جسيم هيغز...و محاولة الكشف عن اللغز

من طرف **Admin** الخميس فبراير 21, 2013 1:18 pm

شكلت المادة المضادة أحد أكبر المعضلات في تاريخ الفيزياء الحديث، فحسب التجارب، فنتيجة اللقاء الحتمي لجسيم و نظيره المضاد ستكون مأساوية و منتهية بالفناء الحتمي لهما، فكيف إذاً توجد حياة؟ و لماذا لا تحصل عمليات فناء؟
الجواب ببساطة كان أن كمية "المادة" أكبر بكثير من كمية "المادة المضادة"، و بذلك، فهمها حصل فناء، فسيبقى هناك كميات كافية من المادة لبناء الجزيئات و الأجسام و كل مظاهر الحياة المعروفة.
و بالعودة لنفس الفكرة، فسنتنقل للسؤال التالي:
تحت أي شروط من تكون الكون أصبحت كمية المادة أكبر من كمية المادة المضادة؟ و تحت أي شروط تباين هذين النمطين المتعاكسين من الجسيمات؟ خصوصاً أنهما يشكلان حالة فريدة من نوعها في التناظر Symmetry، و التي يجب أن تكسر بشكل كامل، كي نستطيع أن نميز الحياة التي نعرفها اليوم.

هذا ما سيقود بكل تأكيد لجسيم هيغز، ذلك الجسيم المراوغ، الذي حير العلماء طوال أكثر من 40 عام، في البحث عنه.
بوزون هيغز (Higgs boson) . جسيم أولي يُظن أنه المسؤول عن اكتساب المادة لكتلتها. وقد تم رصد إشارات لجسيم هيجز عملياً في عام 2011 في ما يعرف بـ مصادم الهادرونات الكبير، وأعلن مختبر سرن في 4 يوليو 2012 أنه متأكد بنسبة 99.999% من وجود بوزون هيغز فعلياً. وكان قد تنبأ الفيزيائي الإسكتلندي "بيتر هيغز" عام 1964 بوجوده في إطار النموذج الفيزيائي القياسي الذي يفترض أن القوى الأساسية قد انفصلت عند الانفجار العظيم ، وكانت قوة الجاذبية هي أول ما انفصل ثم تبعتها بقية القوى. ويُعتقد طبقا لهذه النظرية أن البوزون - وهو جسيم أولي افتراضي ثقيل ، تبلغ كتلته نحو 200 مرة كتلة البروتون - هو المسؤول عن طريق ما ينتجه من مجال هيغز عن حصول الجسيمات الأولية كتلتها ، مثل الإلكترون والبروتون و النيوترون وغيرها . وتمكن العلماء من رصده عمليا بنسبة 99.999% بواسطة مصادم الهادرونات الكبير (LHC) الموجود في مختبر سرن حيث تصل فيه سرعة البروتونات إلى سرعة الضوء تقريبا. والأعظم من ذلك أنه في معجل الهادرونات الكبير يصوب شعاعي بروتونات كل منهما بسرعة مقاربة لسرعة الضوء ضد بعضهما رأسيا، ثم دراسة نتائج هذا الاصطدام الذي يماثل ظروف الانفجار العظيم على مستوى مصغر. ولتمثيل ظروف اللحظة الزمنية 10−35 من الثانية الأولى بعد الانفجار العظيم، والتي يُعتقد أن بوزونات هيغز تكونت عندها، يتطلب تخليقها ظروفا قد تصل إلى 5000 مليار إلكترون فولت. تم تأكيد وجود جسيم هيغز من قبل سرن يوم الاربعاء في 4 يوليو 2012.
فأهمية جسيم هيغز إذاً، أنه يشكل الحلقة المفقودة في النموذج المعياري للفيزياء الحديثة، و التي تنبأ بها الأمريكي فرانك ويلتشيك لأول مرة في السبعينيات من القرن الماضي، و قد تم إثبات وجود كل الجسيمات المتعلقة بهذا النموذج، باستثناء جسيم هيغز.
جسيم هيغز، عبارة عن جسيم يمتلك عزم ذاتي (سبين) يعادل الصفر، و هو ينتمي لصنف من الجسيمات الأولية يعرف بالبوزونات، و هي المجموعة الأساسية التي شكلت المجموعات الأخرى، و بحسب النظرية التي تنبأ بها الفيزيائي الاسكتلندي بيتر هيغز، فإن هذا الجسيم و الحقل المرافق له، هما المسؤولان عن تكوين الجسيمات الأخرى و تمايزها.
حسناً، ما علاقة هذا بالمادة المضادة؟
كلنا نعلم اليوم، أن الكون قد تكون منذ حوالي 13.5 مليار سنة، بالانفجار العظيم، و وفقاً للنظرية، فإن كل الجسيمات و كل أشكال الحياة قد تشكلت بعد الانفجار العظيم، أي أن الجسيمات لم تكن موجودة بتاتاً، لا بروتونات و لا الكترونات و بوزيترونات و لا أي شكل من أشكال الجسيمات.

بحسب بيتر هيغز، فإنه بعض وقت قليل جداً من الانفجار العظيم (10-38 جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم) كان يوجد نوع واحد من الجسيمات، وهو بوزونات هيغز، و من ثم تشكل حقل هو حقل هيغز، الذي ستكتسب به الجسيمات طاقة (كتلة) و من ثم، بحسب الطاقة المكتسبة ستتمايز الجسيمات، و تأخذ خصائص مختلفة.

بهذه الطريقة، فإن معرفتنا و تحديدنا لجسيم هيغز، و كيفية تصرفه و تكونه، ستجعلنا نعرف أكثر كيف تتشكل المادة، و كيف تتشكل المادة المضادة، و لماذا هناك فرق بالكمية بينهما.
أحد الأفكار الفيزيائية الحديثة، حول إمكانية وجود أكوان أخرى، موازية لنا، مكونة تماماً من المادة المضادة! أي أنها أكوان مضادة لنا، تكونت و تشكلت بظروف مغايرة للطريقة التي تشكلنا نحن بها، بعد الانفجار العظيم، إلا أنه بغياب الأداة المناسبة، و القدرة التجريبية على التحقق من الأفكار النظرية، فإن أملنا الوحيد اليوم بكشف النقاب عن المادة المضادة، هو الإعلان النهائي من CERN عن اكتشاف جسيم هيغز، وهو ما نأمل به قريباً جداً.

المصادر:

1- كتاب "الدقائق الثلاث الأولى من عمر الكون" – ستيفن واينبرغ – منشورات المعهد التطبيقي للعلوم و التكنولوجيا – دمشق سورية
2- كتاب "موجز تاريخ الزمن" – ستيفن هوكينغ – منشورات دار طلاس – دمشق سورية
3- كتاب "البحث عن اللانهاية في أسرار الكون" – تقديم ستيفن هوكينغ – منشورات المعهد التطبيقي للعلوم و التكنولوجيا – دمشق، سورية
4- كتاب "الكون" – كارل ساغان – سلسلة عالم المعرفة - الكويت
5- Wikipedia the Free Encyclopedia, Key words: Higgs Boson – Anti-Matter – Standard Model of Particle Physics

من طرف Professor الإثنين مارس 04, 2013 7:46 pm

شكرا جزيلا لك على الموضوع الرائع

جسيم هيغز...و محاولة الكشف عن اللغز

جسيم هيغز...و محاولة الكشف عن اللغز

رد: جسيم هيغز...و محاولة الكشف عن اللغز