تحتفي سيرن في جنيف بنجاح اختبار دقيق لنقل المادة المضادة كإنجاز علمي

جينيفا (أسوشيتد برس) — قام العلماء في جنيف بتجربة نادرة جدًا، حيث قاموا بقيادة شاحنة مع بعض مضادات البروتونات، في اختبار لم يُجرَ من قبل واعتُبر ناجحًا.

لو تلامست هذه المادة المضادة مع المادة الحقيقية، حتى لجزء من الثانية، لتم تدميرها فورًا في ومضة من الطاقة. لذلك، كان على خبراء المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، المعروفة باسم CERN، أن يكونوا حذرين جدًا عندما أخذوا 92 مضاد بروتون في رحلة قصيرة يوم الثلاثاء.

تم تعليق مضادات البروتونات داخل صندوق مفرغ من الهواء ومصمم خصيصًا، وتم تثبيتها بواسطة مغناطيسات مبردة جدًا.

خلال تمرين منهجي استمر حوالي ثلاث ساعات، تم رفع الصندوق المبرد الذي يزن حوالي 1000 كيلوجرام (2200 رطل) ببطء ونقله عبر مختبر ضخم إلى الشاحنة.

استمرت الرحلة داخل حرم CERN فقط حوالي نصف ساعة لاختبار كيف — إن كان ذلك ممكنًا — يمكن نقل الجسيمات الدقيقة عبر الطريق دون تسربها.

ثم أُعيدت مضادات البروتون إلى منطقتها المعتادة في المختبر، واختتمت العملية بالتصفيق، وادعاءات بالنجاح، وزجاجة شمبانيا.

قال غوتييه هاميل دي مونشينولت، مدير الأبحاث والحوسبة في CERN: «نقل المادة المضادة هو مشروع رائد وطموح. نحن في بداية رحلة علمية مثيرة ستسمح لنا بتعميق فهمنا للمادة المضادة».

مشاهدات ذات صلة

فيديو من كاميرا داش على متن السيارة يُظهر كرة نار خضراء تقتنص على سماء الشمال الغربي للمحيط الهادئ كنيازيرًا في السماء

موجة حرارة غير مسبوقة تنتشر في الولايات المتحدة

خطوة أولى في رحلة إلى ألمانيا

التلاعب بالمادة المضادة، مثل مضادات البروتونات، يمكن أن يكون أمرًا معقدًا. وفقًا لفهم العلماء للكون اليوم، يوجد لكل نوع من الجسيمات نظير مضاد، يطابق الجسيم تمامًا ولكن بشحنة معاكسة.

إذا تلامست تلك الأضداد، فإنها «تُبيد» بعضها البعض، مطلقة كمية هائلة من الطاقة، اعتمادًا على الكتل المعنية. أي عوائق في الرحلة التجريبية التي لم يتم تعويضها بواسطة الصندوق المصمم خصيصًا قد تفسد التجربة بأكملها.

قال ستيفان أولمر، قائد ومتحدث باسم تجربة يوم الثلاثاء: «الدافع وراء هذه التجارب هو مقارنة المادة والمادة المضادة بدقة عالية جدًا ومراقبة الاختلافات التي قد لم نرها بعد».

هذه الخطوة الأولى نحو تحقيق الأمل، يومًا ما، في توصيل مضادات البروتونات من CERN إلى الباحثين في الخارج — مثل جامعة هاينريش هينه في دوسلدورف، ألمانيا، التي تبعد حوالي ثماني ساعات بالسيارة في الظروف العادية.

قال أولمر: «نحن علماء. نريد أن نفهم شيئًا عن التماثلات الأساسية في الطبيعة، ونعلم أنه إذا أجرينا هذه التجارب خارج منشأة المسرع، يمكننا قياسها بشكل أدق بمعدل يتراوح بين 100 إلى 1000 مرة».

تم تغليف مضادات البروتونات في صندوق «فخ مضاد بروتون قابل للنقل» صغير بما يكفي لمروره عبر أبواب المختبر العادية وللوصول إلى الشاحنة. استخدم مغناطيسات فائقة التوصيل مبردة إلى -269 درجة مئوية (-452 فهرنهايت)، مما سمح للمضادات بالبقاء معلقة في فراغ — دون لمس الجدران الداخلية المصنوعة من المادة.

