اكتشف الفيزيائيون جسيمًا جديدًا “ساحرًا”

تم اكتشاف جسيم جديد “ساحر” في أكبر محطم ذرات في العالم

بقلم كلارا موسكوفيتش حرره كلير كاميرون

اكتشف الفيزيائيون للتو جسيمًا جديدًا يبدو أنه ابن عم غريب للبروتونات والنيوترونات التي تشكل الذرات.

تتكون هذه الجسيمات دون الذرية من كتل بناء أصغر من المادة تسمى الكواركات “العلوية” و”السفلية”، وهي أخف أنواع الكواركات. لكن الكواركات تأتي في نكهات أثقل أيضًا، بما في ذلك “الساحر” و”الغريب” و”القاع” و”القمة” (أضخم جسيم أساسي معروف).

يحتوي الجسيم الجديد، الذي تم اكتشافه في أكبر محطّم ذرات في العالم، وهو مصادم الهادرونات الكبير في جنيف بسويسرا، على كواركين ساحرين وكوارك سفلي. مثل البروتونات والنيوترونات، مجموع الكواركات الثلاثة يصنفه في فيزياء الجسيمات على أنه باريون، وهو نوع من الهادرونات – أو جسيم مصنوع من الكواركات. وبهذا الاكتشاف يرتفع العدد الحالي للهادرونات المعروفة إلى 80.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

الجسيم الجديد، الذي يسميه الفيزيائيون الباريون السحري المزدوج، يستبدل الكواركات العلوية في البروتون بالكواركات الساحرة، مما يمنحه حوالي أربعة أضعاف كتلة البروتون الأكثر شيوعًا واستقرارًا.

يعمل مصادم الهادرونات الكبير على تسريع البروتونات إلى أكثر من 99 بالمائة من سرعة الضوء ثم يصطدم بها معًا. يتم تدمير البروتونات، وتؤدي طاقة الاصطدام إلى ظهور جسيمات جديدة في أعقابها. في كل مرة يتم إنشاء باريون ساحر بشكل مضاعف داخل المصادم، فإنه يتحلل بسرعة إلى جزيئات أخف.

تم اكتشاف الجسيم الجديد من خلال تجربة LHCb، وهي واحدة من تسعة أجهزة كشف متمركزة حول حلقة LHC التي يبلغ طولها 17 ميلًا. إنه أول جسيم جديد يتم رؤيته في التجربة منذ أن قام العلماء بترقية LHCb في عام 2023.

الباريون ذو السحر المزدوج هو الباريون الثاني الذي يحتوي على كواركين ثقيلين على الإطلاق، أما الباقي فقد يحتوي على كواركين علويين أو سفليين، وواحد فقط من النكهات الأثقل. تم اكتشاف الباريون الثقيل السابق في عام 2017، أيضًا في LHCb، ويتكون من كواركين ساحرين وكوارك علوي. على الرغم من أوجه التشابه بينهما، فإن الجسيم المكتشف حديثًا أقل استقرارًا من الباريون الثقيل الآخر، ومن المتوقع أن يكون عمره أقصر بنحو ستة أضعاف.

يساعد العثور على هذا النوع من الجسيمات في تعليم الفيزيائيين عن القوة الشديدة، وهي أقوى قوة في الطبيعة، والتي تربط الهادرونات معًا. القوة القوية هي أيضًا القوة الأكثر غموضًا وإرباكًا، وتحكمها نظرية معقدة تسمى الديناميكا اللونية الكمومية. ويأمل الفيزيائيون أن يفهموا كيف تعمل القوة القوية على ربط الكواركات ببعضها البعض، وكيف تنشأ خصائص الجسيمات المركبة، مثل الكتلة والسبين.

وأعلن الفيزيائيون هذا الاكتشاف هذا الأسبوع في مؤتمر موريوند لفيزياء الجسيمات في إيطاليا.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.