ربما وجد أكبر محطم ذرة في العالم دليلاً على سبب وجود الكون

Send

لأول مرة على الإطلاق ، لاحظ الفيزيائيون في أكبر جهاز تحطيم ذرة في العالم اختلافات في تحلل الجسيمات والجسيمات المضادة التي تحتوي على كتلة بناء أساسية للمادة ، تسمى الكوارك الساحر.

يمكن أن يساعد الاكتشاف في تفسير لغز سبب وجود المادة على الإطلاق.

قال شيلدون ستون ، أستاذ الفيزياء في جامعة سيراكيوز وأحد المتعاونين في البحث الجديد: "إنه معلم تاريخي".

المادة والمادة المضادة

كل جسيم من المادة له جسيم مضاد متطابق في الكتلة ولكن بشحنة كهربائية معاكسة. عندما تجتمع المادة والمادة المضادة ، فإنها تقضي على بعضها البعض. هذه مشكلة. كان من المفترض أن يخلق الانفجار الكبير كمية معادلة من المادة والمادة المضادة ، ويجب أن تدمر كل هذه الجسيمات بعضها البعض بسرعة ، دون ترك أي شيء سوى الطاقة النقية.

جاءت فكرة انتهاك CP من الفيزيائي الروسي أندريه ساخاروف ، الذي اقترحها في عام 1967 كتفسير لسبب نجا المادة من الانفجار العظيم.

قال ستون: "هذا أحد المعايير الضرورية لنا للوجود ، لذا من المهم أن نفهم ما هو أصل انتهاك CP".

هناك ستة أنواع مختلفة من الكواركات ، وكلها لها خصائصها الخاصة: أعلى وأسفل ، وأعلى وأسفل وسحر وغريب. في عام 1964 ، لاحظ الفيزيائيون لأول مرة انتهاك CP في الحياة الحقيقية في الكواركات الغريبة. في عام 2001 ، رأوا أنه يحدث مع جزيئات تحتوي على الكواركات السفلية. (أدى كلا الاكتشافين إلى منح جوائز نوبل للباحثين المعنيين). لطالما افترض الفيزيائيون أنه حدث مع جزيئات تحتوي على كواركات ساحرة أيضًا ، ولكن لم يره أحد على الإطلاق.

ساحر ، أنا متأكد

ستون هو أحد الباحثين في تجربة التجميل الكبيرة لمصادم الهدرون (LHC) ، والتي تستخدم مصادم الهدرون الكبير CERN ، الحلقة التي يبلغ طولها 16.5 ميلاً (27 كيلومترًا) على الحدود الفرنسية السويسرية التي ترسل الجسيمات دون الذرية إلى بعضها البعض لإعادة يخلق ومضات من الطاقة المحيرة للعقل التي أعقبت الانفجار الكبير. عندما تحطم الجسيمات بعضها البعض ، فإنها تنكسر إلى الأجزاء المكونة لها ، والتي تتحلل بعد ذلك في أجزاء من الثانية إلى جسيمات أكثر استقرارًا.

تضمنت الملاحظات الأخيرة مجموعات من الكواركات تسمى الميزونات ، وعلى وجه التحديد الميزون D0 ("d-zero") والميزون المضاد لـ D0. يتكون الميزون D0 من كوارك سحر واحد وكوارك مضاد للأعلى (الجسيم المضاد للكوارك العلوي). الميزون المضاد لـ D0 هو مزيج من كوارك مضاد للسحر وآخر كوارك.

يتحلل كل من هذين الميزونين من نواح عديدة ، لكن بعض النسبة المئوية الصغيرة منهم ينتهي بهم الأمر كميسون يطلق عليهم kaons أو pions. قام الباحثون بقياس الاختلاف في معدلات التحلل بين D0 والميزونات المضادة لـ D0 ، وهي عملية تضمنت أخذ قياسات غير مباشرة للتأكد من أنها لم تكن فقط تقيس فرقًا في الإنتاج الأولي للميزونين ، أو الاختلافات في مدى جودة يمكن للمعدات الكشف عن الجسيمات دون الذرية المختلفة.

الخط السفلي؟ اختلفت نسب الاضمحلال بنسبة عشر بالمائة.

قال ستون: "يعني أن D0 ومضاد D0 لا يتحللا بنفس المعدل ، وهذا ما نسميه انتهاك CP.

وهذا يجعل الأمور مثيرة للاهتمام. قال ستون إن الاختلافات في الانحطاطات ليست كبيرة بما يكفي لتفسير ما حدث بعد الانفجار الكبير لترك الكثير من المواد ، على الرغم من أنها كبيرة بما يكفي لتكون مفاجأة. لكنه الآن ، قال ، أن علماء الفيزياء يحصلون على دورهم مع البيانات.

يعتمد الفيزيائيون على شيء يسمى النموذج القياسي لشرح كل شيء على المستوى دون الذري. قال ستون أن السؤال الآن هو ما إذا كانت التوقعات التي وضعها النموذج القياسي يمكن أن تفسر قياس الكوارك الساحر الذي قام به الفريق للتو ، أو ما إذا كان سيتطلب نوعًا من الفيزياء الجديدة - والتي ، كما قال ستون ، ستكون النتيجة الأكثر إثارة.

وقال "إذا كان يمكن تفسير ذلك فقط بالفيزياء الجديدة ، فإن هذه الفيزياء الجديدة يمكن أن تحتوي على فكرة من أين يأتي انتهاك CP هذا".

أعلن الباحثون عن هذا الاكتشاف في بث شبكي لـ CERN ونشروا طبعة تمهيدية لورقة توضح بالتفصيل النتائج على الإنترنت.