نظریه‌های بسیاری پیرامون توصیف چگونگی پیدایش جهان وجود دارد. یکی از این دیدگاه ها، بر پایهٔ وجود یک ابرجهان استوار است. در این فرضیه جهان ما، حبابی در یک ظرف پر از آب جوش در نظر گرفته می‌شود. در یک زمان مشخص، حباب‌های زیادی درون ظرف وجود دارند که در بین یکدیگر غوطه‌ورند. حباب‌ها زمانی متولد شده و زمانی هم نابود می‌شوند.

نظریه‌ای دیگر، جهان ما را تنها، حبابی در درون جهانی ـ‌شاید به بزرگی جهان ما‌ـ تصور می‌‌کند. در این دیدگاه، ابر جهانی به عنوان ماهیتی جاودانه وجود داشته است که همواره جهان‌ها در درون این ابر جهان متولد شده و می‌میرند.

ثانیه صفر

در طی چند دههٔ گذشته نظریهٔ متفاوتی به نام «مه‌بانگ‌» یا Big Bang مطرح شد که با توجه به نزدیکی به یافته‌های بشر، مورد توجه بیشتری قرار گرفت و به مرور زمان تکمیل گردید. بر اساس این دیدگاه، یک یا چند جهان دیگر خارج از جهان ما و به موازات آن وجود دارد (چیزی که با فن‌آوری‌های کنونی برای ما قابل مشاهده نیست). بدین معنی که پس از انفجاری بزرگ، دو و یا چند جهان در جهت‌های مختلف متولد شده و شکلی از یک سطح هایپری (عکس بالای صفحه) را تشکیل داده‌اند. این پدیده‌ای است که دانشمندان قدم به قدم در آزمایشگاه سرن [CERN] در عمق ۵۰ تا ۱۰۰ متری زمین و در تونلی به طول ۲۷ کیلومتر، در پی یافتنش هستند. مه بانگ بر خلاف تصور بسیاری، تنها سخن از یک انفجار در یک فضای آماده برای آفرینش جهان را به میان نمی آورد، بلکه از تولد هم زمان ماده، فضا و زمان از یک ماهیت مشترک سخن می‌گوید.

در بزرگترین شتاب‌گر زمین، ذرات با سرعتی نزدیک به سرعت نور به یکدیگر برخورد می‌کنند و این امید می رود که با مدل سازی مه بانگ، در لحظه ای پس از برخورد، ماهیت ذرات هیگز (ذرات خدا) که منشا پیدایش جهان هستند، مشخص شود.

پیدایش جهان از مه بانگ تاکنون:

اگر برای جهان تکاملی را متصور شویم، نقطهٔ آغاز آن کجا و از چه بوده است؟ با توجه به دانش و فن‌آوری روز، اکنون در جایگاهی قرار داریم که می‌توانیم سن جهان را به طور دقیق تخمین بزنیم. همه چیز از ۱۳/۷ میلیارد سال قبل آغاز شد. در مدت زمانی کمتر از ده به توان منفی سی و پنج ثانیه پس از انفجاری بزرگ، جهان با سرعتی بیش از سرعت نور شروع به رشد و گسترش نمود. در زمانی بسیار کوتاه، اولین ذرات مادی متولد و اندکی بعد در کمتر از ده به توان منفی شش ثانیه ذرات کوارک به ذرات هیدروژن تبدیل شدند و در ۱۰۰ ثانیهٔ بعدی اتم‌های سنگین‌تر هلیم تشکیل گردیدند. ۴۰۰،۰۰۰ سال پس از تولد جهان و در نتیجهٔ برخورد ذرات نورانی با ذرات مادی، نور امکان انتشار یافت و سرانجام جهان ما روشن شد. قسمت عمدهٔ جهان را، ماده‌ای تاریک همچون توری نامریی در برگرفته بود و مابقی چیزی بود که بعدها از آن کهکشان‌ها به وجود آمدند. ۲۰۰ میلیون سال باید می‌گذشت و جهان می‌بایست سرد می‌شد تا اولین ستاره متولد شود. اغلب ستاره‌های اولیه، بسیار غول‌پیکر و گاهی تا ۱۰۰ برابر اندازهٔ خورشید ما بوده‌اند. در حدود ۱۰ میلیون سال پس از تولد اولین ستاره، انفجار نورانی عظیمی معروف به «Supernova» به وقوع پیوست که باعث تولد حفره‌های سیاه شد. این حفره‌ها در مرکز هر کهکشانی یافت می‌شوند، حتی در کهکشان راه شیری ما.

سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا [مخفف: CERN]
[The European Organization for Nuclear Research]:

CERN در سال ۱۹۵۴ به صورت انجمنی با هدف ساخت آزمایشگاه‌های هسته‌ای# در نزدیکی شهر ژنو در کشور سوییس تاسیس شد و بعدها خود به بزرگترین آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای بدل گردید. فعالیت اصلی این مجموعه ساخت تجهیزات شتاب دهندهٔ ذرات است و در حال حاضر ۲۰ کشور اروپایی عضو دایمیِ این سازمان هستند و ۳۴۰۰ نفر به طور رسمی در آن کار می‌کنند. ۸۰۰۰ دانشمند از ۸۵ کشور از جمله ایران به عنوان اعضای میهمان، در این پروژه شرکت دارند.

