ووفقا للباحثين، من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين، فإن الجسيم الذي يزن 30 مرة وزن الإلكترون، مما يعني أنه خفيف للغاية ويمكن اكتشافه في المختبرات والمسرعات، يتواصل مع الإلكترونات والنيوترونات وقد تمكن من توحيد معظم القوى الأخرى وقد يقدم أيضًا تفسيرًا للمادة المظلمة. الآن علينا أن ننتظر التأكيد التجريبي
إن النتائج التي تشير إلى احتمال اكتشاف جسيم دون ذري غير معروف حتى الآن قد تشير إلى وجود قوة خامسة في الطبيعة. وذلك وفقًا لمقال نشر في المجلة العلمية Physical Review Letters بقلم فيزيائيين نظريين في جامعة كاليفورنيا في إيرفين.
ترأس البحث البروفيسور جوناثان بينغ، ومن الشركاء فيه بارتوش فورنال، يفتاح جالون، سوزان جاردنر، جوردان سيميلونسكي، تيم تيت وفيليب تيندو.
وقال جوناثان بينج، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كاليفورنيا في إيرفين: "إذا كان هذا صحيحا، فهو ثوري". "على مدى عقود، عرفنا القوى الأساسية الأربع: الجاذبية، والكهرومغناطيسية، والقوى النووية القوية والضعيفة. إذا تم تأكيده من خلال المزيد من التجارب، فإن هذا الاكتشاف للقوة الخامسة المحتملة سيغير فهمنا للكون تمامًا، مع ما يترتب على ذلك من آثار على توحيد القوى وسبب المادة المظلمة. يقول فنغ.
يشرح جالون، وهو طالب ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا، إيرفينغ، والذي حصل على الدكتوراه تحت إشراف البروفيسور يائيل شادامي، في محادثة مع موقع العلوم: "لقد صادفنا دراسة نشرها في منتصف عام 2015 علماء فيزياء نووية تجريبية في الأكاديمية المجرية للعلوم الذين كانوا يبحثون عن "الفوتونات المظلمة"، وهي جسيمات ترمز إلى المادة المظلمة، والتي يقول الفيزيائيون إنها تشكل أكثر من 85 بالمائة من كتلة الكون. "لقد اكتشف الباحثون المجريون شذوذًا في الاضمحلال الإشعاعي، مما يشير إلى وجود جسيم خفيف أثقل من الإلكترون بـ 30 مرة فقط."
"استخدم الباحثون المجريون، في منشأة تسمى "أتوميك"، مولد بروتون وأطلقوا النار على هدف مصنوع من الليثيوم، ونتيجة للاصطدام، تم إنشاء البيريليوم 8، وهو نظير نادر يتم إنتاجه في التفاعلات النووية. مثل ذرة الهيدروجين، تتمتع ذرة البريليوم أيضًا بحالات مثارة ولكن عند طاقات أعلى بكثير - مليون مرة من ذرة الهيدروجين. وبسبب الاختلافات في المستوى، فمن الممكن ليس فقط إصدار طيف من الضوء كما هو الحال في الهيدروجين، ولكن أيضًا أزواج الإلكترون والبوزيترون عندما تنتقل النواة من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية.
"قبل إجراء التجربة، كانوا يعرفون كيف يجب أن تبدو نتائج انبعاث الإلكترون-بوزيترون وفقا للنظرية، إذا كانت فوتونات داكنة. لقد توقعوا رؤية شيء سلس، وبدلاً من ذلك رأوا قفزة في بياناتهم، والتي ينبغي تفسيرها على أنها جسيم جديد. أخذ تحليلنا نتائجهم وفسر ما يمكن أن يكون عليه هذا الجسيم. لقد توصلنا إلى استنتاج مفاده أن هذا جسيم جديد بالفعل - يحمل قوة خامسة وهي في الأساس كارهة للبروتونات - أي أنه لا يحب التحدث إلى البروتونات." يشرح جالون.
