المادة الداكنة أهم أهداف صادم هادرون الكبير

وضع العلماء وضعوا على رأس أهدافهم لصادم هادرون الكبير اكتشاف المادة الداكنة غير المرئية التي تتحلق حول المجرات، وتشكل أكثر من 25 بالمئة من الكون.

إعداد عبدالاله مجيد: حين بدأ رولف ديتر هوير،& مدير المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، تشغيل صادم هادرون الكبير في مختبر تحت الأرض قرب جنيف الأحد، أعلن: "الآن يبدأ العمل الصعب". وبهذه العبارة، انطلق عمل أقوى معجل للجسيمات في العالم بعد عامين على مساعدته الباحثين في اكتشاف بوزون هيغز أو ما يُسمى "جسيم الرب". ثم أُغلق الصادم عامين لتحديثه وتطويره والعودة إلى العمل على تحقيق اكتشافات جديدة وكتابة صفحة أخرى من الانجازات في تاريخ العلم.

قائمة أهداف

لا يُعرف حتى الآن كيف ستُكتب هذه الصفحة، لكن صادم هادرون الكبير والعلماء وضعوا على رأس أهدافهم اكتشاف المادة الداكنة، تلك المادة غير المرئية التي تتحلق على ما يبدو حول المجرات وتشكل أكثر من 25 بالمئة من الكون.

كما تتضمن قائمة الأهداف التي حددها فريق العلماء في مختبر المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية "سيرن" اكتشاف أبعاد اضافية مخفية من شأنها أن تفسر السبب في ضعف قوة الجاذبية بالمقارنة مع قوى الطبيعة الأخرى، وإيجاد تفسير لحقيقة أن العالم من حولنا لا يتكون من المادة المضادة بل من المادة فقط.

لكن هناك تاريخًا آخر يؤرق العلماء، وهو امكانية أن يكون بوزون هيغز بداية اكتشافات صادم هادرون الكبير ونهايتها ايضًا، وألا يجد المعجل العملاق شيئًا آخر سوى هذا الجسيم خلال السنوات العشرين المقبلة التي من المقرر أن يستمر عمله فيها.

خوف يائس

قال البروفيسور ستيفن واينبرغ، الفائز بجائزة نوبل للفيزياء والاستاذ في جامعة تكساس، لصحيفة غارديان: "افكاري بشأن امكانية ألا يقول لنا صادم هادرون الكبير شيئًا جديدًا، لا تذهب أبعد من الخوف اليائس".

لم يكن لليأس مكان عندما بدأ تشغيل صادم هادرون الكبير وسط هتافات العلماء وهم يهنئون بعضهم البعض. وسيبني آلاف العلماء وطلاب الدكتوراه في انحاء العالم حياتهم المهنية والعملية على أساس المعلومات التي يوفرها الصادم خلال السنوات المقبل.

لكن آلة بتعقيد صادم هادرون الكبير لا تبدأ العمل بالضغط على زر أو إدارة مفتاح، إذ جرى منذ أسابيع تبريد الآلة وإعدادها لاستقبال حزم من البروتونات التي تندفع في اتجاهين متعاكسين حول نفق الصادم البالغ طوله 27 كلم بسرعة تقرب من سرعة الضوء.

انطلقت الحزمة

وأكد العلماء صباح الأحد أن الحزمة الأولى من البروتونات انطلقت حول محطم الذرات الذي أُنشئ بكلفة 4 مليارات يورو. وسرعان ما أعقبتها الحزمة الثانية ومن دون مشكلة أكملت اللفة في الاتجاه الآخر بعد أقل من ساعتين على اطلاق الحزمة الأولى.

وأعلن هوير أن الحزمة مرت عبر الآلة كلها بسلاسة ومن الرائع أن نراها تعمل على الوجه المطلوب بعد عامين، وبعد عملية كبيرة كهذه لتحديث صادم هادرون الكبير.

ودارت حزم البروتونات بطاقة متدنية، لكن فريق المعجل سيزيد طاقتها بإطراد إلى أن تدور البروتونات بطاقة تبلغ 13 تيرا الكترون فولت، أو نحو ضعف طاقتها السابقة. وحينذاك سيعمل صادم هادرون الكبير بمستوى يرتقي إلى أسمه.

