حمود حاج‌زمان: تنبل‌ها (Tardigrades)، بی‌مهرگان ریزی هستند که در بزرگترین حالت 1.5 میلی‌متر طول دارند و از چشمه‌های آب شیرین گرفته تا سکونت‌گاه‌های دریایی، و از گلسنگ‌های باغ‌ها تا نوک بلندترین کوه‌ها، در همه جا به وفور یافت می‌شوند.
موجودات دراز عمر
سخت‌جان‌ترین گونه‌های حیات
موجوداتی که فرشته مرگ را تحقیر کرده‌اند! / گزارش تصویری
دانش - ریشه‌های 800هزارساله درخت صنوبر، باکتری‌های 500هزار ساله قطبی و عروس دریایی فناناپذیر که پس از رسیدن به بلوغ، دوباره به دوره پیش‌ازبلوغ برمی‌گردد، شاخص‌ترین جانورانی هستند که از مرگ گریخته‌اند.
محمود حاج‌زمان: از میان تمام محدودیت‌های روی زمین، یکی هست که هیچ موجود زندهای نمی‌تواند از دست آن فرار کند: مرگ. اما برخی از گونه‌های حیات هستند که با زرنگی و در دست گرفتن تقدیر خود، حیاتی طولانی‌تر از دیگران به دست می‌آورند.
به گزارش نیوساینتیست، بنا به دلایلی که به درستی شناخته نشده، حیوانات به ندرت به صد سالگی می‌رسند. اما همیشه استثنا‌‌ئاتی وجود دارد. پیرترین موجود زندهای که تاکنون شناخته شده، یک صدف خوراکی دریایی از گونه Arctica Islandica است که در سواحل ایسلند صید شده است. بر اساس برخی از تخمین‌ها، این موجود که نام مینگ برای آن انتخاب شده، حدود 400 سال عمر دارد. اما نتایج تحقیقات اخیر پل باتلر، متخصص رشد حیوانات دانشگاه بنگور انگلستان نشان می‌دهد که مینگ ممکن است حتی پیرتر از این هم باشد.
هیچ کس نمی‌داند این صدف‌ها چطور می‌توانند تا این حد بیش از سایر جانوران عمر کنند. تنها این معلوم است که در نقطه‌ای از طول عمر این صدف‌ها، نرخ مرگ و میر به شدت کاهش می‌یابد. در نتیجه این سوال پیش می‌آید که آیا آنها اصولا پیری را آن‌گونه که ما می‌شناسیم تجربه می‌کنند؟
گیاهان برای حل مشکل افزایش سن، در عین حالی که به تولید بخش‌های جدید ادامه می دهند، به سلول‌های بخش‌های پیرتر اجازه می‌دهند که بمیرند. بهترین مثال در این خصوص، درختان کولونی (Clonal Tree، گیاهانی که دارای تولیدمثل غیرجنسی هستند) است. این درختان جوانه‌هایی را که از نظر ژنتیکی دقیقا یکسان هستند، در ناحیه وسیعی تکثیر می‌کنند و جالب اینجاست که همگی از یک سیستم ریشه‌ای واحد استفاده می‌کنند.
درخت صنوبر لرزانی از خانواده Populus Tremuloides در ایالت یوتای آمریکا (تصویر بالا) یکی از پیرترین نمونه‌های این درختان است. در حالی‌که تنه‌های درختان موجود به نظر نمی‌رسد که بیش از 130 سال سن داشته باشند، بخش‌هایی از ریشه‌های این درخت بیش از 800 هزار سال سن دارند!
پیرترین درخت منفردی که تاکنون به ثبت رسیده، (تصویر بالا) یک کاج بریستول به نام پرومتئوس است که هنگام قطع کردنش در سال 1964 / 1333، حدود 5هزار سال عمر داشت. البته مدت‌ها از مرگ قدیمی‌ترین بخش‌های این درخت می‌گذشت و قسمت‌های زنده آن تنها چند ده یا چند صد سال عمر داشت.
پیرترین موجودات زنده روی سیاره زمین احتمالا باکتری‌هایی هستند که در سرزمین‌های یخ‌زده سیبری، کانادا و قطب جنوب پیدا شده‌اند. این آکتینوباکتری‌ها حدود 500هزار سال سن دارند که احتمالا به دلیل سوخت‌وساز بسیار کند و مکانیزم بازسازی فوق‌العاده موثر دی‌ان‌ای آن‌هاست. چیزی که به آنها کمک می‌کند در مقابل کمبود غذای شدید مقاومت کرده و برای مدت‌های بسیار بسیار طولانی به حیات خود ادامه دهند.
اما شاید هیچ موجودی نتواند عروس دریایی فناناپذیر، Turritopsis Nutricula را شکست دهد که قادر است پس از رسیدن به بلوغ جنسی مجددا به مرحله نابالغی خود بازگردد. در نتیجه از نظر تئوری می‌تواند چرخه پیر شدن و جوان شدن را تا ابد ادامه دهد. البته هیچ چیز نمی‌تواند مانع از خورده شدن این عروس‌های دریایی یا رسیدن آنها به سن بلوغ شود، گرچه راهی هم برای اندازه‌گیری سن آنها وجود ندارد.
