السباق على المادة منذ بداية الكون

 إن السباق لخلق المادة البدائية، الذي حدث لجزء من الثانية بعد الانفجار الأعظم، كان مصحوبًا بحرب هيبة بين مركزين بحثيين رائدين. هل يؤجل العلماء الأمريكيون الإعلان عن إنشاء "بلازما الكوارك والغلوون" لأنه سيؤكد اكتشافا سابقا

 
آثار الجسيمات المنبعثة من اصطدام أيونين من الذهب في مسرع الجسيمات بروكهافن. قد يكون إنشاء "بلازما الكوارك والجلون" أحد أهم الاكتشافات العلمية. الصورة: مختبر بروكهافن

رابط مباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/brookhavencern.html

تحول مركز المؤتمرات الكبير الواقع في المنطقة التجارية في أوكلاند بولاية كاليفورنيا في شهر يناير/كانون الثاني إلى مركز الفيزياء النووية. الشبح الذي ظهر ثم اختفى ثم عاود الظهور خلال المؤتمر العلمي لم يكن شبح ملك مقتول، بل ظل مادة قديمة ذات اسم غريب: بلازما الكوارك والغلوون (QGP).

إن دراما أوكلاند، مثل الدراما الشكسبيرية، لم تتضمن صراعا بين القوى العظمى فحسب، بل شملت أيضا ما فسره بعض المشاركين على أنه أعمال خيانة وانتقام. وفي وسط الحدث كان هناك مختبران عملاقان مهمان، يتابعان بفارغ الصبر ما يمكن أن يكون أحد أهم الاكتشافات في العلوم.

وقد قدم أحد المختبرين، وهو مختبر بروكهافن الوطني من الولايات المتحدة الأمريكية، عرضًا "هامليتيًا" عندما أثار العديد من الشكوك حول معنى النتائج التي توصل إليها. ورفض علماء المختبر الاعتراف بأنهم هم من صنعوا البلازما، رغم أن الفيزيائيين العاملين في المجال متفقون على نجاح المختبر في مهمته.

قال الدكتور توماس كيرك، المدير المساعد لقسم الطاقة العالية والفيزياء الذرية في مختبر بروكهافن: «شخصيًا، لا أراهن على أننا لم ننجح. لكن الشكوك التي كانت لا تزال تراوده، وكذلك شكوك الباحثين الآخرين في المختبر، ظهرت سريعًا. قال كيرك بنبرة تهديد: "لقد تم خداع الناس من قبل". وأضاف أن المختبر سيمتنع في الوقت الحالي عن إصدار أي إعلان.

وقد أوضح الحادث الغريب الذي حدث في مؤتمر أوكلاند مدى صعوبة الإعلان عن اكتشاف مهم في عصر التعاون بين مئات العلماء واللوائح الصارمة والبيزنطية للإعلان عن الاكتشافات، والتي يمكن أن يؤدي كل منها إلى حركة مئات الملايين من الدولارات. مخصصة للبحث.

حبكة القصة بسيطة للغاية. منذ يونيو 2000، قام معجل الأيونات الثقيلة النسبي التابع لمختبر بروكهافن "بقصف" نوى ذرات الذهب على بعضها البعض بسرعات قريبة من سرعة الضوء. كان الهدف هو إخراج جسيمات غريبة ولكنها أساسية تسمى الكواركات والجلونات من البروتونات والنيوترونات الموجودة في نوى الذهب، حيث يتم احتجازها عادةً، وتكوين بلازما "حساء".

نظرًا لأن بلازما الكواركات والجلونات كانت موجودة آخر مرة بعد بضعة أجزاء من المليون من الثانية بعد الانفجار الكبير، وهو الانفجار الكبير الذي يُعتقد أنه أدى إلى ولادة الكون، فإن هذه المادة هي من بين أكثر المواد المرغوبة في البحث العلمي.

لاحظ علماء بروكهافن مجموعة رائعة من الأدلة، وإن كانت غير مباشرة، على أن البلازما قد تم إنشاؤها في معجلهم. اختفت نفاثات الجسيمات القوية في المادة الشبيهة بالبلازما، كما هو متوقع؛ وتنتشر كتل المادة على شكل لوز بنفس الأنماط الغريبة التي تنبأت بها النظريات. وقال الدكتور ميكلوس جيولاسي، عالم الفيزياء النظرية من جامعة كولومبيا: "إن الدليل على خلق بلازما الكواركات والجلونات لا لبس فيه".