وكان المهندسون أمضوا العامين الماضيين في تقوية أكثر من 10 آلاف توصيلة بين مكونات صادم هادرون الكبير وتركيب أجهزة السلامة لمنع حدوث تماس كهربائي كارثي آخر في توصيلات الصادم.&

ليل نهار

قال البروفيسور ديفيد تشارلتون، رئيس فريق اطلس في "سيرن"، لصحيفة غارديان إن تركيز العلماء طيلة فترة السنتين من غلق صادم هادرون الكبير كان على السلامة لتفادي وقوع حادث آخر والتأكد من استمرار العمل بسلاسة.

وكان بوزون هيغز آخر قطعة في ما يسميه العلماء "النموذج المعياري" وهو سلسلة من المعادلات تبين كيف تتفاعل جميع الجسيمات المعروفة مع بعضها البعض. لكن النموذج رغم نجاحه يبقى ناقصًا، لا يمثل إلا 4 بالمئة من الكون المعروف. ويأمل العلماء بأن يساعدهم صادم هادرون الكبير على إيجاد قوانين فيزيائية تتعدى النموذج المعياري وتكون خطوة أولى نحو تفسير الشطر الأعظم من الكون الذي ما زال عصيًا على الفهم.

وقال آرنو مارسولييه، المتحدث باسم المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية: "صادم هادرون الكبير سيعمل ليل نهار، ولا نعرف متى نحصل على نتائج، والمهم أن تحدث اصطدامات بين البروتونات بطاقة لم نبلغها من قبل".

عم يبحث صادم هادرون الكبير؟

1-& بوزون هيغز

اكتشف صادم هادرون الكبير بوزون هيغز عام 2012 ثم توقف لمدة عامين من أجل تحديثه وتطويره. والآن يريد العلماء تكوين مزيد من جسيمات هيغز وحساب خصائصها بدقة أكبر. وإذا تصرف الجسيم تصرفًا غريبًا، فإنه يمكن أن يكشف أسرار نظريات جديدة تمامًا في الفيزياء.

2-& التناظر الفائق

كان كثير من العلماء يعتقدون بأن التناظر الفائق سيظهر في تجارب صادم هادرون الكبير. وتذهب نظرية التناظر الفائق إلى أن لجميع جسيمات الكون التي نعرفها توائم غير مرئية ذات كتلة أكبر. وتقول إحدى النظريات إن هناك خمسة انواع مختلفة من بوزون هيغز.

&3-& المادة الداكنة

المجرات لا تتحرك بالطريقة التي ينبغي أن تتحرك بها إذا كانت المادة المرئية هي كل ما موجود هناك. والمادة الداكنة مادة غامضة يبدو انها تتجمع في عناقيد حول المجرات حيث تمارس جاذبية هائلة وتضفي شكلًا على الكون نفسه. يعتقد الفيزيائيون إن المادة الداكنة تشكل نحو 27 بالمئة من الكون، ويمكن تكوين جسيمات المادة الداكنة في صادم هادرون الكبير واكتشافها بوصفها الكتلة والطاقة المفقودتين.

4-& المادة المضادة

نشأ الكون، كما يقول العلماء، بكميات متساوية من المادة والمادة المضادة. لكن كل ما نراه حولنا يتكون من المادة وليس هناك سبب يمنع المادة المضادة من تكوين اجسام مضادة بما في ذلك كواكب وحياة تتكون من المادة المضادة. ماذا حدث لكل هذه المادة المضادة؟

يمكن لإجراء قياسات معقدة على جسيمات تُسمى "كواركات الجمال" أن تقدم اجابة عن هذا السؤال.

5-& أبعاد اضافية

تشكل الأبعاد الثلاثة المعروفة في الفضاء مع الزمن الأبعاد الأربعة لواقع العالم، لكن من الجائز أن تكون هناك عدة أبعاد أخرى لا نعرفها. يمكن لوجود أبعاد صغيرة اضافية أن يفسر واحدًا من أكبر الألغاز في الفيزياء، وهو السبب في كون قوة الجاذبية أضعف بكثير من قوى الطبيعة الأخرى. وبحسب النظرية المعتمدة فان الجاذبية تنتشر متخللة الأبعاد الاضافية ولهذا لا نشعر إلا بجزء ضئيل من قوتها.