/د
وخدایی که همین نزدیکیهاست
جان‌سخت‌ترین هیولای روی زمین / گزارش تصویری
دانش - کدام جانور می‌تواند 120 سال بدون آب زنده بماند، سرمای صفر مطلق و گرمای 150 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند، در شرایط خلاء دوام بیاورد و حتی از پرتوهای کشنده ایکس و گاما جان به در ببرد؟
به گزارش نیوساینتیست، آنها به لطف توانایی‌شان در متوقف کردن سوخت و ساز بدن تا بهتر شدن شرایط زندگی، پرطاقت‌ترین مخلوقات زمین هستند. در حقیقت تنبل‌ها رکورددار زنده ماندن در انواع شرایط سخت و طاقت‌فرسا هستند.
از جمله سخت‌ترین شرایط که تنبل‌ها در آن زنده می‌مانند می‌توان موارد زیر را نام برد:
• زندگی بدون آب به مدت 120 سال!
• یخ زدن تا دمای منفی 272.8 درجه سانتی‌گراد که بسیار نزدیک به صفر مطلق است.
• گرمای 151 درجه سانتی‌گراد
• زندگی در شرایط خلاء. نمونه‌هایی از این جانوران توانستند به مدت 10 روز بر روی بدنه یک ماهواره آزمایشی آژانس فضایی اروپا دوام بیاورند.
• فشاری 6 برابر آن‌چه در عمیق‌ترین نقطه اقیانوس احساس می‌شود.
• دوزهایی از اشعه ایکس و تابش گاما که برای سایر اشکال حیات به شدت مرگ‌آور است.
/د
سخت‌جان‌ترین گونه‌های حیات
سخت‌جان‌ترین گونه‌های حیات
از 60- تا 121 درجه سانتی‌گراد، حیات در هر دمایی امکان‌پذیر است / گزارش تصویری
دانش - اگرچه سرما دیواره خارجی سلول‌ها را درهم می‌شکافد و گرما سوخت‌وساز سلول‌ها را نابود می‌کند، اما دماهای خیلی بالا و خیلی پایین محدودیتی برای حیات ایجاد نمی‌کند.
محمود حاج‌زمان: مکان‌های بسیار کمی بر روی زمین وجود دارد که کاملا خالی از حیات باشد. مهم نیست که شرایط چقدر سخت و طاقت‌فرسا باشد، چرا که تقریبا همواره موجودی را می‌توان یافت که از همین شرایط نامساعد برای زندگی استفاده می‌کند.
به گزارش نیوساینتیست، اگرچه سرما دیواره خارجی سلول‌ها را درهم می‌شکافد و گرما سوخت‌وساز سلول‌ها را نابود می‌کند، اما دماهای خیلی بالا و خیلی پایین محدودیتی برای حیات ایجاد نمی‌کنند. برخی مخلوقات حتی با وجود اینکه کاملا منجمد می‌شوند، باز هم به حیات خود ادامه می‌دهند. برخی از جانداران می‌توانند با تبدیل سلول‌های خود به قند جامد، چندین دهه بدون آب زنده بمانند. موجوداتی نیز وجود دارند که در زیر فشار خردکننده‌ای که هر چیزی را نابود می‌کند، به راحتی به زندگی خود ادامه می‌دهند، بدون آنکه حتی خم به ابرو بیاورند!
در این سری گزارش‌ها با چند نمونه از سخت جان‌ترین مخلوقات روی زمین، که با زندگی در سخت‌ترین شرایط مرگ را به مبارزه می‌طلبند، آشنا می‌شویم.
تکه‌های منجمد حیات
در دمای کمتر از 5 درجه سانتی‌گراد، فعالیت آنزیم‌ها -کاتالیزورهای زیستی که تمام واکنش‌های شیمیایی درون بدن جانداران را تسهیل می‌کنند- به طرز وحشتناکی کند می‌شود. وقتی دما به زیر صفر می‌رسد، مساله به مراتب بدتر می‌شود. در این حالت بلورهای یخ در داخل و اطراف سلول‌ها شروع به شکل‌گیری می‌کند که علاوه بر مصرف آب درون سلول، باعث پاره شدن دیواره سلولی و نابودی ارگان‌های داخل آن می‌شود.
با این وجود، بیش از 80 درصد سکونت‌گاه‌های روی زمین سردتر از 5 درجه سانتی‌گراد هستند، اما خوشبختانه محدودیتی در گونه‌های جانوری که بتوانند بر سرما غلبه کنند وجود ندارد. استثناءا در این یک مورد میکروب‌ها برتر از سایر جانداران نیستند، چرا که فعالیت آنها در حدود دمای منفی 15 درجه سانتی‌گراد متوقف می‌شود. این بار جانوران پیچیده‌تر هستند که با استفاده از فوت و فن‌های مختلفی که به آنها امکان زنده ماندن در سرمای منجمدکننده را می‌دهد، این جایگاه را به خود اختصاص داده‌اند.
