ويقدر بعض العلماء أن فيزياء الجسيمات يمكن أن تسمح لنا بإلقاء نظرة على المستقبل
جراهام كولينز، مجلة ساينتفيك أمريكان
"من الصعب للغاية التنبؤ، ومن الصعب بشكل خاص التنبؤ بالمستقبل"، قال نيلز بور، الحائز على جائزة نوبل، منذ سنوات عديدة، ومنذ ذلك الحين نقل عنه الكثيرون. وقد اجتمع نحو 150 من كبار الفيزيائيين قبل نحو عام في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا للقيام بهذه المهمة الصعبة. وفي المؤتمر، نظر المشاركون إلى الوراء، إلى آخر خمسة وعشرين عامًا من الفيزياء في القرن الماضي، ونظروا إلى الأمام، إلى ما يكمن في حضن المستقبل. ما الذي كانوا يحاولون تحقيقه في الواقع؟
على الرغم من أن معظم المتحدثين تناولوا الجانب النظري للموضوع، إلا أنه كانت هناك منشأة تجريبية واحدة برزت بشكل بارز في العديد من المحاضرات: مصادم الهادرونات الكبير (LHC) قيد الإنشاء في CERN، المركز الأوروبي لفيزياء الجسيمات في جنيف. ومن المقرر أن يبدأ المرفق العمليات العلمية في عام 2007 تقريبًا. وأعرب العديد من المتحدثين عن توقعاتهم بأن يجيب LHC على بعض الأسئلة المعلقة في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وما سيأتي بعده.
تحية من السلاسل
اقترحت نيما أرتشاني حامد من جامعة هارفارد أن المصادم LHC يمكن أن يكشف عن أدلة لفيزياء أكثر غرابة، مثل "مشهد" نظرية الأوتار، حيث يكون كوننا مجرد جزء صغير من أكوان متعددة أكبر بكثير، كل قسم من أقسامه تحمل قيم مختلفة من ثوابت الفيزياء. وقدم أرشاني حامد تنبؤات ترفع نموذجا نظريا جديدا يتناول جسيم هيغز، وهو الجسيم المسؤول بحسب المعلومات عن كتل الجسيمات الأولية الأخرى، وإيجاده هو هدف أساسي لتجارب LHC.
يفترض هذا النموذج أن كتلة بوزون هيغز يتم معايرتها بدقة كبيرة في أكواننا المتعددة، وهذا من شأنه أن يسمح للتأثيرات المتوقعة للتناظر الفائق بالحدوث عند طاقات أعلى بكثير مما يتوقعه الكثيرون حاليًا. ويزعم أن هذا التغيير سيزيل جميع المشاكل الظاهرية لنماذج التناظر الفائق المقبولة، وسيوفر تنبؤات دقيقة لما سيراه المصادم LHC.
شارك ستيفن واينبرغ من جامعة تكساس في أوستن المستمعين "كابوسه": سيكشف LHC فقط عن أبسط الأنواع الممكنة من جسيم هيغز، ولن يكتشف أي شيء يتحدى النموذج القياسي. وهذا من شأنه أن يترك العديد من الأسئلة دون إجابة، ويقدم القليل جدًا من الأدلة حول الطرق الممكنة لتوسيع النموذج القياسي.
وفي جانب الطاقة المنخفضة في الفيزياء، كان ستيفن كيفلسون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس أحد الذين تحدثوا عن فيزياء المادة المكثفة، والتي هي في الأساس دراسة سلوك الإلكترونات داخل المادة. ووفقا له، فإن المشكلة الأكثر إلحاحا، والتي يأمل أن يتم حلها قريبا، هي ما يسمى "المعادن السيئة". تُظهر هذه المواد ظواهر يسهل وصفها، لكن لا يمكن تفسيرها وفقًا لأي فيزياء معروفة للمعادن.
أتطلع قدما
ركز فيليب أندرسون من جامعة برينستون على الحالة الخاصة للموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية والمطعمة بكمية معتدلة من الشوائب، وتعمل عند درجة حرارة أعلى بقليل من درجة حرارتها الانتقالية. وقال: "يجب أن نشعر بالخجل الشديد"، لأن النظرية وراء هذا الوضع ظلت دون أي حل.
كما تناول المؤتمر العديد من المجالات الأخرى مثل فيزياء النانو والفيزياء الفلكية (خاصة موجات الجاذبية) والحوسبة الكمومية والجاذبية. كما أقام احتفالاً مرتجلاً على شرف الحائزين على جائزة نوبل. أحد الفائزين (2004) هو مدير المعهد ديفيد جروس.
وفي تلخيص المؤتمر، طرح جروس 25 سؤالاً حول المستقبل، والتي شملت مجموعة كاملة من المواضيع. وقد تم اختيار الأسئلة من تلك التي اقترحها المشاركون في المؤتمر. بعضها يتعلق بتطبيق الفيزياء على علوم الحياة. هل من الممكن التنبؤ بشكل الكائن الحي من خلال النظر إلى الجينوم الخاص به؟ هل يمكن وضع نظرية التطور على أساس كمي يسمح بالتنبؤات؟ هل الرياضيات الجديدة ضرورية لفهم علم الأحياء، تماما كما تتطلب نظرية الأوتار رياضيات جديدة؟
تعكس هذه الأسئلة اتجاهًا كان ويليام بياليك، عالم الفيزياء الحيوية من جامعة برينستون، قد تناوله بالفعل في بداية المؤتمر. ووفقا له، قبل 25 عاما، كانت الفيزياء الحيوية تهتم بتطبيق الأساليب الفيزيائية على المشاكل التي يطرحها علماء الأحياء، في حين أنها اليوم تمثل الأسئلة البحثية الجديدة والصعبة التي يقدمها الفيزيائيون حول المادة الحية. ولعل الذكرى الخمسين لتأسيس المعهد ستتميز بمناقشات حول نوع جديد من علم الأحياء النظري، يعتمد على الفيزياء النظرية.
