چگونه کشفی فراموش‌شده تقارن کیهان را به هم ریخت

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، در سال 1948، رزماری براون (Rosemary Brown)، دانشجوی 22 ساله دوره دکتری در دانشگاه بریستول (University of Bristol)، به کشف مهمی در فیزیک ذرات دست یافت.

او یک الگوی فروپاشی ذرات غیرمعمول را در امولسیون‌های عکاسی در معرض پرتوهای کیهانی مشاهده کرد که منجر به شناسایی ذره جدیدی به نام «تاو-مزون فاولر» (Fowler’s tau-meson) شد.

این کشف مفهوم بنیادی تقارن پاریته در طبیعت را به چالش کشید، که می‌گوید بازتاب فرآیندهای فیزیکی در آینه باید همزمان با فرآیند اصلی رخ دهد. فروپاشی تاو-مزون پاریتۀ متفاوتی نسبت به ذره تتا-صفر (π⁰) نشان داد که پیشتر کشف شده بود و منجر باعث شد مسئله‌ای مشهور به معمای تاو-تتا (tau-theta) مطرح شود.

پس از این مشاهدات براون، گروه‌های تحقیقاتی متعددی آزمایش‌هایی را برای بررسی بیشتر فروپاشی تاومزون انجام دادند و توانستند رویدادهای بیشتری را شناسایی کنند. جرم تاومزون با جرم تتا-صفر یکسان بود و این امر چالشی گیج‌کننده برای فیزیکدانان ایجاد کرد.

در 1956، فیزیکدانان برجسته‌ای از جمله موری گل‌مان (Murray Gell-Mann) و ریچارد فاینمن (Richard Feynman) در کنفرانسی در نیویورک گرد هم آمدند. در طول این کنفرانس، دو فیزیکدان نظری سونگ-دائو لی (Tsung-Dao Lee) و چن-نینگ یانگ (Chen-Ning Yang) این ایده را مطرح کردند که ممکن است پاریته نقض شود. بدین ترتیب نظریۀ دیرپای حفظ پاریته به چالش کشیده شد.

این پیشنهاد در ابتدا با شک و تردید مواجه شد. اما آزمایشی که چیئن شیونگ وو (Chien-Shiung Wu) در سال 1956 در دفتر ملی استاندارد در واشنگتن انجام داد، شواهد متقن از نقض پاریته ارائه می‌کرد. این کشف پیشگامانه پیامدهای گسترده‌ای در حوزه فیزیک ذرات داشت و به تغییر پارادایم و در درک ما از تقارن‌های اساسی در طبیعت کمک کرد.

به طور کلی، کشف تاومزون توسط رزماری براون و تحقیقات بعدی در مورد فروپاشی آن نقشی اساسی در به چالش کشیدن و در نهایت تغییر شکل مفاهیم رایج تقارن در فیزیک ذرات ایفا کرد و در نهایت راه را برای پیشرفت‌های بیشتر در این زمینه هموار کرد.