phpMzxNTf

<h1 class="ql-align-right ql-direction-rtl">مرآة مظلمة لكوننا قد تكشف أسرار المادة المظلمة</h1> &nbsp; &nbsp;تُعدّ المادة المظلمة واحدة من أعقد ألغاز الكون؛ فهي لا تُصدر إشعاعًا ولا تحجبه، ما يعني أنه لا توجد لدينا أي وسيلة لرصدها مباشرةً. ولأن التفسيرات التقليدية لم تستطع إلى الآن توضيح ماهية المادة المظلمة، اتجه عالم فيزياء إلى طرحٍ غير تقليدي في سلسلة من ورقتين علميتين.&nbsp;اقترح عالم الفيزياء ستيفانو بروفومو من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز تفسيرين غريبين -لكنهما ليسا مستحيلين- لأصل المادة المظلمة المسؤولة عن شذوذات الجاذبية التي تُرصد في أنحاء الكون.&nbsp;في الورقة الأولى التي نُشرت في مايو 2025، يقترح بروفومو أن المادة المظلمة قد تكون وُلدت في مرآة مظلمة لكوننا، إذ تتكون المادة من نُسَخ مظلمة من الجسيمات المشابهة للبروتونات والنيوترونات لدينا.أما في الورقة الأخرى التي نُشرت في يوليو 2025، يقترح بروفومو أن جسيمات المادة المظلمة ربما تشكّلت عند حدود الأفق الكوني (حافة الكون المرئي) في أثناء مرحلة التوسع السريع التي أعقبت الانفجار العظيم.&nbsp;يقول بروفومو: «ما زالت كلتا الآليتين في إطار افتراضي محض، لكنهما تقدمان سيناريوهات متكاملة وقابلة للحساب، ولا تعتمد على النماذج التقليدية لجسيمات المادة المظلمة التي تتعرض لضغط متزايد بسبب النتائج التجريبية السلبية».&nbsp;ما زلنا نجهل طبيعة المادة المظلمة نظرًا لندرة الأدلة المتوفرة عنها، وكل ما يؤكد وجودها هو أن قوى الجاذبية في الكون أشد بكثير مما يُفترض أن تكون عليه حتى بعد احتساب جميع المجرات والنجوم وسُحب الغبار السابحة بصمت وظلام بين النجوم.&nbsp;المادة المظلمة هو الاسم المؤقت الذي نطلقه على الكيان المسؤول عن هذه الزيادة في الجاذبية، وقد اقترح العلماء مجموعة من الاحتمالات النظرية لتفسيرها، تتراوح بين كتل بحجم الكواكب وجسيمات قصيرة العمر. ولكن حتى مع كل الجهود البحثية المكثفة والمستمرة، لم نتحقق من صحة أي من هذه الاحتمالات حتى الآن.&nbsp;لجأ بروفومو إلى مجالات فيزيائية مختلفة في بحثه عن بدائل جديدة للمادة المظلمة. ففي الورقة الأولى، لجأ إلى الديناميكا اللونية الكمومية، التي تصف القوة الشديدة التي تربط الكواركات والغلوونات بجسيمات مثل البروتونات والنيوترونات.&nbsp;وفقًا لهذه النظرية، يوجد كون مرآوي -نوعًا ما- داخل كوننا، وفيه تكون القوة النووية القوية بنسخة مختلفة تربط جسيمات أساسية مخفية عن نموذجنا القياسي.تشير ورقة بروفومو إلى أنه في ظل ظروف محددة في المراحل المبكرة من عمر الكون، تجمعت هذه الجسيمات الخفية لتصل كثافتها إلى مستوى يسمح بتكوين ثقوب سوداء من المادة المظلمة، تتفاعل مع كوننا المرئي عبر الجاذبية فقط.&nbsp;في الورقة الثانية، استند بروفومو إلى نظرية المجال الكمي عند الأفق الكوني، الذي يشبه أفق حدث الثقب الأسود ولكن بنسخة على نطاق الكون، أي حافة الكون المرئي التي لن نتمكن أبدًا من استكشاف ما وراءها.&nbsp;وفقًا للنظرية الكونية الحالية، مرّ الكون بفترة من التوسع المتسارع بعد الانفجار العظيم، وفي هذه الفترة، كان من الممكن أن تولّد التقلبات الكمومية جسيمات المادة المظلمة تلقائيًا عند الأفق الكوني بكتل مختلفة.&nbsp;كلا التفسيرين جديدان وغير تقليديين، لكنهما يستندان إلى أسس نظرية قوية، ومن المتوقع أن يكونا قابلين للاختبار في تجارب مستقبلية. ومع أن هذه النماذج المقترحة حديثًا تحتاج إلى مزيد من الجهد لتطويرها، فإن بروفومو يشير إلى أنها تفتح آفاقًا جديدة لاستكشاف المادة المظلمة التي تملأ الكون وفهمها.

