اكتشاف جديد يأكد أن الجسيمات دون الذرية تتواجد كجسيم وجسيم مضاد في آن واحد! - Lebanon news - أخبار لبنان
Connect with us
[adrotate group="1"]

صحة

اكتشاف جديد يأكد أن الجسيمات دون الذرية تتواجد كجسيم وجسيم مضاد في آن واحد!

أثبتَ الفيزيائيون في اكتشافٍ جديدٍ أن الجسيم دون الذري يمكن أن يتحول إلى جسيم مضاد Antiparticle والعودة مرة أخرى إلى جسيم اعتيادي. أُجريت القياسات الدقيقة للغاية من قبِل باحثين بريطانيين باستخدام تجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير LHCb في سيرن CERN. حيثُ قَدَمَت أولُ دليلٍ على أن الميزونات الساحرة Charm Mesons يمكن أن تتحول إلى جسيماتٍ…

Published

on

اكتشاف-جديد-يأكد-أن-الجسيمات-دون-الذرية-تتواجد-كجسيم-وجسيم-مضاد-في-آن-واحد!

أثبتَ الفيزيائيون في اكتشافٍ جديدٍ أن الجسيم دون الذري يمكن أن يتحول إلى جسيم مضاد Antiparticle والعودة مرة أخرى إلى جسيم اعتيادي. أُجريت القياسات الدقيقة للغاية من قبِل باحثين بريطانيين باستخدام تجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير LHCb في سيرن CERN. حيثُ قَدَمَت أولُ دليلٍ على أن الميزونات الساحرة Charm Mesons يمكن أن تتحول إلى جسيماتٍ مضادةٍ لها وتعود مرةً أخرى.

تمثل المادة المضادة نوع من «التوأم الشرير» للمادة العادية، لكنها مشابهة للمادة العادية بشكلٍ مدهش. الاختلاف الحقيقي الوحيد في الواقع هو أن المادة المضادة لها شحنة معاكسة. هذا يعني أنه إذا حدث تلامس بين جسيم وجسيمٍ مضاد، فسوف يقضي كل منهما على الآخر في موجة من الطاقة.

ظاهرة الإمتزاج

عرفَ العلماء لأكثر من 10 سنواتٍ أن الميزونات الساحرة الجسيمات دون الذرية التي تحتوي على كوارك Quark وكوارك مضاد Antiquark يمكن أن تنتقل كمزيجٍ من حالات الجسيم والجسيم المضاد. وهذه ظاهرة تعرف بـ «الإمتزاج Mixing». ومع ذلك، تُظهر هذه النتيجة الجديدة لأولِ مرةٍ أن الميزونات الساحرة يمكنها أن تتأرجح بين الحالتين جسيم وجسيم مضاد. أي أن الميزونات الساحرة يمكنها التبديل تلقائيًا بين الحالتين.

معالجة أسئلة الفيزياء الكبرى

يمكن للعلماء مع الدليل الجديد محاولة معالجة بعض أكبر الأسئلة في الفيزياء حول كيفية تصرف الجسيمات خارج النموذج المعياري Standard Model. وأحدى هذه الأسئلة ما إذا كانت هذه الانتقالات ناتجة عن جسيمات غير معروفة لم تتنبأ بها النظرية السائدة.

أن تكون إحداها ومضادها

يمكن للميزون الساحر في العالم الغريب لفيزياء الكم أن يكون نفسه وجسيمه المضاد في آنٍ واحد. هذه الحالة المعروفة باسم التراكب الكمومي Quantum Superposition والتي تتضح بشكلٍ أكثر شهرةً من خلال التجربة الفكرية لقط شرودنغر ينتج عنها جسيمان لكل منهما كتلتهُ إحداهما نسخةٌ أثقل والآخر نسخةٌ أخف من الجسيم.

يسمح هذا التراكب للميزون الساحر بالتأرجح في حالتين بين الجسيم والجسيم المضاد. وهذا يعني أن هذه الجسيمات تتأرجح في الواقع بين كونها مادة والمادة المضادة. لتعقيد الأمور، فإن بعض الجسيمات مثل الفوتونات Photons، هي في الواقع نفسها تمثل جسيماتها المضادة. وذلك بفضل الانحراف لمبدأ التراكب الكمومي.

