپوزال یا طرح پیشنهادی که هر
شرکت‌کننده باید آن را به تفصیل توضیح می‌داد.
جایزه امسال به چه
اشخاصی اهدا شد؟
جایزه CMS Fundamental Physics Scholars به محققی از
موسسه ملی شیمی فیزیک و بیوفیزیک کشور استونی و CMS FPS Special Recognition Awards
به شش محقق از دانشگاه‌های میلان ایتالیا، پرینستون و مریلند آمریکا، موسسه فیزیک
هلسینکی فنلاند و موسسه CINVESTAV مکزیک و من از پژوهشگاه دانش‌های بنیادی ایران
اهدا شد.
روند انتخاب برندگان به چه صورتی است و شما چگونه انتخاب
شدید؟
پس از اتمام زمان فراخوان برای ثبت‌نام از محققان تحصیلات تکمیلی
تا محققان پسادکترا که کشور آنها با آزمایش سی‌ام‌اس در هر زمینه‌ای همکاری دارند،
کمیته داوران به بررسی رزومه و طرح‌های پیشنهادی پرداخت. در مرحله بعد، از تعدادی
از محققان که شرایط لازم را کسب کرده بودند، برای مصاحبه با ۲۰عضو کمیته داوران
دعوت شد تا از جزییات فعالیت‌های انجام‌شده و طرح پیشنهادی مطلع شده و پاسخ سوالات
خود را دریافت کنند. در نهایت هم برگزیدگان اعلام شدند.
دریافت این
جایزه چه تاثیری در آینده علمی و پژوهشی شما دارد؟
امیدوارم بتوانم
تعامل هرچه بیشتری با متخصصان در این حوزه برقرار کنم و بتوانم در حوزه‌هایی که ما
هنوز تجربیات کافی نداریم، وارد شوم و از تجربیات آنها بیشتروبیشتر استفاده کنم.
چون همان‌طور که می‌دانید برای ورود به کارهای پیچیده‌تر و حساس‌تر به استانداردها
و اعتبارهایی نیاز داریم.
و چه تاثیری در شناساندن قابلیت‌‌های
دانشجویان ایرانی به مجامع علمی بین‌المللی دارد؟
همان‌گونه که ذکر
کردم ما در حوزه فیزیک ذرات تجربی نوپا هستیم و آرام‌آرام جای خودمان را در مجامع
علمی بین‌المللی در این حوزه باز می‌کنیم. اما به‌نظر من ذکر این نکته باارزش است
که با درست‌شدن یک ساختار برای فعالیت در حوزه‌هایی که خط مقدم علم و پژوهش در دنیا
هستند (تشکر از همه دست‌اندرکاران)، دانشجویان ایرانی می‌توانند با دانشجویان
بهترین دانشگاه‌های دنیا که سابقه طولانی در فیزیک ذرات تجربی دارند، رقابت
کنند.
فیزیک ذرات تجربی چیست؟ تفاوت‌های آن با فیزیک ذرات تئوری در
چیست؟
همان‌گونه که می‌دانید ایران در حوزه فیزیک انرژی‌های زیاد و
فیزیک ذرات تئوری سابقه نسبتا طولانی دارد و این رشته میان دانشجویان فیزیک بسیار
شناخته‌شده است. اما فیزیک ذرات تجربی که یکی از شاخه‌های مهم و مورد توجه در
کشورهای پیشرفته است، در کشور ما ناشناخته‌تر است. محققان این حوزه، به طراحی و
اجرای آزمایش‌هایی می‌پردازند که در آن بتوان رفتار ذرات شناخته‌شده و ویژگی‌های
آنها را با دقت مطالعه کرد و از طرفی دیگر بتوان به دنبال ذرات جدید گشت. از
مهم‌ترین ویژگی‌های این رشته می‌توان به همپوشانی آن با رشته‌های دیگری از جمله
کامپیوتر، آمار، فیزیک حالت جامد، الکترونیک و... علاوه بر فیزیک ذرات اشاره کرد.