در میان جانوران، پستانداران و پرندگان دارای مزیت بزرگی هستند که تامین گرمای بدن در نتیجه سوخت‌وساز داخلی اندام‌هاست. آنها همچنین بدن‌های خود را با استفاده از پر و چربی عایق می‌کنند. برخی از جانوران مانند پنگوئن‌های امپراتور, علاوه بر استفاده از پر و چربی زیر پوست، با جمع شدن به دور یکدیگر در مقابل بادهای استخوان‌سوز قطب جنوب که دمای هوا را تا منفی 60 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد، ایستادگی می‌کنند.
بسیاری از حیوانات فاقد سیستم گرمای درونی بدن نیز در چنین دماهایی به حیات خود ادامه می‌دهند. به عنوان مثال مخلوقات حشره‌مانندی به نام Arctic Springtail (دم‌فنری قطبی) هنگام فرا رسیدن زمستان، با تولید مولکول‌های ضدیخ و خلاص شدن از شر موادی مانند محتویات و باکتری‌های روده‌ای که می‌تواند به عنوان هسته‌ای مرکزی برای شکل‌گیری بلورهای یخ عمل کند، نقطه انجماد مایعات بدنشان به زیر صفر کاهش می‌دهند. آنها همچنین با تولید کرایوپروتستانت‌ها -قندها یا گلوکزهایی که از آسیب سلول‌ها در مقابل فرایند یخ‌زدگی محافظت می‌کنند- مقاومت بدنشان را در برابر سرما افزایش می‌دهند.
برخی حیوانات مانند بسیاری از حشرات، نوزادان لاک‌پشت رنگی و چندین نوع از قورباغه‌های آمریکایی مانند قورباغه چوب، می‌توانند حتی در حالت یخ‌زده به حیات خود ادامه دهند. این جانوران از مواد ضدیخ برای محافظت قسمت‌هایی از بدنشان که اهمیت بیشتری دارد استفاده می‌کنند. در نواحی کم اهمیت‌تر بدن مانند حفرات داخلی و عدسی چشم، آنها با اجازه دادن به رشد باکتری‌ها یا تولید پروتئین‌هایی خاص که به هنوان هسته مرکزی بلورهای یخ عمل می‌کنند، فرایند یخ‌زدگی را کنترل می‌کنند.
نوعی هزارپای آمریکایی با نام علمی Gynaephora Groenlandica که در جزیره السمر کانادا زندگی می‌کند، یکی از بهترین مثال‌ها برای زندگی در یخبندان است. این جانور در دمای منفی 70 درجه سانتی‌گراد به خواب زمستانی فرو می‌رود، اما اجازه می‌دهد تا محتویات روده‌ای، خون و سایر مایعات خارج سلولی بدنش یخ بزند.
نوعی نماتد قطبی با نام Panagrolaimus Davidii می‌تواند یک مرحله از این هم فراتر برود. این موجود به سیتوپلاسم سلول‌هایش نیز اجازه یخ زدن می‌دهد و تنها هسته و سایر ارگان‌های سلول را در حالت غیر یخ‌زده نگاه می‌دارد. هیچ کس نمی‌داند آنها چطور می‌توانند از عهده چنین وضعیت عجیبی برآیند، اما آنها یک کرایوپروتستانت تولید می‌کنند که احتمالا با هموار کردن لبه بلورهای یخ، از آسیب رساندن آنها جلوگیری می‌کنند.
مخلوقاتی که گرما را می‌بلعند!
در مقابل این سرمای کشنده، گرما هم چالشی اساسی برای حیات به شمار می‌رود. بر روی زمین، گرمای خیلی زیاد باعث تبخیر آب می‌شود و بدون آب، هیچ چیزی نمی‌تواند زنده بماند. اما در دریاها، گرمای زیاد مشکلی به حساب نمی‌آید. در دهانه‌های گرم‌آبی اعماق اقیانوس که آب در اثر گرمای درونی زمین گرم می‌شود، دما می‌تواند به 400 درجه سانتی‌گراد هم برسد. در چنین محیط‌هایی حداکثر حرارتی که ارگانیزم‌ها می‌توانند آن را تحمل کنند، نقطه‌ای است که با رسیدن به آن، مولکول‌های پیچیده مانند دی‌ان‌ای و پروتئین‌ها شروع به شکستن می‌کنند. در چنین دمایی، جذب بیش از حد انرژی باعث می‌شود که نهایتا اتصالات شیمیایی مولکول‌ها از هم بپاشد.