الاختلاف الكتلي

باستخدام البيانات التي جُمِعَت في أثناء التشغيل الثاني لمصادم الهادرونات الكبير، قاس الباحثون من جامعة أكسفورد فرق الكتلة بين الجسيمين. كان هناك فرق قدره 0.00000000000000000000000000000000000001 غرام، أو في الترميز العلمي ³⁸⁻10×1 غرام.

لا يمكن قياس هذه الدقة واليقين في الكتلة إلا عند رصد هذه الظاهرة عدة مرات. ولكن هذا ممكن فقط بسبب أن العديد من الميزونات الساحرة تُنتج في التصادمات دون الذرية في مصادم الهادرونات الكبير. تأكد الفريق البحثي من أن طريقة التحليل كانت أكثر دقةً نظرًا لأن القياسات دقيقةٌ للغاية.

رسم توضيحي يبرز الفرق في الكتلة بين نسختين من الميزون الساحر. بواسطة سيرن

تقنيةٌ مبتكرةٌ

استخدم الفريق تقنيةً جديدةً طورها في الأصل زملاء في جامعة وارويك لإجراء القياسات دقيقة. لا يوجد سوى أربعة أنواع من الجسيمات في النموذج المعياري وهي النظرية السائدة التي تصف فيزياء الجسيمات التي يمكن أن تتحول إلى جسيم مضاد لها.

شوهدت ظاهرة الإمتزاج لأول مرة في الميزونات الغريبة Strange mesons في الستينيات القرن الماضي وفي ميزونات الجمال Beauty mesons في الثمانينيات من القرن الماضي. الجسيم الوحيد الآخر من الجسيمات الأربعة التي شوهدت تتأرجح بهذه الطريقة حتى الآن هو الميزون الغريب، وكان ذلك ضمن قياساتٍ أُجربت في عام 2006.

ظاهرةٌ نادرةٌ

قال البروفيسور من جامعة أكسفورد والذي ساهمت مجموعتهُ في تحليل البيانات، غاي ويلكينسون Guy Wilkinson: «ما يجعل اكتشاف التأرجح في جسيم الميزون الساحر مثيرًا للإعجاب هو أنه وعلى عكس ميزونات الجمال يكون التأرجح بطيئًا جدًا وبالتالي يصعب قياسهُ في الوقت الذي يستغرقهُ الميزون ليضمحل. تُظهر هذه النتيجة أن التأرجحات بطيئةٌ جدًا لدرجة أن الغالبية العظمى من الجسيمات سوف تضمحل قبل أن تتاح لها الفرصة للتأرجح بين الحالتين. ومع ذلك، نحن قادرون على تأكيد هذا كاكتشاف لأن تجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير جمعت الكثير من البيانات».

قال البروفيسور من جامعة وارويك ومطور التقنية التحليلية المستخدمة لإجراء القياسات، تيم غيرشون Tim Gershon: «تُنتج جسيمات الميزون الساحرة في تصادمات البروتون-بروتون وتنتقل في المتوسط بضعة ملليمترات فقط قبل أن تتحول أو تضمحل إلى جسيماتٍ أخرى. بمقارنة جسيمات الميزون الساحرة التي تضمحل بعد السفر لمسافة قصيرة مع تلك التي تنتقل لمسافةٍ أبعد قليلًا، تمكنا من قياس الكمية الأساسية في الفرق في الكتلة بين النسخة الأثقل والأخف وزنًا من الميزون الساحر والتي تتحكم في سرعة تأرجح الميزون الساحر إلى مضاد الميزون ساحر Anticharm meson».

بابٌ جديدٌ يُفتح لاستكشاف الفيزياء

يفتح هذا الاكتشاف لتأرجح الميزون الساحر مرحلةً جديدةً ومثيرةً من استكشاف الفيزياء. حيث يُريد الباحثون الآن فهم عملية التأرجح نفسها، والتي يُحتمل أن تكون خطوةً كبيرةً إلى الأمام في حلِ لغز عدم تناسق المادة والمادة المضادة.