مرآة مظلمة لكوننا قد تكشف أسرار المادة المظلمة

phpuFFahZ

<h1 class="ql-align-center ql-direction-rtl">كيف نعرف بالضبط ما يحدث على المستوى الجزيئي في أثناء العمليات فائقة السرعة؟</h1> &nbsp;في لمح البصر، يظهر مركب كيميائي في اللهب ثم يليه آخر، قبل أن يتبددا ويظهر غيرهما. يتيح تحديد الجزيئات الموجودة في هذه اللحظات العابرة للعلماء فهمًا أعمق للآليات الكيميائية الدقيقة التي تحكم سير العملية. لكن، تعجز الأساليب التقليدية لقياس أحجام الجزيئات عن رصد العمليات السريعة والعابرة بهذا الشكل. أما المجهر الضوئي الكلاسيكي فلا يفتقر الى السرعة فحسب بل يعجز أيضًا عن تمييز البنية المكانية للجزيئات، التي لا يتجاوز حجمها عادة بضعة نانومترات، أي أجزاء من مليار من المتر. في خطوة جديدة، طوّر فريق بحثي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بقيادة ليهونغ وانغ، أستاذ الهندسة الطبية والهندسة الكهربائية، أداة جديدة تُعرف باسم «التصوير المضغوط فائق السرعة لتباين الاستقطاب المستوي ثنائي البعد فائق السرعة–CUP2AI» تتيح هذه الأداة تتبع الأحداث الديناميكية فائقة السرعة، ما يفتح آفاقًا واسعة ليس فقط في أبحاث الاحتراق، بل أيضًا في مجالات واعدة مثل تصميم الأدوية وتكوين الجسيمات النانوية. قدم وانغ وزملاؤه في ورقة بحثية تقنية CUP2AI، ووصفوا نجاحها في تصوير المواد الكيميائية المسرطنة داخل اللهب، وكذلك تصوير مادة فلورية شائعة تُستخدم في التطبيقات الطبية الحيوية في أثناء وجودها في الماء. يقول وانغ، العضو التنفيذي للهندسة الطبية في معهد كاليفورنيا للتقنية: «عندما يكون الحدث سريعًا، ترغب في مشاهدته بأكمله ديناميكيًّا. تريد فهم العملية الفيزيائية في الزمان والمكان معًا، وهذا بالضبط ما تتيحه لنا تقنية التصوير فائقة السرعة الجديدة». يقول بنغ وانغ، الباحث السابق ما بعد الدكتوراه في مجموعة ليهونغ وانغ والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة، بالاشتراك مع يوجيشوار ناث ميشرا من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومختبر الدفع النفاث (JPL) والمعهد الهندي للتكنولوجيا في جودبور، وفلوريان ج. باور من جامعة فريدريش-ألكسندر في إرلنغن-نورنبيرغ في ألمانيا: «لنأخذ احتراق اللهب مثلًا، يحتاج العلماء إلى دراسة ألسنة اللهب باستخدام انواع مختلفة من الوقود، لفهم العمليات الجارية تمامًا، ما يعني أن التفاعلات الكيميائية ستحدث بطرق مختلفة، ما يغير من ظروف التفاعل، إذ ستُنتِج كل حالة مجموعة فريدة من الجزيئات، وسيمكّننا معرفة حجمها من فهم كيفية حدوث هذه التفاعلات لمختلف أنواع الوقود وفي ظروف متباينة. سنحتاج إلى فهم هذه التفاعلات الكيميائية نظرًا إلى استخدام الاحتراق في السيارات والطائرات وحتى الصواريخ، عندها يمكننا تطوير محركات احتراق أكفأ، وأيضًا المساهمة في تقليل