جسيم هيغز .... ما هو ؟

السلام عليكم العزيز القارئ ، اهلا بك في هذه التدوينة عن أحدي أسرار كوننا و ألغازه عن هذا الجسيم  الذي يعتقد انه اﻷهم في كوننا وترتبط به احدي أ عمق مفاهيم وجودنا من عدمنا ألا وهو الكتلة هذه الكتلة التي يعتقد العلماء ان المسؤول عنها هو جسيم ما يسمي جسيم هيغز ، جسيم لغز حير العلماء منذ أكثر من قرن و من أجل تم استثمار ملايين الدولارات وتمويل مئات البحوث من اجل اكتشافه و قد حانت اللحظة و آن اﻵوان لنعرف هل نحن علي حق أم لا ؟
فهذه التدوينة سأحاول ان اشرح لك بالتفصيل و بالتبسيط ماهو جسيم هيغز ؟ لماذا هو مهم جدا ؟ و ما الجديد عنه ؟ كلما عليكم هو اﻷستعداد لفوص في أعماق الفيزياء الجميلة المبسطة و اﻷستمتاع و التفكر في عظيم صنع الخالق عز و جل ...


جسيم هيغز كيف يشكل عالمنا ؟


حسب النظريات واﻷكتشافات العلمية الفيزيائية التي قام بها مئات الفيزيائين طوال القرن الماضين و التي أدت لمعرفة معتبرة وفهم أوسع لما يحيط بنا فأن كوننا مكون من 12 جسيم أساسي نسميهم الجسيمات اﻷبتدائية ( 6 كوراكات و 6  و 4 قوي أساسية تحكم هذه الجسيمات (  لمعرفة هذه القوي راجع التدوينة السابقة ) أنه ما يعرف بـ النموذج المعياري . 

العالم اﻷسكتلندي بيتر هيغز

و لفترة طويلة ظل اعلماء يعتقدون أن الجسيمات اﻷساسية هي المكونة للذرة اي البروتونات والأكترونات و النيترونات لكن العلماء التجريبون في مسرع الجسيمات في ساتنفورد كشفوا منذ عام 1968 أن البروتونات و النيترونات مشكلة أيضا من جسيمات أصغر هي الكواركات ( نوعين كوارك أعلي و كواروك أسفل ) و يبدو أن عالمنا المشاهد مشكل فقط من ألكترونات و الكوراكات العليا والسفلي فحين أن  بقية الجسيمات هي جسيمات أشباح غير مستقرة أو خاملة لا تتأثر بالجسيمات اﻷخري و لا تدخل في تكوين اﻷشياء التي نتعامل معها لكن هذا ليس كل شئ... 


المشكلة هنا هي ان المعادلا ت المرتبطة بالنموذج المعياري لا تتعامل الا مع الجسيمات التي لا كتل لها بينما في الواقع الكون مكون من أجسام ذات كتل محددة فأين الحل ؟


جاء العالم اﻷستكلندي هيغز وفريقه  بنظريته التي اعطتنا تفسيرا لكتلة ،  مضيفة جسيمات اخري ( جسيمات جولدستون ) للجسيمات اﻷساسية و ثلاث جسيمات أخري مرتبط كل منها بأحدي القوي اﻷساسية ( راجع التدوينة السابقة ) و في النهاية أصبح عندنا تفسير نظري لمفهوم الكتلة استطاع التنبأ بكل دقة بالكثير من الظواهر المتناهية الصغر


 استطاع العلماء التجريبون اثبات وجود 3 من الجسيمات المرتبطة بالقوي اﻷسياسة الثلاث ( الكهرومغناطيسية ، القوي النووية الضعيفة و القوية ) في حين بقي جسيم رابع مرتبط بالقوة الرابعة الجاذبية لغزا يحيرنا حتي اﻵن انه جسيم هيغز ...


أفترض هيغز وجود حقل فيزيائي في كل نقطة من الفضاء يمنح الكتلة لجميع الجسيمات اﻷولية و بناء عليه تم حساب كتلهاا عتماد علي هذه النظرية و أدي تطابق النتائج الي اﻷعتقاد القوي بأن حقل هيغز ليس افتراضا وان ماهو واقع  لذلك حان الوقت لي العلماء التجريبين لقول كلمة الفصل ...


