جسيم فعل شيئا غير طبيعة الواقع

لاحظ العلماء التذبذبات الصغيرة بشكل غير عادي للميزون الساحر ، وهو نوع من الجسيمات دون الذرية التي تحتوي على كل من الكوارك والكوارك المضاد.

يثبت هذا التذبذب أن جسيمات الميزون الساحرة يمكن أن تتناوب بين حالات المادة والمادة المضادة.
لقياس التفاعل الصغير ، كان على العلماء تقليص تجربتهم إلى حجم صغير للغاية يبلغ 1 × 10 ^ -38 جراما.

هناك نوع ملتوي من الجسيمات دون الذرية المعروفة باسم الميزون الساحر لديه القدرة السحرية على ما يبدو على تبديل الحالات بين المادة والمادة المضادة (والعودة مرة أخرى) ، وفقا لفريق مكون من أكثر من 1 فيزيائي شاركوا في توثيق الظاهرة لأول مرة.

🤯 أنت تحب العلم المذهل. وكذلك نحن. دعونا نذاكر كثيرا معا.

قام باحثو أكسفورد، باستخدام بيانات من الجولة الثانية من مصادم الهادرونات الكبير (LHC) – وهو مسرع جسيمات في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية ومقرها سويسرا (المعروفة دوليا باسم CERN) – بالتحديد من خلال أخذ قياسات دقيقة للغاية لكتلتي جسيمين: الميزون الساحر في كل من حالة الجسيمات والجسيمات المضادة.

نعم ، هذا الاختراق في فيزياء الكم مسكر كما يبدو. بعد كل شيء ، يمكن أن يوجد جسيم الميزون الساحر في حالة يكون فيها هو نفسه وتوأمه الشرير (إصدار الجسيمات المضادة) في وقت واحد. تعرف هذه الحالة باسم “التراكب الكمومي” ، وهي في قلب تجربة فكر القط لشرودنغر الشهيرة.

نتيجة لهذا الموقف ، يوجد ميزون السحر كجسيمين متميزين لهما كتلتان متميزتان. لكن الفرق بين الاثنين صغير للغاية – 0.00000000000000000000000000000000000001 لقد قدموا مؤخرا العمل للنشر في مجلة Physical Review Letters.

في حين أن النتائج هي في الأساس تعريف ضئيل ، فإن التداعيات ليست سوى ؛ يقول الفيزيائيون إن قدرة جسيم الميزون الساحر على الوجود كنفسه وغروره البديل يمكن أن يهز افتراضاتنا حول طبيعة الواقع ذاتها.

ما هو جسيم سحر الميزون؟

لفهم ما يحدث هنا، علينا أولا فك جسيم الميزون. هذه جسيمات دون ذرية قصيرة العمر للغاية مع عدد متوازن من الكواركات والكواركات المضادة. في حال تخطيت تلك المحاضرة في فيزياء الكم ، فإن الكواركات هي جسيمات تتحد معا لتكوين “هادرونات” ، بعضها بروتونات ونيوترونات – المكونات الأساسية للنوى الذرية.

هناك ستة “نكهات” من الكوارك: أعلى ، أسفل ، سحر ، غريب ، أعلى ، وأسفل. يحتوي كل منها أيضا على جسيم مضاد يسمى antiquark. تختلف الكواركات والكواركات المضادة لأن لها خصائص مختلفة – مثل الشحنة الكهربائية ذات الحجم المتساوي ، ولكن العلامة المعاكسة.

العودة إلى الميزونات: إنها تقريبا بحجم النيوترونات أو البروتونات ، لكنها غير مستقرة للغاية. لذلك ، فهي غير شائعة في الطبيعة نفسها ، لكن الفيزيائيين مهتمون بدراستها في بيئات اصطناعية (كما هو الحال في LHC) لأنهم يريدون فهم الكواركات بشكل أفضل. هذا لأنه ، إلى جانب اللبتونات ، تشكل الكواركات جميع المواد المعروفة.

يمكن أن تنتقل الميزونات الساحرة كمزيج من كل من حالات الجسيمات والجسيمات المضادة (وهي ظاهرة تسمى بشكل مناسب “الخلط”). لقد عرف الفيزيائيون ذلك لأكثر من عقد من الزمان ، لكن البحث الجديد يظهر لأول مرة أن الميزونات الساحرة يمكن أن تتأرجح بالفعل ذهابا وإيابا بين الحالتين.

ما هي المادة المضادة؟

Antiquarks هي عكس الكواركات وتعتبر نوعا من المادة المضادة. يمكن لهذه الجسيمات أن تلغي المادة العادية – وهي مشكلة نوعا ما إذا كنت تريد أن يكون الكون موجودا.

