phpajnER2

<h1 class="ql-direction-rtl ql-align-center">بهدف فك رموز الكون المبكر.. كاشف جسميات جديد يجتاز الاختبارات القياسية</h1>&nbsp;اجتاز كاشف جسيمات جديد قوي اختبارًا حاسمًا في مسعاه لفك شيفرة مكونات الكون في مراحله الأولى. يُعد مرصد (sPHENIX) أحدث التجارب في مصادم الأيونات الثقيلة النسبي بمختبر بروكهافن الوطني، وهو مصمم لقياس نواتج تصادم الجزيئات عالية السرعة بدقة. ويأمل العلماء من خلال هذه النتائج، إعادة بناء خصائص بلازما الكوارك-غلوون (QGP)، وهي خليط فائق الحرارة من الجسيمات دون الذرية المعروفة بالكواركات والغلوونات، يُعتقد أنها تكونت في غضون ميكروثوانٍ قليلة بعد الانفجار العظيم. وبسرعة مماثلة، اختفت هذه البلازما الغامضة، مبردة ومتجمعة لتشكّل البروتونات والنيوترونات، التي تشكّل المادة العادية التي نعرفها اليوم. أجرى اليوم مرصد sPHENIX قياسًا أساسيًا أثبت امتلاكه الدقة المطلوبة لإعادة بناء وفهم الخصائص الأولية لبلازما الكوارك-غلوون. في ورقة نشرت في مجلة الفيزياء عالية الطاقة، أفاد العلماء أن مرصد sPHENIX تمكن من قياس دقيق لعدد وطاقة الجسيمات التي انطلقت من أيونات الذهب التي تصادمت تقريبًا بسرعة الضوء. يُعد هذا الاختبار في الفيزياء (الشمعة القياسية)، أي أن القياس يمثل ثابتًا معروفًا جيدًا يمكن استخدامه لتقييم دقة المرصد. نجح مرصد sPHENIX في قياس عدد الجسيمات المشحونة الناتجة عند تصادم أيوني ذهب، وتحديد كيف يتغير هذا العدد عند التصادم المباشر للأيونات مقارنةً بالتصادم الجانبي. أظهرت قياسات المرصد أن التصادمات المباشرة أنتجت عشرة أضعاف عدد الجسيمات المشحونة، وكانت طاقتها أيضًا أكبر بعشرة أضعاف مقارنة بالتصادمات الأقل مباشرة. «هذا يشير إلى أن المرصد يعمل كما ينبغي. يشبه الأمر إرسال تلسكوب جديد إلى الفضاء بعد عشر سنوات من بنائه، والتقاط أول صورة له. قد لا تكون الصورة لشيء غير مسبوق تمامًا، لكنها تثبت أنه أصبح جاهزًا لبدء كشوفات علمية جديدة». «بفضل هذا الأساس القوي، يتمتع sPHENIX بالقدرة على تعزيز دراسة بلازما الكوارك-غلوون بدقة أكبر ووضوح أفضل. ستساعدنا دراسة تطور وبنية وخصائص QGP، في إعادة بناء ظروف الكون المبكر». جميع مؤلفي الورقة هم أعضاء في تعاون sPHENIX، الذي يضم أكثر من 300 عالم من مؤسسات مختلفة حول العالم، منهم فيزيائيون من مركز Bates للأبحاث والهندسة في MIT. صُممت مسرعات الجسيمات مثل RHIC في بروكهافن لتسريع الجسيمات بسرعات نسبية، أي قريبة من سرعة الضوء. عندما تتحرك هذه الجسيمات في حزم متعاكسة وتُعاد لتصطدم، يمكن