رکورد بیشترین دمایی که در آن حیات قادر به ادامه رشد است 121 درجه سانتی‌گراد است. این رکورد در اختیار نوعی میکروب است که خیلی ساده، نژاد 121 (Strain 121) نامیده می‌شود. این میکروب معمولا در درجه حرارت‌های حدود 100 درجه سانتی‌گراد و در دهانه‌های گرم‌آبی زندگی می‌کند. حتی هنگامی‌که دما به 130 درجه سانتی‌گراد می‌رسد این باکتری کماکان به زندگی خود در این محیط ادامه می‌دهد، اما تا زمانی که دما کاهش نیابد قادر به تکثیر نخواهد بود.
گرمادوست‌های جان‌سختی مانند نژاد 121، شیمی سلولی مشابهی مانند من و شما دارند. تفاوت آنها در این است که پروتئین‌ها و دی‌ان‌ای آنها محکم‌تر بسته‌بندی شده و به همین دلیل، آنها می‌توانند پیش از باز شدن انرژی گرمایی بیشتری را تحمل کنند. با این وجود در دماهای بیش از 100 درجه سانتی‌گراد، متابولیت‌های اصلی جانداران مانند آدنوزین‌تری‌فسفات (ATP) در چند ثانیه تخریب می‌شوند. بنابراین حداکثر دمای قابل تحمل موجودات زنده به این بستگی دارد که سلول‌های آنان با چه سرعتی می‌توانند این مواد را جایگزین کنند.
موجودات چندسلولی سخت‌تر می‌توانند گرما را تحمل کنند، گرچه دلیل آن واقعا معلوم نیست. اغلب چنین ارگانیزم‌هایی در دماهای بالای 40 درجه سانتی‌گراد به مشکل برمی‌خورند. هیچ کدام از انواع یوکاریوت‌ها -ارگانیزم‌هایی با تنها یک هسته در سلول‌هایشان- در دمای بالای 60 درجه سانتی‌گراد حیات تمام وقت ندارند.
البته تنها یک استثناء در این باره وجود دارد: کرم پمپی با نام علمی Alvinella Pompejanaکه در دهه 1980 میلادی در دهانه‌های گرمابی سواحل اطراف جزایر گالاپاگوس کشف شد. به طرز فوق‌العاده‌ای، دم این جانوران که به دیواره‌های دهانه‌های گرمابی متصل است، می‌تواند آب جوشی با دمای 80 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. خوشبختانه بقیه بدن آنها به اندازه کافی از آب داغ اطراف این دهانه‌ها دور است.
به دلیل اینکه این جانوران مدت زیادی در آزمایشگاه زنده نمی‌مانند، چندان مشخص نیست که دم این جانوران چطور می‌تواند این گرما را تحمل کند. یک عامل آن می‌تواند سطح بالای کلاژن آنها باشد، پروتئینی که در دماهای بالا نسبتا پایدار است. لوله‌های سختی که آنها برای زندگی کردن در آن می‌سازند و باکتری‌های همزیستی که در روی بدن آنها رشد می‌کنند، نیز نوعی محافظ برای آنها به وجود می‌آورد.
بر روی زمین، حیوانی که می‌تواند بیشترین دما را تحمل کند نوعی جانور بیابانی است: مورچه نقره‌ای صحرا بانام علمی Cataglyphis Bombycina. این جانور می‌تواند هنگام تغذیه از جانورانی که در گرمای بیابان تلف شده‌اند، به مدت چندین دقیقه دمای بالای 53 درجه سانتی‌گراد آفتاب نیم‌روز بیابان را تحمل کند. اما این مورچه‌ها چطور می‌توانند از تلف شدن خودشان جلوگیری کنند؟ قبل از ترک لانه، آنها پروتئین‌های ضدحرارتی در بدنشان ذخیره می‌کنند که به سایر پروتئین‌ها کمک می‌کند شکل خود را حفظ کنند. در عین حال، آنها تمایل دارند از هر چیز بلندی که پیدا می‌کنند بالا بروند تا در نسیم خود را خنک کنند. این چیز می‌تواند گیاهان صحرایی باشد، یا حتی دانشمندانی که مشغول تماشای آنها هستند!