لإعطاء حجم الكمية منظورًا:

الكتلة في تجربة يوم الثلاثاء — أقل بقليل من كتلة حوالي 100 ذرة هيدروجين — صغيرة جدًا، ويقول الخبراء إن أسوأ نتيجة كانت فقدان مضادات البروتونات. حتى لو تلامست مع المادة، فإن أي إطلاق للطاقة سيكون غير ملحوظ، ولن يتم اكتشافه إلا بواسطة راسم ذبذبات يقيس الإشارات الكهربائية.

وأشار أولمر إلى أن حبة ملح واحدة تحتوي على 10^18 جسيمًا — أو مليار مليار — وأننا نقوم بنقل حوالي 100، مع احتمال خطأ بسيط.

قالت Sophie Tesauri، مسؤولة العلاقات الإعلامية في CERN، إن «الفخ» يمكن أن يحتوي على مضادات البروتونات مهما كانت الظروف: إذا توقفت الشاحنة، أو بدأت من جديد، أو اضطرت للضغط على المكابح — كل ذلك. لا تزال هناك حاجة للعمل: يمكن للفخ أن يحتفظ بمضادات البروتونات لوحده لمدة حوالي أربع ساعات فقط، والرحلة إلى دوسلدورف تستغرق ضعف ذلك.

المادة المضادة: لا تزال قيد الاستكشاف

تقول عالمة الفيزياء التجريبية تارا شيرز إن المادة المضادة «واحدة من أكبر الألغاز التي نواجهها في العلم». كانت نادرة الآن، لكن عندما خُلق الكون، كانت نصفه مصنوعًا من المادة المضادة.

قالت شيرز، أستاذة في جامعة ليفربول: «لم نتمكن من دراستها كثيرًا، لكن لديها مفاتيح فهم سبب وجود الكون كما هو».

قال عالم الفيزياء النووية آلان بار: «تقدمت العلوم بما يكفي بحيث أصبح من الضروري إجراء تجارب دقيقة لاكتشاف الفروق الدقيقة بين المادة والمادة المضادة».

وأضاف: «للقيام بذلك، من المفيد أن نتمكن من أخذ كميات صغيرة من المادة المضادة من أماكن إنتاجها، مثل CERN، إلى مختبرات أخرى في أوروبا، حيث يمكن إجراء اختبارات دقيقة عليها».

نجاحات CERN الأخرى

يشتهر مركز جنيف بمواده الأكبر، مصادم الهادرونات الكبير، وهو شبكة من المغناطيسات تدفع الجسيمات عبر نفق تحت الأرض بطول 27 كيلومترًا (17 ميلًا)، وتتصادم بسرعات تقترب من سرعة الضوء. ثم يدرس العلماء نتائج تلك التصادمات.

لكن المجمع العلمي المزدحم والمتحرك أكثر من مجرد تصادم الذرات: على سبيل المثال، تم اختراع شبكة الإنترنت هنا على يد تيم برنرز-لي من بريطانيا عام 1989. كما تم العمل على تطوير تقنيات متنوعة مثل الشاشات اللمسية وأدوات مكافحة السرطان في CERN.

تُعتبر جامعة هاينريش هينه مكانًا أفضل لدراسة مضادات البروتونات بشكل معمق، لأن CERN، مع أنشطته الأخرى، يسبب تداخلًا مغناطيسيًا كبيرًا يمكن أن يشتت دراسة المادة المضادة.

لا تزال الجامعة تعمل على مركز يمكنه استقبال مثل هذه المضادات، ومن المتوقع أن يكون جاهزًا بحلول عام 2029 على أقرب تقدير، وفقًا لأولمر.

يُعرف جهاز CERN لتباطؤ مضادات البروتون، حيث يُطلق شعاع من البروتونات في كتلة من المعدن، بأنه آلة فريدة تنتج مضادات بروتون منخفضة الطاقة لدراسة المادة المضادة.

ويُقال إن «مصنع المادة المضادة» في CERN هو المكان الوحيد في العالم الذي يمكن للعلماء فيه تخزين ودراسة مضادات البروتونات.

لقد قام المركز بتجارب على المادة المضادة لسنوات، وحقق تقدمًا في قياسها وتخزينها وتفاعلها. قبل عامين، نقل الفريق «سحابة» من حوالي 70 بروتونًا — وليس مضادات بروتون — عبر حرم CERN.