أدلةٌ جديدةٌ من مصادم الهدرونات الكبير على وجود جسيماتٍ خارج النموذج القياسي

ترجمة: غالية الجبرتي
مراجعة: فارس بوخمسين

وجد الباحثون في مصادم الهدرونات الكبير في المنظمة الأوربية للأبحاث النووية (سيرن) في سويسرا دليلاً على وجود جسيماتٍ دون ذريةٍ تتصرف بطريقةٍ تتحدى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وهو أفضل مجموعةٍ حاليةٍ من المعادلات التي تصف سلوك وتفاعلات الجسيمات في الكون.

لقد خدمنا هذا النموذج القياسي بشكل جيد حتى الآن، ولكنه يحتوي بعض الصدوع المهمة. وأكثرها وضوحاً هي حقيقة أنه لا يقوم بأخذ الجاذبية بالحسبان. ولهذا، يحاول الفيزيائيون منذ عقود معرفة الفيزياء وراء النموذج القياسي، باستخدام الآتٍ مثل مصادم الهدرونات الكبير لكي تساعدهم على ايجاد الأدلة. والآن يبدو أنهم وجدوا دليلاً كبيراً أخيراً.

حيث وجد فريق عالميٌ من الفيزيائيين ما قد يدل على وجود ليبتوناتٍ (وهي نوعٌ محددٌ من الجسيمات دون الذرية) تتصرف بطريقةٍ غريبةٍ عما يتنبأ به النموذج القياسي. ولقد اكتشفوا ذلك أثناء مشاهدة اضمحلال جسيماتٍ تدعى “ميزونات بي” إلى جسيمات أصغر منها تحوي نوعين اخرين من الليبتونات: التاو ليبتون والميون.

تقوم القوى الأربع الأساسية بالتعامل مع كل الليبتونات على حدٍ سواء وِفقاً لأحد المبادئ الأساسية في النموذج القياسي والمسمى بـ”عمومية الليبتونات”، مما يعني أنه لا بد أن تضمحل اللبتونات بنفس المعدل في حال تم تصحيح اختلاف الكتل. ولكن الفريق وجد فرقاً صغيراً ولكنه ملحوظٌ في معدلات الاضمحلال المشاهدة في البيانات. ويقترح هذا احتمالية تدخل نوعٍ لم يُكتشف بعد من القوى أو الجسيمات الأخرى.

قال حسن جواهري وهو أحد الباحثين الرئيسيين من جامعة ماريلاند في الولايات المتحدة الأمريكة في بيانٍ صحفيٍ: “يقول النموذج القياسي أن العالم يتفاعل مع كل الليبتونات بنفس الطريقة. يوجد ديموقراطية هناك، ولكن لا يوجد ما يضمن بقاءها إن اكتشفنا جسيماً جديداً أو قوىً جديدةً.” ويضيف: “ينص النموذج القياسي على مبدأ عمومية الليبتونات. فلو كُسرت هذه العمومية فسنستطيع القول بأننا وجدنا دليلاً على فيزياء غير-قياسية.

قد يكون من المغري أن نتجاهل هذه النتيجة لكونها حالةً شاذةً، لولا حقيقة الوصول لاكتشافٍ مماثلٍ عن اضمحلال اللبتون في تجربة بابار في مركز مسارع ستانفورد الخطي في الولايات المتحدة في عام 2012مـ. حيث فحصت هذه التجربة أيضاً اضمحلال البي ميزون، ولكنها حققت هذا الاضمحلال عن طريق مصادمة الكترونين معاً، بدلاً عن البروتنين اللذين يحركون تجربة مصادم الهدرونات الكبير.

وشرح الفيزيائي من جامعة ميرلاند براين هاميلتون قائلاً: “لقد أُجريت هذه التجارب في بيئاتٍ مختلفةٍ تماماً، ولكنهم عكسوا نفس النموذج الفيزيائي. ويوفر التكرار مراجعةً مهمةً مستقلةً لهذه الملاحظات.” وأضاف: “إن وزن التجربتين المجموع هو المهم هنا، فهو يعني أن هذا ليس تأثيراً من المعدات فقط، بل إنه يشير إلى فيزياءٍ حقيقيةٍ.”

يحتاج الفريق الآن إلى أن يتحقق من ملاحظاته بالمزيد من التجارب. ولقد تم جمع البيانات المستخدمة في هذا البحث في أول جولةٍ لمصادم الهادرونات الكبير بين عامي ٢٠١١ مـ و٢٠١٢مـ، وهي نفس الجولة التي وجدوا فيها بوزون هيقز والذي كانت آخر قطعةٍ مفقودةٍ في النموذج القياسي. لكن سيكون لديهم فرصةٌ أفضل لالتقاط الاضمحلال مرةً أخرى الآن، وذلك لأن معجل الجسيمات في جولته الثانية حالياً والتي حقق فيها أرقاماً قياسيةً جديدةً لمستويات الطاقة.

قال جواهري: “نحن نخطط لمجالٍ من القياسات الأخرى. حيث أن تجربة مصادم الهدرونات الكبير بي تقوم بجمع بياناتٍ أكثر خلال الجولة الثانية الآن.” وأضاف: ” تساعدنا أيّ معرفةٍ من الآن فصاعداً لتعلم المزيد عن كيفية تطور الكون إلى هذه النقطة. فعلى سبيل المثال، نحن نعرف أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة موجودتان، ولكننا لا نعرف بعد ماهيتهما أو كيف نشرحهما، وقد تكون نتائجنا جزءاً واحداً من هذه الأحجية. فلو استطعنا أن نظهر أن هنالك جسيماتٍ مفقودةً وتفاعلاتٍ وراء النموذج القياسي، فقد يساعدنا ذلك في اكمال الصورة.”

المصدر (sciencealert)

مصادم الهدرونات الكبير: Large Hadron Collider
المنظمة الأوربية للأبحاث النووية: CERN
النموذج القياسي: Standard Model
ليبتونات: leptons
ميزونات بي: B mesons
التاو ليبتون والميون: tau lepton and the muon
عمومية الليبتونات: lepton universality
حسن جواهري: Hassan Jawahery
جامعة ميرلاند: University of Maryland
تجربة بابار في مركز مسارع ستانفورد الخطي: BaBar experiment at the Stanford Linear Accelerator Centre
براين هاميلتون: Brian Hamilton
بوزون هيقز: Higgs boson
تجربة بي للمصادم الكبير للهدرونات: LHCb

 

Website Comments

  1. Mohammed_sroor

    السلام عليكم اخواني الاعزاء عندي لكم طلب اتمنى ان تنفذوه
    وهو ان تكتبو معاني الكلمات العربية الصعبة ك مثال الاضمحلال الي الان لم اعرف معناه واذا ذهبت لجوجل لديه اكثر من الف معنى
    وطلب اخر اذا ممكن وهو ان تكتبو تلخيص الكلام بأخر سطر
    واكون شاكر لكن ❤️