اخبار عاجلة
الرئيسية » اخبار تكنلوجية » علماء يكتشفون جسيم “الميزون الساحر” قد يكون منفذ الكون

علماء يكتشفون جسيم “الميزون الساحر” قد يكون منفذ الكون

شبكة عراق الخير:

اكتشف العلماء الذين يعملون في أكبر جهاز تحطيم للذرات في العالم جسيمًا دون-ذري غريبًا أثناء التغيير من

مادة إلى مادة مضادة. يمكن أن يساعدنا هذا الاكتشاف في فهم كيفية إنقاذ الكون من الفناء التام بعد فترة

وجيزة من انفجاره إلى الوجود.

باستخدام بيانات من التشغيل الثاني لمصادم الهادرونات الكبير (LHC) ، اكتشف باحثون من جامعة أكسفورد

الميزون “الساحر” – وهو جسيم صغير يحتوي على مادة ونسخة من المادة المضادة من الكوارك ، وهو لبنة

البناء الأساسية للمادة – في التحول بالاتجاهين بين حالتي المادة .

كل جسيم له نظير جسيم مضاد له نفس الكتلة والعمر والدوران الذري ، ولكن مع الشحنة المعاكسة. بعض

الجسيمات ، مثل الفوتون (جسيمات الضوء) له جسيم مضاد خاص بها ، في حين أن البعض الآخر يمكن أن

يوجد كمادة ومادة مضادة في نفس الوقت ، وذلك بفضل المراوغات الغريبة لظاهرة تسمى التراكب الكمومي.

يقع الميزون الساحر في هذه الفئة الأخيرة. يسمح التراكب الكمي – الذي ينشأ من ميكانيكا الكم ، أو القواعد

الغريبة التي تحكم عالم الأشياء الصغيرة جدًا – للجسيمات الصغيرة بالتواجد في العديد من الحالات المختلفة

في وقت واحد ، بشكل أساسي كمزيج من الجسيمات المختلفة ، حتى يتم ملاحظة الجسيمات المذكورة

واختيار الحالة التي تهبط فيها. بدلاً من كونها مجرد جسيمات ، فهي أيضًا مثل الموجات الصغيرة ، حيث يمثل

حجم هذه الموجات في أي نقطة معينة في الفضاء احتمال العثور على جسيم في تلك النقطة.

عندما يتواجد الميزون الساحر (المسمى رسميًا D0) ونظيره المضاد للجسيم (المضاد D0) في حالة تراكب ،

تتداخل موجات D0 ومضاد D0 بطرق مختلفة لتشكيل جسيمين آخرين من المادة ، يسمى D1 و D2 ، وهما

أيضًا حالة من التراكب. على الرغم من أن D1 و D2 يتكونان من نفس الجسيمات (D0) ومضادات الجسيمات

(المضادة لـ D0) مثل بعضها البعض ، إلا أنهما يمتلكان مزيجًا مختلفًا قليلاً من كل منهما ، مما يمنحهما كتلًا

وأعمارًا مختلفة.

والعكس صحيح أيضا. يمكن أيضًا تراكب D1 و D2 لإنتاج D0 أو مضاد D0 ، اعتمادًا على كيفية إضافتهما فوق

بعضهما البعض.

“يمكنك التفكير في D0 على أنه مصنوع من مزيج من D1 و D2 ، أو D1 كما تم صنعه كمزيج من D0 ومضاد D0 ، إنها طريقتان فقط للنظر إلى نفس الظواهر” ، هذا ما قاله المؤلف المشارك كريس باركس ، عالم الفيزياء التجريبية بجامعة مانشستر والمتحدث الرسمي باسم LHC لـمجلة Live Science.

نظرًا لأن كتلة موجات الجسيمات هذه تحدد طول موجتها ، وبالتالي كيفية تداخلها مع بعضها البعض ، فإن الاختلاف في الكتلة بين D1 الأثقل و D2 الأخف هو الذي يقرر مدى سرعة تبديل الميزون الساحر بين مادته (D0) والمادة المضادة ( مضاد D0).

وهذا الاختلاف في الكتلة ضئيل للغاية: فقط  3.5X10-40 اوقية

(أو 0.00000000000000000000000000000000000000001 كجم).

لإجراء قياس بهذه الدقة ، راقب الباحثون 30.6 مليون ميزون ساحر بعد تكونها مباشرة عندما اصطدم بروتونان معًا داخل LHC. لا تسافر الميزونات الساحرة سوى جزء بسيط من البوصة قبل أن تتحلل إلى جسيمات أخف ، لكن الكواشف فائقة الدقة داخل مسرع الجسيمات مكنت الفريق من مقارنة الميزونات الساحرة التي قطعت أقصر مسافة مع تلك التي ذهبت إلى أبعد مدى. ثم استخدم الباحثون هذا الاختلاف لحساب الفرق في الكتلة بين الحالتين المحتملتين.

هذه هي المرة الثانية التي يتم فيها اكتشاف جسيم يتأرجح بين المادة والمادة المضادة بهذه الطريقة ، الأول هو قياس عام 2006 لميزون الجمال الغريب – Strange-beauty mesons (الميزونات ذات الجمال الغريب هي النوع الثالث فقط من الجسيمات التي لوحظ أنها تنتهك التناظر CP.). لكن ، وفقًا للباحثين ، اكتشاف هذا في الميزون الساحر كان أصعب بكثير لأن الجسيمات غير المستقرة عادةً ما تتحلل قبل أن تتمكن من إجراء التبديل.

“ما يجعل اكتشاف التذبذب في جسيم الميزون الساحر مثيرًا للإعجاب للغاية هو أنه ، على عكس ميزونات الجمال ، يكون التذبذب بطيئًا للغاية وبالتالي يصعب قياسه في الوقت الذي يستغرقه الميزون حتى يتحلل” ، كما قال المؤلف المشارك جاي ويلكينسون ، عالم الفيزياء التجريبية بجامعة أكسفورد .

الجسيمات التي يمكن أن تقفز بين المادة والمادة المضادة مهمة لأنها تكمن في جوهر واحد من أكبر ألغاز العلم: لماذا الكون موجود.

وفقًا للنموذج القياسي ، تم إنشاء النظرية التي تصف الجسيمات الأساسية التي يتكون منها الكون والمادة والمادة المضادة بكميات متساوية بواسطة الانفجار العظيم. ومع ذلك ، فإن الكون الذي نعيش فيه يتكون بالكامل تقريبًا من مادة. ولأن المادة والمادة المضادة تبيدان بعضهما البعض عند التلامس ، كان يجب على الكون أن يبيد نفسه في اللحظة ذاتها ، أو بعد وقت قصير من بدايته. فماذا إذن كان سبب الخلل؟

تشير بعض الفرضيات إلى أن الجسيمات مثل الميزون الساحر كان من الممكن أن تنقذ الكون المادي من الفناء – خاصةً إذا انتقلت من المادة المضادة إلى المادة أكثر مما تذهب في الاتجاه الآخر. مع مصادم الهادرونات الكبير الذي تمت تعديله والذي من المقرر إعادة تشغيله في سبتمبر بعد إغلاقه لأكثر من ثلاث سنوات ، ومن المقرر إجراء تحقيقات ميزون مماثلة بواسطة تجربة بيل 2 اليابانية ، قد لا يكون اكتشاف المزيد من القرائن بعيدًا.