العالم على أعتاب كشف جديد في ملكوت الفيزياء: ماذا حدث بعد الانفجار الكبير

فيما انهمك اثنان من الفنيين في فحص التوصيلات الكهربية لمغناطيس عملاق أوضح مارك جوليت الباحث بالمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (سيرن) انه يرى ان مهمتهما تكتسب اهمية بالغة في سبيل الوقوف على الاحداث التي تلت الانفجار العظيم الذي نشأ عنه الكون قبل 13.7 مليار عام.

وقال جوليت وهو يشير الى مصادم الهدرونات الكبير في المختبر الاوروبي لفيزياء الجسيمات المترامي الاطراف والواقع في منطقة الحدود السويسرية الفرنسية المشتركة قرب جنيف وعلى عمق مئة متر تحت الارض "عندما تنتهي اعمال التركيبات سنكون على اعتاب كشف جديد في ملكوت الفيزياء الفلكية."

ومصادم الهدرونات الكبير مجمع ضخم من المغناطيسات الحلقية العملاقة والاجهزة الالكترونية المعقدة والحاسبات وتكلف انشاؤه عشرة مليارات دولار ويصل عمره الافتراضي الى 20 عاما.

وأنشئ المصادم قبل خمس سنوات فقط ولكن بعد اماطة اللثام عن الحلقة المفقودة التي تفسر ألغازا كونية ظلت تحير العلماء قرونا يدخل المصادم مرحلة تستمر عامين لاعادة تأهيله بغية مضاعفة قدرته على أمل فتح آفاق جديدة في علوم الفلك.

ويتوقع بعض العلماء ان يتمكن المصادم بعد اعادة تأهيله من التعرف على طبيعة المادة المعتمة التي تشغل الفراغ المحيط بالكواكب والنجوم والمجرات فيما يرى آخرون انهم قد يعثرون على جسيمات غير معروفة من قبل أو مؤشرات على ان الكون له أكثر من ثلاثة ابعاد.

والمادة المعتمة تعبير أطلق علي مادة افتراضية لا يمكن قياسها إلا من خلال تأثيرات الجاذبية الخاصة بها والتي بدونها لا تستقيم حسابيا العديد من نماذج تفسير الانفجار العظيم وحركة المجرات. ويرجح ان المادة المعتمة تشكل حوالي 27 في المئة من مادة الكون الكلية فيما تمثل الطاقة المعتمة - التي يعتقد أنها مسؤولة عن تمدد الكون واستمرار حركته - حوالي 70 في المئة من كتلة الكون.

وبعد النجاحات المبكرة التي حققها خبراء الفيزياء التجريبية في سيرن يراودهم الامل الآن في ارتياد عوالم جديدة مثيرة خلال العقد الحالي. ومن اجل تحقيق هذا الهدف يعكف مئات المهندسين والفنيين في اعداد المصادم لمواصلة أضخم تجربة علمية في العالم لاحداث تصادم بين حزمتي جسيمات من البروتونات تسيران في اتجاهين متقابلين وفي مسار بيضاوي داخل نفق طول محيطه 27 كيلومترا في مصادم الهدرونات الكبير وبكم طاقة هائل وسرعات تقترب من سرعة الضوء لمحاكاة الظروف التي اعقبت الانفجار العظيم الذي نشأ عنه الكون.

وبحلول عام 2015 يكون المصادم قد ضاعف قدرته ليغزو عوالم الجسيمات المكونة للمادة. وقال سايمون بيرد كبير المهندسين في سيرن وهو يشرح مكونات النفق الواقع عند سفح جبال جورا "انها مهمة عظيمة. يتعين فحص جميع التوصيلات وتقويتها خلال مرحلة اغلاق المصادم."

وبعد عشرة ايام فقط من تدشين المصادم لاول مرة عام 2008 أدى تسرب لغاز الهيليوم والانفجار الناجم عنه الى اتلاف بعض محتويات النفق واستغرقت عمليات الاصلاح عامين. وقال بيرد "علينا ان نتيقن عدة مرات من الا يتكرر ذلك."

وعلى الرغم من هذه الانتكاسة وفي غضون عامين من العمل الدءوب الذي شارك فيه عشرة آلاف متخصص في شتى انحاء العالم في تحليل كم هائل من البيانات الخاصة بالجسيمات الناشئة تمكن المصادم في الصيف الماضي من رصد جسيم بوزون هيغز.

وركز العلماء في تجاربهم المستفيضة هذه على التعرف على كيفية نشوء المادة وما يعرف بضديد المادة وما اذا كان هناك وجود لما يعرف نظريا باسم بوزون هيغز وهو جسيم افتراضي قال عالم الفيزياء الاسكتلندي بيتر هيغز قبل ثلاثة عقود من الزمن انه يساعد على التحام المكونات الاولية للمادة ويعطيها تماسكها وكتلتها.

وقالت بولين جانيون عالمة الفيزياء الكندية في سيرن إن الكشف الخاص بجسيم بوزون هيغز يمثل "اللبنة الاخيرة في صرح مفهومنا للكون" ولمفهوم النموذج المعياري (القياسي) الذي وضع قبل ثلاثة عقود من الزمن.

وتقوم نظرية النموذج المعياري التي طرأت عليها تعديلات في الستينيات والسبعينيات على الدمج بين ثلاث من القوى الأساسية في الطبيعة وهي القوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية مع الاستعانة بنظرية الكم والنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين بغية صياغة نظرية متكاملة لسبر أغوار الكون.

وقالت جانيون "وبعد مضاعفة قدرة مصادم الهدرونات الكبير سنبدأ في فحص ما نعتقد انه ما وراء هذا النموذج ونحن نتعشم دوما ان يتضح امر لم يكن يتوقعه احد."

اما الاميركي جيمس ويلز الذي يعمل استاذا للفيزياء النظرية في سيرن منذ عامين فيرى صورة اكثر اثارة عن جسيم بوزون هيغز قائلا "هذا قد يقودنا الى التناظر الفائق وهي النظرية التي لم تعضدها بيانات مصادم الهدرونات الكبير حتى الآن."

وتتنبأ نظرية التناظر الفائق بانه مقابل كل جسيم معروف يوجد جسيم آخر غير مرئي أكبر منه يسمى الشريك الفائق وهو في صورة مادة خفية.