باحثو التخنيون المشاركون في كاشف أطلس في مسرع الجسيمات LHC: "هذا هو اكتشاف هيغز بيقين كبير"
أعلن مسرع الجسيمات LHC الأسبوع الماضي عن ملاحظة جديدة تثبت وجود بوزون هيغز. ويأتي هذا بعد مرور حوالي عقد من الزمن على افتتاح المسرع في 10 سبتمبر 2008. ويعد LHC أكبر معجل في العالم، ويعمل في نفق تحت الأرض على الحدود السويسرية الفرنسية كجزء من CERN - المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية. .
تم التنبؤ بوجود جسيم هيغز في وقت مبكر من عام 1964 وتم التحقق منه تجريبيا لأول مرة في LHC في 4 يوليو 2012. وقد أكسب التحقق التاريخي الفيزيائيين بيتر هيغز (بريطانيا العظمى) وفرانسوا إنجلر (بلجيكا)، اللذين توقعا وجود جسيم هيغز. وجود الجسيم جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2013.
يتمتع جسيم هيغز بكتلة عالية جدًا، وبالتالي يتطلب طاقة هائلة لتكوينه بشكل استباقي. في مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، حيث تحدث عشرات الملايين من التفاعلات كل ثانية، يتم إنتاج هذه الجسيمات باستخدام شعاعين من البروتونات عالية الطاقة يصطدمان ببعضهما البعض.
لإثبات وجود جسيمات مثل هيغز، لا يكفي أن نكون قادرين على إنتاجها؛ هناك حاجة إلى أجهزة كشف قوية ومتطورة وقدرة متقدمة على تحليل البيانات التي يتم الحصول عليها بواسطتها. في الواقع، يقوم LHC بتشغيل كاشفين، وبشكل أكثر دقة - منشأتين للكشف الضخمتين، Atlas وCMS. تمت ملاحظة الحدث المبلغ عنه في كليهما، لذا يعد هذا تحققًا مهمًا للغاية.
ينشط حوالي 3,000 عالم في أطلس وحده. ويضم الفريق الإسرائيلي ممثلين من التخنيون ومعهد وايزمان للعلوم وجامعة تل أبيب ويقود عدة مجالات بما في ذلك نظام التحكم ونظام "الزناد" (الذي يختار ويسجل الأحداث ذات الصلة بالبحث) ونظام "الشبكة" الذي يحلل البيانات باستخدام الحوسبة الموزعة. يرأس أنشطة التخنيون في أطلس ثلاثة باحثين من كلية الفيزياء: البروفيسور شلوميت تيريم ويورام روزين والأستاذ المشارك إنريكي كاهوموفيتش.
لسنوات عديدة، كان جسيم هيغز يعتبر الحلقة المفقودة في النموذج القياسي، وهو النظرية المركزية في الفيزياء الحديثة. الحلقة المفقودة - لأن هيغز يمنح العديد من الجسيمات كتلتها، وهي الكتلة التي بدونها لن تعمل قوانين الطبيعة كما نعرفها. ولا يمكن ملاحظة جسيم هيغز بشكل مباشر، وذلك لأنه يضمحل بسرعة هائلة (10-20 ثانية). ومع ذلك، يمكن الاستدلال على وجوده من الجسيمات الأخرى التي تتشكل عندما يضمحل (يضمحل).
استند التحقق الذي أجري في عام 2012 إلى اكتشاف الفوتونات - وهي جسيمات ضوئية تم إنشاؤها نتيجة لاضمحلال جسيمات هيغز. على الرغم من الأهمية الهائلة لهذه الملاحظة، كان علماء LHC يهدفون إلى إثبات وجود جسيمات هيغز من خلال حدث أكثر شيوعًا: تكوين أزواج الكواركات الثقيلة. ووفقا للبروفيسور روزن، فإن "معظم أحداث اضمحلال جسيمات هيغز، حوالي 60% منها، تؤدي إلى تكوين أزواج الكواركات هذه، والتي تسمى الكواركات b". المشكلة هي أن هذا الاضمحلال يصعب اكتشافه، وحتى عندما اكتشفناه كان علينا التأكد من أنه لم يكن ناجما عن حدث آخر، وهو ما يعرف باسم "الخلفية".
يعتمد الإنجاز المسجل الآن على تراكم كمية هائلة من البيانات، وعلى التحسين المستمر في تحليل البيانات وعلى الإسناد الترافقي للمعلومات بين نظامي Atlas وCMS. النتيجة: تحديد الحدث على أنه اضمحلال هيغز بيقين شبه مطلق - أكثر من 5 انحرافات معيارية. "وبعبارة أخرى، فإن نسبة اليقين بأن ما رأيناه هنا هو أثر لبوزون هيغز أعلى بكثير من 99.99%".
وقال كارل جاكوبس، المتحدث باسم أطلس، إن "الملاحظة تعد معلما هاما في دراسة بوزون هيغز. ويظهر أن Atlas وCMS أدى إلى إنجاز يفوق كل التوقعات وفهم عميق للمعلومات الواردة من المسرع مع التحكم في ضجيج الخلفية."
وقال مدير الأبحاث والحوسبة في CERN، إيكهارد إلسن، إن "تجاربنا مستمرة في التركيز على جسيم هيغز، الذي يعتبره الكثيرون البوابة إلى الفيزياء الجديدة". ويقدر مصادم الهادرونات الكبير أنه في المستقبل سيتم التحقق من جسيم هيغز باستخدام الميونات، وهي جسيمات ذات كتلة أقل.
LHC عبارة عن مسرع جسيمات ضخم يبلغ قطره 27 كيلومترًا. ففي كل ثانية من النشاط، تحدث فيه عشرات الملايين من الاصطدامات بين جزيئات تتحرك بسرعة الضوء، في بيئة أسخن 100 مرة من درجة الحرارة السائدة في مركز الشمس. وفي نهاية العام الجاري، سيتوقف المسرع عن نشاطه لفترة محدودة من أجل إدخال تعديلات تكنولوجية من شأنها تحسين أدائه.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