تیمهای هرمزگانی طلایه داران لیگ یک کشور
| |||||||||||
| تیم | بازیها | برد | مساوی | باخت | گل زده | گل خورده | تفاضل گل | امتیاز | |||
| 1 | شهرداری بندرعباس | 9 | 4 | 3 | 2 | 12 | 9 | 3 | 15 | ||
| 2 | نفت مسجد سلیمان | 9 | 4 | 3 | 2 | 10 | 7 | 3 | 15 | ||
| 3 | مقاومت | 9 | 4 | 3 | 2 | 7 | 5 | 2 | 15 | ||
| 4 | تربیت یزد | 9 | 3 | 5 | 1 | 11 | 6 | 5 | 14 | ||
| 5 | مس رفسنجان | 8 | 4 | 1 | 3 | 8 | 10 | 2- | 13 | ||
| 6 | پیام مشهد | 9 | 3 | 3 | 3 | 11 | 8 | 3 | 12 | ||
| 7 | گل گهرسیرجان | 9 | 2 | 5 | 2 | 12 | 10 | 2 | 11 | ||
| 8 | کاوه تهران | 8 | 2 | 5 | 1 | 8 | 7 | 1 | 11 | ||
| 9 | داماش گیلان | 8 | 2 | 4 | 2 | 6 | 6 | 0 | 10 | ||
| 10 | فولاد نطنز | 9 | 2 | 4 | 3 | 10 | 11 | 1- | 10 | ||
| 11 | همیاری اراک | 9 | 2 | 4 | 3 | 6 | 9 | 3- | 10 | ||
| 12 | شهرداری یاسوج | 8 | 1 | 4 | 3 | 6 | 9 | 3- | 7 | ||
| 13 | ماشین سازی تبریز | 9 | 1 | 4 | 4 | 9 | 13 | 4- | 7 | ||
| 14 | اتکا گرگان | 9 | 1 | 4 | 4 | 5 | 11 | 6- | 7 | ||
| |||||||||||
| تیم | بازیها | برد | مساوی | باخت | گل زده | گل خورده | تفاضل گل | امتیاز | |||
| 1 | مس سرچشمه کرمان | 9 | 5 | 2 | 2 | 12 | 5 | 7 | 17 | ||
| 2 | آلومینیوم هرمزگان | 9 | 4 | 5 | 0 | 7 | 3 | 4 | 17 | ||
| 3 | نساجی مازندران | 9 | 5 | 1 | 3 | 12 | 7 | 5 | 16 | ||
| 4 | ایران جوان | 9 | 4 | 3 | 2 | 12 | 7 | 5 | 15 | ||
| 5 | ابومسلم | 9 | 3 | 5 | 1 | 8 | 8 | 0 | 14 | ||
| 6 | شیرین فراز | 9 | 3 | 4 | 2 | 6 | 5 | 1 | 13 | ||
| 7 | صنعت ساری | 9 | 3 | 3 | 3 | 6 | 9 | 3- | 12 | ||
| 8 | گسترش فولاد | 9 | 3 | 2 | 4 | 8 | 10 | 2- | 11 | ||
| 9 | فولاد یزد | 9 | 3 | 2 | 4 | 9 | 13 | 4- | 11 | ||
| 10 | پیام مخابرات | 9 | 2 | 4 | 3 | 5 | 5 | 0 | 10 | ||
| 11 | استقلال‌اهواز | 9 | 3 | 1 | 5 | 6 | 9 | 3- | 10 | ||
| 12 | داماش لرستان | 9 | 2 | 3 | 4 | 10 | 10 | 0 | 9 | ||
| 13 | برق شیراز | 9 | 1 | 4 | 4 | 5 | 10 | 5- | 7 | ||
| 14 | سپیدرود رشت | 9 | 1 | 3 | 5 | 6 | 11 | 5- | 6 | ||
برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC)
برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC)
شاید این روزها خبر‌ها و عکس‌هایی از برخورد دهنده بزرگ هادرون (Large Hadron Collider:LHC) دیده باشید
تعداد زیادی دانشمند و مهندس که در همه عکس‌ها در حال نگاه کردن یا اشاره کردن به یک تونل بزرگ هستند!
خوب به هر حال این آدم‌های به ظاهر بیکار حتماً در حال تلاش برای هدفی مهم هستند که رسانه‌ها کار آنها را «آزمایش مهبانگ(Big Bang)» یا «بزرگترین آزمایش تاریخ» می‌خوانند. بیایید در اینجا کمی بیشتر در مورد این آزمایش و این همه تجهیزات غول پیکر بدانیم و یک قدم از دوستان خود جلو بزنیم.
این آزمایش حاصل کار یک تونل و یک شتاب دهنده در 100متر زیر مرز فرانسه و سوئیس است. LHC قسمتی از پروژه آزمایشی سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا یا CERN است و تمام پروژه 6میلیارد دلار هزینه برده است.
چند لحظه بعد از شروع این آزمایش آهنرباهای الکتریکی غول پیکری اتم‌ها و شعاع‌های اتمی را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به حرکت در می‌آورد و با هم برخورد می‌دهد.[گزارش شروع به کار بزرگترین اتم شکن جهان]
در جستجوی راز هستی
9هزار فیزیکدان، متخصص و مهندس از سراسر جهان در این مرکز با زیر نظر گرفتن رفتار ذرات و آثار این برخورد‌ها به مطالعه چگونگی بوجود آمدن جهان و حتی دلیل بوجود آمدن آن می‌پردازند. هر لحظه از این آزمایش به ما در درک جهان کمک می‌کند و هزاران راز خلقت را آشکار می‌سازد.
دانشمندان برای درک بهتر این اسرار از نظریه‌ای به نام مدل استاندارد استفاده می‌کنند. این نظریه ترکیبی از نظریه نسبیت اینشتین و تئوری کوانتوم است. این نظریه با سه تا از چهار نیروی اساسی جهان یعنی نیروی قوی هسته، نیروی ضعیف هسته و نیروی الکترومغناطیس سر و کار دارد و با نیروی چهارم که نیروی جاذبه است سر و کاری ندارد.
