▪️روایتی از یک‌پارچگی در لحظۀ «صفر»:
(4)
🆔 @Physics3p


طبق نظریه اَبَرتقارن، بوزون‌ها و فرمیون‌هایی که به هم مربوط شده‌اند هرکدام دارای یک ذرّۀ «اَبَرشریک» هستند. به عبارتی، برای تمامی ذرّات مدل استاندارد یک اَبَرشریک داریم و هر اَبَرشریک را یک «اِس ذرّه» می‌نامیم. از آن‌جا که هیچ کدام از ذرّات شناخته شدۀ موجود «اِس ذرّه» نیستند، می‌بایست دو برابر تعداد ذرّاتی که در حال حاضر می‌شناسیم ذرّه وجود داشته باشد. نام‌گذاری اَبَرشریک فرمیون‌ها، با گذاشتن «اِس» ابتدای نام هر ذرّه صورت می گیرد. برای نمونه، اَبَرشریک الکترون را «سلکترون» و اَبَرشریک کوارک را «اس کوارک» می‌نامند. نام‌گذاری اَبَرشریک بوزون‌ها چنین است که نام ذرّه به «اینو(ino)» ختم می‌شود. یعنی اَبَرشریک فوتون «فوتونیو» یا مثلاً گراویتون، «گراویتینو» نامیده می‌شود.
با این وجود، امروزه در جهان کم‌انرژی ما اَبَرتقارن و یا اَبَرشریکی وجود ندارد. این بدان معنی است که جایی می‌بایست اَبَرتقارن شکسته شده باشد. از دیدگاه فیزیک، بهترین لحظه برای شکستن اَبَرتقارن و آن یک‌پارچگی آرمانی فیزیک‌دان‌ها، درست «لحظۀ صفر» آفرینش است. در مدل استاندارد و مدل تورّمی، تقارن در لحظۀ پس از صفر بر پایۀ مکانیزم هیگز شکسته شده بود. امّا در نظریۀ اَبَریسمان‌ها هنوز هیچ مکانیزم معتبری برای شکسته شدن اَبَرتقارن معرّفی نشده است.
در مدل استاندارد فیزیک ذرّات، شش کوارک و شش لپتون ذرّات بنیادین جهان را تشکیل می‌دهند. کوارک‌ها با نام‌های بالا، پایین، شگفت، افسون، تَه و سَر . لپتون‌ها نیز الکترون، میون، تاو، الکترون نوترینو، میون نوترینو، تاو نوترینو . از اجتماع کوارک‌ها هادرون‌ها (باریون‌ها و مزون‌ها) پدید می‌آیند. از تجمّع سه کوارک، باریون‌ها (مثل پروتون و نوترون‌ها) شکل گرفته و با کنار هم قرار گرفتن یک کوارک و یک آنتی‌کوارک، مزون‌ها پدید می‌آیند. همۀ این ذرّات را «فرمیون» می‌نامند. به علاوۀ این گوناگونی فرمیون‌ها، در مدل استاندارد، بوزون‌ها نیز موجودند که به جز بوزون هیگز ـ که عامل جرم‌دار کردن ذرّات است ـ همگی حامل نیروهای بنیادی جهان هستند. گلوئون‌ها حامل نیروی هسته‌ای قوی، فوتون‌ها حامل نیروی الکترومغناطیسی و بوزون‌های W و Z حامل نیروی هسته‌ای ضعیف هستند. توجّه کنید که گراویتون‌ها (ذرّات حامل نیروی گرانش) در مدل استاندارد پیش‌بینی نشده‌اند.

این همه پراکندگی، گوناگونی، دسته‌ها و ویژگی‌های متفاوت، فیزیک‌دان‌ها را کلافه کرده بود. فیزیک‌دان‌ها عاشق سادگی و زیبایی هستند و آن را در تقارن و یک‌پارچگی می‌بینند. با این حال، نظریۀ اَبَرریسمان‌ها می‌توانست همۀ این مشکلات را حل کرده و حتّی گراویتون‌ها را هم در دل خود جای دهد. از دیدگاه نظریۀ اَبَرریسمان‌ها تنها یک جزء بنیادین و آن هم «ریسمان»ها هستند که وجود دارند. در واقع هر یک اعضای مجموعۀ ذرّات مدل استاندارد صرفاً الگوی ارتعاشی متفاوتی از ریسمان‌ها هستند. همان گونه که تارهای یک ویلُن می‌توانند نغمه‌های گوناگونی تولید کنند، این ریسمان‌های مطرح شده نیز طبق الگوهای ارتعاشی خاصّی می‌توانند ذرّات ـ چه بوزون و چه فرمیون ـ متنوّعی را پدید آورند. به نوعی، در نظریۀ اَبَرریسمان‌ها تمامی گونه‌های مادّه و انواع نیروها، همگی از یک چیز ساخته شده‌اند: ریسمان‌های مرتعش انرژی. این ریسمان‌ها چنان کوچکند که مشاهدۀ مستقیم آن‌ها به منزلۀ آن است که بخواهیم متن روی این صفحه را از فاصلۀ یک سال نوری مطالعه کنیم. در نظریۀ اَبَرریسمان‌ها گوناگونیِ جرم ذرّات، تفاوت اسپین و بار الکتریکی آن‌ها و دیگر مشخّصات ذرّه همگی به شدّتِ ارتعاش ریسمان‌ها بستگی دارند (هرچه ارتعاش سریع‌تر و شدیدتر باشد، به معنای انرژی بیش‌تر بوده و انرژی بیش‌تر هم طبق معادلۀ انیشتین به معنای جرم بیش‌تر است). به همین منوال ذرّۀ سبک‌تر، ذرّه‌ای است که ارتعاش ریسمانی‌اش شدّت کم‌تری داشته باشد.
با این وجود، نظریۀ اَبَرریسمان‌ها هنوز مشکلات فراوانی داشت. بارزترین مشکل نظریۀ ریسمانی ـ که پیش‌تر نیز با آن آشنا شدید ـ ابعاد اضافی آن است. برای درک ویژگی آن ابعاد اضافی گمانه‌زنی‌های زیادی شده است. که در ادمه مطلب به آن خواهیم پرداخت.

✍نویسنده: سعید گراوندی (زاحل)

🆔 @Physics3p