من المجالات الرئيسية التي يجب استكشافها هي ما إذا كان معدل الانتقالات بين الجسيمات والجسيمات المضادة هو نفس معدل الانتقالات بين الجسيمات المضادة والجسيمات. خصوصًا، ما إذا كانت الانتقالات متأثرةً أو ناجمةً عن جسيمات غير معروفة لم يتنبأ بها النموذج العياري.

القياسات الصغيرة تخبرنا أشياءً كبيرة

قال الدكتور من جامعة إدنبرة والذي عقد اجتماعًا مع مجموعة الفيزياء الساحرة لتجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير والتي أُجرِبت البحوث ضمنها، مارك ويليامز Mark Williams: «قياساتٌ صغيرةٌ مثل هذه يمكن أن تخبرك بأشياءٍ كبيرةٍ عن الكون لم تكن تتوقعها».

حيث أن نتيجة فرق الكتلة ³⁸⁻10×1 غرام، تتخطى مستوى خمسة سيجما Five Sigma للدلالة الإحصائية المطلوب للمطالبة باكتشافٍ في فيزياء الجسيمات.

مزيدٌ من المعلومات

تجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير هي واحدةً من أربع تجاربٍ كبيرة في مصادم الهادرونات الكبير في سيرن القابع في جنيف-سويسرا، وهي مصممةٌ لدراسة اضمحلال الجسيمات التي تحتوي على كوارك الجمال أو القعري Beauty quark. الهدف الأساسي من تجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير هو التحقيق في عدم تناسق المادة والمادة المضادة أو خرق تناظر الشحنة السوية CP violation.

وفقًا للنموذج العياري لفيزياء الجسيمات، كان من المفترض أن يكون الانفجار العظيم قد أنتجَ المادة والمادة المضادة بكمياتٍ متساويةٍ، وبمرور الزمن كان من الممكن أن تصطدم كلتا المادتين وينسفانِ بعضهما، تاركةً الكون مكانًا فارغًا. من الواضح أن هذا لم يحدث، وبطريقةٍ ما سيطرت المادة، لكن ما الذي تسبب في هذا الخلل؟

يجب أن يكون هناك فرقٌ دقيق بين المادة والمادة المضادة نظرًا لأننا نعيش في كونٍ تحكمهُ المادة، مما سمح للمادة بالبقاء. إحدى الفرضيات التي يُثيرها الاكتشاف الجديد هي أن الجسيمات مثل الميزون الساحر سوف تنتقل من المادة المضادة إلى المادة أكثر من انتقالها من المادة إلى المادة المضادة. قد يكون التحقيق فيما إذا كان هذا صحيحًا يمكن أن يكون دليلًا رئيسيًا لحل أحد أكبر أسرار العلم. وإذا كان الأمر كذلك، فلماذا؟

الميزونات هي جزءٌ من فئةٍ كبيرةٍ من الجسيمات تتكون من جسيماتٍ أساسيةٍ تسمى الكواركات، وتحتوي على كوارك واحد وكوارك مضاد واحد. يتكون الميزون دي الأخف D0 meson؛ من كوارك ساحر وكوارك علوي مضاد Up antiquark، ويتكون جسيمه المضاد الميزون دي الأخف المضاد Anti-D0 meson؛ من كوارك ساحر مضاد Charm antiquark وكوارك علوي.

استُخرجت هذه القياسات باستخدام الكاشف الفرعي المسمى بـ«راصد فيرتكس Vertex Locator (VELO)» الخاص بتجربة الجمال لمصادم الهادرونات الكبير. كما تلقى البحث المقدم إلى دورية Physical Review Letters في 8 يونيو/حزيران 2021 والمتاح على أرشيف arXiv، تمويلًا من مجلس منشآت العلوم والتكنولوجيا STFC.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

code

صحة

كيمياء البرغل و كيمياء الارز

Published

on

By

لفرق بين الرز والبرغل هو كالفرق بين السماء والأرض
بينما الرز خال كليا من اي فائدة وما هو إلا طعام يرفع السكر مثل الصاروخ
فإن البرغل بالعكس تماما فهو طعام خرافي ملئ بالفوائد ولا يرفع السكر لإحتوائه على الألياف التي تخمد نار السكر
دعونا نتعرف على خصائص الاثنين .