لأي تصادم أن يطلق كمية هائلة من الطاقة. في الظروف المناسبة، قد توجد هذه الطاقة لفترة قصيرة جدًا في شكل بلازما الكوارك-غلوون، المادة ذاتها التي انبثقت من الانفجار العظيم. كما في الكون المبكر، لا تدوم بلازما الكوارك-غلوون طويلًا في مسرعات الجسيمات. إذا أنتجت تلك البلازما، فإنها تستمر فقط مدة 10 أس^-22 ثانية تقريبًا، أي جزء من تريليون من التريليون من الثانية. في هذه اللحظة، تكون البلازما شديدة الحرارة، تصل إلى تريليونات الدرجات المئوية، وتتصرّف سائلًا مثاليًا، يتحرك وحدةً واحدة بدلًا من مجموعة جسيمات عشوائية. بعد لحظات، يختفي هذا السلوك الغريب، وتبرد البلازما وتتحول إلى جسيمات عادية مثل البروتونات والنيوترونات، التي تتدفق من مكان التصادم. «لن ترى بلازما كوارك غلون ذاتها أبدًا، بل ترى آثارها، في صورة الجسيمات الناتجة من تحللها. مع sPHENIX، نريد قياس هذه الجسيمات لإعادة بناء خصائص البلازما، التي تختفي في لحظة». مرصد sPHENIX هو الجيل الجديد من تجربة PHENIX الأصلية في بروكهافن، التي كانت تقيس تصادمات الأيونات الثقيلة التي ينتجها RHIC. في 2021، تم تركيب sPHENIX بدلًا من سابقه، نسخةً أسرع وأقوى، مصممة للكشف عن العلامات الدقيقة والزائلة لبلازما الكوارك-غلوون. المرصد نفسه بحجم منزل مكوّن من طابقين ويزن 1000 طن. يقع عند تقاطع الحزمتين الرئيسيتين للمصادم، حيث تلتقي الجسيمات النسبية المسرّعة من اتجاهين متعاكسين لتتصادم، منتجة جسيمات تنطلق نحو المرصد. يستطيع sPHENIX رصد وقياس 15,000 تصادم للجسيمات في الثانية، بفضل مكوناته المبتكرة متعددة الطبقات، متضمنةً مايكرو-فيرتكس، جهاز فرعي صممه علماء من مركز Bates للأبحاث والهندسة. تمكّن أنظمة المرصد sPHENIX عمل كاميرا ثلاثية الأبعاد عملاقة تتعقب عدد الجسيمات وطاقتها ومساراتها خلال انفجار الجسيمات الناتج من تصادم واحد. «يستفيد sPHENIX من التطورات في تكنولوجيا المراصد منذ تشغيل RHIC قبل 25 عامًا، لجمع البيانات بأسرع معدل ممكن. هذا يسمح لنا باستكشاف العمليات النادرة للغاية لأول مرة». في خريف 2024، أجريت على المرصد تجربة الشمعة القياسية لتقييم سرعته ودقته. على مدى ثلاثة أسابيع، جمع العلماء بيانات من sPHENIX في أثناء تسريع المصادم وتصادم حزم أيونات الذهب بسرعة الضوء. أظهر تحليل البيانات أن sPHENIX قاس بدقة عدد الجسيمات المشحونة الناتجة من تصادم أيونات الذهب. كان المرصد حساسًا لشدة التصادم المباشر، وبيّن أن التصادمات المباشرة أنتجت جسيمات أكثر وطاقة أكبر مقارنةً بالتصادمات الأقل مباشرة.&nbsp;