یکی از زیبایی‌های این رشته علاوه بر خود موضوع، همکاری بسیار گسترده میان متخصصان
رشته‌های متفاوت برای رسیدن به یک هدف واحد است که به نظر من، از این لحاظ بی‌مانند
است. هم‌اکنون آزمایش‌های زیادی در سرتاسر دنیا در حوزه ذرات در حال انجام است که
ال‌اچ‌سی بزرگترین آنهاست و به علت حجم زیاد کار و نیاز به نیروی متخصص، فضای
تحقیق و پژوهش کافی را برای مشارکت دانشجویان فراهم کرده است.
کار و
هدف اصلی سرن چیست؟
سرن در سال 1953 با همکاری 12کشور اروپایی تشکیل شد
و در آن زمان مطالعات بر شناخت ساختار هسته اتم متمرکز بود. اما امروز که شناخت و
دانش ما از ماده بسیار عمیق‌تر از هسته‌هاست، سرن به مطالعه و بررسی ساختارهای
بنیادی ماده و نیروهای بین آنها می‌پردازد.
ال‌اچ‌سی و در کل
شتاب‌دهنده چیست و از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟
شتاب‌دهنده هادرونی
بزرگ (ال‌اچ‌سی) در سرن از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۸ و با هدف آزمودن تئوری‌های متفاوت در
حوزه ذرات بنیادی و فیزیک انرژی‌های بالا و تایید یا رد تئوری پیش‌بینی‌کننده ذره
هیگز ساخته شد. ال‌اچ‌سی بزرگترین و پیشرفته‌ترین برخورددهنده هادرونی است که
تاکنون ساخته شده است. ال‌اچ‌سی شامل یک تونل به طول ۲۷کیلومتر در صدمتری زیرزمین
است. این تونل محل قرارگرفتن شتاب‌دهنده‌ها و چهار آشکارساز اصلی است که دو تا از
آنها (سی‌ام‌اس و اتلس) با هدف بررسی تعداد زیادی فرآیند (چندمنظوره) و دوتا از
آنها (آلیس و ال‌اچ‌سی‌بی) برای مطالعه فرآیندهای خاصی ساخته
شده‌اند.
طرز کار این برخورددهنده‌ها به چه صورتی
است؟
پروتون‌ها را در ال‌اچ‌سی شتاب می‌دهند. این پروتون‌ها در محل
آشکارسازها به هم برخورد می‌کنند. محصولات حاصل از این برخوردها به درون آشکارساز
می‌روند و اطلاعات مربوط به این محصولات تولیدشده در اثر برخورد در آنها ذخیره
می‌شوند.
ال‌اچ‌سی تاکنون چه دستاوردهای مهمی عرضه کرده
است؟
برخورددهنده بزرگ هادرونی تاکنون دستاوردهای زیادی داشته است، اما
از مهم‌ترین آنها می‌توان به کشف ذره‌ای با مشخصات منطبق بر بوزون‌هیگز اشاره کرد
که وجودش در مدل استاندارد فیزیک ذرات پیش‌بینی شده بود که آخرین قطعه پازل مدل
استاندارد است. این برخورددهنده علاوه بر هیگز چند ذره دیگر را (که در موارد بسیار
نادر تولید می‌شوند)، مشاهده و وجود آنها را تایید کرده است. از سوی دیگر این
آزمایش دقت اندازه‌گیری‌ها را در بسیاری از پارامترهای مدل استاندارد ذرات بنیادی
افزایش داده و اعتبار این مدل را در انرژی‌های قابل دسترس خود، بارها و بارها تایید
کرده است.
برنامه‌های بعدی ال‌اچ‌سی چیست؟
ال‌اچ‌سی در
ادامه مسیر قصد دستیابی به انرژی‌های بالاتر و جست‌وجو در محدوده‌ای از انرژی را
دارد که برای اولین‌بار در آزمایشگاه قابل دستیابی و مطالعه آن امکان‌پذیر شده
است.