البرغل يحتوي كل 100 غم على
بوتاسيوم 574 ملغ
ألياف 26 غم
بروتين 17 غم
فيتامين 6 %25
مغنيسيوم %57
حديد %18

الرز يحتوي كل 100 غم على
بوتاسيوم 55 ملغ
ألياف 0.6 غم
بروتين 4 غم
فيتامين 6 %5
مغنيسيوم %4
حديد %1

بالحقيقة أن الحقائق الغذائية بين الاثنين صادمة فعلا . كل شي غني في البرغل وكل شي فقير في الرز .
نلاحظ الفرق الكبير في كمية البروتين والالياف والحديد الهائلة في البرغل . لاحظ كمية فيتامين B6
في البرغل الكبيرة جدا وهذا الفيتامين يدعم النظام المناعي بشكل هائل . أما المغنيسيوم فهو يدخل في دعم عشرات الانزيمات في الجسم.
فعلا أن البرغل هو كنز مخفي . وهو مسامير الركب كما قالوا
#صحتيفيغذائي

Continue Reading

صحة

رحلة البحث عن الفضائيين

يتناول كتاب “رحلة البحث عن الفضائيين” لمؤلفه م. محمد محمود الصديقي “علم الأحياء الفلكية” وهو علم تطور بتطور العلوم الحديثة الفلك والفيزياء والأحياء، وهي العلوم التي أسهمت في وصول الإنسان عبر المركبات الفضائية إلى الفضاء. وبناءً على ما تقدم يتساءل مؤلف الكتاب عن إمكانية وجود حياة أخرى خارج كوكب الأرض في هذا الفضاء الواسع، ويرتكز…

Published

on

By

رحلة-البحث-عن-الفضائيين

shadow

يتناول كتاب “رحلة البحث عن الفضائيين” لمؤلفه م. محمد محمود الصديقي “علم الأحياء الفلكية” وهو علم تطور بتطور العلوم الحديثة الفلك والفيزياء والأحياء، وهي العلوم التي أسهمت في وصول الإنسان عبر المركبات الفضائية إلى الفضاء.

وبناءً على ما تقدم يتساءل مؤلف الكتاب عن إمكانية وجود حياة أخرى خارج كوكب الأرض في هذا الفضاء الواسع، ويرتكز في مقاربته على فرضيات علمية ما يزال العلماء يحاولون برهنتها بالعلم والتجربة والتي يتم فيها إثارة بعض الأسئلة من قبيل: هل نحن وحيدون في هذا الكون؟ ولماذا نحن وحيدون؟ وما الذي يميز كوكب الأرض عن بقية الكواكب ليتفرد بوجود الحياة عليه؟ وما هي الظروف التي وُجدت على كوكب الأرض لتسمح بنشوء الحياة ولم توجد في الكواكب الأخرى؟ وهل هناك حياة أخرى في الفضاء؟

وللإجابة عن هذه الأسئلة وغيرها يستعرض الكتاب تاريخ الأحياء الفلكية في محورين: الأول (الأحياء) ويبحث عن أصل الحياة والخلايا والأماكن التي ظهرت عليها الحياة وظروف ودلائل الحياة البدائية “الأحافير والتوقيعات الكيمائية المحفوظة في السجل الجيولوجي” و”الستروماتوليت” وغيرها من الدلائل كما يكشف عن الحياة متعددة الخلايا التي توجد في كوكب الأرض. أما المحور الثاني فجاء بعنوان (الفضاء) ويبحث في أصل الفيروسات وهل أصلها يرجع إلى الفضاء؟ ثم يكشف عن كوكب المريخ والكواكب والأقمار التي قد تدعم الحياة. ويعرض “معادلة دريك” ويبين أهميتها لتقدير أعداد الحضارات التواصلية في المجرة وتشكيل الظروف الصالحة للسكن على كواكب أخرى. كما يزودنا بمعلومات عن قيام العلماء بالتواصل مع الحضارات الأخرى من خلال المركبتان الفضائيتان فوياجر 1 وفوياجر 2 وما احتوته اللوحة الشهيرة داخلها من معلومات عن كوكب الأرض تقدمها للكائنات الفضائية… ومعلومات أخرى ذات صلة.

