ظاهرة الكم الغامضة تسمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة على قلب الذرة

كتبت: مروة الكفراوى

تتماوج بهدوء في قلب كل ذرة في الكون رياح دوامة من الجسيمات التي تتوق الفيزياء إلى فهمها.
لا يوجد مسبار ولا مجهر ولا آلة للأشعة السينية يمكنها أن تأمل في فهم الضبابية الفوضوية للتروس الكمومية التي تدور داخل الذرة ، مما يترك علماء الفيزياء لوضع نظريات أفضل ما يمكنهم بناءً على حطام الاصطدامات عالية السرعة داخل مصادمات الجسيمات.
و يمتلك الباحثون الآن أداة جديدة توفر لهم بالفعل لمحة صغيرة عن البروتونات والنيوترونات التي تشكل نوى الذرات واحدة تعتمد على تشابك الجسيمات التي يتم إنتاجها عندما تتخطى ذرات الذهب بعضها البعض بسرعة.
باستخدام مصادم الأيونات الثقيل النسبي القوي (RHIC) في مختبر بروكهافن الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أظهر العلماء كيف يمكن استخلاص تفاصيل دقيقة حول ترتيب بروتونات الذهب والنيوترونات باستخدام نوع من التداخل الكمي لم يسبق له مثيل في التجربة.
و يقول الفيزيائي جيمس دانييل براندنبورغ وهو باحث سابق في Brookhaven وهو الآن عضو في تعاون STAR و هذه التقنية مشابهة للطريقة التي يستخدم بها الأطباء التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني) لمعرفة ما يحدث داخل الدماغ وأجزاء الجسم الأخرى.
لكن في هذه الحالة نحن نتحدث عن رسم خرائط للميزات على مقياس الفمتومتر أرباع المليون من المتر حجم البروتون الفردي.
في مصطلحات الكتاب المدرسي يمكن وصف تشريح البروتون بأنه ثلاثي من لبنات البناء الأساسية تسمى الكواركات المرتبطة ببعضها البعض عن طريق تبادل جسيم حامل للقوة يسمى غلوون.
لو قمنا بالتكبير ومراقبة هذا التعاون بشكل مباشر ، فلن نرى شيئًا رائعًا و تنبثق الجسيمات والجسيمات المضادة من الوجود وتخرج منه في رغوة هائجة من الجنون الإحصائي حيث تكون قواعد توزيع الجسيمات غير متسقة.
ويتطلب وضع قيود على حركات وعزم الكواركات والجلوونات بعض التفكير الذكي ، لكن الدليل القاطع هو ما يرغب به الفيزيائيون حقًا.
لسوء الحظ فإن مجرد تسليط الضوء على البروتون لن ينتج عنه لقطة لأجزائه المتحركة. وتلعب الفوتونات والغلونات قواعد مختلفة تمامًا مما يعني أنها غير مرئية بشكل فعال لبعضها البعض.
ومع ذلك هناك ثغرة يمكن لموجات الضوء المشبعة بطاقة كافية أحيانًا أن تولد أزواجًا من الجسيمات التي تجلس على حافة الوجود قبل أن تختفي مرة أخرى من بينها الكواركات والكواركات المضادة.
في حالة حدوث هذا الانبثاق التلقائي على مرمى سمع نواة الذرة يمكن أن يختلط الوميض الشرير للكواركات المتعارضة مع الدوامات الدوامة من الغلوونات وتشكل مؤقتًا تكتلاً يُعرف باسم جسيم rho ، والذي في جزء من الثانية يتحطم إلى زوج من الكواركات المشحونة. تسمى الجسيمات بيونات .
وتتكون هذه الأزواج من بيون موجب و يتكون من كوارك علوي وسفلي مضاد للكوارك وبيون سالب مكون من كوارك سفلي وكوارك مضاد علوي.
قد يخبرنا تتبع مسار وخصائص البيونات التي تشكلت بهذه الطريقة بشيء عن عش الدبابير الذي وُلد فيه.

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى