ما بعد النموذج المعياري-Beyond the Standard Model

من طرف **Admin** الخميس مايو 08, 2014 5:09 pm

النموذج المعياري للفيزياء الجسيمية Standard Model of Particle Physics، والذي أعطى أفضل تصوّر مُمكن حتى الآن حول الكون، يوجد به ثغرات، فهو لا يزال غير قادر على تفسير ظواهر مُعينة مثل المادة المظلمة أو التفاعل التجاذبي بين الجسيمات.

و لذلك، فإن الفيزيائيون يبحثون عن نظرية أكثر شمولية والتي يسمونها "الفيزياء الجديدة". حتى الآن فإنه لا يوجد دليل مباشر وملموس على وجود هذه النظرية، وما يتوفر لدى العلماء حالياً هو مُشاهدات غير مباشرة للمادة المظلمة، قد تم استخلاصها من حركة المجرات.

توقع مجموعة من الفيزيائيين (برئاسة البروفيسور خواكيم ماتياس من جامعة برشلونة) أن نظرية "الفيزياء الجديدة" قد تتضمن انحرافات في احتمالية حصول تفكك لنمطٍ مُحددٍ من الجسيمات، وهو الميزون – B، وإن عملية الكشف عن هذه الانحرافات عبر تجربة فيزيائية قد تكون الدليل الأول حول وجود هذه النظرية الأساسية والشمولية.

و في التاسع عشر من شهر تموز/يوليو من عام 2013 وخلال المؤتمر العالمي للفيزياء الجُسيمية الذي عقد في ستوكهولم، أظهر مجموعة من الباحثين يعملون في كاشف LHCb (واحد من أضخم التجارب الفيزيائية التي تم إجرائها عبر مسرع الجسيمات LHC التابع للمركز الأوروبي للبحوث النووية CERN ( نتائجهم التجريبية حول تفكك جسيم ميزون – B.

أظهرت التجارب التي تم إجرائها انحرافات عن التوقعات التي تشير إليها نظرية النموذج المعياري، وقد أثبت فريق العلماء أن كل هذه الانحرافات تُبدي نمطاً مترابطاً، وهذا ما سمح لهم بتحديد أصل هذه الانحرافات من مصدرٍ فريد.

نتائج التحليلات التي قام بها العلماء تُشير إلى انحرافٍ عن النموذج المعياري بمقدار 4.5 سيغما، وفي حال تم إثباتها و قبولها، فإن هذا يُعتبر حدثاً هاماً، حيث أن العلماء قد اعتبروا أن انحرافاً بمقدار 3 سيغما هو "إثبات علمي Scientific Proof" للفيزياء الجديدة، بينما انحراف بمقدار 5 سيغما يعتبر "اكتشافاً جديداً".

"يجب أن نكون حذرين، لأنه يتوجب علينا إجراء المزيد من القياسات التجريبية المطلوبة من أجل تأكيد النظرية الجديدة" كما يوضح البروفيسور خواكيم ماتياس، ويضيف :" و إذا تم تأكيدها، فإن هذا هو الدليل المباشر لنظرية الفيزياء الجديدة التي تُشكل نظرية أكثر شمولية من نظرية النموذج المعياري المُعتمدة حالياً". إذا تمكّن جسيم هيغز من إكمال النموذج المعياري، فإن الاكتشافات الجديدة ستكون القطعة الأولى من لوحة فيزيائية أكبر، حسب البروفيسور ماتياس.

يأمل الباحثون في أن أحد نماذج نظرية الفيزياء الجديدة والقادر على تفسير هذه النتائج، هو النموذج الذي يفترض وجود نمط جديد من الجسيمات سمي بـ "زبريما Zprima"، ويُشير البروفيسور ماتياس هنا إلى نقطة هامة :" قد يكون هناك العديد من النماذج المتوافقة".
هذه الاستنتاجات الجديدة قد أثارت اهتماماً كبيراً، فقد أعلن مجموعة من الباحثين في واحدة من التجارب الأساسية الأخرى في مسرع LHC و هي تجربة CMS، عن رغبتهم بأخذ هذه القياسات، وقد تمّت دعوة البروفيسور ماتياس من أجل شرح التفاصيل النظرية في ندوة ضمن CMS. وخلال نفس الوقت، فإن LHCb يضيف مُعطياتٍ جديدة من أجل تحسين الإحصائيات وتأكيد التجارب وتثبيتها وذلك في شهر آذار/مارس من عام 2014.

- ما بعد النموذج المعياري Beyond The Standard Model
أدرك الفيزيائيون خلال أعوامٍ طويلة أن نظرية النموذج المعياري التي يستخدمونها - على الرغم من نجاحها التجريبي في كل الاختبارات المجراة حتى الآن - فهي تمتلك أوجه قصور هامة، مثل عدم وجود جسيم أولي مُرّشح لتفسير المادة المظلمة، وبالإضافة لذلك، فهي تمتلك مشاكل أخرى خصوصاً فيما يعرف بـ "المشكلة الأساسية لعدم تناظر المادة والمادة المضادة في الكون"، أو اختصاراً مشكلة التناظر Symmetry Problem (والتي تحاول نظرية جديدة هي نظرية التناظر الفائق Supersymmetry إيجاد حلٍ لها).