شما در این گفت‌وگو، بارها از آشکارساز نام بردید. اصلا آشکارساز
چیست؟ چند نوع آشکارساز وجود دارد و کار هرکدام چیست؟
برای مطالعه ذرات
در انرژی‌های بالا یا ابعاد کوچک در آزمایشگاه، باید ذرات را با انرژی بسیار زیاد
به هم برخورد دهیم یا آنها را به هم بکوبیم. برای رسیدن به ذرات پرانرژی، آنها را
در شتابگرها شتاب می‌دهند و در نقاطی به هم می‌کوبند. برای مطالعه اتفاقاتی که پس
از برخورد روی می‌دهد، باید اطلاعات وقایع پس از برخورد را به دقت تجزیه تحلیل و
ضبط کرد. برای این منظور از آشکارسازهایی استفاده می‌شود که پیرامون نقطه برخورد
نصب کرده‌اند. آشکارساز از بخش‌های متفاوتی تشکیل شده است که برای مطالعه و بررسی
هرچه دقیق‌تر و با جزییات بیشتر ذرات خروجی پس از برخورد به کار می‌رود. ذرات
تولیدشده در قسمت‌های مختلف آشکارساز به دام می‌افتند و انرژی و برخی از ویژگی‌های
دیگر آنها در این آشکارسازها اندازه‌گیری می‌شود. هرچه آشکارسازها قدرت تفکیک
بیشتری داشته باشند، می‌توانند اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری انجام دهند که آشکارساز
سی‌ام‌اس در برخی از بخش‌ها در این مورد مثال‌زدنی است.
خود شما با کدام
آشکارساز کار می‌کردید؟
آشکارساز سی‌ام‌اس.
چرا از زمان
ارایه نظریه بوزون‌هیگز تا اثبات تجربی و آشکارسازی این ذره در آزمایشگاه اینقدر
زمان برد؟
مدل استاندارد فیزیک ذرات، احتمال تولید ذرات در هر برخورد
را پیش‌بینی می‌کند. این احتمال برای تولید هیگز در مقابل فرآیندهای دیگر بسیار
کمتر است. از سوی دیگر هیگز ذره ناپایداری است و بلافاصله بعد از تولید به محصولات
متفاوتی واپاشی می‌کند که این ویژگی نیز کار را برای آزمایشگر سخت‌تر می‌کند. علاوه
بر موارد ذکرشده، جرم ذره هیگز از مجهولات مدل استاندارد است، بنابراین آزمایشگر
باید کلیه محدوده جرمی مجاز را جست‌وجو کند تا بتواند آن را درنهایت در یک جرم
به‌خصوص مشاهده کند. آزمایش‌های قبلی به محدوده‌های جرمی زیادی از بوزون‌هیگز
دسترسی داشتند و تنها عدم وجود هیگز را در محدوده جرم‌های جست‌وجوشده اعلام کردند،
اما درنهایت ال‌اچ‌سی با توانایی‌های منحصربه‌فرد خود توانست قسمت وسیعی از محدوده
جرمی را جست‌وجو کند و وجود ذره هیگز را در یک جرم معین گزارش کند.
چرا
دانشمندان معتقد بودند اگر چنین ذره‌ای در آزمایشگاه مشاهده نشود، باید در اصول
فیزیک استاندارد ذرات بنیادی تجدیدنظر کرد؟
مدل استاندارد مدلی یکپارچه
است که بر مبنای اصولی بنیادی پایه‌ریزی شده است. بوزون‌هیگز نقشی کلیدی و خاص در
این مدل بر عهده دارد. نیافتن بوزون‌هیگز خلل اساسی به این مدل وارد می‌کرد و ناچار
می‌شدیم در مبانی اصولی این مدل بازنگری کنیم. این در حالی است که بخش‌های دیگر این
مدل، بارها توسط آزمایش‌های مختلف آزموده و تایید شده بود.
برخی کشف
بوزون‌هیگز را بزرگترین کشف علمی دنیای مدرن توصیف کرده‌اند. کشف این ذره چه
اهمیتی داشت؟
به‌نظر من هدف فیزیک شناخت و مطالعه جهان پیرامون ماست.
مدل ذرات بنیادی، کامل‌ترین مدل توصیف‌کننده دنیای ما در ابعاد کوچک است که به شکل
تجربی تایید شده است. بنابراین کشف حلقه مفقوده این مدل بسیار باارزش
است.
