Politics

النتائج الجديدة من تجربتين تعزز دعم الفيزياء الجديدة

تشير النتائج الأولية من تجربتين إلى أن شيئًا ما قد يكون خاطئًا في الطريقة الأساسية التي يعتقد الفيزيائيون أن الكون يعمل بها ، وهو احتمال يثير في مجال فيزياء الجسيمات في نفس الوقت الحيرة والإثارة.

أصغر الجسيمات لا تفعل ما هو متوقع منها تمامًا عندما تدور حول تجربتين مختلفتين طويلتين في الولايات المتحدة وأوروبا. النتائج المربكة – إذا ثبت أنها صحيحة – تكشف عن مشاكل كبيرة مع كتاب القواعد التي يستخدمها علماء الفيزياء لوصف وفهم كيفية عمل الكون على المستوى دون الذري.

قال عالم الفيزياء النظرية ماثيو ماكولوغ من المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية CERN ، إن حل الألغاز يمكن أن “يأخذنا إلى ما هو أبعد من فهمنا الحالي للطبيعة”.

تم تطوير كتاب القواعد ، المسمى بالنموذج القياسي ، منذ حوالي 50 عامًا. أكدت التجارب التي أجريت على مدى عقود مرارًا وتكرارًا أن أوصافها للجسيمات والقوى التي تشكل الكون وتحكمه كانت إلى حد كبير على العلامة. الى الآن.

قال أليكسي بيتروف ، عالم فيزياء الجسيمات بجامعة واين ستيت: “الجسيمات الجديدة والفيزياء الجديدة قد تكون أبعد من أبحاثنا”. “إنه محير”.

تُظهر هذه الصورة نظام LHCb Muon في منشأة مصادم الهادرونات الكبيرة التابعة للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية خارج جنيف. (ماكسيميليان برايس ، جوليان ماريوس أوردان / سيرن عبر وكالة أسوشيتد برس)

أعلن Fermilab التابع لوزارة الطاقة الأمريكية يوم الأربعاء عن نتائج 8.2 مليار سباق على طول مسار خارج شيكاغو أنه في حين أن معظم الناس يثيرون فيزيائيون: المجال المغناطيسي حول جسيم دون ذري عابر ليس كما يقول النموذج القياسي. يأتي ذلك في أعقاب النتائج الجديدة التي نُشرت الشهر الماضي من مصادم الهادرونات الكبير (Large Hadron Collider) التابع لـ CERN والذي وجد نسبة مدهشة من الجسيمات في أعقاب التصادمات عالية السرعة.

كان بيتروف ، الذي لم يشارك في أي من التجربتين ، متشككًا في البداية في نتائج مصادم الهادرونات الكبير عندما ظهرت التلميحات لأول مرة في عام 2014. مع أحدث النتائج الأكثر شمولاً ، قال إنه الآن “نشيط بحذر”.

كل شيء عن الميون

الهدف من التجارب ، كما يشرح عالم الفيزياء النظرية في جامعة جونز هوبكنز ديفيد كابلان ، هو تفكيك الجسيمات ومعرفة ما إذا كان هناك “شيء مضحك يحدث” مع كل من الجسيمات والمساحة الفارغة بينهما على ما يبدو.

قال كابلان: “الأسرار لا تعيش فقط في المادة. إنها تعيش في شيء يبدو أنه يملأ كل الفضاء والزمان. هذه حقول كمومية”. “نحن نضع الطاقة في الفراغ ونرى ما يخرج”.

تتضمن مجموعتي النتائج جسيمًا غريبًا عابرًا يسمى الميون. الميون هو ابن العم الأثقل وزنًا للإلكترون الذي يدور حول مركز الذرة. لكن الميون ليس جزءًا من الذرة ، فهو غير مستقر ويوجد عادةً لمدة ميكروثانية فقط. بعد اكتشافه في الأشعة الكونية عام 1936 ، أربك العلماء لدرجة أن عالمًا فيزيائيًا شهيرًا سأل “من الذي أمر بذلك؟”

https://www.youtube.com/watch؟v=ZjnK5exNhZ0

قال جرازيانو فينانزوني ، عالم فيزياء تجريبي في مختبر وطني إيطالي ، وهو أحد كبار العلماء في تجربة فيرميلاب الأمريكية ، المسماة Muon g-2: “منذ البداية ، كان الأمر يجعل الفيزيائيين يخدشون رؤوسهم”.