تتم تسمية الأنواع المختلفة من المادة المضادة تقريبا باستخدام البادئة المضادة ، مثل الكوارك مقابل الكوارك المضاد. وبشكل أكثر تحديدا ، عادة ما يحتوي الميزون الساحر على كوارك سحري وكوارك مضاد لأعلى ، وشريكه المضاد له مضاد للكوارك الساحر والكوارك العلوي.

من المهم ملاحظة أن الميزون الساحر ليس الجسيم الوحيد الذي يمكنه التأرجح بين حالتي المادة والمادة المضادة. لاحظ الفيزيائيون سابقا ثلاثة جسيمات أخرى في النموذج القياسي – النظرية التي تفسر فيزياء الجسيمات – تفعل ذلك. يتضمن ذلك الميزونات الغريبة ، وميزونات الجمال ، والميزونات الغريبة الجمال.

لماذا كان سحر الميزون ممانعا لفترة طويلة؟ يتذبذب الميزون الساحر ببطء شديد ، مما يعني أنه كان على الفيزيائيين إجراء قياسات بدرجة دقيقة للغاية من التفاصيل. في الواقع ، سوف تتحلل معظم الميزونات الساحرة تماما قبل أن يحدث تذبذب كامل ، مثل شخص مسن مصاب بورم بطيء النمو.

كيف التقط العلماء الميزون الساحر في التراكب الكمومي؟

يطلق على المشروع واسع النطاق الذي أنتج بيانات الميزون الساحر تجربة جمال مصادم الهادرون الكبير. إنه يسعى إلى دراسة سبب عيشنا في عالم مليء بالمادة ، ولكن على ما يبدو لا توجد مادة مضادة ، وفقا ل CERN.

باستخدام كمية هائلة من البيانات من الميزونات السحرية المتولدة في مصادم الهادرونات الكبير ، قام العلماء بقياس الجسيمات بفارق 1 × 10 ^ -38 جراما. مع هذا المشط ذو الأسنان الدقيقة بشكل لا يصدق ، تمكنوا من مراقبة تذبذب تراكب الميزونات الساحرة.

كيف قام العلماء بقياس هذا الاختلاف الضئيل بشكل لا يصدق في الكتلة؟ باختصار ، ينتج LHC بانتظام ميزونات من جميع الأنواع كجزء من عمل علمائه.

“يتم إنتاج الميزونات السحرية في LHC في تصادم البروتون والبروتون ، وعادة ما تسافر بضعة ملليمترات فقط قبل أن تتحلل إلى جزيئات أخرى” ، وفقا لبيان صحفي صادر عن جامعة أكسفورد. “من خلال مقارنة ميزونات السحر التي تميل إلى السفر أبعد مقابل تلك التي تتحلل في وقت أقرب ، حدد الفريق الاختلافات في الكتلة باعتبارها العامل الرئيسي الذي يدفع ما إذا كان الميزون الساحر يتحول إلى ميزون مضاد للسحر أم لا.”

سحر ميزون التذبذبات كان يمكن أن ينقذ الكون

الآن بعد أن لاحظ العلماء أخيرا تذبذب الميزون الساحر ، أصبحوا مستعدين لفتح علبة جديدة تماما من الديدان في تجاربهم ، على أمل اكتشاف أسرار عملية التذبذب نفسها.

يمكن أن يؤدي مسار الدراسة هذا إلى فهم جديد حول كيفية بدء عالمنا في المقام الأول. وفقا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، كان يجب أن ينتج الانفجار العظيم المادة والمادة المضادة في أجزاء متساوية. لحسن الحظ ، لم يحدث ذلك – لأنه إذا حدث ذلك ، لكانت جميع جزيئات المادة المضادة قد اصطدمت بجزيئات المادة ، مما أدى إلى تدمير كل شيء.

يقول الفيزيائيون إن هناك اختلالا في المادة وتصادم المادة المضادة في عالمنا، ويمكن أن تكمن الإجابة على هذا اللغز في التذبذبات الصغيرة غير المفهومة للجسيمات مثل الميزون الساحر. يريد العلماء الآن فهم ما إذا كان معدل الانتقال من جسيم إلى جسيم مضاد هو نفسه معدل الانتقال من جسيم مضاد إلى جسيم.

اعتمادا على ما يجدونه ، فإن مفاهيمنا عن كيفية وجودنا – لماذا نعيش في عالم مليء بالمادة بدلا من المادة المضادة ، وكيف وصلنا إلى هنا – يمكن أن تتغير إلى الأبد.

المصدر / popularmechanics