لو كان مفهوم المادة والمادة المضادة يعمل بدقة يفترض عدم وجودنا حالياً؟

لماذا نحن هنا، على أية حال؟ لا ليس في ما هو معنى كل شيء، لكن لماذا لا تمحو المادة ومضادات المادة بعضها البعض كليًا، نحن والكون؟ في الطبيعة، هنالك شيئان متطابقان خارجان عن الطور ب 180°ـ كماتبدو المادة والمادة المضادة ـ يلغيان بعضهما. إذًا، لماذا نحن هنا؟

في الصوت مثلًا، موجتان صوتيتان متطابقتان خارج الطور، بهذه الطريقة، ينتجان الصمت.

إذًا لدينا مشكلة مع المادة والمادة المضادة بحيث لا تفعل ذلك، أو بالأحرى يجب أن تكون لدينا مشكلة.

تقول نظرية النموذج المعياري في الفيزياء أنه عندما جاء الكون إلى حيز الوجود في الانفجار الكبير، تم إنشاء كميات متساوية من المادة والمادة المضادة والتي يجب ـ حسب فهمنا الحالي ـ أن تمحو بعضها البعض مما يمنع الكون كما نعرفه من التشكيل.

ولذلك فقد فكر العلماء أن هناك شيئًا لم نصادفه بعد والذي يجعل المادة والمادة المضادة غير متطابقتان فعلًا. وتكشف دراسة صدرت حديثًا في صحيفة Nature، النتيجة المحبطة لبحث جديد لهذا الاختلاف في سيرن -CERN. كريستيان سمورا عالم فيزيائي في تعاون Baryon–Antibaryon Symmetry Experiment (BASE)، يقول: “يجب تواجد عدم التماثل في مكانٍ ما، لكن نحن ببساطة لا نفهم أين الفرق” لأنه” كل ملاحظاتنا تجد التماثل الكامل بين المادة ومضادات المادة، وهذا هو السبب في أن الكون لا يجب أن يتواجد فعليًا.”

سابقًا، حاول العلماء إيجاد فروق أخرى غير القطبية في المادة ومضادات المادة، بقياس كتلهم وشحناتهم الكهربائية، ومع دراسة أجريت العام الماضي حول خصائص ذرات الهيدروجين ومضاد الهيدروجين، وجدوا: “لاشيء”.

أحد الجوانب التي لم يتمكن العلماء من مقارنتها بدقة سابقًا هو العزم المغناطيسي لبروتون وبوزترون (مضاد البروتون)، ببساطة لم تكن هناك طريقة لفعلها. (العزم المغناطيسي هو قياس ميلان الشيء لملاءمة اتجاهه مع اتجاه قوة المجال المغناطيسي ). لذلك فقد بدأ فريق في BASE، بعد مرور عشر سنوات بمحاولة العمل على كيفية تحقيق ذلك.

في سنة 2014، أعلنت BASE أول اختراق لها: يستطيعون قياس العزم المغناطيسي للبروتونات عبر محاصرتها في مجالٍ مغناطيسي، مع تحفيز للقفزات الكمومية باستعمال حقل مغناطيسي منفصل.

كما كان الأمر صعبًا، فالقيام بنفس القياس للبوزيترونات كان شائكًا حتى، لأن البوزيترونات تتدمر فورًا عند اتصالها مع مادة عادية، مثل واحدة من حاويات العلماء. وقد توصل الفريق إلى كيفية زيادة عمر البوزيترونات عبر الاحتفاظ بهم في أسطوانة نحاس مبتكر، مجهزة ومختومة بالاريديوم iridium.

تصفCERN عملية الغرفة، حاوية المادة المضادة الأكثر فعالية من أي وقت مضى.

تقع مصيدة الخزان بداخل أسطوانة بحجم 1،2 لتر، والجسيمات محاصرة بين مجالين مغناطيسيين ومجالين كهربائيين، مما يُبقي على الجسيمات بداخل حجمٍ صغير في وسط الفخ. على جانبٍ واحد من المصيدة هناك نافذة معدنية، رقيقة بما يكفي لتسمح للبوزترونات بأن تمر من خلالها، ولكن قوية بما فيه الكفاية لتضمن العزل الكامل من الخارج. جميع الجوانب الأخرى من الفخ مصنوعة من النحاس الصلب. ثم تم تبريد الأسطوانة إلى حوالي 6 k (ـ 267 °) مع الهليوم السائل، وبهذا فقد تم خلق فراغ كامل تقريبًا.

تم أطلاق مجرى البوزترونات إلى داخل حاوية باردة في 12 نوفمبر 2015، وكان الفريق قادرًا على الاحتفاظ بهم هناك لمدة 405 أيام مثيرة للإعجاب. خلال ذلك الوقت، كانوا قادرين على تشغيل عملية قياس العزم المغناطيسي التي استخدموها للبروتونات.

يوثق البحث الجديد نتائج مجهوداتهم :العزم المغناطيسي للبوزترون، بالرجوع إلى تسعة أماكن،هو: −2.7928473441 μN ) μN هو رمزالميكرونيوتن). وخمن ماذا؟ إنه مطابق للعزم المغناطيسي للبروتون. هل يمكن أن يكمن الفرق في ما وراء التسعة أماكن الرياضية؟

ربما، ولكن ستيفان أولمر قائد فريق BASE، يؤكد: ” هذه النتيجة هي تتويج لسنوات عديدة من البحث والتطوير المستمر، وإكمال ناجح لواحدة من أصعب القياسات إطلاقًا في مصيدة Penning”.

لذلك في الوقت الراهن، لا يزال اللغز قائمًا، وسيُبقي العلماء التجسس أملًا في حل هذا السر الأساسي: لماذا نحن هنا؟

ترجمة: شروق الخمسي

تدقيق علمي: حسام عبدالله

المصادر: 1