هل اقترب العلماء من كشف لغز المادة المظلمة؟ رصد محتمل لجسيم نادر يُعرف بـ"التوبونيوم"!
للعلّم - يبدو أن الفيزيائيين في المركز الأوروبي للأبحاث النووية (CERN) على وشك تحقيق اختراق علمي مهم، بعد رصد إشارات أولية قد تدل على وجود جسيم نادر يُعرف باسم "التوبونيوم" (Toponium).
هذا الجسيم، الذي يُعتقد أن احتمالية ظهوره لا تتجاوز 8.8 مرات لكل تريليون تصادم، يتكوّن من كوارك القمة (Top Quark) ونقيضه من المادة المضادة. وتُعد الكواركات اللبنات الأساسية للمادة، إذ تتكوّن منها البروتونات والنيوترونات، ويُعتبر كوارك القمة أثقلها من حيث الكتلة.
ربما يكون مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، وهو أكبر مُسرّع جسيمات في العالم، قد التقط فعلاً إشارات تشير إلى وجود التوبونيوم. وإذا تأكدت هذه النتائج، فإنها قد تمثل خطوة ثورية في مجال فيزياء الجسيمات، وتفتح الباب لفهم أسرار كونية غامضة مثل المادة المظلمة.
وصرّح أحد الباحثين في CERN قائلاً:
"التوبونيوم جسيم عمره بالغ القصر، لا يدوم إلا لأجزاء من الثانية، مما يجعل رصده المباشر شبه مستحيل. لذا اعتمدنا على تحليل المنتجات الثانوية الناتجة عن تصادمات البروتونات، وخاصة أزواج كواركات القمة. وقد لاحظنا نمطاً غير متوقع من التشتت الجسيمي، ما يشير إلى احتمال وجود جسيم وسيط يظهر ويختفي بسرعة فائقة. لكننا حتى الآن لا نستطيع الجزم إن كان ذلك بالفعل التوبونيوم، أم نوعاً غير مكتشف من بوزون هيغز".
وأضاف: "نعمل حالياً على سلسلة تجارب جديدة باستخدام كاشف ATLAS لتحليل البيانات بدقة أعلى. وإذا تم التأكد من وجود هذا الجسيم، فسيكون أصغر جسيم هادروني يتم رصده حتى الآن".
وأوضح الباحثون أن النموذج المعياري، وهو الإطار النظري المعتمد حالياً لفهم الجسيمات الأولية والقوى الأساسية، ما زال غير قادر على تفسير نحو 95% من مكونات الكون، والتي تشمل المادة المظلمة والطاقة المظلمة. وهنا قد يحمل التوبونيوم المفتاح لفهم هذه الظواهر، خصوصاً أن آلية اضمحلاله تختلف عن الجسيمات المماثلة، حيث يتحلل عبر تفكك الكواركات بدلاً من التفاعل بين المادة والمادة المضادة – وهو سلوك نادر في عالم الجسيمات دون الذرية.
هذا الجسيم، الذي يُعتقد أن احتمالية ظهوره لا تتجاوز 8.8 مرات لكل تريليون تصادم، يتكوّن من كوارك القمة (Top Quark) ونقيضه من المادة المضادة. وتُعد الكواركات اللبنات الأساسية للمادة، إذ تتكوّن منها البروتونات والنيوترونات، ويُعتبر كوارك القمة أثقلها من حيث الكتلة.
ربما يكون مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، وهو أكبر مُسرّع جسيمات في العالم، قد التقط فعلاً إشارات تشير إلى وجود التوبونيوم. وإذا تأكدت هذه النتائج، فإنها قد تمثل خطوة ثورية في مجال فيزياء الجسيمات، وتفتح الباب لفهم أسرار كونية غامضة مثل المادة المظلمة.
وصرّح أحد الباحثين في CERN قائلاً:
"التوبونيوم جسيم عمره بالغ القصر، لا يدوم إلا لأجزاء من الثانية، مما يجعل رصده المباشر شبه مستحيل. لذا اعتمدنا على تحليل المنتجات الثانوية الناتجة عن تصادمات البروتونات، وخاصة أزواج كواركات القمة. وقد لاحظنا نمطاً غير متوقع من التشتت الجسيمي، ما يشير إلى احتمال وجود جسيم وسيط يظهر ويختفي بسرعة فائقة. لكننا حتى الآن لا نستطيع الجزم إن كان ذلك بالفعل التوبونيوم، أم نوعاً غير مكتشف من بوزون هيغز".
وأضاف: "نعمل حالياً على سلسلة تجارب جديدة باستخدام كاشف ATLAS لتحليل البيانات بدقة أعلى. وإذا تم التأكد من وجود هذا الجسيم، فسيكون أصغر جسيم هادروني يتم رصده حتى الآن".
وأوضح الباحثون أن النموذج المعياري، وهو الإطار النظري المعتمد حالياً لفهم الجسيمات الأولية والقوى الأساسية، ما زال غير قادر على تفسير نحو 95% من مكونات الكون، والتي تشمل المادة المظلمة والطاقة المظلمة. وهنا قد يحمل التوبونيوم المفتاح لفهم هذه الظواهر، خصوصاً أن آلية اضمحلاله تختلف عن الجسيمات المماثلة، حيث يتحلل عبر تفكك الكواركات بدلاً من التفاعل بين المادة والمادة المضادة – وهو سلوك نادر في عالم الجسيمات دون الذرية.