 |
| موجات إصبع المادة المضادة |
لأول مرة ، أجرى العلماء تجربة فيزياء أيقونية مع بوزيترون - نظير المادة المضادة للإلكترون ، وهو أحد الجسيمات الأساسية.
لم يقتصر الأمر على حصولهم على نتائج مثيرة للاهتمام حقًا ، ولكن هذا الإنجاز يمكن أن يصبح الخطوة الأولى نحو الاكتشافات المحتملة للثورة.
قام الباحثون من سويسرا وإيطاليا بإجراء التجربة - وهي نسخة مضادة للمواد ذات الإعداد المزدوج - الشهير من أجل وضع الأساس لمجموعة جديدة من التجارب الحساسة للغاية التي قد تساعد في حل اللغز فيما يتعلق بمجالي الكون في شيء.
تهيمن حياتنا اليومية من خلال نموذج واحد ، والذي نسميه ببساطة المسألة. لكن لكل عضو في المكتبة الكبرى للجزيئات الأساسية توأمة مضادة للمادة تشترك في معظم خصائصها ، بصرف النظر عن الشحن العكسي وبعض التقلبات الكمومية الأخرى.
اجمع بين هذين النوعين من المادة معًا وتختفي في نفث الطاقة ، مما يثير بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام. إذا كنا محاطين بنوع واحد من المادة ، فهل هذا يعني وجودها أكثر من المادة المضادة؟ وإذا كان الأمر كذلك ، ما الذي يجعل كل منها مميزًا؟
حتى الآن ، فشلت أفضل محاولاتنا للعثور على الإجابات حتى في إلقاء الضوء على أصغر فكرة. مجالا المادة لا يزالان متطابقين ، لكل الأغراض ذات المغزى.
وفقًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، يجب أن يطيع المادة المضادة أيضًا قوانين الجاذبية بالطريقة نفسها تمامًا مثل المادة الطبيعية. حفنة من المحاولات التجريبية لمقارنة هذين النوعين من المادة تدعم النظرية.
هذا لا يمنع علماء الفيزياء من إيجاد طرق جديدة للبحث عن الثغرات والمحاذير. ليس عندما يكون وجود الكون على المحك! حتى الاختلاف الدقيق في كيفية تأثير الجاذبية على المادة المضادة يمكن أن يكون الفاصل الكبير الذي نحتاجه. لكن الجاذبية هي قوة ضعيفة بشكل لا يصدق للتحقيق.
الذي يقودنا إلى واحدة من أكثر التجارب الكلاسيكية في جميع الفيزياء ، حقق الفيزيائيون الآن بجسيمات المادة المضادة. أنه ينطوي على شقين ، جسيم واحد ، وعالم بأسره من الألم العقلي.
لقد تم اختبار كيف يضيء الضوء من خلال النوافذ الرفيعة المقطعة إلى الشاشات لعدة قرون. قبل مائتي عام ، أضاف فيزيائي اسمه توماس يونغ نافذة ثانية موازية للإطار الأول وأظهر أن النمط المتموج الذي يلقي به الضوء على الجدار خلف الشقوق هو علامة على أن الضوء يتكون من موجات تتداخل مع بعضها البعض.
بسرعة إلى الأمام منذ قرن ونصف ، عندما اعتبر ريتشارد فاينمان ، وهو اسم كبير آخر في الفيزياء ، تجربة يونغ ذات الشق المزدوج في ضوء ما تم اكتشافه منذ ذلك الحين حول المسألة.
توجد جزيئات مثل الإلكترونات كموجات من الإمكانيات حتى يتم قياسها ومنحها خصائص ، بما في ذلك الموضع الدقيق. لذا ، إذا لم يقيس أحد إلكترونًا ، فهل يستطيع أن يغسل كلتا الفتحتين مثل الموجة ، ويفصل ، ويصلح للتدخل في نفسه ، تمامًا مثل الضوء؟
وهذا سخيف كما يبدو ، ولكن هذا ما يحدث بالضبط.
