يمكن لجسيم الجمال المكتشف في مصادم الهادرونات الكبير أن يفتح الباب أمام فيزياء جديدة
حقق الفيزيائيون في أكبر مسرع للجسيمات في العالم اكتشافًا هو الأول من نوعه حول المادة المضادة، مما قد يساعد في حل أحد أكبر ألغاز الكون.
الاكتشاف — المحرز في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في سيرن، بالقرب من جنيف – أن ابن عم البروتونات والنيوترونات قصير العمر، وهو باريون الجمال لامدا، يضمحل بمعدل مختلف عن نظيره من المادة المضادة.
يُطلق على هذا التأثير اسم انتهاك تكافؤ الشحنة (CP)، ويشير إلى أن الجسيمات ذات الشحنة المعاكسة، مثل المادة والمادة المتحركة، تتصرف بشكل مختلف. إنه تفسير حاسم لسبب قدرة المادة على ذلك تهيمن على المادة المضادة في بداية الكون، وبدونها، سيكون الكون فراغًا فارغًا.
على الرغم من كونه السبب الرئيسي لوجودنا هنا في المقام الأول، إلا أن مقدار انتهاك CP الذي تنبأ به النموذج القياسي فيزياء الجسيمات أصغر بكثير من أن تفسر وفرة المادة في كوننا.
علاوة على ذلك، لم يتم اكتشاف هذا الانتهاك سابقًا إلا في الجسيمات المكونة من أزواج الكواركات والكواركات المضادة، والتي تسمى الميزونات. ولم يتم رصد ذلك في الباريونات، وهي جسيمات ثلاثية الكواركات، مثل البروتونات والنيوترونات، التي تشكل معظم المادة المرئية في الكون.
متعلق ب: يدعي العلماء أن “الماجرون” – وهو جسيم غريب هو نقيضه – يمكن أن يفسر أكبر أسرار الكون
لقد غير هذا الاكتشاف الأول من نوعه ذلك، مما قد يفتح طريقًا للبحث عن فيزياء خارج النموذج القياسي. قدم الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 24 مارس في مؤتمر Rencontres de Moriond في لا ثويل بإيطاليا، ونشروا دراسة غير خاضعة لمراجعة النظراء على خادم ما قبل الطباعة. arXiv.
“السبب في أن ملاحظة انتهاك CP في الباريونات يستغرق وقتًا أطول منه في الميزونات يرجع إلى حجم التأثير والبيانات المتاحة.” فينتشنزو فاجنوني، المتحدث باسم تجربة مصادم الهادرونات الكبير التجميلي (LHCb) الذي قام بالكشف، قال في بيان. “لقد استغرق الأمر أكثر من 80.000 عملية اضمحلال باريون حتى نتمكن من رؤية عدم تناسق المادة والمادة المضادة مع هذه الفئة من الجسيمات لأول مرة.”
حساء الخلق
وفقا للنموذج القياسي لعلم الكونيات، في أعقاب الانفجار العظيمكان الكون الشاب عبارة عن حساء بلازما متقلب من المادة وجزيئات المادة المضادة التي ظهرت إلى الوجود وأبادت بعضها البعض عند الاتصال.
تتنبأ النظرية بأن المادة والمادة المضادة الموجودة داخل حساء البلازما هذا يجب أن تقضي على بعضها البعض تمامًا. لكن العلماء يعتقدون أن بعض الخلل غير المعروف – انتهاك CP المحتمل في الاضمحلال الذي ينطوي على القوة النووية الضعيفة – مكّن من إنتاج مادة أكثر من المادة المضادة، مما أدى إلى إنقاذها من التدمير الذاتي.
للبحث عن انتهاك CP في الباريونات، قام الباحثون في LHCb بتمشيط بيانات عدد لا يحصى من تفاعلات الجسيمات (حيث تصطدم البروتونات حوالي 25 مليون مرة في الثانية) التي حدثت بين عامي 2009 و 2018.
لقد قاموا بإحصاء اضمحلال باريون الجمال لامدا من خلال البحث عن المسارات الواضحة التي أحدثتها منتجات اضمحلاله – بروتون، وكاون، وزوج من البيونات المشحونة بشكل معاكس – جنبًا إلى جنب مع اضمحلال نظيره المقابل من المادة المضادة.
كشف تحليلهم أن الفرق بين أعداد اضمحلال باريونات لامدا الجمال وباريونات لامدا المضادة للجمال كان 2.45% من الصفر مع عدم يقين يبلغ حوالي 0.47%. تم قياس ذلك إلى دلالة إحصائية قدرها 5.2 سيجما، متجاوزًا مؤشر نتيجة خمسة سيجما يستخدمه الفيزيائيون باعتباره “المعيار الذهبي” للتبشير باكتشاف جديد.
مع تأكيد النتائج، يقول الفيزيائيون إنهم سيبحثون عن المزيد من انتهاكات CP عندما يشتعل مصادم الهادرون الكبير مرة أخرى في عام 2030، وسيجمعون المزيد من البيانات حول الآلية الرئيسية التي من المحتمل أن مكنت كوننا من الوجود.
وقال فاجنوني: “كلما زاد عدد الأنظمة التي نلاحظ فيها انتهاكات CP، وكلما كانت القياسات أكثر دقة، زادت الفرص المتاحة لنا لاختبار النموذج القياسي والبحث عن الفيزياء وراءه”. “إن أول ملاحظة على الإطلاق لانتهاك CP في اضمحلال الباريون تمهد الطريق لمزيد من التحقيقات النظرية والتجريبية لطبيعة انتهاك CP، مما قد يقدم قيودًا جديدة للفيزياء خارج النموذج القياسي.”
تم نشر هذه المقالة في الأصل في 31 مارس 2025.
نشر لأول مرة على: www.livescience.com
تاريخ النشر: 2025-04-19 19:00:00
الكاتب: ben.turner@futurenet.com (Ben Turner)
تنويه من موقع “بتوقيت بيروت”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
www.livescience.com
بتاريخ: 2025-04-19 19:00:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “بتوقيت بيروت”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
