لقد قام الفيزيائيون للتو برحلة برية مع كمية من المادة المضادة. وهنا كيف سارت الأمور

لقد قام الفيزيائيون للتو برحلة برية مع كمية من المادة المضادة. وهنا كيف سارت الأمور

بقلم إيما جوميتز حرره كلير كاميرون

لقد أنجز الفيزيائيون للتو ربما أروع حيلة يمكن أن يقوم بها عالم: لقد حملوا شاحنة بالمادة المضادة وذهبوا في رحلة. يمثل هذا الإنجاز المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من نقل المادة المضادة إلى خارج المختبر، ويمكن أن يساعد في الدخول في عصر جديد من اكتشافات المادة المضادة.

لفهم هذا الإنجاز، من المهم أن نقدر تمامًا سبب صعوبة التعامل مع المادة المضادة. المادة المضادة هي مثل صورة المرآة للمادة. على عكس المادة العادية، التي تتكون من جسيمات، تتكون المادة المضادة من جسيمات مضادة، والتي تشبه في الكتلة الجسيمات النموذجية ولكن لها شحنات كهربائية وخصائص مغناطيسية متعارضة. يتم إنتاجه بشكل طبيعي في بعض تفاعلات الأشعة النووية أو الكونية، ويمكن أيضًا توليده في منشآت متخصصة مثل مصنع المادة المضادة في CERN. ولكن إذا التقت المادة العادية والمادة المضادة، فإنهما يفنيان بعضهما البعض على الفور في انفجار من الطاقة. وربما ليس من المستغرب أن هذه الخاصية تجعل المادة المضادة نادرة للغاية ومن الصعب دراستها.

لكن العلماء في CERN، المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، لم يرتدعوا. وفي يوم الثلاثاء، قاموا بتحميل 92 بروتونًا مضادًا – وهي نسخة المادة المضادة من البروتونات – في شاحنة وقادوها لمدة ساعتين تقريبًا.

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.

والسبب هو أن علماء CERN تمكنوا من إنشاء وتخزين المادة المضادة بنجاح، لكن مسرعات الجسيمات في المنشأة تخلق “ضوضاء مغناطيسية” تشوش أي قياسات للمادة المضادة، كما يقول الفيزيائي كريستيان سمورا، مدير مشروع نقل البروتون المضاد. لذا، من أجل التحقيق الحقيقي في المادة المضادة التي يصنعونها، يحتاج الباحثون إلى احتجازها ونقلها إلى مختبرات أخرى. لكن كان عليهم أولا أن يعرفوا كيف.

يوضح سمورا: “أردنا في البداية أن نبني شيئًا يناسب الجزء الخلفي من سيارتك”. “ولكن عندما تبدأ في النظر إلى التفاصيل، وما تحتاجه لبناء هذا الفخ، يصبح أكبر وأكبر.” المصيدة الأخيرة التي صمموها – وهي في الأساس عبارة عن صندوق ضخم – انتهى بها الأمر بوزن أكثر من طنين وكان لا بد من رفعها برافعة.

ومع ذلك، يضيف سمورا: “لقد تمكنا من بناء شيء نحيف بما يكفي ليدخل عبر الباب”.

تحتوي مصيدة البروتون المضاد على مجال مغناطيسي يدور الجسيمات المضادة في دائرة، ويعلقها في الفضاء. بعد ذلك، يتم تبريد الجسيمات المضادة بالتبريد لإبقائها عند مستوى طاقة منخفض. تحافظ المصيدة أيضًا على فراغ عالٍ للغاية، بحيث لا تكون هناك فرصة لاصطدام أي جسيمات عادية بالجسيمات المضادة.

خلال اختبار يوم الثلاثاء، قام علماء CERN وباحثون آخرون من جامعة Heinrich Heine في دوسلدورف، ألمانيا، بتحميل مصيدة البروتون المضاد في شاحنة صغيرة وقادوها حول حرم CERN لمدة ساعتين تقريبًا. وقاموا بمراقبة البروتونات المضادة طوال الرحلة ووجدوها جميعًا سليمة وآمنة عند إعادتهم إلى المختبر. في نهاية المطاف، يأمل الباحثون أن يتم نقل البروتونات المضادة يومًا ما في رحلة مدتها 8 ساعات من CERN إلى جامعة هاينريش هاينه لمزيد من الدراسة.

يمكن أن تساعد دراسة جسيمات المادة المضادة الفيزيائيين في الإجابة على لغز طويل الأمد في هذا المجال: إذا تم إنشاء وتدمير المادة المضادة والمادة المضادة معًا، فلماذا لا يوجد قدر كبير من المادة المضادة مثل المادة الموجودة في الكون؟

في هذه الأثناء، بالنسبة لسمورا، كان اختبار يوم الثلاثاء بمثابة رحلة العمر.

يقول سمورا: “أعتقد أن قيادة الشاحنة ربما كانت القيادة الأكثر إثارة التي قمت بها”.

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.