يشارك فيزيائيون من جامعة تل أبيب في تجربة انطلقت هذا الأسبوع بحثا عن أدلة على وجود قوة خامسة في الطبيعة.
تركز الكثير من الجهود البحثية على البحث عن الظواهر التي "تتجاوز النموذج القياسي"، أي التي لا توصف بالقوى التي نعرفها. تم إطلاق إحدى هذه المحاولات هذا الأسبوع في مختبر جيفرسون في فرجينيا بالولايات المتحدة الأمريكية. اسم التجربة "A Prime EXPeriment" والغرض منها هو البحث عن دليل على وجود قوة خامسة في الطبيعة، ومعها قوة جديدة. موضوع القوة هذا، والذي لم يتم اكتشافه بعد، له اسم بالفعل - يُطلق عليه "الإطار A" وخصائصه مشابهة جدًا لخصائص الفوتون مع اختلاف بسيط: سيكون للإطار A كتلة صغيرة بينما الفوتون ليس له كتلة على الإطلاق. وفي حال وجود مثل هذه القوة فإن حجمها سيكون منخفضاً جداً وبالتالي يصعب اكتشافها تجريبياً، وبالفعل لم يتم ملاحظتها حتى الآن.
في مختبر جيفرسون، يعمل معجل إلكتروني ينتج عنه شعاع من الإلكترونات عالية الطاقة. في التجربة، يتم وضع هدف مصنوع من أسلاك التنغستن الرفيعة في مسار الإلكترونات. تهدف أجهزة المختبر إلى اكتشاف الأحداث التي يضرب فيها الإلكترون الهدف، ونتيجة للاصطدام ينبعث أول A والذي يتحول على الفور إلى زوج من الإلكترون وبوزيترون.
ويشارك في التجربة مجموعة أبحاث الفيزياء النووية التجريبية بجامعة تل أبيب بقيادة البروفيسور إيلي بيسيتسكي. يوضح يشاي بوميرانز، وهو طالب دكتوراه في المجموعة: "إذا كان مثل هذا الإطار A موجودًا، فإن فرصة تكوينه وتحوله إلى زوج إلكترون-بوزيترون ضئيلة جدًا، وبالتالي فإن نجاح التجربة يكمن في القدرة على قصف هدف يحتوي على نسبة عالية من الإلكترونات. من ناحية أخرى، يتم بسهولة إنشاء أزواج من الإلكترونات والبوزيترونات نتيجة لعمليات أخرى، ومن المهم أن تكون أجهزة القياس قادرة على التعرف في الوقت الفعلي على الأزواج التي سينشأها حتما إطار A، من بين عشرات الآلاف من الجسيمات التي تمر عبر أجهزة الكشف في كل ثانية." ويتولى فريق جامعة تل أبيب مسؤولية معايرة أجهزة الكشف التي تحدد نوع الجسيمات التي تمر عبر الكاشف.
وانتهت التجربة في جزئها الأول هذا الأسبوع، حيث تم عرض برمجة قدرات الأجهزة لإجراء القياس بالدقة المطلوبة. وفي الخطوة التالية، سيتم إجراء القياس على مدى شهر ومن ثم سيتم تحليل البيانات، ومن ثم سيتمكن العلماء من القول بدقة كبيرة ما إذا كانوا قد وجدوا دليلاً على وجود قوة خامسة في الطبيعة.
تعليقات 17
يمكن العثور على مواد إضافية على موقع التجربة:
http://hallaweb.jlab.org/experiment/APEX/
الغزال
حاولت اليوم معرفة المزيد عن النظرية وراء التجربة التي أجريت في مختبر جيفرسون، لكنني لم أنجح. بالإضافة إلى ذلك، ربما كنت مخطئًا وخدعتك في إجابتي السابقة، لا يتم الحصول على الامتدادات البسيطة للنموذج القياسي من إضافة تناظر U1 إلى النموذج، ولكن من افتراض تناظر SU2 إضافي أو عدة تناظرات SU2 إضافية. يؤدي كسر إحدى حزم SU2 بمقياس TeV إلى الحصول على جسيم W-prime وجسيم Z-prime إضافي حيث يكون جسيم Z هو الفوتون الضخم. يمكنك قراءة المزيد عن هذا في الإدخال المقابل لبوزونات W' وZ' في ويكيبيديا. أعتذر عن المعلومات الجزئية.