ترسل التجربة الميونات حول مسار ممغنط يحافظ على وجود الجسيمات لفترة كافية حتى يتمكن الباحثون من إلقاء نظرة فاحصة عليها. تشير النتائج الأولية إلى أن “اللف المغزلي” المغناطيسي للميونات أقل بنسبة 0.1 في المائة مما يتنبأ به النموذج القياسي. قد لا يبدو هذا كثيرًا ، لكن بالنسبة لفيزيائيي الجسيمات ، فهو ضخم – أكثر من كافٍ لقلب الفهم الحالي رأساً على عقب.

يحتاج الباحثون إلى عام أو عامين آخرين للانتهاء من تحليل نتائج جميع اللفات حول مسار 14 مترًا. قال فينانزوني إنه إذا لم تتغير النتائج ، فسيتم اعتبارها اكتشافًا كبيرًا.

بشكل منفصل ، في أكبر جهاز تحطيم للذرات في العالم في CERN ، قام الفيزيائيون بتحطيم البروتونات ضد بعضهم البعض هناك لمعرفة ما سيحدث بعد ذلك. تقيس إحدى التجارب المنفصلة العديدة لمصادمات الجسيمات ما يحدث عندما تصطدم جسيمات تسمى الجمال أو كواركات القاع.

يعمل نيكولاي بوندار ، الظاهر هنا ، على نظام LHCb Muon في منشأة مصادم هادرون الكبيرة التابعة للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية خارج جنيف. (ماكسيميليان برايس ، جوليان ماريوس أوردان / سيرن عبر وكالة أسوشيتد برس)

يتنبأ النموذج القياسي بأن تحطم كوارك الجمال يجب أن ينتج عنه أعداد متساوية من الإلكترونات والميونات. قال كريس باركس ، رئيس تجربة جمال مصادم الهادرون الكبير ، إن الأمر يشبه إلى حد ما تقليب عملة معدنية 1000 مرة والحصول على أعداد متساوية من الرؤوس والذيل.

لكن هذا ليس ما حدث.

“هذا شيء خاطئ”

قال الباحث التجريبي شيلدون ستون من جامعة سيراكيوز إن الباحثين قاموا بالتمعن في البيانات من عدة سنوات وبضعة آلاف من حوادث الاصطدام ووجدوا فرقًا بنسبة 15 في المائة ، مع إلكترونات أكثر بكثير من الميونات.

لم يُطلق على أي من التجربتين اسم اكتشاف رسمي حتى الآن لأنه لا تزال هناك فرصة ضئيلة لأن تكون النتائج مراوغات إحصائية. قال الباحثون إن إجراء التجارب مرات أكثر – المخطط لها في كلتا الحالتين – يمكن ، في غضون عام أو عامين ، الوصول إلى المتطلبات الإحصائية الصارمة للغاية للفيزياء للتشجيع على ذلك باعتباره اكتشافًا.

قال كابلان إذا كانت النتائج صحيحة ، فإنها ستقلب “كل الحسابات الأخرى” في عالم فيزياء الجسيمات.

قال كابلان: “هذا ليس عامل خداع. هذا شيء خاطئ”.

وأوضح أنه قد يكون هناك نوع من الجسيمات غير المكتشفة – أو القوة – التي يمكن أن تفسر كلا النتيجتين الغريبتين.

أو قد تكون هذه أخطاء. في عام 2011 ، كان اكتشافًا غريبًا مفاده أن جسيمًا يسمى النيوترينو يبدو أنه يسافر أسرع من الضوء يهدد النموذج ، ولكن اتضح أنه نتيجة مشكلة التوصيل الكهربائي غير المحكم في التجربة.

قال ستون: “لقد فحصنا جميع توصيلات الكابلات لدينا وفعلنا ما في وسعنا للتحقق من بياناتنا”. “نحن واثقون نوعًا ما ، لكنك لا تعرف أبدًا.”

زر الذهاب إلى الأعلى