قام الباحثون ببناء نموذج يتم بموجبه تغير كتلة بوزون هيغز، الذي يساعد في إنتاج كتلة الجسيمات الأولية، في بداية الكون، وبالتالي فهو أصغر بكثير مما يصفه النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات
كيف يمكننا اكتشاف معلومات جديدة عن العالم من حولنا والمواد التي يتكون منها؟ فيزياء الجسيمات هي أحد فروع الفيزياء التي تدرس الجسيمات الأولية والقوى التي تعمل فيما بينها. الجسيمات الأولية هي لبنات بناء المادة (التي لا تتكون من جسيمات أخرى) - بما في ذلك الإلكترونات والكواركات والفوتونات والجلونات - وهناك تفاعلات بينها (مثل الفعل المتبادل، أو القوة التي تمارسها على بعضها البعض أو قوة الطاقة التي تؤثر بها على بعضها البعض). الاصطدام بينهما). لا تظهر العديد من الجسيمات الأولية في الأوضاع الطبيعية في الطبيعة، ولكن يمكن إنشاؤها واكتشافها أثناء الاصطدامات النشطة لجسيمات أخرى، كما يحدث في مسرعات الجسيمات.
مسرعات الجسيمات هي أجهزة تعمل على زيادة سرعة الجسيمات عن طريق تحريكها عبر المجالات الكهربائية والمغناطيسية لإحداث تصادمات بينها، وتوجه التصادمات إلى كاشف يسجل ويجمع معلومات عن منتجاتها (الجسيمات الجديدة). وبهذه الطريقة يمكن فك خصائص الجسيمات التي تشكل المادة في الكون والقوى التي تنتقل فيما بينها.
الدكتور مايكل جيلر من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة تل أبيب هو مُنظر في فيزياء الجسيمات. يستخدم علماء الفيزياء النظرية الأدوات النظرية والرياضية لوصف الأنظمة الفيزيائية الطبيعية وتقديم تنبؤات حول سلوكها والتي يمكن اختبارها من خلال التجارب والملاحظات. يحاول الدكتور جيلر في بحثه، من بين أمور أخرى، شرح كتلة جسيم هيغز، أيضًا في سياق النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات - الذي يصف جميع الجسيمات المعروفة. وهذا الجسيم - هيجز - هو المسؤول عن كتلة جميع الجسيمات الأولية من خلال التفاعلات معها. وتتأثر كتلتها أيضًا بهذه التفاعلات. تم اكتشافه، بعد جهد طويل، في عام 2012 في LHC - أكبر معجل للجسيمات في العالم الواقع على الحدود السويسرية الفرنسية.
"النموذج القياسي هو طليعة المعرفة، لكن فيه نواقص ومشاكل"
"صحيح أن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات هو طليعة المعرفة الإنسانية، لكنه يعاني من عيوب ومشاكل. على سبيل المثال، كتلة جسيم هيغز. ويؤدي حساب كتلة هيجز، في النموذج، إلى نتيجة أكبر نسبيًا مما تم قياسه فعليًا. تتكون هذه الكتلة من تفاعلات مع العديد من الجزيئات ولكل تفاعل مساهمة مختلفة وهي أكبر بكثير من القيمة الإجمالية المقاسة. في الماضي، تم اقتراح العديد من الحلول لهذه المشكلة، ولكن مع تفعيل مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، لم تتحقق هذه التوقعات. يوضح الدكتور جيلر: "في بحثنا، نحاول حل هذا التناقض".
وفي دراستهم الأخيرة، والتي فازت بمنحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، سعى الدكتور جيلر وفريقه إلى اختبار الفرضية القائلة بأن كتلة هيغز كانت عرضة للتغيرات في الثانية الأولى من وجود الكون. ووفقا له، "لقد ركزنا على الكون المبكر لأننا نعلم أنه بعد ثانية واحدة من بدء الانفجار الكبير، بدأت العناصر الأولى (مثل الهيدروجين والهيليوم) في التكون وكانت كتلة هيغز قد تم ضبطها بالفعل على القيمة التي نعرفها. لذلك، حتى الثانية الأولى، مع توسع الكون، ربما كانت الكتلة عرضة للتغيرات، لذلك ركزنا على هذه النقطة الزمنية".
ولاختبار فرضيتهم، قام الباحثون ببناء نموذج رياضي يوسع النموذج القياسي - معادلات الجسيمات وتفاعلاتها - واختبروا حلولها في الواقع المادي للكون المبكر، عندما كان أصغر بكثير وأكثر سخونة. وهكذا اكتشفوا أن الديناميكيات بين الجسيمات الجديدة في النموذج وهيجز تدمر أي منطقة تكون فيها كتلة هيجز كبيرة جدًا، وهو ما قد يفسر سبب كون الكتلة في الكون الحالي أصغر من المتوقع.
"هذه دراسة أولية والنموذج الذي بنيناه هو مجرد اقتراح واحد لحل لغز كتلة هيغز. الجزء الرئيسي من البحث هو محاولة تأكيد النموذج. لقد فهمنا أنه لهذا الغرض، هناك حاجة إلى تجارب جديدة في المسرعات، حيث يمكن إنشاء الجسيمات المكتشفة وقياس التفاعلات بينها وبين هيغز في كاشفات مخصصة. نأمل أن يكون هذا البحث خطوة أولى في اتجاه جديد تمامًا لحل اللغز"، يختتم الدكتور جيلر.
الحياة نفسها:
الدكتور مايكل جيلر، 35 سنة، متزوج وله طفل (6)، يسكن في كريات أونو. في الماضي كان اتوداي في برنامج بساجوت وخدم في رافائيل. يعزف على البيانو (أيضًا ضمن الفرق الموسيقية)، ويحب القراءة ومشاهدة الأفلام.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