الغزال
أعتقد أن هذا الادعاء في الأساس تافه، أي أي امتداد للنموذج القياسي
ستكون مصحوبة بقوة إضافية تتوافق مع التماثل الإضافي. واحدة من أبسط الملحقات هي
أضف تناظر U1 آخر إلى النظرية.
وعلى وجه التحديد بالنسبة للتجربة التي أجريت في مختبر جيفرسون، سأحاول اكتشاف المزيد غدًا والرد عليك.
ممتع
ودي،
هل تعرف تفاصيل أكثر عن هذه القوة الخامسة وأسباب افتراض وجودها؟
شرح فيما يتعلق بتحديد الجسيم الذي خلق زوج الإلكترون والبوزيترون:
ويتم اكتشاف الزوج بواسطة جهازي مطياف بدقة عالية في قياس زخم وزاوية الجزيئات التي تمر عبرهما.
من قياس الزخم وزاوية الزوج، يمكن استعادة زخم وطاقة الجسيم الذي خلقهما عن طريق الحفاظ على الطاقة والحفاظ على الزخم.
وفي حالة كونهما فوتون، فإن الطاقة ستكون مساوية للكمية، لأن الفوتون ليس له كتلة. ومن ناحية أخرى، إذا كان هناك فرق بسيط بين طاقة وزخم الجسيم الذي خلقهما، فإن الفرق هو كتلة ذلك الإطار.
ودي،
تفسير مثير للاهتمام، ولكن يبدو لي أن هذه الأشياء معروفة بالفعل لأفنير.
بالنجاح
و. بن نير
في البداية، شرح تقني بسيط معك، آسف:
يتم تعريف القوى في الطبيعة بواسطة جسيمات المعايرة، وهي الجسيمات التي تنقل القوة بين جسيمين. يتم تحديد القوى أيضًا من خلال تماثلات النظرية. إن اشتراط أن يكون التماثل معينًا محليًا يمنح حرية المعايرة. مجال المعايرة هو موضوع التفاعل. وفي الحالة التي أمامنا، يتم تعريف تناظر آخر لنظرية تناظر معايرة U1، وهو نفس تناظر الفوتون، لكن الجسيم الذي يحمله ضخم وبالتالي لا يعادل الفوتون.
في الخلاصة، فإن افتراض وجود جسيم A-prime ضخم آخر يحدد تناظرًا محليًا آخر للنظرية، وبالتالي فهي قوة جديدة. لا يكفي أن يكون الجسيم مألوفًا لدى الجسيمات المألوفة لنقول إن لدينا نفس القوى.
سأعطيك مثالاً (وهو ليس جيدًا ولكنه قد يساعد في شرحي الضعيف). يمكن للذرة المثارة أن تخضع لتحلل بيتا، وهي عملية تنطوي على القوة الضعيفة، ويمكن للبوزيترون المنبعث من النواة أن يفنى بإلكترون يعود إلى المستويات الإلكترونية، وفي نهاية العملية يتم الحصول على زوج من الفوتونات. يمكنك القول بأن القوة الضعيفة هي مجرد امتداد للقوة الكهرومغناطيسية، ولكن هذا ليس هو الحال.
السؤال الذي أطرحه هو، هل من المبرر تسمية A-prime بـ "القوة الخامسة".
بعد كل شيء، فإن زوج الإلكترون والبوزيترون الناتج عن اضمحلال A-prime يؤدي إلى الفناء
إلكترون-بوزيترون وفي النهاية تتحول كل طاقتها الجماعية إلى فوتونات.
بالنسبة لهذا "الضوء" (حرفيًا)، ربما يكون من الأصح وصف A-prime كجزء أو كمرحلة
التقدم ، القوة الأولية لـ أ.م. ومن الممكن أيضًا أن يكون هذا هو سبب تسميته، وهو:
(المرحلة الأولية لقوة AM) = (A-prime)
وكل هذا دون التقليل من أهمية النظرية والاكتشاف (إذا ومتى..)