لكن نجاح بروكهافن المفترض كان مصحوبًا بما اعتبره الباحثون في المختبر ضربة مصير قاسية. في فبراير 2000، قبل بضعة أشهر من البدء في تسريع نوى الذهب في بروكهافن، تم الانتهاء من تجربة مماثلة، وإن كانت أقل قوة، في CERN في جنيف، المختبر الرائد في مجال فيزياء الجسيمات في أوروبا.

النوى التي تم قصفها واحدة تلو الأخرى في التجربة التي أجريت في CERN لم تكن من الذهب بل من الرصاص. وقرر علماء المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية - ومن بينهم الدكتور رينهارد ستوك عالم الفيزياء من جامعة فرانكفورت، والدكتورة جوهانا ستال من جامعة هايدلبرغ - أن النتائج التي بين أيديهم تقدم دليلا على أنهم خلقوا كواركات "حرة"، أي كواركات تولد كواركات "حرة". بدأت تتسرب من البروتونات والنيوترونات في نواة الرصاص. لم تكن بعد بلازما الكواركات والجلونات التي طال انتظارها، ولكن كما قال الدكتور ستاتشيل في عام 2000، "تشير النتائج دون أدنى شك إلى أن هذه حالة جديدة من المادة". قرر علماء CERN الإعلان عن اكتشافهم.

بالنسبة لعلماء بروكهافن، الذين تم بناء معجلهم الذي تبلغ تكلفته 600 مليون دولار على أمل العثور على بلازما الكوارك والجلون، كان هناك شيء فاسد في عالم فيزياء الجسيمات الأوروبية. لقد ألقى العلماء الأمريكيون على زملائهم واحدة من أخطر اللعنات التي يمكن تخيلها في عالم البحث: فقد اتهموهم بأن لهم دوافع سياسية.

وقال الدكتور توماس لادلام، عالم الفيزياء في بروكهافن: "ما أزعج الناس في مختبرنا هو أن دليلهم لم يكن مقنعا بما فيه الكفاية". وقال الدكتور ويليام زاك، عالم الفيزياء في جامعة كولومبيا والذي يعمل كمتحدث باسم أكثر من 400 عالم ومهندس يعملون في بروكهافن، إن إعلان CERN "أربك أكثر من تسليط الضوء على الأمر برمته".

هذه الكلمات تؤذي مثل السكاكين. ووفقا للدكتور ستوك، فإنه كان يدرك أن التوقيت لن يرضي العلماء الأمريكيين. وقال ستوك: "لقد بدأوا للتو عملية بقيمة نصف مليار دولار، وها نحن نقول لهم: وداعاً، لقد سرقنا طفلكم".

رد علماء CERN على الانتقادات بهدوء رواقي. وفي الوقت نفسه، ومع مرور الأشهر، بدأ علماء بروكهافن في جذب الكثير من الاهتمام عندما نجحوا في تشغيل مسرعهم وبدأوا في جمع بعض البيانات المثيرة للإعجاب. ولكن بعد ذلك حدث شيء جعل علماء CERN سعداء للغاية: أشارت البيانات الجديدة التي تم جمعها في بروكهافن إلى أنهم، أي فريق CERN، كانوا بالفعل على وشك إنشاء بلازما من الكواركات والجلونات، تمامًا كما زعموا.

مع ازدياد قوة الأدلة على تكون البلازما في بروكهافن، وفي هذه الأثناء لم يتم العثور على أي دليل يدحض ادعاءات سيرن، بدأ العلماء الأوروبيون يعتقدون أن تأخير علماء بروكهافن لم يكن فقط بسبب الحذر العلمي. وقال الدكتور ستاتشيل إنه إذا أعلنت بروكهافن عن اكتشافها الآن، فإن "الأشخاص الذين انتقدوا اكتشافنا بشدة سيضطرون إلى ابتلاع كلماتهم".

من الواضح أن علماء بروكهافن يختلفون مع هذا الادعاء. ويقولون إن سبب التأخير هو رغبتهم في جمع المزيد من البيانات للتأكد من أن البلازما لن تجد طريقها إلى مزبلة الاكتشافات العلمية، والتي يتبين في وقت لاحق أنها غير صحيحة. وقال الدكتور كيرك: "إن CERN ليس جزءًا من مناقشاتنا، لقد انتهى الأمر بالفعل". ووفقا له، هناك شيء واحد فقط مهم يجب مراعاته عند الإعلان عن اكتشاف ما: "يجب أن يكون محصنا تماما ضد النقد".