يضع فيزيائيون اللمسات الأخيرة على مخططات ماثوسلا، وهي إضافة قوية جديدة لمصادم الهدرونات الكبير الخاص بسيرن الذي سيرصد الجسيمات طويلة العمر ومن المحتمل أن يفتح الباب لفيزياء جديدة.
بُني مصادم الهدرونات الكبير LHC الواقع في مختبر سيرن في الحدود السويسرية الفرنسية منذ أكثر من عقدٍ مضى مع هدفين، الأول: أن يثبت وجود بوزون هيجز وهو حجر الزاوية للنموذج القياسي في فيزياء الجسيمات والمُتنبأ به من الستينيات، والثاني: إيجاد أي جسيمات جديدة، خاصة التي تستطيع أن تثبت صحة واحدة من النظريات الفيزيائية المتناحرة المنافسة للنموذج القياسي.
أثبت مصادم الهدرونات الكبير نجاحًا في ما يتعلق بجسيم هيجز، الذي تأكد علماء سيرت من وجوده في 2012، لكنه فشل فيما يتعلق بالجسيمات الجديدة، ومع كل البحث لأكثر من عقد لم يجد المصادم أي أثر لفيزياء تتجاوز النموذج القياسي.
ليس الفشل في إيجاد جسيمات جديدة بالأمر السيء فعليًا، فالنتائج السلبية المستمرة تدحض كثيرًا من النماذج البديلة، وهذا يعني أنه على الأقل يعرف العلماء أي الأفكار سيئة ولا تستحق العمل عليها، لكن نقص النتائج الإيجابية يترك فيزياء الجسيمات في حيرة، مع وجود أدلة قليلة أو معدومة حول أي أفكار مفروضة ما تزال تستحق التتبع ربما.
مع إن قوة مصادم الهدرونات الكبير في رؤية الجسيمات دون الذرية لا تُنكر، فإن له نقطة عمياء، لقد صُمم من أجل جسيمات مفترضة بعينها، خاصةً التي تمتلك شحنة كهربائية ولا تمتلك عمرًا طويلًا، يوجد فئة من الجسيمات المفترضة تسمى بالجسيمات المحايدة طويلة العمر، التي قد تُفلت من الكاشفَين الرئيسيين لمصادم الهدرونات الكبير بدون ملاحظتها، لذلك ربما تكشف الآلة العملاقة فيزياء جديدة كل يوم، لكن هذه الجسيمات غير قابلة للرصد.
لم تكن هذه الحقيقة غائبة عن مصممي مصادم الهدرونات الكبير الأصليين، وحالما بدأ المصادم العمليات، اجتمع فريقٌ لتصميم كاشف يبحث عن الجسيمات طويلة العمر وإضافته، ويعرف باسم المنظار ضخم التوقيت للجسيمات المحايدة فائقة الاستقرار (MAssive Timing Hodoscope for Ultra-Stable neutraL pArticles)، أو ماثوسلا MATHUSLA على اسم مَتُوشالَح، شخصية إنجيلية من المفترض أنها عاشت أكثر من 900 سنة.
واليوم يمر الكاشف في مراحل التصميم النهائية، فطبقًا لتقرير لأكثر من 30 عالمًا مشتركين بالمشروع، إن استمر التمويل على نفس المنوال، يأمل الفريق في بداية بنائه هذا العام.
إيقاظ ماثوسلا
سيتكون ماثوسلا من غرفة عملاقة تمتد إلى 40 مترًا مملوءة بالهواء فقط ومحاطة بصفوف من الكاشفات، ستوضع تقريبًا على بعد مئة متر من شعاع المصادم الرئيسي يفصلها التراب والصخور.
مصطلح طويلة العمر في فيزياء الجسيمات هو مصطلح نسبي، في هذه الحالة يبلغ عمر الكثير من الجسيمات المفترضة في حدود بضع المئات من النانو ثانية، وهي دهر بالنسبة إلى الأغلبية الكاسحة من الجسيمات التي تُدرس حاليًا في مصادم الهدرونات الكبير.
إذا عمل ماثوسلا، سينتظر الكاشف المضاف واحدًا من هذه الجسيمات طويلة العمر ليدخل الغرفة الرئيسية، هناك سيضمحل إلى وابل من جسيمات أخرى، وستبحث صفوف الكواشف عن توهجها المميز.
قد تعطي الجسيمات طويلة العمر الفيزيائيين إدراكًا للطبيعة المفصلة لجسيم هيجز، والجزيئات المرافقة له، وتفسيرات حول ضعف قوة الجاذبية، وقد تساعدهم حتى على الكشف عن ماهية المادة المظلمة، المكون الغامض المُتوقع بأنه يشكل نحو 85% من كل المادة في الكون وما يزال إلى الآن مجهولًا بالنسبة للعلماء.
اقرأ أيضًا:
مصادم الهادرونات الكبير ينجح بانتاج الحساء البدائي (بلازما بداية الكون)
ترجمة: وليد محمد عبد المنعم
تدقيق: باسل حميدي
مراجعة: محمد حسان عجك