این نظریه توضیحاتی در مورد چندین پدیده فیزیکی دارد که درستی بسیاری از آنها با انجام آزمایش‌های فراوان به اثبات رسیده و یا تا حد قابل قبولی به اثبات درستی آنها نزدیک شده‌ایم. ولی جنبه‌های دیگر این نظریه همچنان در ابهام قرار دارد. یکی از ذرات زیر اتمی که توضیحی برای آن ارائه نشده است ذره «هیگز» (Higgs) است.
پیتر هیگز، ذره هیگز به افتخار فرضیه او نام گذاری شده است
تحقیق بر روی این ذره می‌تواند به این سوال پاسخ دهد که چرا جرم وجود دارد؟ چرا اجسام جرم دارند؟
دانشمندان ذراتی را می‌شناسند که جرمی ندارند. مانند نوترون. ولی در مقابل ذراتی وجود دارند که جرم دارند. دانشمندان برای توضیح این پدیده به سراغ مکانیزم هیگز رفته‌اند. بر اساس این قسمت از نظریه باید ذره‌ای وجود داشته باشد و به همراه آن یک نیرو که به اجرام جرم بدهد. این درحالی است که بعضی از دانشمندان معتقدند که ممکن است این ذره حتی وجود نداشته باشد و بعضی هم معتقدند که این آزمایش نه تنها ما را به حقایقی از این قبیل می‌رساند بلکه ممکن است چیز‌هایی را به ما نشان دهد که ما حتی آنها را در نظر نگرفته‌ایم.
موضوع دیگری که دانشمندان به دنبال کشف آن هستند ریشه در پیدایش جهان ماده دارد. در ابتدا انرژی و ماده با هم در آمیخته بودند. بعد از اینکه ماده و انرژی در ابتدای خلقت از هم جدا شدند ذرات ماده و پادماده یکدیگر را خنثی کردند. اگر این دو مقدار مساوی بود آنوقت دیگر ماده‌ای برای ما باقی نمی‌ماند و این دو ذره یکدیگر را کاملاً از بین می‌بردند. ولی خوشبختانه بیشتر از مقدار پاد ماده، ماده وجود داشت.
دانشمندان امیدوارند که این فرایند و وجود پاد ماده را در آزمایش LHC مشاهده کنند و به این سوال پاسخ دهند که چرا تفاوتی در مقدار ماده و پاد ماده وجود داشته است.
«ماده تاریک» نیز یکی از مقاصد مهم دانشمندان در این آزمایش است. درک کنونی ما از جهان نشان می‌دهد که مقدار ماده‌ای که می‌بینیم و در اطراف ما و کهکشان ما قرار دارد تنها 4درصد کل ماده در جهان است و دانشمندان از روی حرکات کهکشان‌های اطراف ما حدس می‌زنند که مقدار ماده‌ای وجود دارد که ما قادر به رویت آن نیستیم و نام ماده تاریک را بر آن نهاده‌اند.
با این حال تمام ماده‌ای که در جهان وجود دارد، یعنی ماده قابل رویت و ماده تاریک تنها 25درصد از جهان را تشکیل می‌دهند. فرضیات می‌گویند که باقی جهان از انرژی که نام آن را «انرژی تاریک» می‌گذارند تشکیل شده است. دانشمندان با انجام آزمایش‌ها و مشاهدات مختلف در LHC امیدوارند که اثباتی برای این فرضیات پیدا کنند و یا به نتایجی برسند که توضیحات متفاوتی برای این پدیده‌ها ارائه بدهد.
این پیش بینی‌های عجیب و تکان دهنده تنها بخشی از اهداف آزمایشات دانشمندان در LHC است و ممکن است آزمایشات آنها به نتایج باورنکردنی دیگری نیز برسد.
اگر به نظر شما ماده - پاد ماده و ماده و انرژی تاریک خیلی هم عجیب نیستند شاید بخواهید بدانید که بعضی دانشمندان معتقدند که LHC به آنها کمک می‌کند تا به ابعادی بیشتر از ابعاد فعلی دنیای ما برسند. ما تا به حال تحت چهار بعد، یعنی 3 بعد فضایی طول و عرض و ارتفاع ؛ و زمان زندگی کرده‌ایم و یا شاید تنها اینطور فکر می‌کنیم و ابعاد دیگری نیز وجود دارند!
بعضی از نظریه‌های فیزیک تنها در ابعادی بیشتر از ابعاد 4گانه ما درست هستند. برای مثال حالتی از نظریه ریسمان (StringTheory) تنها در ابعاد بالای 11تا به نتیجه می‌رسد.