تمامی این دانشمندان در پی پاسخ به یک سوال مشترک هستند. آیا مه‌بانگ آغاز هستی جهان ما بوده؟ و اگر بوده، در لحظهٔ پس از برخورد چه فرآیندهایی در آفرینش دخالت داشته‌اند؟ هزینهٔ پاسخگویی به این پرسش‌ها تنها در سال ۲۰۰۹ بالغ بر ۷۳۵/۲ میلیون یورو بوده است و کشور آلمان با سرمایه‌ای بالغ بر ۱۴۴ میلیون یورو، بزرگترین سرمایه‌گذار این پروژه است.

LHC و LEP:

برخورد‌دهندهٔ الکترون‌ـ‌پوزیترون [Large Elektron-Positron Collider] یا [LEP]، در سال ۱۹۸۹ ساخته شد. الکترون‌ها و پوزیترون‌ها به عنوان ذرات بنیادین در درون تونلی به طول ۲۷ کیلومتر در دو جهت مختلف شتاب گرفته و با انرژی ۱۰۰ گیگا ـ الکترون ـ ولت در درون LEP با یکدیگر برخورد کردند. در سال ۱۹۹۶ در یکی از ثبت‌کننده‌های این دستگاه برای اولین بار ذرات ضد هیدروژن ثبت شدند. این نخستین یافتهٔ بشر دربارهٔ تفاوت بین ماده و ضد‌ماده و همچنین وجود ضدماده بود. در سال ۱۹۹۹ دستگاه دیگری به نام [Large Hadron Collider] یا [LHC] در دستور ساخت قرار گرفت و سرانجام در سال ۲۰۰۸ ساخت آن پایان یافت. یکی از اهداف مهم ساخت این دستگاه که در حقیقت جایگزین LEP شد کشف ذرات هیگز [Higgs] است. ذرات هیگز یا بوزون هیگز [boson Higgs] ذراتی هستند که در ایجاد جرم در ذرات بنیادین تاثیر دارند و وجودشان بارها توسط فیزیکدانان پیشگویی شده است. آنچه باید صورت می‌گرفت این بود که این بار پروتون‌ها در همان تونل ۲۷ کیلومتری و در دمای ۲۷۱ درجه زیر صفر از دو سوی تونل با انرژی ۱۴ تریلیون‌ ‌الکترون‌ـ ولت شتاب می‌گرفتند و با سرعتی نزدیک به سرعت نور با یکدیگر برخورد می‌کردند. اما ۹ روز پس از راه‌اندازی دستگاه، سیم‌پیچ‌های فوق مغناطیسی آن که باید در دماهای پایین کار می‌کردند به دلیل افزایش یکبارهٔ دما از کار افتادند و بعد از ۱۴ ماه تعمیر در سال ۲۰۰۹ دوباره راه‌اندازی شدند. در ۲۳ اکتبر همان سال پروتون‌ها بار دیگر در تونل تزریق شدند. اینکه چه زمانی LHC به بالاترین آمادگی خود برای خلق انفجاری حاصل از برخورد پروتون‌ها با دمایی۱۰۰،۰۰۰ بار بیشتر از دمای مرکز خورشید می‌رسد، بر ما مشخص نیست.

تونل ۲۷ کیلومتری و همچنین ثبت‌کننده ذرات در شتاب‌دهنده LHC

آزمایش CERN، نقطهٔ پایانی برای همه چیز؟

حفره‌های سیاه، به ناحیه‌ای از فضا گفته می‌شوند که چگالی و میدان گرانشی فوق‌العاده بالایی دارند و سرعت گریز آن‌ها از سرعت گریز نور بیشتر است. بدین معنی که نور در صورت ورود به یک حفرهٔ سیاه دیگر امکان خروج از آن را نخواهد یافت. این حفره‌ها با بلعیدن اجرام دیگری که در مسیرش قرار می‌گیرند، رشد می‌کند. عده‌ای از دانشمندان بر این باورند که در پی انفجاری که در LHC رخ می‌دهد حفره‌های سیاه تشکیل شده، منجر به بلعیده شدن زمین، سیارات دیگر، خورشید و در پایان کهکشان ما می‌شود. اما عده‌ای دیگر معتقدند بر اساس معادلهٔ اشتفان هاوکینگ، حفره‌های به وجود آمده آن قدر کوچک و ناچیز خواهند بود که به سرعت از بین می‌روند.

سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا در ژنو

ATLAS (A Torodial LHC Apparatus).l: برخورد پر انرژی پروتون ـ پروتون را بررسی و ذرات هیگز را ردیابی می‌کند. ATLAS ساختاری لایه لایه همچون پیاز داشته و مسیر حرکت ذرات را در لایه‌های مختلف خود بررسی می‌کند.

CMS (Compact Muon Solenoid).l: در این بخش برخورد پروتون ـ پروتون مورد آزمایش قرارمی‌گیرد. در حقیقت CMS، کالریمتری است از جنس کریستال ولفرام «Volfram»، برای اندازه‌گیری فوتون‌های پرانرژی.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment).l: ردیابی چند منظوره بوده و بیشتر برای یون‌های سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment).l: ردیابی برای اندازه‌گیری پارامترهای ذرات بنیادی.

منابع:

۱- Steven W. Hawking, Roger Penrose, “The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology,” Proceedings of the Royal Society of London, series A, 314 (1970) pp. 529-548.
2- Taylor, John. Peacock, John (1999). Cosmological Physics. Cambridge University Press
3- http://dsu.web.cern.ch/dsu/ls/MissionE.htm
4- Guth, A.H. (1998). The Inflationary Universe: Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Vintage Books. ISBN 978-0099959502