آزمایشگاه سرن: جهان در واقع نباید وجود داشته باشد

گروهی از پژوهشگران در آزمایشگاه سرن (CERN) واقع در سوئیس که بزرگ‌ترین آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای جهان به شمار می‌رود، یک بار دیگر مطالعاتی را انجام داده‌اند تا ببینند چرا جهان ما با وجود تقارن‌هایی بنیادین که می‌توانند منجر به نابودی فوری جهان شوند؛ همچنان وجود دارد و گسترش می‌یابد. متأسفانه در نتایج مطالعاتی که این پژوهشگران روی مغناطیس پروتون و پاد پروتون انجام داده‌اند، هیچ تفاوت خاصی دیده نمی‌شود.

به لطف وجود مقادیر برابری از ماده و پاد ماده، جهان ما کاملاً متوازن است. شاید این جمله بسیار زیبا به نظر برسد؛ اما همین موضوع می‌تواند به یک مشکل بزرگ‌تر که بحث وجود هستی را به میان می‌آورد، منجر شود. از آن‌جایی که توازن ماده و پاد ماده یک اصل بنیادین است؛ بنابراین نمی‌تواند وجود آورنده‌ی چیزی باشد و جهان ما در واقع نباید اصلاً وجود داشته باشد.

با توجه به مدل استاندارد فیزیک، جهان ما وقتی به وجود آمد، دارای مقادیر برابری از ماده و پاد ماده بود. در نگاه اول منطقی به نظر می‌رسد؛ اما مشکل این است که هر ذره‌ی پاد ماده، وجود ذره‌ی ماده را لغو می‌کند و هیچ چیزی باقی نمی‌ماند. مگر این‌که واقعاً هیچ ماده و پاد ماده‌ای نباشد و در این‌جا است که ما می‌گوییم چرا؟

دانشمندان پیش‌تر به این مشکل اشاره‌ کرده بودند؛ اما اکنون مقاله‌ی جدیدی در ژورنال Nature منتشر شده است که این موضوع را تأیید می‌کند و حالا باید بگوییم جهان ما با وجود این تضادهای آشکار، اصلاً نباید وجود داشته باشد. دانشمندان اکنون می‌گویند باید یک تفاوت جرئی و ناشناخته‌ای بین ماده و پاد ماده باشد (مانند تفاوت در جرم، بار الکتریکی یا هر تفاوت دیگری) که اجازه داده تا جهان ما وجود داشته باشد.

برای کاوش هرچه بیشتر این احتمال جالب، دانشمندان آزمایشگاه سرن، تصمیم گرفته‌اند تا به دنبال اختلافاتی در مغناطیس باشند. این پژوهشگران برای محاسبه‌ی مغناطیس پاد ماده با دقتی حیرت‌انگیز که نظیر آن دیده نشده است، از روشی استفاده کردند که توسط پژوهشگران دانشگاه ماینتس آلمان توسعه داده شده است. متأسفانه وقتی نتایج نشان داده شدند، باز هم هیچ تفاوتی مشاهده نشد.

کریستین اسمورا، پژوهشگر آزمایشگاه سرن در بیانیه‌ی رسمی که از سوی دانشگاه ماینتس منتشر شد، این چنین گفت:

تمام مشاهداتی که ما داشته‌ایم نشان داده‌اند که ماده و پاد ماده در توازن کامل هستند و اختلافی بین آن‌ها مشاهده نمی‌شود. به همین دلیل، جهان ما در واقع نباید وجود داشته باشد. یک تفاوت هرچند جزئی، باید در جایی وجود داشته باشد؛ اما ما به سادگی نمی‌توانیم پی ببریم که این اختلاف کجا است. منبع اختلاف کجاست؟

اگرچه پژوهشگران آزمایشگاه سرن نتوانستند اختلافی بین ماده و پاد ماده پیدا کنند؛ اما نتیجه‌ی کار آن‌ها به یک دلیل دیگر نیز با ارزش است. این پژوهش باعث شد که ما با دقت و جزئیاتی که تا کنون نظیر آن مشاهده شده، به مغناطیس پاد ماده بنگریم. پاد ماده را نمی‌توان در ظرفی فیزیکی نگه داشت؛ بنابراین پژوهشگران روشی را ابداع کردند که با استفاده از آن، پاد پروتون‌ها را به وسیله‌ی میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی در یک جفت دامِ پنینگنگه داشتند.

استفان اولمِر، سخنگوی بخش همکاری‌های چند ملیتی در آزمایشگاه سرن، می‌گوید:

اندازه‌گیری پاد پروتون‌ها بسیار دشوار است و ما به مدت ۱۰ سال روی این موضوع کار کردیم. موفقیت نهایی ما، ایده‌ی انقلابی اندازه‌گیری دو ذره را به همراه داشت. این اوج نتیجه‌ی سال‌ها تحقیق و توسعه‌ی بی‌وقفه است. یکی دیگر از نتایج مهم این تحقیق چند ساله، تکمیل موفقیت‌آمیز یکی از دشوارترین اندازه‌گیری‌های انجام شده در ابزار دامِ پنینگ بود.

با این حال، تا جایی که به مسئله‌ی وجودی جهان مربوط می‌شود، ما به همان‌جایی که شروع کرده بودیم بازگشتیم؛ ماده و پاد ماده اساساً متوازن هستند. ما نتوانسته‌ایم هیچ‌گونه اختلافی در جرم، بار الکتریکی و حتی مغناطیس این دو ذره پیدا کنیم. اکنون می‌توانیم بگوییم بر اساس هر آن‌چه که تا به امروز می‌دانیم، جهان ما نباید وجود داشته باشد. با این حال پژوهشگران امیدوارند که بالاخره یک روزی بتوانند پاسخی برای این معما بیابند. گام بعدی پژوهشگران این است که طی سال‌های آینده و با توسعه‌ی روش‌های پیچیده‌تر و نوآورانه‌تر، اندازه‌گیری‌های مربوط به پروتون‌ها و پاد پروتون‌ها را به سطح جدیدی وارد کنند.

آلفا (ALPHA)، یکی از آزمایشگاه‌های مهمی است که در محوطه‌ی سازمان سرن قرار دارد. پژوهشگران این آزمایشگاه در نظر دارند که به توازن‌های اساسی میان اتم‌های هیدروژن و پاد هیدروژن نگاهی بیاندازند؛ بنابراین شاید یکی از این گروه‌ها بتواند چیزی را پیدا کند که وجود جهان ما را توضیح دهد.