حقق الطباشير فوزًا آخر للنموذج القياسي ، وهي النظرية الناجحة بشكل ملحوظ التي تصف كيفية تفاعل جميع الجسيمات الأساسية المعروفة.
لقد قام الفيزيائيون بإجراء القياس الأكثر دقة حتى الآن لمدى قوة القوة الضعيفة - إحدى القوى الأربع الأساسية للطبيعة - على البروتون.
النتائج ، التي نشرت اليوم (9 مايو) في مجلة Nature ، هي بالضبط ما تنبأ به النموذج القياسي ، وتوجه ضربة أخرى لجهود الفيزيائيين للعثور على أوجه الخلل في النظرية واكتشاف الفيزياء الجديدة التي يمكن أن تفسر ماهية المادة المظلمة والطاقة المظلمة .
على الرغم من انتصاراته ، فإن النموذج القياسي غير مكتمل. إنه لا يفسر المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، والتي قد تشكل معًا أكثر من 95 بالمائة من الكون ومع ذلك لم تتم ملاحظتها بشكل مباشر أبدًا. ولا تتضمن النظرية الجاذبية أو تفسر سبب احتواء الكون على مادة أكثر من المادة المضادة.
اختبار النموذج القياسي
إحدى الطرق نحو نظرية أكثر اكتمالًا هي اختبار ما يقوله النموذج القياسي عن القوة الضعيفة ، المسؤولة عن الاضمحلال الإشعاعي ، مما يتيح التفاعلات النووية التي تحافظ على الشمس مشرقة وتدفع محطات الطاقة النووية. تعتمد قوة تفاعلات القوة الضعيفة على ما يسمى الشحنة الضعيفة للجسيم ، تمامًا كما تعتمد القوة الكهرومغناطيسية على الشحنة الكهربائية والجاذبية تعتمد على الكتلة.
قال جريج سميث ، الفيزيائي في مرفق جيفرسون الوطني للمسرعات في فيرجينيا ومدير مشروع تجربة Q -ضعف: "كنا نأمل فقط أن يكون هذا أحد الطرق لإيجاد صدع في النموذج القياسي".
قام الباحثون بتفجير حزم من الإلكترونات في مجموعة من البروتونات. كانت لفات الإلكترونات إما موازية أو مضادة للتوازي مع الحزمة. عند الاصطدام بالبروتونات ، تنتشر الإلكترونات ، ويرجع ذلك في الغالب إلى التفاعلات التي تنطوي على القوة الكهرومغناطيسية. وقال سميث إنه مقابل كل عشرة آلاف أو مائة ألف تشتت ، حدث واحد من خلال القوة الضعيفة.
على عكس القوة الكهرومغناطيسية ، لا تطيع القوة الضعيفة تناظر المرآة ، أو التكافؤ ، كما يسميه الفيزيائيون. لذا ، عند التفاعل عبر القوة الكهرومغناطيسية ، يتشتت الإلكترون بنفس الطريقة بغض النظر عن اتجاهه. ولكن عند التفاعل من خلال القوة الضعيفة ، فإن احتمال أن ينتشر الإلكترون بشكل طفيف يعتمد على ما إذا كان السبين متوازيًا أو مضادًا للتوازي ، بالنسبة إلى الاتجاه الذي يسير فيه الإلكترون.
في التجربة ، تناوب الشعاع بين إطلاق الإلكترونات مع دوران متوازي ومضاد للتوازي حوالي 1000 مرة في الثانية. وجد الباحثون أن الفرق في احتمالية الانتثار كان 226.5 جزءًا فقط لكل مليار ، بدقة 9.3 أجزاء لكل مليار. وهذا يعادل العثور على اثنين من جبل إيفرست متطابقين يختلفان في الارتفاع بسمك عملة الدولار - مع دقة تصل إلى عرض شعر الإنسان.
وقال بيتر بلوندين ، الفيزيائي بجامعة مانيتوبا في كندا ، والذي لم يشارك في الدراسة: "هذا هو أصغر وأدق عدم تماثل تم قياسه على الإطلاق في تناثر الإلكترونات المستقطبة من البروتونات". وأضاف أن القياس إنجاز مثير للإعجاب. بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر أنه في البحث عن الفيزياء الجديدة ، يمكن لهذه التجارب منخفضة الطاقة نسبيًا أن تتنافس مع مسرعات الجسيمات القوية مثل مصادم الهادرون الكبير بالقرب من جنيف ، كما قال بلوندين.
على الرغم من أن الشحنة الضعيفة للبروتون تحولت إلى حد كبير إلى ما قاله النموذج القياسي ، إلا أن كل الأمل لم يضيع للعثور على فيزياء جديدة في يوم من الأيام. النتائج تحد فقط من شكل تلك الفيزياء الجديدة. على سبيل المثال ، قال سميث ، إنهم يستبعدون الظواهر التي تنطوي على تفاعلات الإلكترون-بروتون التي تحدث عند طاقات أقل من 3.5 فولت تيرا إلكترون.
قال سميث إنه مع ذلك ، لكان الأمر أكثر إثارة لو وجدوا شيئًا جديدًا.
قال لـ Live Science: "لقد خاب أملي". "كنت آمل في حدوث بعض الانحراف ، بعض الإشارات. لكن الآخرين شعروا بالارتياح لأننا لم نكن بعيدين عن ما توقعه النموذج القياسي."
