كيف يتفاعل الضوء مع المادة عند طاقات مرتفعة؟

“علماء يحضرون لمجموعة من الاختبارات التجريبية لتوضيح كيفية تفاعل الجسيمات الضوئية مع المادة عند الطاقات المرتفعة”

تعتبر التصادمات التي تحصل بين الجسيمات الذرية و الجسيمات الما دون ذرية عند طاقات مرتفعة، أحد العوامل الهامة جداً التي تؤمن معلومات دقيقة حول كيفية تشكل الكون و بدايته، و عن القوى الذرية المختلفة، و عن كيفية تشكل الجسيمات الأساسية و تفاعلها مع بعضها البعض.

آدام بزداك و زميله فلاديمير سكوكوف من مخبر بروكهافن الوطني في الولايات المتحدة الأمريكية، قد قاما مؤخراً باقتراح مخطط يسمح لنا بأفضل فهم و استيعاب ممكن لكيفية تفاعل الضوء مع الجسيمات الدون ذرية، و ذلك خلال التصادمات ذات الطاقة العالية.

فعند البدايات و المراحل المبكرة جداً للكون، لم يكن هناك ذرات: المستويات الطاقية كانت عالية جداً بحيث أن الذرات كانت ممزقة الأوصال، و بدلاً منها، كان يوجد هناك خليط من الجسيمات الدون ذرية مثل الكواركات و الغلوونات، و هي الجسيمات التي تشكل البروتونات و النترونات ضمن النواة الذرية، و لكن عند طاقات مرتفعة جداً فالكواركات و الغليونات ستشكل سحابة ساخنة تعرف بـ “كوارك-غلوون بلازما”، و هذه السحب البلازمية يمكن أيضاً تشكيلها بوسائل اصطناعية، عبر سحق ذرتين متصادمتين معاً، مثلما يجري حالياً في مشروع “فينكس PHENIX” و ذلك في صادم الأيونات الثقيلة النسبي في جامعة بروكهافن.

في هذه التجارب، فقد تم مشاهدة الضوء (الفوتونات) المنبعث من منطقة التصادم يتغير بشدة تعتمد على اتجاه الإصدار الضوئي نفسه، و هذا التوزع الغير متكافئ و المتفاوت للفوتونات مشابه للنمط المتوقع في الـ “كوارك-غلوون بلازما” و هو الأمر الذي فاجأ العلماء.
“الفوتونات لا تتفاعل مع المادة المُكوَنة، و هي غير حساسة لشكل الكرة النارية” كما يقول بزداك، و يتابع توضيحه :” هذه متناقضة واضحة، و لا يوجد أي تفسير قوي حاليا. من الواضح أننا لا نفهم العديد من الأمور الأساسية”.

و على الرغم من أن العديد من النظريات، مثل دور الحقل المغناطيسي، قد تم اقتراحها و التي من الممكن أن تقدم تفسيراً لهذا الأمر، إلا أنه حتى الآن لا يوجد تفسير واضح، و ما قام به بزداك و زميله سكوكوف هو اقتراح مخطط يهدف لتحديد فيما إذا كانت الحقول المغناطيسية مسؤولة بالفعل عن هذه المتناقضة أم لا، أو أن الفوتونات تنتج بشكل متفاوت و غير موحد عن هذه التصادمات، ببساطة!

الدراسة النظرية التي قام بها هذان العالمان، تقارن أنماط الإصدار المختلفة للفوتونات لأنماط مختلفة من “كوارك-غلوون بلازما” و أعداد مختلفة من الجسيمات التي تكون و تشكل حقولاً مغناطيسية، و في حال كان شكل و نمط إصدار الفوتون يتبع لـ “كوارك-غلوون بلازما”، فعندها يمكن التحقق من الترابط المباشر ما بين هاتين الظاهرتين.

التحقق التجريبي من افتراضهما النظري سيكون الخطوة التالية، و هنا يقول بزداك :” أنا أعتقد أن عملنا قد انتهى، و الكرة الآن بملعب التجريبيين، و إن تنفيذ مخططنا هو الخطوة المقبلة، وهو ما يتم الآن دراسته و تجريبه عبر المشروع التشاركي فينكس”.

ترجمة: ماريو رحال
مراجعة أولى: إليو خوري
مراجعة ثانية: منير عفيفي

المصدر:
http://phys.org/news/2013-08-experimental-interacts-high-energies.html