نعلم جميعًا قوى الطبيعة الأربع: الجاذبية، والقوة الكهرومغناطيسية، والقوى النووية القوية والضعيفة. تشتمل الشحنة الكهربائية على البروتونات والإلكترونات، وليس النيوترونات، وهي الجسيمات المحايدة في الذرة. تتحدث هذه القوة مع النيوترونات والإلكترونات ولكن ليس مع البروتونات، حيث تتحدث معها بشكل ضعيف نسبيًا. والمعنى أنه إذا كان هذا صحيحًا بالفعل، فإن هذا سيغير كل ما نعرفه عن النموذج القياسي - الذي يصف ثلاثًا من القوى الأربع - القوة النووية القوية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة الكهرومغناطيسية، وإذا اكتشفنا قوة خامسة سيتعين علينا تصحيح تصوراتنا حول كيفية تصرف الطبيعة، وسيتعين علينا توسيع النموذج القياسي.
ويضيف جالون: "الأمر المثير للاهتمام هو أن هذا يتم عند طاقات منخفضة، مليون مرة من طاقة الذرة، ولكنها أضعف بكثير من الطاقات المتولدة في مسرع الهادرونات الكبير - LHC في سارن. وهذا يشبه ستة أوامر من حيث الحجم."
هل يمكن "اكتشاف" الجسيم الجديد في بيانات التشغيلات السابقة للمسرع في المحور؟
جالون: "هناك مقترح للبحث في بيانات LHC الخاصة بتجربة LHCb، والتي تتعامل بشكل أساسي مع القياسات الدقيقة للكتل B، ولكن لديها نظام ذو دقة عالية، لذلك يمكنه اكتشاف جسيمات من هذا النوع. من الضروري إجراء تحليل للبيانات الموجودة والبيانات التي تأتي طوال الوقت. إذا كان القرار جيدًا بما فيه الكفاية، فسيكون من الممكن اختبار النظرية. هناك تجارب في إيطاليا وروسيا قادرة على اكتشاف الجسيم باستخدام الإلكترونات أو البوزيترونات التي تصل إلى الهدف.
مثل العديد من الإنجازات العلمية، فإن الجسيم الحالي، الذي لا يزال نظريًا، يفتح مجالات بحث جديدة تمامًا. أحد الاتجاهات هو احتمال أن تكون هذه القوة الخامسة المحتملة هي العامل الموحد بين القوى النووية القوية والضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية. "الكشف عن قوة مجيدة أساسية أخرى."
ما هو احتمال أن هذه ليست قوة جديدة؟
"كما هو الحال دائما، من الضروري التحقق من النتيجة. إذا كان تفسيرنا للتجربة المجرية يتعلق بنفس المعايير التي نفهمها، فسيكون من الممكن التحقق من ذلك في التجارب المستقبلية كما ذكرت مع LHCb. وبما أن القوة الجديدة تتفاعل أيضًا مع الإلكترونات والبوزيترونات، فهناك أيضًا تجارب في مسرعات الإلكترون-بوزيترون التي لديها القدرة من حيث المبدأ على دراسة هذا الجسيم.
تعليقات 12
البنتزو شكرا على إجابتك، ربما الخنفساء لا تنتج الحليب ولكنها على الأقل ساعدتنا في جبل سيناء 😉 .
سؤال آخر :
حسب ما أفهمه، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن هناك انفجارًا كبيرًا لأنه في الملاحظات يرون أن جميع المجرات تبتعد عن بعضها البعض، وعادةً ما يظهر ذلك على بالون يرسم نقاطًا عليه وعندما يكون تضخم ترى النقاط تتحرك بعيدا.
