لعقود طويلة, كانت مبادئ و قوانين الفيزياء المعروفة و المستخدمة مبنية على مفهومنا في تفسير تفاعل الأجسام و الجسيمات مع بعضها البعض داخل الكون, لطالما كان هذا النوع من المفاهيم مبني على طريقتنا في فهم الكون, و كانت الطريقة المُثلى في فهم الكون هي فهم القوى الأربعة المكونة له, او بصيغة اخرى, القوى التي تُقرر ماهية الكون و كيفية حصول التفاعلات داخله, و هذه القوى هي :- الجاذبية, الكهرومغناطيسية, النووية القوية, و اخيرا النووية الضعيفة .
و لكن في بحث نُشر مؤخرا صادر عن مختبر المسرع الوطني Fermilab في ولاية الينوي الأمريكية, وجد البحث أدلة جديدة تشير إلى أن جسيمًا دون ذري يسمى الميون لا يتبع قوانين الفيزياء المعروفة لدينا, اي وفقًا للنموذج القياسي ، او النظرية الأساسية لكيفية تفاعل الجسيمات, و التي يمكن عادةً قياس هذه الحركات والتنبؤ بها بأدق التفاصيل قبل حدوثها.
اذ كشفت تجربة المختبر Fermilab ، المسماة Muon g-2 ، أن جسيمات الميونات تتصرف بشكل مختلف قليلاً عن نظريات الفيزياء المقبولة حاليًا , اذ يشير هذا الانحراف الطفيف إلى أن الجسيمات أو القوى الأخرى التي لم يفسرها النموذج القياسي تؤثر على جسيمات الميون. مما يرشح وجود مفهوم طاقة او قوة جديدة غير معروفة, و التي يُعتقد انها هي القوة الخامسة للكون, و لفهم الموضوع أكثر, يجب علينا طرح السؤال التالي :-
ما هي الميونات ؟
الميون هو جسيم أولي مشابه للإلكترون ، بشحنة كهربائية −1 e ودوران 1/2 ، ولكن مع كتلة أكبر بكثير من الألكترون. تصنف على أنها من اللبتونات, و كما هو الحال مع اللبتونات الأخرى ، لا يُعرف أن للميون أي بنية فرعية – أي لا يُعتقد أنه يتكون من أي جسيمات اخرى اصغر او ابسط منه -.
و الميون هو جسيم دون ذري غير مستقر بمتوسط عمر يبلغ 2.2 ميكرو ثانية ، أطول بكثير من العديد من الجسيمات دون الذرية الأخرى. كما هو الحال مع اضمحلال النيوترون غير الأولي (مع عمر حوالي 15 دقيقة). و بسبب اختلاف الكتلة بين الميون والمجموعة الناتجة عن الاضمحلال هو اختلاف صغير ، مما يعطي حرية حركية قليلة للأضمحلال. ينتج اضمحلال الميون دائمًا ما لا يقل عن ثلاثة جسيمات ، والتي يجب أن تتضمن إلكترونًا بنفس شحنة الميون ونوعين من النيوترينوات.
مثل كل الجسيمات الأولية، يمتلك الميون جسيمًا مضادًا مقابل شحنة معاكسة (+1 e) ولكن له كتلة ودوران متساويان: (و يسمى أيضًا الميون الموجب).
تعتبر الميونات مرشحًا جيدًا لمساعدة علماء الفيزياء على دراسة العالم دون الذري لأنه يمكن اكتشافها وقياسها بسهولة باستخدام القدرات التكنولوجية الحالية. يتم إنشاؤها بشكل طبيعي عندما تصل الأشعة الكونية القادمة من الشمس والكواكب الأخرى والكون خارج نظامنا الشمسي إلى الغلاف الجوي للأرض وتتفاعل معه. هذه الجسيمات أثقل بحوالي 200 مرة من الإلكترونات.
يقول د. روبرتس ، أستاذ الفيزياء في كلية الفنون والعلوم بجامعة بوسطن: “الميونات أشقاء أثقل للإلكترون ، ولديهم شحنة كهربائية”. تدور الميونات مثل الإلكترونات. “لأن لديهم شحنة كهربائية ويدورون حولهم ، فإنهم يولدون مجالًا مغناطيسيًا – يتصرفون مثل مغناطيس دوار صغير.” هذا الدوران هو مفتاح قدرة العلماء على اكتشاف سلوكهم وما هي الجسيمات والقوى الأخرى التي تؤثر على الميونات.