هم‌اکنون که مشکل بوزون‌هیگز حل شده است، فیریکدانان در فکر حل چه
مساله دیگری هستند؟ اکنون ال‌اچ‌سی برای چه پروژه‌های دیگری مناسب
است؟
با وجود قدرت بی‌نظیر مدل استاندارد در توضیح و توصیف پدیده‌ها،
سوالاتی وجود دارد که این مدل قادر به پاسخگویی به آنها نیست، به‌طور مثال این مدل،
هیچ ذره‌ای را به‌عنوان نامزد برای ماده تاریک پیشنهاد نمی‌کند یا در این مدل جرم
نوترینوها صفر در نظر گرفته می‌شود که اکنون با قطعیت می‌دانیم نوترینوها جرم
دارند. مدل‌ها و تئوری‌های دیگری برای پاسخگویی به این مشکلات وجود دارند که باید
به شکل تجربی و آزمایشگاهی تایید شوند. بنابراین ال‌اچ‌سی با افزایش محدوده انرژی
قابل دسترس و دقت آزمایش، قصد دارد شواهدی دال بر درستی این مدل‌ها پیدا کند. به
عنوان نمونه می‌توان به مدل ابرتقارن اشاره کرد که از مهم‌ترین مدل‌های مورد
جست‌وجو در سرن است.
گفته می‌شود که ارایه‌دهندگان این نظریه از دهه
1980 نامزده جایزه نوبل بودند. چرا در اهدای این جایزه تا این حد تاخیر
شد؟
همان‌گونه که در پاسخ سوال قبل هم به آن اشاره کردم، مدل‌های بسیار
زیادی برای توصیف رفتار ذرات وجود دارند که از لحاظ تئوری برای بسیاری از مجهولات
جواب‌های خوبی دارند، اما اعتبار یک تئوری را آزمایش و شواهد تجربی تایید می‌کند.
بنابراین ارایه‌دهندگان مدل هیگز باید تا تایید تجربی آن صبر می‌کردند که این مهم
در سال ۲۰۱۲ توسط ال‌اچ‌سی صورت پذیرفت.
«استیون هاوکینگ» زمانی گفته
بود: «اگر بوزون‌هیگز کشف نمی‌شد، فیزیک بسیار جالب‌تر از این بود.» معنای این جمله
چیست؟
اگر بوزون‌هیگز کشف نمی‌شد یکی از پایه‌های اساسی مدل استاندارد
فرومی‌ریخت. بنابراین برای فیزیکدان‌های نظری نظیر آقای «هاوکینگ» فرصت مناسبی بود
تا با ایده‌های جدیدتری با مجهولات طبیعت زورآزمایی کنند. البته باید تاکید کنم این
تنها نظر من است.
برخی از تعداد زیاد کارشناسان، مهندسان و محققان این
مرکز (سرن) شگفت‌زده هستند. چندهزار نفر فیزیکدان و مهندس در رشته‌های مختلف در این
مرکز کار می‌کنند و چرا تعداد این کارشناسان اینقدر زیاد است؟
با
پیچیده‌شدن روزافزون دانش بشری، ابزارهای تجربی برای مطالعه آن نیز پیچیده‌تر شد.
دیگر زمان آزمایش‌هایی که توسط یک یا چند نفر و روی یک میز قابل انجام بود، سپری
شده است. حال ال‌اچ‌سی با سیستم بسیار پیچیده شتاب‌دهنده‌ها، آشکارسازها، سیستم
ذخیره اطلاعات، سیستم انتقال و پردازش اطلاعات، سیستم شبیه‌سازی آشکارسازها و در
نهایت پردازش رویدادهای به‌دست‌آمده (که به نظر من واقعا کار پیچیده‌ای‌است) به
تعداد زیادی فیزیکدان و مهندس در رشته‌های مختلف علوم مهندسی نیاز دارد تا این کار
بزرگ به نتیجه نهایی برسد.
توصیه‌تان به دانشجویان رشته فیزیک
چیست؟
به جای توصیه دوست دارم تجربیات خودم را با دوستانم به اشتراک
بگذارم. راه تحقیق و پژوهش در فیزیک بسیار طولانی و کمی مشکل است، ولی با پشتکار و
تلاش وارد مراحل جدیدی می‌شوید که لذت درک و فهم مطالب جدید، شما را به ادامه مسیر
تشویق می‌کند و هر روز برای رویارویی با مسایل پیچیده‌تر مشتاق‌تر خواهید شد
نظرات شما عزیزان:
خبرنامه وب سایت:
آمار
وب سایت:
