تشير نتائج حديثة من مصادم الهادرونات الأكبر في سويسرا إلى نشاط يتجاوز النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات – ما يعني أنه يمكننا أخيرًا الدخول إلى حقبة جديدة من الفيزياء.
حتى الآن، يعد النموذج القياسي هو أفضل تفسير لدينا لمعرفة كيفية عمل وتماسك الكون. لكن هناك فجوات كبيرة – لعل أبرزها هو حقيقة أن النموذج لا يفسر الجاذبية بشكل حقيقي – لذلك قضى العلماء عقودًا كثيرة باستكشاف حدود الفيزياء بحثًا عن إشارات لأي نشاط لا يستطيع النموذج القياسي تفسيره. وقد وجدوا واحدًا الآن.
يتعامل التضارب هنا مع جسيم يُدعى ميزون ب. فوفقًا للنموذج القياسي، ميزونات ب يجب أن تتحلّل عند زوايا وتردّدات محدّدة جدًا – لكن تلك التنبؤات لا تتوافق مع ما وُجد في تجارب مصادم الهادرونات الأكبر، مشيرةً إلى أن هناك شيء آخر يحدث. وإذا تمكنّا من معرفة ذلك الشيء، سنقترب من كشف بعض الألغاز عن الكون الذي نحيا فيه.
يقول Mariusz Witek، الباحث من معهد الفيزياء النووية في أكاديمية العلوم البولندية: “حتى الآن، تتوافق كل القياسات مع تنبؤات النموذج القياسي، لكننا بالرغم من ذلك نعلم أن النموذج القياسي لا يستطيع تفسير كافة خصائص الكون. فهو عاجز عن التنبؤ بكتل الجسيمات ولا يخبرنا بسبب ترتيب الفرميونات في 3 عائلات، كيف استطاعت المادة التغلب على المادة المضادة والسيطرة على الكون؟ ما هي المادة المضادة؟ تظل تلك الأسئلة بلا أجوبة.”
جُمعت تلك البيانات في عامي 2011 و2012، واكتشفت للمرة الأولى في العام الماضي، عندما لاحظ العلماء أن معدّل تحلّل ميزونات ب لم يتوافق مع تنبؤات النموذج القياسي.
أما اليوم، فقد وضح فريق الباحثين البولندي أن معدّل التحلل لم يكن هو الشيء الوحيد الذي لم يتوافق مع النموذج القياسي، بل زاوية التحلّل أيضًا.
يقول Witek: “إذا نظرنا إلى الأمر من زاوية سينمائية، فعندما كان هناك بضعة مشاهد مسرّبة من فيلم متوقّع أن يكون ضخمًا ورائجًا جدًا، فقد قدّم مصادم الهادرونات الأكبر أخيرًا الإعلان الحقيقي الأول إلى الجماهير.”
طبقًا للنموذج القياسي، تتكوّن ميزونات ب من كوارك خفيف وكوارك مضاد قعري ثقيل heavy beauty antiquark – وبسبب اقتران الكوارك-الكوارك المضاد، يتحللان بسرعة، ويجب أن يطلقا نواتجهم بزاوية معينة.
بينما كان العلماء قد لاحظوا بالفعل شيئًا غريبًا حول توقيت التحلّل، إلا انهم لم يتمكّنوا من تفسير التضارب في زاوية التحلّل، لأن وسيلة القياس لم تكن دقيقة بما فيه الكفاية.
لكن بفضل تقنية جديدة طوّرها علماء الفيزياء البولنديون، أمكن توضيح تحلّل ميزونات ب بزاوية لم يتنبأ بها النموذج القياسي ليس فقط في عام 2011 ، بل وحدوث الأمر ذاته في عام 2012.
كان موقف الباحثين واضحًا بأنه لا يمكننا أن ندعو ذلك اكتشافًا بعد – فنحن نحتاج إلى المزيد من البيانات قبل القول بأن ما وُجد هو حقيقة بالفعل. وصل الفريق إلى انحراف معياري مقدّر بـ3.4 سيجما، وهو جيد جدًا، لكن حتى يتم اعتبار الأمر اكتشافًا جديدًا، لابد من الوصول إلى 5 سيجما – والذي قد يعني أن هناك احتمال أقل من 1 على 3.5 مليون بأن الاكتشاف مجرد ضربة حظ.
إذًا ماذا يعني أن ميزونات ب تتحلّل بزوايا مختلفة عن ما يتنبأ به النموذج القياسي؟ قد يعني ذلك وجود نشاط لجسيم جديد، والفرضية الشائعة الآن هي أن هناك بوزون Z-prime متوسط – لم يتنبأ به النموذج القياسي – يؤثر على تحلّل ميزونات ب.
الخبر السار هو أن مصادم الهادرونات الأكبر تمكّن حديثًا من جعل البروتونات تصطدم ببعضها عند مستويات طاقة أعلى من ذي قبل، وسيحصل علماء الفيزياء على مجموعة بيانات جديدة لتحليلها. ويمكن أن تجعلنا تلك البيانات نخطو خطوة أخرى باتجاه المستوى التالي.
يقول Witek: “تمامًا كما يحدث مع أي فيلم جيد: يتساءل الجميع عما سيحدث في النهاية، ولا يرغب أحد في الانتظار.”