نظریهٔ ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد. توضیح اینکه چرا ابعادی بیشتری برای طرح این نظریه و وجود ریسمان‌ها لازم است مربوط به مباحث فیزیک نظری و نظریه گروه‌ها در ریاضی است.
این نظریه در بین فیزیکدانان و دانشمندان طرفداران زیادی دارد و آنها امیدوارند که LHC به آنها کمک کند تا نظر منتقدان را کمی تغییر دهند و قسمت‌هایی از درستی نظریه ریسمان را ثابت کنند.
LHC و حساب و کتاب آن!
تمام این‌ها به تاسیسات عظیمی در مرز بین فرانسه و سوئیس وابسته است. محیط تونل شتاب‌دهنده و سالن‌ها برخورد دهنده 27 کیلومتر است و در 100متری زیر زمین قرار دارد. تأسیسات کنترل و محل کار دانشمندان و مهندسین بالای این دستگاه‌ها و در سطح زمین است و دسترسی به تونل‌ها از طریق آسانسور و پله انجام می‌پذیرد.
شتاب‌دهنده با آهنرباهای بسیار قوی کار می‌کند و به ذرات سرعتی برابر 99.99درصد سرعت نور می‌دهد. این آهنرباها از نوع ابر رسانا هستند و صدها تون وزن دارند. در ساخت تونل شتاب‌دهنده از 9600 قطعه از این آهنرباها استفاده شده است. برای سرد کردن آهنرباها دمای آنها را به 271.25 درجه سلسیوس زیر صفر می‌رسانند. این دما حتی از خلأ خارج از جو نیز سردتر است.
نامی از خلأ بردیم و بهتر است بدانید که مسیر تونل شتاب‌دهنده برای گذر شعاع ذرات عاری از هرگونه مولکول اضافی است. حتی یک مولکول مزاحم نیز می‌تواند مسیر حرکت شعاع‌ها را تغییر دهد و پمپ‌های تخلیه بسیار پرقدرتی وظیفه تخلیه تونل‌ها را دارند که حتی یک مولکول گازی شکل را نیز از قلم نمی‌اندازند.
LHC و تمام آزمایش‌های آن دارای 150میلیون حسگر و شناساگر هستند. اطلاعاتی که این حسگر‌ها در هر ثانیه به کامپیوترها و مراکز پردازش اطلاعات می‌فرستند 700مگابایت است! این به این معنی است که اگر LHC به طور بی وقفه در یک سال کار کند 15میلیون گیگابایت اطلاعات از آزمایشات آن جمع آوری می‌شود.
شاید به فکر انرژی که این مرکز مصرف می‌کند نیز افتاده باشید. پیش بینی می‌شود که LHC سالانه 800هزار مگاوات ساعت برق مصرف کند. هزینه این مقدار برق 19میلیون یورو تخمین زده می‌شود!
اساس کار این آزمایش به این گونه است که دو شعاع ذرات را از دو جهت مخالف به سمت یکدیگر می‌فرستند و بعد از برخورد آنها به هم رفتار آنها را مشاهده می‌کنند.
در قلب LHC
بیایید به سفر یک پروتون در LHC نگاهی بیندازیم. ابتدا دانشمندان از اتم هیدروژن الکترون را خارج می‌کنند تا پروتون از آن باقی بماند. سپس پروتون‌ها وارد LINAC2 می‌شوند. این دستگاه‌ها پروتون‌ها را به داخل شتاب‌دهنده‌ای به نام PS Booster شلیک می‌کند. از فرکانس‌های رادیویی خاصی برای شتاب دادن به پروتون و از آهنرباهای ابر رسانا برای نگاه داشتن آنها در مسیر استفاده می‌شود.
وقتی پروتون به سرعت مناسب می‌رسد، PS Booster آن را به دستگاه دیگری به نام SuperProtonSynchrotron می‌فرستد. در این مرحله پروتون‌ها به گروه‌هایی تقسیم بندی می‌شوند و در همین گروه‌ها حرکت می‌کنند. هر گروه دارای 11^10×1.1 پروتون است و در هر شعاع 2808گروه وجود دارد. این دستگاه شعاع‌ها را در جهتی مخالف یکدیگر حرکت می‌دهد.
در داخل LHC و بعد از 20دقیقه شعاع‌ها 11245 بار در داخل تونل می‌چرخند و در یک ثانیه 600میلیون بار برخورد می‌کنند.
با برخورد پروتون‌ها با هم ذراتی کوچکتر تشکیل می‌شوند. از فروپاشی پروتون ذراتی شکل می‌گیرند که عمر آنها چند هزارم ثانیه است. حسگر‌ها اطلاعات تشکیل و تبدیل این ذرات زیر اتمی را دریافت و آنها را به مراکز پردازش اطلاعات می‌فرستند.
در این میان بعضی از پروتون‌ها با یکدیگر برخورد نمی‌کنند و تا جایی که به مرحله فروپاشی برسند به حرکت ادامه می‌دهند. در این مرحله پروتون‌های اضافی توسط پرده‌ای از گرافیت جذب می‌شوند.