بهدف فك رموز الكون المبكر.. كاشف جسميات جديد يجتاز الاختبارات القياسية

phptHHHOJ

<h1 class="ql-direction-rtl ql-align-center">العلماء يعيدون خلق ظروف الكون المبكر في مصادم الهادرونات الكبير</h1> أحرز فريق من الباحثين تقدمًا كبيرًا في فهم كيفية تصرف بعض من أثقل الجسيمات في الكون، تحت ظروف شديدة القسوة تشبه تلك التي كانت سائدة بعد الانفجار العظيم مباشرةً. تقدم الدراسة رؤى جديدة حول القوى الأساسية التي شكلت كوننا، التي لا تزال تؤدي دورًا محوريًا في توجيه تطوره حتى يومنا هذا. ركزت الدراسة على الجسيمات التي تحتوي على كواركات ثقيلة، وهي اللبنات الأساسية لبعض أضخم الجسيمات في الوجود. هذه الجسيمات، المعروفة باسم الهادرونات ذات الشحنة الساحرة والقاعية، توفر نوافذ فريدة لفهم المادة في ظروف تكاد تكون مستحيلة التكرار طبيعيًا على الأرض. لدراسة هذه الظروف القصوى، يحطم العلماء نوى الذرات بعضها ببعض بسرعات تقترب من سرعة الضوء، باستخدام مسرّعات جسيمات ضخمة مثل مصادم الهادرونات الكبير ومصادم الأيونات الثقيلة النسبية. تولد هذه الاصطدامات درجات حرارة تتجاوز ألف ضعف حرارة مركز الشمس، ما يؤدي إلى تكوين حالة مؤقتة من المادة تُعرف باسم بلازما الكوارك-غلون، وهي حساء من الجسيمات الأساسية التي كانت موجودة قبل ميكروثوان قليلة من الانفجار العظيم.&nbsp; مع تبريد هذه البلازما الساخنة بشكل مذهل، تتحول إلى مادة هادرونية، وهي مرحلة تتكون من جسيمات مألوفة مثل البروتونات والنيوترونات، إلى جانب جسيمات غريبة تُعرف بالباريونات والميزونات. يساعد فهم هذه التحوّلات العلماء في تجميع الصورة الكاملة لكيفية تطور المادة في الكون المبكر، من ذلك الحساء الفوضوي من الجسيمات الأساسية إلى المادة المنظمة التي نراها اليوم. تعمل الكواركات الثقيلة مثل حساسات دقيقة في هذه البيئات القاسية. وبسبب كتلتها الكبيرة، تتحرك هذه الكواركات أبطأ من الجسيمات الأخف وتتفاعل بشكل مختلف مع محيطها. ما يجعلها مثالية لاستكشاف خصائص المادة الساخنة والكثيفة التي تمر خلالها. يشبه ذلك إلقاء كرة ثقيلة في مسبح مزدحم بالسباحين. حتى بعد انقشاع الرشة الأولى وهدوء أكبر الأمواج، تستمر الكرة في الاصطدام بالسباحين والحركة داخل الماء. بالمثل، تستمر الجسيمات الثقيلة التي تنتج في الاصطدامات النووية في التفاعل مع الجسيمات المحيطة، حتى بعد انقضاء أكثر المراحل حرارة وفوضوية. ركزت البحوث السابقة أساسًا على المرحلة الأولية من بلازما الكوارك-غلون شديدة الحرارة. بالمقابل تكشف الدراسة الجديدة أن لمرحلة التبريد التالية -حين يتحول النظام إلى مادة هادرونية- دورًا حاسمًا في تحديد كيفية تصرف الجسيمات وما يمكن للعلماء ملاحظته في تجاربهم. درس الباحثون كيفية تفاعل الهادرونات الثقيلة، وبالأخص الميزونات من نوع D وB -وهي جسيمات تحتوي على الكواركات الساحرة والقاعية- مع الجسيمات الأخف خلال فترة الانتقال هذه. تؤثر هذه التفاعلات في كميات يمكن قياسها مثل أنماط تدفق الجسيمات وفقدان الطاقة، ما يوفر بيانات قيّمة حول الخصائص الأساسية للمادة تحت ظروف قصوى. «هذه المرحلة التي يكون فيها النظام قد برد بالفعل، تؤدي دورًا مهمًا في كيفية فقدان الجسيمات للطاقة وتدفقها معًا. تجاهل هذه المرحلة يعني فقدان قطعة حاسمة من اللغز». فهم سلوك الجسيمات الثقيلة في المادة الساخنة أمر أساسي لرسم خريطة خصائص الكون المبكر والقوى الأساسية التي تحكمه. تمهد هذه النتائج الطريق لتجارب مستقبلية على طاقات أقل، تشمل الدراسات المخططة في مسرع البروتون الفائق في سيرن والمنشأة المرتقبة FAIR في ألمانيا.&nbsp; يساعد هذا البحث في الإجابة عن أسئلة جوهرية حول كيفية تطور كوننا من لحظاته الأولى إلى الكون المعقد الذي نراه اليوم. بدراسة المادة في أقصى الظروف الممكنة، يواصل العلماء كشف أسرار أصلنا والقوى التي تشكل واقعنا نفسه. &nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;

أمير المريمي

الأعمال

بهدف فك رموز الكون المبكر.. كاشف جسميات جديد يجتاز الاختبارات القياسية

العلماء يعيدون خلق ظروف الكون المبكر في مصادم الهادرونات الكبير