بينما أجريت تجارب مختلفة باستخدام تدفقات من الإلكترونات في العقود التي تلت تجربة فينمان الفكرية ، لم يتمكن الباحثون اليابانيون في شركة هيتاشي حتى عام 1989 من إطلاق إلكترونات وحيدة على شاشة واحدة تلو الأخرى.
منذ ذلك الحين ، تم إظهار نفس الغرابة الكمومية لجميع أنواع الجزيئات المكتنزة ، بما في ذلك الجزيئات الكاملة. لقد أظهروا جميعًا أن أجزاء منفصلة من المادة ، بغض النظر عن حجمها ، لها سلوكيات تشبه الموجة.
المادة المضادة هي قصة أخرى كاملة. ليست أسهل مادة في الكون للاستفادة منها ، لذلك من الناحية النظرية يجب أن تتصرف أيضًا مثل الموجة ، ولم يلاحظ ذلك أبدًا للقيام بذلك.
لإجراء التجربة ، استخدم الباحثون منشأة في إيطاليا تسمى المختبر لهيكل البنية النانوية و Spintronics على السيليكون ، أو L-NESS.
تم ترشيح البوزيترونات - وهي إلكترونات ذات شحنة موجبة بدلاً من شحنة سالبة - من مادة مشعة متحللة وتدفق عبر مجموعة من خطوتين تسمى تداخل تالبوت لاو.
هذا شكل أكثر تعقيدًا قليلاً من الشاشة المزودة بشقوق مزدوجة الشقوق ، ولكنه يصل إلى نفس الشيء في النهاية.
بعد 200 ساعة من تألق البوزيترون ، قام الفيزيائيون بتحليل النمط المتموج ليظهروا أن البوزيترونات الفردية تعمل كموجات عندما لا يبحث أحد ، تمامًا مثل المادة الطبيعية.
إنه الآن دليل على المفهوم بدلاً من الدليل النهائي الذي يمكن استخدامه لمقارنة المادة والمواد المضادة. لكنها خطوة مثيرة نحو فصل جديد في أبحاث المادة المضادة. إذا واجهت البوزيتران أصغر الفرق في شد الجاذبية اللطيف ، فسنحتاج إلى بعض الأدوات الحساسة للغاية للعثور عليه.
لن يضمن اختبار مثل هذا اكتشاف مثل هذه الحالات الشاذة ، ولكنه قد يؤدي إلى أنواع من التجارب الحساسة للغاية التي نحتاج إليها للقضاء على هذا الجوز الصلب. أنماط التداخل هي ما نستخدمه للكشف عن أصغر تمايل ناتج عن موجات الجاذبية ، على سبيل المثال.
وبعد 200 ساعة من تألق البوزيترون ، قام الفيزيائيون بتحليل النمط المتموج ليظهروا أن البوزيترونات الفردية تعمل كموجات عندما لا يبحث أحد ، تمامًا مثل المادة الطبيعية.
إنه الآن دليل على المفهوم بدلاً من الدليل النهائي الذي يمكن استخدامه لمقارنة المادة والمواد المضادة. لكنها خطوة مثيرة نحو فصل جديد في أبحاث المادة المضادة. إذا واجهت البوزيتران أصغر الفرق في شد الجاذبية اللطيف ، فسنحتاج إلى بعض الأدوات الحساسة للغاية للعثور عليه.
لن يضمن اختبار مثل هذا اكتشاف مثل هذه الحالات الشاذة ، ولكنه قد يؤدي إلى أنواع من التجارب الحساسة للغاية التي نحتاج إليها للقضاء على هذا الجوز الصلب. أنماط التداخل هي ما نستخدمه للكشف عن أصغر تمايل ناتج عن موجات الجاذبية ، على سبيل المثال.
والخطوة التالية هي جمع المزيد من البيانات التي قد تساعد في توضيح سبب وجود شيء بدلاً من لا شيء. نأمل أن لا يكون هذا بعيدًا جدًا - فنحن نموت لمعرفة سبب وجودنا هنا.
ترجمة وتدقيق : د/أحمد الديب
المصدر
إرسال تعليق