العلماء يجدون الإجابة.. سؤال عمره 35 عاما يغير الفيزياء النووية

الذرة كما تعرف عبارة عن إلكترون يسبح حول نواة تضم نوعين من التركيبات هما البروتونات والنيوترونات (مواقع التواصل الاجتماعي)
الذرة كما تعرف عبارة عن إلكترون يسبح حول نواة تضم نوعين من التركيبات هما البروتونات والنيوترونات (مواقع التواصل الاجتماعي)

شادي عبد الحافظ

أعلن فريق بحثي دولي ضخم من جامعات ومعامل بحثية عدة عن توصله لأول مرة إلى إجابة سؤال عن طبيعة العلاقة بين الجسيمات دون الذرية داخل النواة، مما سيغير طريقة فهمنا لهذا المجال.

فقبل أكثر من ثلاثة عقود مضت، وأثناء ثورة علوم الفيزياء النووية وظهور مسرعات الجسيمات -وهي تجارب تكشف عن التركيب الداخلي للذرة بدقة- ظهر لغز مثّل عائقا أمام تطور فكرة الباحثين عن تركيب الذرة.

أعماق الذرة
الذرة كما تعرف عبارة عن إلكترون يسبح حول نواة تضم نوعين من التركيبات هما البروتونات والنيوترونات، لكن سلوك البروتونات والنيوترونات كان غريبا حقا، لأنها كانت تتصرف بطريقة ما، وهي موجودة داخل النواة، وبطريقة أخرى حينما تكون خارج النواة أثناء التجارب.

ويعني ذلك أن هناك نوعا ما من العلاقات الفيزيائية يظهر فقط داخل النواة، وخلال هذه العقود الثلاثة حاول الفيزيائيون من كل أنحاء العالم إيجاد إجابة لهذا التساؤل.

واقترن ذلك التساؤل مع آخر يقول إنه حينما تمر الكواركات داخل الذرات فإن سرعتها تتغير حسب طبيعة كل ذرة، وكلما كانت الذرة أكبر مر الكوارك خلالها بشكل أبطأ.

والكوارك هو جسيم أولي دقيق جدا يمثل التركيب الأساسي لكل من البروتونات والنيوترونات، وفي التجارب يمكن للعلماء إطلاق الكواركات على عينات من الحديد (ذرات كبيرة) على سبيل المثال، والديوتيريوم (ذرات صغيرة)، ثم ملاحظة الفارق في السرعة.

علاقة غير متوقعة
هنا جاءت الدراسة الجديدة لتوضح سر هذا الإبطاء الذي يحدث للكواركات هو أن بعض النيوترونات والبروتونات تدخل معا في علاقة قصيرة المدى، وهي التي تمثل عائقا أثناء عبوره، وكلما كانت الذرة أكبر كانت احتمالات حدوث هذه العلاقة أكبر.

هذه "الارتباطات قصيرة المدى" (Correlated pairs Short-range) بين البروتونات والنيوترونات هي شراكات عابرة داخل النواة فقط، فعندما يتداخل البروتون مع النيوترون في علاقة متبادلة تتداخل هياكلهما لفترة وجيزة جدا، ثم تنفصل عن بعضها البعض.

ويعتقد باحثو الدراسة أن ما نسبته 20% فقط من البروتونات والنيوترونات في النواة توجد في تلك الحالة في أي لحظة.

وما زالت طبيعة هذه الارتباطات غير مفهومة كليا، لكن التعديلات التي أضافها النموذج الجديد على المعادلات سيؤثر -بحسب الدراسة- بشكل جذري على مستقبل فيزياء الجسيمات ككل، لأنها تضبط دقة توقعات الباحثين، مما يؤثر بقوة على موضوعات مهمة كتجارب النيوترينو أو ما تسمى "فيزياء ما بعد النموذج المعياري".

المصدر : الجزيرة

حول هذه القصة

من نظرية "إشعاع هوكينغ" التي قالت إن الثقوب السوداء تنفث إشعاعات، إلى الإشكال الكبير حول "مفارقة المعلومات" الذي حيّر علماء الفيزياء؛ كان هوكينغ محل إلهام للكثيرين ولن ينتهي قريبا.

رحل عملاق الفيزياء النظرية ستيفن هوكينغ، الرجل الذي أصيب بشلل منعه منذ شبابه عن الحركة والكلام، إلا أن إرادته جعلته يقدم نموذجا في العطاء والإيجابية، كما أرسى مفاهيم علمية جديدة.

المزيد من علوم
الأكثر قراءة