في فيرميلاب FermiLab ، تستخدم آلة ضخمة على شكل كعكة دائرية – مُدمجة مع الإلكترونيات والدوائر المصممة خصيصًا من قبل روبرتس وغيره من علماء الفيزياء في جامعة بوسطن – مجالات مغناطيسية قوية لحبس الميونات في مضمار سباق مغناطيسي بينما تتحرك الجسيمات حولها بسرعات عالية بشكل لا يصدق ، تقريبًا في سرعة الضوء. داخل الجهاز ، يتم تحطيم البروتونات في هدف معدني ، مما يحاكي الاصطدام الذي يحدث عندما تضرب الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض. وما هي النتيجة؟ يتم إنتاج ملايين الميونات كل ثانية .
قول روبرتس: “تتفق نتيجة Fermilab مع نتيجة BNL”. مجتمعة ، تشير تجارب BNL و Fermilab إلى أن احتمال أن تكون النتائج تقلبًا إحصائيًا هو حوالي 1 من 40000. وهذا يعني أنه من المحتمل جدًا إحصائيًا أن تكون الجسيمات أو القوى غير المكتشفة تتصادم مع الميونات الدوارة ، مما يؤثر على قوتها المغناطيسية ومقدار التذبذب الذي تظهره. عندما كانت نتيجة BNL هي الوحيدة من نوعها ، لا يزال الشك قائما. الآن ، تم إعادة إنتاجه في فيرميلاب بقياسات أكثر دقة.
جاري تحليل البيانات في المرحلتين الثانية والثالثة من التجربة. الجولة الرابعة مستمرة ، والتشغيل الخامس مخطط له. إن الجمع بين النتائج من جميع الأشواط و المراحل الخمسة في Fermilab سيمنح العلماء قياسًا أكثر دقة لتذبذب الميون ، مما يكشف بدرجة أكبر من اليقين ما إذا كانت الفيزياء الجديدة و القوة الجديدة مختبئة داخل رغوة الجسيمات التي تدور حول الميونات.
يقول عالم Fermilab ، كريس بولي ، الذي كان طالب دراسات عليا في تجربة Brookhaven في عام 2001 ، إن الاختراق الأخير يجعل كل الصبر والوقت الضروريين جديرين بالاهتمام.
اذ رغم دقة الحساب التي تصل الى نسبة خطأ 1 من 400 مليار, و تأتي النتائج تجريبية لتفاعل الميون بطريقة غير مألوفة و شاذة, مما يعني ترجيح ان هذا الجسيم يتفاعل مع جسيمات اخرى غير مكتشفة, و يُؤثر عليه من طاقة او قوة اخرى غير مرصودة او مكتشفة سابقا, مما يرجح دليل قوي على دعم وجود القوة الخامسة في الكون, و التي تعتبر فرضية غير مرصودة او مثبتة .
و رغم التكهنات التي تقول بان هذه القوة هي نوع من القوة او الطاقة المظلمة الغير مرصودة هي الاخرى, الا ان الابحاث الجديدة التي بين يدينا و حد هذه اللحظة تؤكد على عدم معرفتنا بنوع هذه القوة الجديدة, و لا نعلم ماهيتها, و لكن تؤكد في نفس الوقت على وجود هذه القوة او الجسيمات المتفاعلة التي لا نعلم عنها شئ.
مع دلالة إحصائية ( او دقة شذوذ القياس ) تبلغ 4.2 سيجما ، لا يستطيع الباحثون القول بعد أنهم توصلوا إلى اكتشاف. اذ حسب النموذج المعياري الحالي يجب ان يكون شذوذ القياس ما لا يقل عن 5 سيجما, مقارنة مع ما حصل في مصادم الهايدرونات الكبير CERN في سويسرا سابقا اذ وصلت الدلالة الى 7 سيجما !. و لكن الأدلة على وجود فيزياء جديدة في الميونات و الكون ما تزال هي المرشح في التفسير الحالي.
اذ يُرجح في حال اكتشاف و معرفة و تحديد هذه الطاقة او الجسيمات الجديدة سقوط او استبدال النموذج المعياري الفيزيائي الحالي الصامد حتى اللحظة منذ القرن ال20, مما سيجعلنا امام نوع جديد من الفيزياء و مفهوم اخر, جديد عن الكون و عن تطبيقاته .
انشاء و ترجمة و تحرير :-
علي رضا
المصادر :-