الملوثات الناتجة من عملية الاحتراق». تعتمد تقنية CUP2AI على الأبحاث السابقة في مختبر وانغ، التي أدت إلى ابتكار أسرع كاميرا في العالم، إضافةً إلى تطوير سلسلة من تقنيات التصوير فائق السرعة، وذلك بابتكار تقنية تُعرف باسم التصوير الفائق السرعة المضغوط (CUP). تعتمد التقنية الجديدة على خاصية استقطاب الضوء، التي تُعد من الخصائص الأساسية للضوء إلى جانب الطول الموجي والشدة. يمثل الاستقطاب اتجاه المكون الكهربائي لموجة الضوء بالنسبة لاتجاه انتشارها العام. تبين أيضًا أن استقطاب الضوء الفلوري مرتبط باتجاه الجزيء الذي ينبعث منه. لفهم ذلك، يجب أن نأخذ في الحسبان أن الجزيئات تكون في حركة مستمرة. من بين أشكال حركتها، الحركة الانتقالية، التي تعني انتقال الجزيء من موقع إلى آخر، أما الشكل الثاني فهو الحركة الدورانية، التي تتمثل في دوران الجزيء حول محور واحد أو أكثر من المحاور الثلاثة. يقول بينغ وانغ: «تتوقف خصائص هذا النوع الثاني من الحركة على حجم الجزيء، فكلما زاد حجم الجزيء، ازدادت صعوبة دورانه، أما الجزيئات الأصغر فهي أسهل في الدوران ومن ثم تدور بسرعة أكبر». تنتقل إلكترونات الجزيء إلى حالة طاقة عليا عندما يتفاعل شعاع الليزر مع جزيء ما، وعندما تعود الإلكترونات إلى وضع الراحة، إذ تكون في حالة طاقية أقل، تطلق فوتونات، مسببة انبعاثًا فلوريًّا يتلاشى تدريجيًّا على مدى فترة زمنية معينة. بالنسبة إلى الجزيئات التي يثيرها ليزر مستقطب خطيًا، فإن الضوء الفلوري المنبعث منها سيحمل درجة معينة من الاستقطاب، لكن هذا الاستقطاب يتغير بسرعة فائقة على فترات زمنية تُقاس بمليارات أو تريليونات من الثانية، وهذا ما تقيسه تقنية CUP2AI. تحديدًا، تأخذ تقنية CUP2AI قياسين مختلفين للاستقطاب: أحدهما موازٍ لاتجاه استقطاب شعاع الليزر، والآخر عمودي عليه. بدايةً، يأتي معظم الضوء الفلوري من الاستقطاب الموازي، لكن بمرور الوقت تزيد الحركة الدورانية من مقدار الاستقطاب في الاتجاه العمودي، ما يقلل الفارق بينهما، أو ما يُعرف بالاتزان الاستقطابي. تعتمد سرعة تغير عدم الاتزان على حجم الجزيء. «كلما كان الجزيء أكبر، تباطأ تلاشي هذا الفرق، ما يتيح لنا تحديد حجم الجزيء، أما الطرق الأخرى التي استُخدمت لقياس حجم الجزيئات في بيئات ديناميكية فاقتصرت على تحديد الحجم عند نقطة واحدة أو على حساب متوسط الحجم لكامل العينة، أداتنا هي الأولى التي تستطيع رسم خريطة ثنائية الأبعاد للفلورة في لقطة واحدة». يشير ليهونغ وانغ إلى أن العلاقة بين حجم الجزيء وتلاشي عدم الاتزان الاستقطابي مبنية على معادلة وضعها في الأصل العلماء ألبرت أينشتاين، جورج ستوكس، وبيتر ديباي. يقول: «حين نمزج بين مبادئ الفيزياء الكلاسيكية والتقنيات الحديثة لتطبيقها على قضية معاصرة جدًّا، وهي كفاءة الاحتراق المرتبطة بالطاقة. هذا الأمر يثير حماسي بشدة».&nbsp;&nbsp;

