الفيزيائيون يغلقون ما كان بوابة محتملة لقوانين فيزياء جديدة

لقد كان الترقب والاثارة في أوجهما بالنسبة لفيزياء الجسيمات في العامين الماضيين، لكن القسم الأول من هذه "الدراما" انتهت بخيبة أمل. فقد كان تفكك بوزون هيغز إلى أزواج من الفوتونات دليلا محتملاً قويا على وجود قوانين فيزيائية أبعد وأوسع من القوانين الموجودة حالياً لعالم الجسيمات، القوانين المعروف باسم النموذج المعياري. ولكن في النهاية تبين أن تفكك بوزون هيغز لزوج من الفوتونات يبدو عاديا تماما رغم كل شيء.

لا تكشف التجارب عن بوزون هيغز بشكل مباشر، بل يستدل على وجوده من خلال ما ينتج عنه من جسيمات عند تفككه. إحدى الطرق التي أظهر بها نفسه في مصادم الهادرونات الكبير في سيرن CERN بالقرب من جنيف، سويسرا قبل سنتين، كانت عبر تفككه إلى أزواج من الفوتونات. ومنذ البداية كان هنالك عدد كبير من الفوتونات التي اعتبرها الفيزيائيون ناتجة عن " تفكك مخالف للتوقعات". وبالتالي اعتقدوا أنه قد يكون نافذة محتملة نحو فيزياء جديدة أبعد من تلك التي يصفها النموذج المعياري.

حتى عند التخلص من مكامن الخلل الأخرى في البيانات، فقد استمر وجود العدد الفائض من الفوتونات. و افترض الفيزيائيون حينها أنه من المحتمل أن تكون هذه الفوتونات ناتجة عن تولد بوزون هيغز آخر غامض، أو قد تكون ناتجة عن النظير الفائق للكوارك القمّي top quark.

وزيادة على المشاكل الناتجة عن الجسيمات المجهولة (ربما) أو وجود قوانين فيزياء لم يعرفها العلماء بعد،فقد سببت هذه الزيادة في عدد الفوتونات مشكلة ثانية بعد مرور ستة أشهر على تحليل البيانات جعلت العلماء يشكون في خواص بوزون هيغز المكتشف. فعندما قاس الفيزيائيون كتلة بوزون هيغز، عبر رصد تفككه معطيا جسيما من نوع آخر يدعى بوزون Zبدا أخف كتلةً مقارنة بكتلته المحسوبة نتيجة لتفككه معطياً فوتونات. آلبرت دي رويك، أحد أهم متابعي بوزون هيغز في تجربة CMC في سيرن قال بأن النتائج كانت بالكاد متناسقة.

ولكن خلال العام الماضي وجد الفيزيائيون في CERN أن بوزون هيغز يتصرف تماما كما هو متوقع وفق النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات (والذي يعتبره الفيزيائيون غير مكتمل)، تاركاً إيانا دون أدنى فكرة حول كيفية إكماله.

أما الآن، و بحسب ملخص مخيب للآمال حول تفكك بوزون هيغز إلى فوتونين، فإن تجربتي CMS و ATLAS في مصادم الهادرونات الكبير سجلتا نتائج تنصّ على أن الفوتونات في النهاية كانت تتصرف تماماً كما هو متوقع لهما وفق النموذج المعياري.

آدم فالكوسك الفيزيائي في CERN كتب في مدونته حول ذلك الأمر "يبدو أن الأمر قد حُسم".

دي رويك، المتفائل دوماً يعتقد أنه لا يزال هناك مجال ضمن البيانات الخاصة بتفكك بوزون هيغز إلى فوتونين لاكتشاف سلوك غريب للفوتونات غير متوافق مع توقعات النموذج المعياري. عندما يبدأ مصادم الهادرونات الكبير بالعمل مرة أخرى في العام المقبل، بعد التحديثات التي ستجرى عليه، سيتمكن من صدم البروتونات ببعضها بضعف الطاقة المستخدمة سابقا.

ستكون النتائج أكثر دقة بفضل هذه الطاقة العالية، ومن الممكن أن يظهر أي انحراف صغير عن النموذج المعياري. ويقول دي رويك " من المرجح أن يكون الأمر قد حُسم بالنسبة لتشغيل مصادم الهادرونات الكبير بطاقته السابقة. ولكنها حتما ليست الكلمة الأخيرة بشكل نهائي. لازلت أعتقد أننا في نهاية المطاف سنجد انحرافات كبيرة عما هو متوقع (وبالتالي دليل على فيزياء جديدة) أو شيئاً غير متوقّعٍ في مجال بوزون هيغز. وعندها سيكون الوضع مثيراً للغاية".

المصدر: هنا

حقوق الصورة: sakkmesterke/Shutterstock.com