يوجد في مدينة الملاهي جهاز دائري به كراسي في الهواء، عندما تجلس عليه ويزداد الجهاز سرعة ترى تأثيرًا مشابهًا حيث يبتعد جميع الأشخاص عن بعضهم البعض (واحد أكثر، واحد أقل حسب الوزن)
سؤالي: لماذا استنتجوا أن النموذج عبارة عن توسع من نقطة متناهية الصغر؟ لماذا لا يدور الكون بسرعة وربما تكون هناك قوة ما في المركز هي التي تدوره وبالتالي يتحرك كل شيء بعيدًا عن الآخر؟
ألبانزو
تفسير عظيم. وكيف يمكن أن توجد طاقة في الفراغ؟ إلا إذا كان الفراغ نوعاً من المجال الذي يتوسط بين الطاقة التي تدخل من مكان لا تكون فيه المعلومات صالحة للاستعمال، إلى هذا الحقل من الفراغ، الذي من خلاله تتحول الطاقة إلى معلومات صالحة للاستعمال وتمريرها؟
نصب تذكاري,
الجواب على سؤالك يتكون من عدة أجزاء:
1. الانفجار الكبير ليس انفجارًا، وبالتالي فإن أي تشبيه بينه وبين الانفجار هو خطأ جوهري. إنه مجرد اسم، وليس اسمًا جيدًا. إن مساواة الانفجار الأعظم بالانفجار يشبه إلى حد ما القول بأن خنفساء معينة تنتج الحليب، لأنها تسمى "الدعسوقة"، والأبقار تنتج الحليب.
2. حتى في حالة الانفجار، تتسارع الجسيمات فقط عندما تؤثر عليها قوة، أي طالما يتم دفعها. لذا، إذا كان التسارع الذي نلاحظه اليوم هو من بقايا الانفجار الكبير، فيجب أن تكون هناك قوة ما تستمر في دفع الكون بأكمله إلى الخارج. لقد حاول الفيزيائيون لسنوات عديدة تحديد موقع هذه القوة وفهمها، وحتى اليوم فإن التفسير الوحيد المتوافق مع الملاحظات هو الطاقة المظلمة. إذا جاء شخص ما في يوم من الأيام ووجد قوة ليست مظلمة واستمرت في دفع الكون إلى الخارج وفقًا لملاحظاته، فسوف يسحب البساط عمومًا تحت بعض الأدلة على وجود الطاقة المظلمة.
3. كما ذكرنا في القسم السابق "جزء من الدليل"، وهو أن وجود الطاقة المظلمة له دليل آخر إلى جانب توسع الكون. صحيح أن التوسع المتسارع ربما يكون الأقوى والأهم، ولكنه ليس الوحيد. على سبيل المثال، من الاعتبارات الكمومية وحدها (التي لا تتعلق بالطريقة التي يتطور بها كوننا) يمكن أن نرى أن الفراغ لديه طاقة تمارس ضغطًا خارجيًا.
سؤال :
في كل انفجار للمادة، تتسارع جزيئات المادة في مراحل الانفجار الأولية وتنتشر في كل مكان.
ومما أفهمه فقد استنتج العلماء أن الطاقة المظلمة موجودة لأنهم يرون أن الكون يتسارع في توسعه وبالتالي لا بد من وجود طاقة تجعل ذلك يحدث.
سؤالي: كيف تعرف أن تسارع تمدد الكون ليس هو الانفجار نفسه؟ أليس من الممكن أن نكون في المراحل الأولى من الانفجار وبالتالي تسارع الانتشار؟
إلى الأيائل
وبما أنك تتفق معي، وأنا أتفق مع نفسي أيضًا، فربما يكون من المناسب أن نقترح على أبي بيليزوفسكي تغيير اسم الموقع وأن نطلق عليه من الآن فصاعدا اسم "العالم المتشكك".
أنا متأكد من أنك مؤيد متحمس لاقتراحي.
وأشكرك على ذلك مقدمًا ومن أعماق قلبي.