كيف نعرف بالضبط ما يحدث على المستوى الجزيئي في أثناء العمليات فائقة السرعة؟

phpyybzeV

&nbsp;<h1 class="ql-align-right ql-direction-rtl">نظرية جريئة تقترح أن موجات الجاذبية شكلت الكون</h1>&nbsp;مثلما تشكل أمواج المحيط الشواطئ، قد تكون التموجات في الزمكان قد هيأت في وقت ما مسارًا تطوريًا للكون أدى إلى الكون كما يُرى اليوم.&nbsp;تشير نظرية جديدة إلى أن أمواج الجاذبية وليس الجسيمات الافتراضية المسماة بالإنفلاتونات هي التي سببت التوسع المبكر للكون، مؤدية إلى إعادة توزيع المادة فيه.&nbsp;يشرح المؤلف الأول للورقة، عالم الفيزياء الفلكية النظرية راؤول خيمينيز من جامعة برشلونة قائلًا: «على مدى عقود، حاولنا فهم اللحظات الأولى للكون باستخدام نماذج قائمة على عناصر لم ترصد قط». ويضيف متابعًا: «ما يجعل هذا الاقتراح مثيرًا هو بساطته وإمكانية التحقق من صحته. نحن لا نضيف عناصر افتراضية، بل نُظهر أن الجاذبية وميكانيكا الكم&nbsp;قد تكونان كافيتين لشرح كيفية نشوء بنية الكون».&nbsp;لا توجد معرفة دقيقة حول ما جرى في المراحل المبكرة من الكون، وذلك عقب الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار سنة. وفي هذه المرحلة، كل ما يستطيع العلماء فعله هو صياغة نظريات تتوافق مع قوانين الفيزياء التي تنطبق على الكون كما يُرى ويُرصد اليوم.&nbsp;مع قوة هذه النظريات وجودتها، فإنها لا تخلو من ثغرات واضحة. فمثلًا، كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن عدد كبير من المجرات الضخمة في المراحل المبكرة من عمر الكون، وهو أمر خالف ما توقعه علماء الكونيات.&nbsp;يشير الجدول الزمني المعتمد حاليًا لتطور الكون، إلى مرحلة توسع سريع أو تضخم عقب الانفجار العظيم مباشرةً، فقد انطلق الكون من نقطة أحادية البُعد ذات كثافة لا نهائية تُعرف بالتفرد، وهو الوصف الرياضي للكون قبل الانفجار العظيم مباشرة، وتوسع بعدها بسرعة، ممتلئًا ببلازما ساخنة بردت تدريجيًا لتتكون منها المادة.&nbsp;الإنفلاتون جسيم افتراضي أو حقل كمومي يستخدمه العلماء لتفسير التوسع الكوني وسلاسته المدهشة. نظريًا، يدفع هذا الجسيم التوسع السريع للكون، مع السماح في الوقت نفسه بوجود تفاوتات في كثافة بلازما الكون، التي تتكثف لاحقًا لتشكل الثقوب السوداء والمجرات والنجوم وجميع مكونات المادة المنتشرة في أرجاء الكون.&nbsp;مع الجهود الحثيثة، لم يستطع الفيزيائيون العثور على أي دليل&nbsp;يدعم وجود الإنفلاتون. وقد أراد خيمينيز وزملاؤه معرفة ما إذا كانت هناك طريقة أخرى لتفسير التطور المبكر للكون باستخدام معطيات مختلفة تعتمد على العناصر الافتراضية اعتمادًا أقل.&nbsp;بدؤوا بنموذج مبسط جدًا للكون الحقيقي يتوافق مع النسبية العامة والملاحظات الحالية لتوسع الكون يُعرف باسم (فضاء دي سيتر). ضمن هذا الفضاء، يمكن توليد تقلبات كمومية في الزمكان -أي أمواج الجاذبية- وذلك عبر نوع من الاضطراب يُسمى (الاضطرابات النسيجية)، أو (تشويشات تنسور).&nbsp;يُظن أن أمواج الجاذبية تملأ الكون اليوم، فهي التموجات التي تولد في الزمكان نتيجة الاضطرابات الكبيرة. تنتج الأمواج التي بالإمكان اكتشافها حاليًا، عن تصادمات بين أجسام كثيفة وضخمة مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء، لكن الفيزيائيين يظنون أن الكون بأكمله يرن بصوت خلفي مستمر من أمواج الجاذبية التي تفوق قدرة البشر الحالية على رصدها.&nbsp;وجد الباحثون أن أمواج الجاذبية الناتجة عن الاضطرابات في نسيج الزمكان ضمن نموذجهم الافتراضي، قادرة على إحداث تفاوتات في كثافة البلازما البدائية، إضافة إلى قدرتها على قيادة التوسع المبكر للكون. في نهاية المطاف، إن هذه الاختلافات من شأنها أن تؤدي إلى تكوين كتل كثيفة بما يكفي للانهيار تحت تأثير الجاذبية وتشكيل بذور الكون المبكر، من النجوم والمجرات والثقوب السوداء الأولى.&nbsp;يُعد هذا الحل معقولًا للغاية، إذ يحد من الاعتماد على الفرضيات بصفتها عامل رئيسي في تطور الكون المبكر، مع الإشارة إلى ضرورة المزيد من الأبحاث للتحقق منه. مع ذلك، يكتب الباحثون: «آليتنا المقترحة قد تجعل من غير الضروري استخدام نموذج محدد، مثل حقل الإنفلاتون، لتفسير التضخم».&nbsp;&nbsp;