پردازش اطلاعات
طراحان سیستم کامپیوتری و پردازشی CERN به جای استفاده از ابر کامپیوترها برای انجام محاسبات، از روش پردازش موازی یا Parallel Computing استفاده می‌کنند. به این ترتیب که اطلاعات به جای پردازش در داخل مرکز به چندین کامپیوتر در نقاط مختلف فرستاده می‌شود و هر کامپیوتری قسمتی کوچک از پردازش را انجام می‌دهد ولی در عوض مجموع این پردازش‌ها، انبوهی از اطلاعات پردازش شده و آماده مطالعه می‌شود.
گروه اول کامپیوتر‌های این شبکه در داخل CERN قرار دارد و اطلاعات را برای پردازش به قسمت‌های کوچکی تقسیم می‌کند. دوازده گروه کامپیوتر دیگر در دوازده کشور شامل: کانادا، فرانسه، آلمان، ایتالیا، اسپانیا، سوئیس، تایوان، هلند، انگلستان، آمریکا و یکی از کشور‌های اسکاندیناوی اطلاعات را با استفاده از اتصال‌های که سرعتشان به 10گیگابایت بر ثانیه می‌رسد، دریافت و پردازش می‌کند.
در مرحله‌ای دیگر گروهی از کامپیوتر‌های کوچکتر شامل کامپیوتر‌های دانشگاه‌ها و مراکز علمی به کمک کامپیوتر‌های دیگر می‌آیند و بعد از اتمام کار پردازش اطلاعات را به کامپیوتر‌های بالایی خود می‌فرستند و سرانجام به CERN. [هکر‌ها به LHC نفوذ کردند]
آیا LHC زندگی ما را تهدید می‌کند؟
گروهی از مردم معتقدند که آزمایشاتی از این قبیل ممکن است مشکلات جدی برای سیاره ما بوجود آورد. دو نفر از بازنشسته‌های بازرسان هسته‌ای در مارچ 2008 شکایتی را به دادگاه ایالتی هاوایی بردند و با مطرح کردن شکایت خود خواستار توقیف LHC شدند.
این نگرانی ناشی از این دیدگاه است که آزمایشات LHC باعث ایجاد سیاه چاله‌هایی می‌شود. سیاه چاله‌ها اجسام یا ناحیه‌هایی غیر شناخته شده و غیر مطالعه شده هستند که اجرام را در خود فرو می‌برند و آنها را به انرژی و ماده‌هایی با چگالی بی نهایت تبدیل می‌کند.
مسئولین CERN نیز با قدرت تمام این حرف‌ها را تأیید کردند! ولی به مردم این اطمینان را دادند که مقدار سیاه چاله‌های ایجاد شده در LHC آنقدر کم است که در کمتر از ثانیه نابود می‌شوند.
دیدگاهی که از سیاه چاله‌ها وجود دارد، مربوط به نابود شدن ستاره‌ها در کهکشان‌های دیگر است. ولی روشن است که جرم نابود شده با مقدار سیاه چاله مرتبط است و مقدار پروتون در LHC با جرم ستار‌ه ها قابل مقایسه نیست.
نگرانی‌های دیگری نیز وجود دارد. بعضی‌ها از Strangelets ها حرف می‌زنند. گیتی شناس‌ها بر این باورند که این ناحیه‌ها باعث ایجاد میدان گرانشی قوی می‌شود که ممکن است زمین را به ویرانه‌ای تبدیل کند.
مسئولین CERN بار دیگر با قدرت و اطمینان به این اعتراضات نیز پاسخ دادند! آنها می‌گویند که اولاً Strangelets ها تنها زایده یک فرضیه هستند و هیچ مشاهده‌ای وجود آنها و اثراتشان را ثابت نمی‌کند. دوماً اینکه اگر هم همچنین ناحیه‌های بوجود آیند بسیار ضعیف و نا پایدار خواهند بود. جواب تقریباً قانع کننده دیگری نیز به این اعتراضات داده شده‌است. بعضی می‌گویند که این Strangelets ها زایده تشعشعات کیهانی هستند و اگر وجود هم داشته باشند حتما تا به حال به زمین نزدیک شده‌اند و با توجه به اینکه زمین هنوز زمین است و ما انسان‌ها هنوز هم در آن زندگی می‌کنیم، Strangeletsها را خیلی هم نباید جدی گرفت!
اکثریت دانشمندان و صاحب نظریان بر این باورند که این آزمایش افق دید ما را در درک بهتر جهان گسترس می‌دهد. تلسکوپی که گالیله ساخته بود در حد دوربین‌هایی که امروزه همه جا می‌توان آنها را خریداری کرد، قدرت بزرگنمایی داشت ولی با این حال ما را به درک بهتر کهکشانمان رساند. آزمایش‌هایی مانند LHC با اینکه ممکن است در اول راه خود باشند ولی با این حال می‌تواند در آینده، علم دانش بشری را به دوردست ببرد