اثنان من الأهداف الأساسية لصادم الهدرون الأكبر LHC في المركز الأوروبي للأبحاث النووية CERN، هي البحث والكشف عن جسيم "هيغز-بوزون" والبحث عن ما يعرف بـ "الفيزياء الجديدة" والتي يُعتقد أنها نظرية أكثر شمولية من النموذج المعياري، بحيث يعتقد العلماء أن نظرية النموذج المعياري عبارة عن حالة خاصة من "الفيزياء الجديدة". قبل عام من الآن، فإن جسيم "هيغز-بوزون" قد تم اكتشافه، إلا أن الجسيم يبدو وكأنه مُناسب تماماً للنموذج المعياري وهو فهو لا يعطينا أية دلائل أو قرائن فيما يتعلق بالفيزياء الجديدة.

النتائج المعلنة في المؤتمر العالمي للفيزياء الجسيمية 2013
في المركز الأوروبي للأبحاث النووية، يوجد 4 تجارب أساسية و 4 كواشف ضخمة (Atlas,CMS,LHCb,Alice) والتي تقوم بتسجيل التصادمات بين الجسيمات، وبذلك فإن العلماء يستطيعوا دراسة سلوك هذه الجسيمات، و كاشف LHCb قد تم تصميمه من أجل دراسة سلوك الكواركات والتي تعرف أيضاً بالتفككات النادرة، والتي هي قليلة الحدوث والتكرار.

في التاسع عشر من شهر تموز/يوليو من عام 2013 قدّم البروفيسور ماتياس خلال المؤتمر العالمي للفيزياء الجسيمية في ستوكهولم، التوقعات النظرية لفريقه البحثي، خلال دراسة أحد هذه التفككات في كاشف LHCb، حيث أظهرت النتائج أن تحلل جسيم ميزون-B قد تشكّل من جسيم كوارك-b ومُضاد كوارك-d، سيعطي زوجاً من الميونات وجُسيماً يدعى K. ما قام به الباحثون في جامعة برشلونة وزملاؤهم من المركز الوطني للأبحاث العلمية في فرنسا، هو حساب وتوقع كيف يمكن لهذا التفكك أن يحدث، وكيف يُمكن أن يتغير في سيناريوهات مختلفة بنظرية الفيزياء الجديدة.

بعد تقديم البروفيسور ماتياس لنتائجه بفترة قصيرة، قام نيكولا سيررا - أحد الفيزيائيين التجريبيين العاملين في LHCb - بعرض النتائج التجريبية الكاملة لهذا التفكك. بشكلٍ مُفاجئ، فإن القياسات التجريبية كانت مُتناسقة مع الانحرافات التي توقعها البروفيسور خواكيم ماتياس وزملاؤه. ولأول مرة، فإن انحرافاتٍ من هذا النمط تَظهر بشكلٍ مُتناسق مع التّوقعات النظرية، وتعتمد على وجود مساهمات تتجاوز وتتخطى النموذج المعياري.

حتى الآن، لا تزال نظرية النموذج المعياري الأكثر قبولاً والأكثر استقراراً وتوافقاً مع النتائج التجريبية، إلا أن هذا لا يعني بأي شكلٍ من الأشكال أنها ستبقى الوحيدة، فكما أشرنا، هنالك فجوات في النظرية، وهنالك مشاهدات تجريبية لظواهر فيزيائية لا يمكن تفسيرها باستخدام النظرية، أو على الأقل، لنقل أن النظرية لم تتوقعها ولا تفسر ماهيتها.

الصراع على النظرية الفيزيائية الأشمل والأكثر شموليةً محتدم منذ أيام آينشتاين – الذي حاول بنفسه الوصول لمثل هكذا نظرية إلا أنه لم يتمكن من ذلك – وهنالك العديد من النظريات المطروحة على الطاولة التي تتنافس مع النموذج المعياري، مثل الأوتار الفائقة، ونظرية التناظر الفائق، وحديثاً بفضل الاكتشافات في صادم الهادرونات الكبير، فإن نظرية "الفيزياء الجديدة" يبدو أنها قد دخلت بقوة على باب المنافسة، مدعومةً بنتائج تجريبية، بخلاف النظريات الأخرى – مثل الأوتار الفائقة – التي لا تزال مجرد توقعات رياضية بدون أي إسناد أو دعم تجريبي ملموس.

المصدر:
http://phys.org/news/2013-07-experimental-physics-standard.html
يمكنكم مشاهدة الانفوغرافيك الكامل للنموذج المعياري من هنا:
http://goo.gl/XaYDNj
للمزيد حول نظرية النموذج المعياري:
http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model
http://home.web.cern.ch/about/physics/standard-model