نظرية جريئة تقترح أن موجات الجاذبية شكلت الكون

phpgQ8WjD

<h1 class="ql-align-right ql-direction-rtl">نظرية جريئة تقترح أن موجات الجاذبية شكلت الكون</h1>&nbsp;&nbsp;كما تشكل أمواج المحيط الشواطئ، قد تكون التموجات في الزمكان قد هيأت في وقت ما مسارًا تطوريًا للكون أدى إلى الكون الذي يُرى اليوم.&nbsp;تقترح نظرية جديدة أن أمواج الجاذبية، وليس الجسيمات الافتراضية المسماة (إنفلاتونات) هي التي سببت التوسع المبكر للكون، مؤدية إلى إعادة توزيع المادة فيه.&nbsp;يشرح المؤلف الأول للورقة، عالم الفيزياء الفلكية النظرية، راؤول خيمينيز من جامعة برشلونة قائلًا:&nbsp;&lt;&lt;على مدى عقود، حاولنا فهم اللحظات الأولى للكون باستخدام نماذج قائمة على عناصر لم تُرصد قط&gt;&gt;.&nbsp;يضيف متابعًا: &lt;&lt;ما يجعل هذا الاقتراح مثيرًا هو بساطته وإمكانية التحقق من صحته، نحن لا نضيف عناصر افتراضية، بل نظهر أن الجاذبية وميكانيك الكم قد تكونان كافيتين لشرح كيفية نشوء بنية الكون&gt;&gt;.&nbsp;لا توجد معرفة دقيقة عمَّا جرى في المراحل المبكرة جدًا من الكون بعد الانفجار العظيم، أي قبل نحو 13.8 مليار سنة. في هذه المرحلة، كل ما يستطيع العلماء فعله هو صياغة نظريات تتوافق مع قوانين الفيزياء التي تنطبق على الكون مثلما يُرى ويُرصَد اليوم.&nbsp;رغم قوة هذه النظريات وجودتها، فإنها لا تخلو من ثغرات واضحة. مثلًا، كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن عدد كبير من المجرات الضخمة في المراحل المبكرة من عمر الكون، وهو أمر جاء على خلاف ما توقعه علماء الكونيات.&nbsp;يشير الجدول الزمني المعتمد حاليًا لتطور الكون إلى مرحلة توسع سريع أو تضخم عقب الانفجار العظيم مباشرةً، فقد انطلق الكون من نقطة أحادية البُعد ذات كثافة لا نهائية تُعرف بالتفرد، وهو الوصف الرياضي للكون قبل الانفجار العظيم مباشرة، وتوسع بعدها الكون بسرعة، ممتلئًا ببلازما ساخنة بردت تدريجيًا لتتكون منها المادة.&nbsp;الإنفلاتون هو جسيم افتراضي أو حقل كمومي يستخدمه العلماء لتفسير التوسع الكوني وسلاسته المدهشة. نظريًا، يدفع هذا الجسيم التوسع السريع للكون، مع السماح في الوقت نفسه بوجود تفاوتات في كثافة بلازما الكون، التي تتكثف لاحقًا لتكوّن الثقوب السوداء والمجرات والنجوم وجميع مكونات المادة المنتشرة في أرجاء الكون.