علاقة في طور الانفصال

كما هو الحال في عالم البشر، حتى في الطبيعة لا يتم دائمًا الحفاظ على "تكافؤ" الجزيئات الأساسية للمادة. أعادت دراسة حديثة أجريت في معهد وايزمان إنتاج تجربة تاريخية أثبتت أنه ليس لكل جسيم شريك

في عالم البشر، لسوء الحظ، لا يتم الحفاظ على الشراكة دائمًا. لكن الاكتشاف، وهو أن هذا هو الحال أيضًا في عالم الجسيمات الأساسية للمادة، هز عالم الفيزيائيين. حدث ذلك قبل 50 عاما. وفي سبتمبر 1957، عُقد المؤتمر الدولي حول البنية النووية في معهد وايزمان للعلوم. لقد كان المؤتمر العلمي الدولي الأول في إسرائيل، ووجوده هنا يعتبر علامة فارقة في تطور البلاد. وشارك فيها 220 من كبار الفيزيائيين من 19 دولة.
وحضر العشاء الاحتفالي لافتتاح المؤتمر، الذي أقيم في قاعة سان مارتن، رئيس الوزراء دافيد بن غوريون ووزيرة الخارجية غولدا مئير، من بين آخرين. كان أحد الموضوعات الرئيسية في المؤتمر هو الاكتشاف المثير، الذي تم التنبؤ به في عام 1956، وتم إثباته تجريبيًا في عام المؤتمر - 1957. وحتى هذا الاكتشاف، اعتقد الفيزيائيون أنه لكل عملية ممكنة يمكن أن تكون هناك أيضًا "عملية بافاو" كما هو موضح في الصورة. ويسمى: هي نفس العملية الأصلية، إلا أنها معكوسة مثل صورة المرآة.
وبنفس الطريقة، كل جسيم لديه "جسيم وارد". وهذا أحد جوانب الظاهرة المعروفة باسم "الحفاظ على العلاقة". لكن ملاحظات وحسابات المنظرين T. يكفي. لي، و ج. ان. أظهر يونج من جامعة كولومبيا أن جزيئات النيوترينو تظهر دائمًا كنوع من المسمار الأيسر، ولا يوجد نيوترينو أيمن. بمعنى آخر، لم يتم الحفاظ على التكافؤ - على الأقل وفقًا للملاحظات والحسابات.
أجرى البروفيسور شين شونغ وو، المعروف باسم "مدام وو"، من جامعة كولومبيا أيضًا، أول تجربة أثبتت ملاحظات وحسابات لي ويانغ. ومن أجل القيام بذلك، كان عليها بناء نظام يتم فيه توجيه الدوران (الزخم الزاوي الداخلي) لجميع النوى الموجودة فيه في اتجاه واحد - وهو الأمر الذي يتطلب تبريد النظام إلى درجة حرارة عدة أجزاء من الألف من الدرجة فوق المطلقة صفر.
وفي هذه المرحلة تتفكك النوى نتيجة عمل القوة الضعيفة وتنبعث منها إشعاعات بيتا (الإلكترونات والنيوترينوات). في الواقع، ليس من الممكن ملاحظة النيوترينوات في هذه المصفوفة، لكن تأثيرها على الإلكترونات ملحوظ. وأظهر البروفيسور وو أنه، كما هو متوقع، فإن عدد الإلكترونات المنبعثة في اتجاه دوران النواة في النظام أكبر بكثير من عدد الإلكترونات المنبعثة في الاتجاه المعاكس. ولو تم الحفاظ على التكافؤ، لكانت الإلكترونات قد انبعثت في كلا الاتجاهين بكميات متساوية. لذلك، في الواقع، أثبتت الدراسة أنه حتى في الجسيمات، لا يتم الحفاظ على الاقتران دائمًا.
إن عدم حفظ التكافؤ هو ما يميز القوة النووية الضعيفة، بينما تحافظ القوة النووية القوية والقوة الكهرومغناطيسية على التكافؤ. ولكن لاحقًا، عندما تم دمج القوة القوية والقوة الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية في نظرية واحدة - النموذج القياسي - نتج عن النموذج أنه حتى في النواة الذرية، حيث تعمل القوة الشديدة، يجب أن تكون هناك جرعة صغيرة - حوالي واحد في المليار - من الحفاظ على عدم التكافؤ. ونجح كينيث كرين عام 1971 في تأكيد هذه الظاهرة في نواة الهافنيوم 180، وحتى الآن يعتبر هذا المثال الوحيد الواضح لهذه الظاهرة.
ولأسباب مختلفة، ظهرت مؤخرا الرغبة في إعادة إنتاج هذه التجربة. هذه الرغبة دفعت الأستاذين ميكا هيس وجيفيرول غولدرينغ، من قسم فيزياء الجسيمات في معهد وايزمان للعلوم، إلى إعادة بناء التجربة وتحسينها. تم إجراء عملية إعادة البناء في المختبر الأوروبي لأبحاث فيزياء الجسيمات، CERN، وباحثا ما بعد الدكتوراه لاكشمي سوندرا وS. ك. شامولي، وعلماء آخرون من إنجلترا وبلجيكا.
ومن أجل إعادة إنتاج التجربة، أنشأ العلماء نواة من نظير الهافنيوم 180 بمستوى محفز بنصف عمر قدره خمس ساعات. تم "زرع" هذه النوى في صفيحة رقيقة من الحديد موجودة في مجال مغناطيسي عند درجة حرارة عدة أجزاء من الألف من الدرجة فوق الصفر المطلق. ونتيجة لذلك، تم توجيه معظم دورات النوى في اتجاه واحد - على غرار تجربة مدام وو الأصلية، باستثناء أن نوى الهافنيوم تتحلل من خلال انبعاث الإشعاع الكهرومغناطيسي (أشعة جاما) وليس من خلال اضمحلال بيتا.
وقام العلماء بقياس إشعاع جاما المنبعث في اتجاه الدوران وفي الاتجاه المعاكس، ووجدوا أن معدلات الانبعاث في الاتجاهين المتقابلين غير متساوية. وهكذا تمكنوا من إثبات - مرة أخرى - أنه في ظل ظروف معينة لا يتم الحفاظ على العلاقة حتى في عالم القوة القوية.