تأليف: م. محمد محمود الصديقي

الفئة: علوم

المقاس: 14.5× 21.5 سنتم

عدد الصفحات: 120

الناشر: الدار العربية للعلوم ناشرون

ردمك: 978-614-01-3227-6

Continue Reading

صحة

كيف تشكلت المحيطات وما مصدر كل هذا الماء على سطح الأرض؟

مساحة المحيطات على الأرض أكبر من مساحة اليابسة بالطبع وهناك أيضًا الكثير من المياه المحبوسة على شكل جليد في القطبين الشمالي والجنوبي. ما مصدر كل هذه المياه؟ سؤال رائع أليس كذلك! ظل العلماء يطرحون هذا السؤال لفترة طويلة وما زلنا غير متأكدين تمامًا في الواقع ولكن قد يكون أصل الماء من مصدرين مختلفين. لنبدأ أولًا…

Published

on

By

كيف-تشكلت-المحيطات-وما-مصدر-كل-هذا-الماء-على-سطح-الأرض؟

مساحة المحيطات على الأرض أكبر من مساحة اليابسة بالطبع وهناك أيضًا الكثير من المياه المحبوسة على شكل جليد في القطبين الشمالي والجنوبي. ما مصدر كل هذه المياه؟ سؤال رائع أليس كذلك! ظل العلماء يطرحون هذا السؤال لفترة طويلة وما زلنا غير متأكدين تمامًا في الواقع ولكن قد يكون أصل الماء من مصدرين مختلفين.

لنبدأ أولًا بكيفية تشكل الأرض والكواكب الأخرى

بدايةً كانت هناك سحابة ضخمة من الغبار والصخور في الكون تقلصت هذه السحابة بعد ذلك بسبب الجاذبية مكونة الشمس والكواكب تدريجيًا.

كان التراب والصخر الأصلي يتكون من معادن تحتوي على الماء بداخلها كما كانت الأرض شديدة الحرارة في أثناء تشكلها إضافةً لوجود الكثير من البراكين في جوفها مما أدى الى انصهارها. شكّل الماء الكامن في الصخور بخارًا وانبثق من البراكين على شكل غيوم عملاقة سرعان مابردت وأمطرت ماءً بعد ذلك. وتعتبر هذه الظاهرة أول مصدر لجزء من الماء الذي نعرفه حاليًا.

احتوت السحابة الأصلية المكونة من الغبار والصخور الكثير من القطع الصخرية المتشكلة من الجليد تمامًا ككرات الثلج العملاقة ولا تزال الكثير من هذه القطع تدور حول الشمس وتسمى المذنبات، وقد وجد المليارات منها عندما كانت الكواكب تتشكل كما أن عدد كبير منها على تحطم وذاب عند اصطدامه بالأرض محررًا المياه التي كانت بداخله وهذا هو المصدر الثاني لبقية المياه.

السؤال المطروح هو كيف تشكل الماء في الكون في المقام الأول؟ سؤال مهم جدًا ولكن سنجيب عنه في مناسبة أخرى أما الإجابة المختصرة هي: يتكون الماء من ذرات الهيدروجين والأكسجين والذرات هي اللبنات الأساسية الصغيرة للكون (بما في ذلك أنت وأنا).

تشكلت ذرات الهيدروجين في الماء في الانفجار العظيم الذي يعتبر نشأة الكون ثم تشكلت ذرات الأكسجين بعد ذلك في النجوم ومن ثم اجتمعت الذرتان (الهيدروجين والأكسجين) وتشكل الماء نتيجة لذلك.

إن هذا الماء على سطح الأرض قديم وثمين فلنعتني به.

Continue Reading
error: Content is protected !!