&nbsp;مع بذل الجهود الحثيثة، لم يتمكن الفيزيائيون من العثور على أي دليل يدعم وجود الإنفلاتون، وقد أراد خيمينيز وزملاؤه معرفة إذا كانت توجد طريقة أخرى لتفسير التطور المبكر للكون باستخدام معطيات مختلفة تعتمد أقل على العناصر الافتراضية.&nbsp;بدأ الفيزيائيون بنموذج مبسط جدًا للكون الحقيقي يتوافق مع النسبية العامة والملاحظات الحالية لتوسع الكون، ويُعرف باسم (فضاء دي سيتر). ضمن هذا الفضاء، يمكن توليد تقلبات كمومية في الزمكان أي (أمواج الجاذبية)، وذلك عبر نوع من الاضطرابات يُسمى (اضطراب الموتر).&nbsp;يُظن أن أمواج الجاذبية تملأ الكون اليوم، فهي التموجات التي تولد في الزمكان نتيجة الاضطرابات الكبيرة. تنتج الأمواج التي من الممكن اكتشافها حاليًا عن تصادمات بين أجسام كثيفة وضخمة مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء، لكن يظن الفيزيائيون أن الكون بأكمله فيه طنين خلفي مستمر من أمواج الجاذبية، التي تفوق قدرة البشر الحالية على رصدها.&nbsp;وجد الباحثون أن أمواج الجاذبية الناتجة عن الاضطرابات في نسيج الزمكان ضمن نموذجهم الافتراضي، قادرة على إحداث تفاوتات في كثافة البلازما البدائية، إضافةً إلى قدرتها على قيادة التوسع المبكر للكون.&nbsp;في نهاية المطاف، إن هذه الاختلافات من شأنها أن تؤدي إلى تكوين كتل كثيفة بما يكفي للانهيار تحت تأثير الجاذبية وتشكيل بذور الكون المبكر من النجوم والمجرات والثقوب السوداء الأولى.&nbsp;يُعد هذا الحل معقولًا جدًا، إذ يحد من الاعتماد على الفرضيات بعدّها عاملًا رئيسيًا في تطور الكون المبكر، مع الإشارة إلى ضرورة المزيد من الأبحاث للتحقق منه.&nbsp;مع ذلك، يكتب الباحثون: &lt;&lt;آليتنا المقترحة قد تجعل من غير الضروري استخدام نموذج محدد، مثل حقل الإنفلاتون، لتفسير التضخم&gt;&gt;.&nbsp;&nbsp;

يوسف الشيخ

الأعمال

مرآة مظلمة لكوننا قد تكشف أسرار المادة المظلمة

كيف نعرف بالضبط ما يحدث على المستوى الجزيئي في أثناء العمليات فائقة السرعة؟

نظرية جريئة تقترح أن موجات الجاذبية شكلت الكون

نظرية جريئة تقترح أن موجات الجاذبية شكلت الكون