تجربة LHCb تؤكد وجود أحد الجسيمات المسماة الهادرونات الغريبة

أعلنت اليوم تجربة LHCb في سيرن عن نتائج تؤكد فيها ما أعلن سابقاً عن وجود جسيمات تدعى "الهادرونات الغريبة" أو Exotic Hadrons. 

لكن لكي فهم أهمية هذه الجسيمات يجب أن نعرف أكثر عن تفاصيل عائلة الجسيمات المادون ذرية.تنقسم عائلة الجسيمات المكونة للمادة لعائلتين اساسيتين: 

- جسيمات خفيفة تسمى ليبتونات وأشهرها الإلكترون. 

- جسيمات كتلتها أكبر تسمى الهادرونات تؤثر في بعضها عبر القوة النووية الشديدة المسؤولة عن تماسك نواة الذرة. وتتألف من جسيمات أصغر (كواركات – كواركات مضادة) بالإضافة للجسيمات حاملة القوة النووية الشديدة والتي تربط هذه الكواركات مع بعضها والتي ندعوها غلوونات. بدورها تقسم الهادرونات بدورها إلى قسمين: الميزونات والتي تتألف من كوارك وكوارك مضاد فقط. أما البقية فندعوها باريونات وتتألف من ثلاثة كوراكات وأشهر الباريونات هي البروتونات والنترونات. وحتى عام 2003 كانت مئات الجسيمات التي تم رصدها إما باريونات أو ميزونات.

ومنذ اقتراح هذا النموذج فقد لاحظ الفيزيائيون عدة دلائل على وجود جسيمات لا يمكن وصفها ضمن هذا الإطار. في عام 2003 قدمت تجربة BELLE أول الدلائل التجريبية على وجود جسيم يدعى X(3872) يبدو وكأنه ارتباط من أربعة كوراكات. كما قدمت نفس التجربة الدليل الأول على اكتشاف الجسيم Z(4430) حيث يتألف هذا الجسيم من أربعة كواركات، شحنته سالبة، وتعادل كتلته طاقة تساوي 4430 ميغا إلكترون فولط أي أثقل حوالي أربع مرات من البروتون (الإلكترون فولط واحدة للطاقة اصغر بحولي عشرة مليار مليار من الواحدة التي نستخدمها لوصف الطاقة في حياتنا اليومية المسماة الجول). والبارحة في 8 نيسان أعلنت تجربة LHCb تأكيدها لهذه النتيجة ولكن بدراستها لتفكك أحد الجسيمات والمسمى ميزون B وذلك خلال تصادم حزم من البروتونات ببعضها. ولكن نتائج LHCb كانت أوضح بكثير من جميع التجارب السابقة مجتمعة فقد حلل الفريق أكثر من 25 ألف حالة تفكك لميزونات B تم اختيارها من البيانات الناتجة عن 180 مليون مليون تصادم مابين البروتونات. وقد كان حجم البيانات هائلاً مما لايسمح فقط بتأكيد الاكتشاف أبعد من أي مجال للشك وحسب بل ويسمح بقياس بعض خصائص هذا الجسيم بدقة. مما قد يسمح أيضاً بمعرفة مكوناته تماما وبالتالي استكشاف نماذج لارتباط الكوراكات أوسع من النموذج الحالي الذي شرحناه، وبالتالي معرفة جوانب أبعد من النموذج المعياري المستخدم حاليا في وصف الجسيمات واستكشاف مدى صحة أو خطأ النماذج الأكثر شمولاً. 

تختص تجربة LHCb في دراسة الفروق بين المادة والمادة المضادة والتي قد تفسر لماذا نعيش في عالم يتشكل معظمه من المادة بدل المادة المضادة بتركيزها حالياً على دراسة ما يسمى "كواركات الجمال" أو b Quarks.

يعمل الفيزيائيون النظريون الان بجد للتوصل إلى نموذج يمكن أن يتضمن هذه الجسيمات الجديدة بل ويتوقع جسيمات أخرى لم تكتشف بعد. أما ما إذا كان الجسيم الجديد يتألف فعلا من أربعة كواركات أو من اندماج لميزونين أو اي شيء آخر فالسؤال لا يزال مفتوحاً.

المصادر:

هنا;

هنا

تمثل الصورة أحد المغانط الفائقة في كاشف الجسيمات المستخدم في تجربة LHCb

حقوق الصورة: Peter Reid