جایزه نوبل فیزیک و ایده‌پردازان میدان هیگز

فیزیکدانان بلژیکی و اسکاتلندی، فرانسیس انگلرت و پیتر هیگز، با گذشت حدود نیم‌قرن از آغاز جستجوهای درازدامن‌ فیزیکدانان در پی ذره بوزون هیگز – که منجر به کشف این ذره در تابستان سال گذشته شد – جایزه نوبل فیزیک امسال را از آن خود کردند.

گرچه هزاران‌هزار دانشمند از اقصی‌نقاط جهان در شیرینی کشف این ذره – که بزرگ‌ترین کشف عصر حاضر در حوزه فیزیک ذرات بنیادی محسوب می‌شود – دخیل بودند، اما به زعم کمیته نوبل که همیشه از معرفی بیش از دو برنده معذور بوده، امسال هم تنها دو نفر مستحق دریافت نوبل فیزیک شناخته شدند. طی اعلامیه‌ای که در روز سه‌شنبه، هشتم اکتبر سال جاری منتشر شد، پیتر هیگز از دانشگاه ادینبوروی بریتانیا، و فرانسیس انگلرت از دانشگاه آزاد بروکسل بلژیک، به‌واسطه بسط ایده‌ای که امروزه به «مکانیسم هیگز» اشتهار دارد و نشان از وجود ذره‌ گریزپایی موسوم به بوزون هیگز هم می‌دهد، مستحق دریافت جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۳ شناخته شدند. جان الیس، از فیزیکدانان نظری مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) در شهر ژنو سوئیس، در این‌باره می‌گوید: “به گمانم انتخاب من هم در کمال صداقت همین می‌بود”.

خبر کشف این ذره، در جریان نشست خبرساز چهارم ژولای سال گذشته میلادی در مقر CERN اعلام شد؛ کشفی که در نتیجه تولید بوزون هیگز حین برخوردهای فوق‌پرسرعت ذرات زیراتمی در قلب «تصادم‌گر بزرگ هادرونی» (LHC) رقم خورده بود. الیس که خود نیز جزو ده‌ها نظریه‌پرداز دخیل در این جشن‌ ِ بزرگ بوده، تجلیل چنین یافته‌‌ای با تخصیص جایزه محدودی چون نوبل را کار پیچیده‌ای می‌داند؛ اما خب اذعان دارد که “تحقیقات پیشگامانه هیگز و انگلرت کاملاً ارزش این جایزه را داشت”.

انگلرت نیز در واکنش به اعلام این خبر اظهار داشت: “از اینکه مستحق دریافت این جایزه فوق‌العاده شناخته شده‌ام، خیلی‌خیلی خوشحالم”. هیگز هم که حجب و حیایش زبانزد جامعه فیزیکدانان بوده و طی چند هفته اخیر با بیماری برونشیت دست و پنجه نرم می‌کرده، در این‌باره حاضر به مصاحبه نشد. این دو فیزیکدان برای نخستین بار طی همان نشست اعلام خبر کشف ذره هیگز با هم ملاقات کرده بودند.

بوزون هیگز، قطعه گمشده مدل استاندارد ذرات بنیادی بود که به شرح رفتار جملگی ذرات و نیروهای شناخته‌شده طبیعت، الّا جاذبه می‌پردازد. این ذره را فی‌نفسه بایستی کوچک‌ترین اعوجاج ممکن میدان هیگز دانست، که به سایر ذرات از قبیل الکترون‌ها، کوارک‌ها و همچنین بوزون‌های W و Z – که حامل نیروی ضعیف هسته‌ای‌اند – جرم القا می‌کند.

ایده وجود این ذره‌ در دهه ۱۹۶۰ میلادی و طی همان زمانی مطرح شد که فیزیکدانان در راستای توصیف نیروهای بنیادین طبیعت، به‌تعبیر الیس، “با ذرات بی‌جرم خجالت‌آوری دست و پنجه نرم می‌کردند که مدام اطراف نظریات‌شان می‌پلکیدند”. در سال ۱۹۶۴  بود که شش فیزیکدان به نحوی مستقل از هم متوجه شدند چگونه با فرض وجود یک میدان می‌توان مسأله را حل کرد. رابرت بروت (که در سال ۲۰۱۱ درگذشت) و انگلرت، اولین تیمی بودند که در اوت ۱۹۶۴  این ایده را منتشر کردند و تنها سه هفته بعد، هیگز به‌تنهایی طی مقاله‌ای دم از وجود ذره‌ای زد که می‌تواند نتیجه‌ی منطقی این تئوری باشد. بعد از او هم نوبت به تام کیبل، جرالد گورالنیک و کارل هگان رسید. الیس در این‌باره می‌گوید در آن زمان “تقریباً هیچکس [به این ایده] توجهی نشان نداد” – بیشتر از این بابت که فیزیکدانان هنوز مطمئن نبودند محاسبات‌شان را چگونه با چنین تئوری‌هایی وفق بدهند. تازه پس از سال ۱۹۷۱ بود که با حل معضلات ریاضی پیش رو توسط جرالد ت‌هوفت، فیزیکدان هلندی، ناگهان آمار ارجاع به این مقالات افزایش یافت و جستجو در پی ذره بوزون هیگز هم کلید خورد.

نظریه میدان هیگز اما مجموعاً حاصل هم‌اندیشی چندین نظریه‌پرداز بزرگ است و به همین‌واسطه هم بعضاً به نام ABEGHHK’tH (مخفف اسامی اندرسون-بروت-انگلرت-گورالنیک-هگان-هیگز-کیبل-ت‌هوفت) شناخته می‌شود. اما حتی همین فهرست هشت‌هایی هم در برابر انبوه نام‌هایی که بعدها طی راه‌اندازی شتاب‌دهنده‌های بزرگ دنیا به پروژه جستجو به‌دنبال ذره هیگز پیوستند – شتاب‌دهنده‌هایی که بعضاً جوایز نوبل مجزایی را هم مشخصاً به خود اختصاص دادند – فهرست چندان بلندبالایی نیست.

هیگز در لحظه اعلام خبر کشف این ذره، طی نشست ۴ ژولای گفته بود: “حقیقتاً اتفاق بزرگی‌ست که در زندگی‌ام حادث شده”. آلن واکر، از همکاران هیگز در دانشگاه ادینبورو نیز می‌گوید: “آن روز، روز تجربیّون بود، و به گمانم امروز، روز نظریه‌پردازان است”.

منبع: Nature