لا. بينر
لاحظ ما كتبته في ردي الأول. بالضبط ما ذكرته هنا. دورهم حاسم. ونحن نتفق
بالنسبة لي، في العلم كل شيء دائمًا موضع شك. سوف أشك دائمًا وأتحقق من نفسي والآخرين. تنشأ النظريات وتحل محلها نظريات أخرى عندما تدحضها تجارب جديدة. هذه هي الطريقة التي يعمل بها العلم.
إلى الأيائل
أنا لا أتفق مع النقطة التي أثرتها.
صحيح أن النتائج المكتشفة حتى الآن لا تدعم وجود "الجسيم الأولي الجديد"، لكن الجهد النظري له أهمية قصوى لأنه قد يؤدي إلى تنبؤات جديدة وتجارب جديدة.
العلم هو عملية. هناك حالات معروفة حيث ما كان يعتبر في السابق "غير صحيح" تبين لاحقًا أنه على الأقل "صحيح ظاهريًا" أو "يحتاج إلى إعادة فحص".
أمثلة: (*)-الثابت الكوني لأينشتاين. (*)-نظرية التطور الهالمارية
وربما تكون هناك أمثلة أخرى.
يستمد العلم الكثير من المعرفة والاستنتاجات المهمة من "الإخفاقات" الواضحة.
و. بونر،
صحيح جدا. والأمر المضحك بعض الشيء هو أنه في العام الماضي منذ نشر "الجسيم الأولي الجديد" في LHC وحتى الإعلان الأخير عن أنه كان خطأ إحصائيا، تم نشر عدة مئات من المقالات النظرية التي تعطي تفسيرات ونظريات مختلفة حول "الجسيم الجديد". يقفز المنظرون دائمًا على هذه الأشياء. وخاصة في الجسيمات والفيزياء الفلكية.
ومن الجدير بالذكر أنه منذ حوالي عام كان هناك احتمال بوجود جسيم أولي جديد في مسرع LHC في سارن، ولكن بعد فحص العديد من نتائج التجربة تم توضيح أن ذلك خطأ إحصائي تم إلغاؤه مع تراكم النتائج الكافية.
ومع ذلك، هناك، على الأرجح احتمال كبير، احتمال أن تكون التجربة المجرية أيضًا انحرافًا إحصائيًا، والذي يمكن التخلص منه عند فحص نتائج عدد كبير من التجارب.
من الصعب بعض الشيء أن نصدق أنه فجأة، وبعد العديد من التجارب مع العديد من المسرعات المختلفة، تم اكتشاف قوة أساسية جديدة.
لكن... طالما لم يثبت العكس، فكل شيء مفتوح.
النقطة المهمة في رأيي هي عنوان الكاتبين: "جيلينو".
لا يقوم المنظرون بالاكتشاف، بل يقدمون تنبؤات ونظريات تدعي الإثبات التجريبي.
إن دورهم حاسم في صياغة قواعد جديدة للعبة لفهم الطبيعة تمامًا كما أن للمجربين دورهم الحاسم الخاص بهم.
وفي النهاية، فهو تفسير للشذوذ، وهو حتى الآن جيد مثل أي تفسير آخر. وعلينا أن ننتظر التجارب لتأكيد ذلك. أي شيء آخر هو مجرد ادعاء بالعناوين الرئيسية.
مثير جدا!
هرتزل: لا يبدو أن الأمر يتعلق بالخطأ فيما يتعلق بالنيوترينوات الأسرع من الضوء، لأنه في هذه الحالة، إذا تبين أنه ليس خطأً - فإن ذلك سيؤدي إلى تغيير جوهري في النموذج القياسي، بينما هذه المرة، إذا وتبين أنه صحيح، فإنه سيؤدي إلى توسيع وفهم أفضل للنموذج القياسي.
يبدو مثل النيوترينوات الأسرع من الضوء التي تم اكتشافها في إيطاليا، وتبين أنها خطأ في التجربة. سوف ننتظر و نرى.