شما فیزیک ذرات یا همان particle physics را دوست دارید؟ به احتمال زیاد بله، بالاخره این حوزه دقیقترین نظریات تاریخ علم بشر را در خود جای داده است. اما حوزهی فیزیک ناذرات را چطور؟ حتما میپرسید فیزیک ناذرات چیست؟ فیزیک ذرات یا unparticle physics شاخهی جدیدی از فیزیک نظریست که البته هنوز مشاهدات تجربی آن را تایید نکرده است. پس اکنون میتوان آن را ذیل متافیزیک در نظر گرفت. ممکن است در آینده شواهد تجربی برای آن بدست آید و البته آن روز، تحول بزرگی در فیزیک رقم خواهد خورد، اما فعلا شواهد تجربی برای آن یافت نشده است. البته اینکه مشاهدات تجربی وجود آن را تایید نکرده، بدین معنا نیست که ما بدون هیچ سرنخی به سراغ آن رفته باشیم. پس قضیه از چه قرار است؟
اجازه دهید که ابتدا ببینیم که در فیزیک ذرات، ما با چه چیزی سر و کار داریم. در نظریهی میدانهای کوانتومی، هر ذره را میتوان به عنوان برانگیختگی کوانتومی یک میدان کوانتومی در نظر گرفت. این میدان در همه جا وجود دارد و صرفا وقتی انرژی کافی به این میدان داده شود، ذراتی از آن میدان به وجود میآید. پس ما باید به یک میدان کوانتومی میزانی از انرژی بدهیم تا ذرهی مربوط به آن میدان ایجاد شود. این انرژی را باید از کجا بدهیم؟ از یک میدان دیگر. یعنی یک ذره در یک میدان نابود شود و ذرهی دیگری در میدان دیگر، ایجاد گردد.
میزان انرژی که برای ایجاد یک ذره باید به آن میدان بدهیم، متناسب با جرم آن ذره است. چرا؟ چون ای برابر با ام سی دو (E =mc^2). این همان کاریست که ما در شتابدهندههای ذرات انجام میدهیم. تعدادی ذرهی پرشتاب با هم برخورد میکنند و تعدادی ذرهی دیگر ایجاد میشوند. اما وقتی ما در شتابدهندههای ذرات، ذرات جدید تولید میکنیم، میبینیم که در نتیجهی برخورد، تعدادی ذرات (یا بگوییم حالات) نامرئی ایجاد میشود که تعداد آنها غیرصحیح (مثلا اعشاری) است. یعنی مثلا میبینیم در نتیجهی برخورد، علاوه بر تعدادی ذرات که مشاهده میکنیم، مثلا تعداد ۱۳/۴۲ ذرهای وجود دارد که مستقیما مشاهده نمیکنیم، اما اثرش را در توزیع انرژی میبینیم.
اما این یعنی چه؟ ما باید یا ۱۳ ذره داشته باشیم یا ۱۴ ذره. تعداد ۱۳/۴۲ ذره دیگر چه صیغهایست؟
برای پاسخ به این سوال، بعضی از فیزیکدانان مانند هاوارد گئورگی، نظریات میدانهای همدیس (conformal field theories) مانند فیزیک ناذرات را ارائه کرده اند.
حالا با این مقدمه میتوانیم بپرسیم فیزیک ناذرات با فیزیک ذرات چه تفاوتی دارد؟
ببینید ما در فیزیک ذرات، در ابعاد مختلف با ساختارهای مختلفی روبرو هستیم. مثلا اگر داخل یک باکس، چند الکترون قرار دهیم، وقتی که روی باکس زوم کنیم و وقتی که زوم اوت کنیم، دو پدیدهی متفاوت میبینیم که قوانین متفاوتی بر آنها حاکم است و میتوانیم این دو حالت را از یکدیگر تفکیگ کنیم. اما ممکن است بخشی از فیزیک باشد که بستگی به ابعاد نداشته باشد و ما هرچقدر زوم کنیم، باز همان ساختار را ببینیم، چیزی شبیه فراکتالها که ما هرچقدر زوم کنیم یا به عبارت دیگر سطح انرژی را تغییر دهیم، باز هم همان ساختار را میبینیم. میتوانیم این تئوریها را تئوریهای بیبعد هم بنامیم. حالا ما چه انرژی کمی بدهیم و یا انرژی زیادی بدهیم، ما باز هم همان ساختار را مشاهده میکنیم.
هاوارد گئورگی در سال ۲۰۰۷ این نظریه را مطرح کرد که ممکن است بخشهایی از فیزیک همانند فراکتلها اینچنین باشد. او همچنین نشان داد که فیزیک ناذرات میتواند مسالهی تعداد غیرصحیح ذرات را نیز حل کند.
– ابا اباد