ويبدو الأمر وكأنه قطعة أخرى من أحجية ما هو مفقود اليوم لموازنة معادلة الكون العظيمة، سواء كانت مادة مظلمة أو طاقة مظلمة أو قوة خامسة.
أفهم أن هذا بسبب المحاولات الإبداعية،
لذا حظ موفق للجميع 😉
و شكرا زفي على الإجابات....
لقد أخطأت عندما قلت أن الطاقة من المتوقع أن تعمل في نطاقات قصيرة فقط.
يبدو أنه يعتمد على النظرية.
يبدو لي أنه بالنسبة للجسيم، فإن المقال يدور حول أنني كنت على حق بالفعل، لأنه جسيم ضخم وبالتالي فإن نطاق تأثيره محدود
جيل،
سؤالك له ما يبرره للغاية وفي الواقع أشعر أن المقال يخطئ في أنه لا يشرح على الإطلاق الدافع وراء بحثه عن قوة إضافية.
على أي حال،
هناك نظريات (مثل نظرية كلوتزا كلاين المعروفة) تتنبأ بوجود قوة إضافية ذات قوة مشابهة لقوة الجاذبية، ولكن على عكسها، من المتوقع أن تعمل فقط على مسافات قصيرة جداً. مدخل ويكيبيديا ليس منظمًا بما فيه الكفاية ويبدو أنه سيتعين علي أن أقرأ أكثر قليلاً لكي أفهم - أعدك بمشاركة الفهم الذي اكتسبته.
حاليا،
http://en.wikipedia.org/wiki/Fifth_force
إلى السيد مكافحة كرنك
لماذا تعتقد أن رأيك سيجعلني أقرر ما إذا كنت سأعلق على المقالات أم لا؟
إذا كانت لديك مشكلة مع رأيي، فوفر وقتك ولا تقرأه.
إلى جيل دوتان
كان من المهم حقًا توضيح سبب حاجتنا إلى الجسيم المذكور أعلاه وما هي الوظيفة التي من المفترض أن يؤديها.
يوم جيد
سابدارمش يهودا
سيد سابدارمش، لماذا لشكوكك أو عدم شكوكك أي علاقة بالأخبار؟ من يهتم برأيك في الأشياء التي هي بعيدة عن متناولك تمامًا؟
ما الرياضيات وراء هذا؟
كيف توصلوا إلى استنتاج مفاده أنه قد تكون هناك مثل هذه القوة؟ فهل هناك معادلات تؤكد ذلك؟
أعني أنني أفهم الرغبة في التفكير ليس فقط من حيث النموذج القياسي،
هؤلاء خارج الصندوق.... هذه هي الطريقة الوحيدة للتقدم، ولكن من أين حصلت على الجسيم المذكور أعلاه؟
عزيزي السيد سابدارمش، مرحبا
أعتقد أنه في هذه الحالة، على النقيض من حالة الكتلة المظلمة، هنا في الواقع الاحتمالات ليست نتيجة سيئة لأنه بعد التجربة الأولى من الممكن التخطيط لتجارب مستقبلية لفترة أطول، وما إلى ذلك، والتي ستزيد فيها الاحتمالية النتائج المستهدفة وربما يكون قادرًا على تمييزها عن النتائج الخلفية. قد لا يكون شهر واحد كافيًا - فقد يلزم تشغيل الإلكترونات لمدة عامين للحصول على نتيجة مختلفة تمامًا عن ظروف الخلفية. أما فيما يتعلق بالكتلة المظلمة فربما يكون الأمر أكثر تعقيدًا
كيف يمكن تمييز أزواج البوزيترون والإلكترون العادية عن تلك التي في العدد الأولي؟، بالصدفة؟
سيتم نشر أخبار قريبًا تفيد بأنه سيتم اكتشاف جسيم أولي باحتمال 80٪ وهو أكثر من احتمال 75٪ للجسيم ذو الكتلة المظلمة!
أنا متشكك.
مساء الخير
سابدارمش يهودا.