و بالنسبة لهيغز فأن جسيم هيغز هو مجرد تأثير لحقل هيغز علي هذه الجسيمات ، ماذا يعني ذلك ؟


للفهم أكثر أليكم هذا مثال لذرة الهيدروجين التي تملك الكترون واحد يدور حول نواتها  حين تكون في حالتها الطبيغية تطون مستقرة  تماما ، لكن مجرد اثارتنا لها باعطائها طاقة سيؤدي  الي تحول اﻷلكترون الي مدار اعلي مما يؤدي الي جعلها غير مستقرة و يؤدي في نهاية الي تحريرها لهذه الطاقة علي شكل ضوء وذلك بأطلاق فوتون...


فحقل هيغز مثل ذرة الهيدروجين يمتص الطاقة بمقدار معين يكافئ كمقدار كتلة جسيم هيغز . هذا اﻷمتصاص يحدث عند اصطدام البروتونات  ببعضها داخل مسرع الجسيمات الكبير مما ينتج عنه حالة عدم استقرار تؤدي في نهاية الي تحرير جسيم هيغز ليعود الحقل الي حالته الطبيعية المستقرة و هكذا نتمكن من رصده ...
يبقي في النهاية التأكد من وجود الحقل و دراسة آلية عمله و كيفية اثارته ، في حين ان ابسط النظريات المطروحة لتفسير كيفية اثارته هو ان الحقل يطلق جسيما واحدا عند كل اثارة  في حين ان بعض النظريات اﻷخري تفترض اطلاق عدة جسيمات حسب مقدار الطاقة المكتسبة...


جسيم هيغز والكتلة :

تتحرك اي جسيمة موجود في حقل هيغز علي شكل معوج لتأثرها بالمجال
 لكن هذه المجال لا يفقدها اي طاقة ولكن يؤدي الي انقاص سرعتها 

يبقي اﻵن تفسير كيف تكتسب الجسيمات كتلتها بتأثير الحقل عليها ، و لتفسير ذلك نفترض كرة مضرب توضع علي طاولة مستوية ذات سطح أملس تماما ،
 حين نقوم نطلقها ستتحرك بشكل مستقيم تماما ، لكن حين نضع عوائق صغيرة
في طريقها ستتحرك بشكل معوج و لكن ستصل في نهاية لجانب اﻷخر من الطاولة ، اﻵن عند افتراض ان سطح الكرة و العوائق صلب تماما فأن الكرة لن تفقد اي طاقة اثناء اصطدامها بالعوائق وبالتالي سيكون الفرق بينها و بين الكرة اﻷخري انها  ستصل في وقت أقل فقط...

اذن فحقل هيغز مثل العائق تماما يمنع الكرة من التحرك علي خط مستقيم و لكن لا يفقدها اي طاقة...














اﻵن لنعود قليلا الي نظرية النسبية و معادلة انشتاين حيث الطاقة تساوي الكتلة مضروبة في مربع سرة الضوء ، اي ان الطاقة مصدرها أما الكتلة او السرعة اي الحركة و هما وجهان لعملة واحدة و كل منهما يمكن ان يتحول الي اﻵخر ...


لو افترضنا مثلا ان الكرة لا كتلة لها فأن طاقتها ستستمدها من حركتها فقط ، اما لو افترضنا انها ساكنة فأنه طاقتها تستمدها من كتلتها فقط ....
اﻷن لنفترض ان الكرة في داخل مجال يؤثر فيه حقل هيغز مما سيجبرها علي السير بسرعة اقل بفعل العوائق و لكن بما ان الطاقة محفوظة و لم تتغيير فأن جزءا من الطاقة الكلية سيتحول الي كتلة تكتسبها الكرة وذلك لتعويض النقص في السرعة الناتج عن العوائق التي ترتطم بها الكرة بفعل وجود حقل هيغز ....

بالنسبة ﻷي جسيم فأن طافتة تكون مجموع مقدارين هما حركته
 و كتلته و بأمكان اي منهما التحول الي اﻵخر

و بما ان الحقل هو حقل موجود في نقطة من الفضاء  فأن الكرة ستكتسب كتلة دائمة لتعويض النقص الناتج عن تأثرها بحقل هيغز ، هل عرفتم اﻵن كيف تتحول السرعة الي كتلة والكتلة الي سرعة ﻷنتاج الطاقة....

 اعلان نتائج تجربتي CMS و ATLAS وسيكون غدا في مؤتمر صحفي  يعقد الساعة التاسعة كما اكد احدي تغريدات مركز اﻷبحاث النووية الاوروبي CERN  علي موقع التويتر انهم قريبون جدا من اكتشاف جسيم هيغز

تغريدة من حساب CERN علي التوتير

هل تم تأكد من اكتشاف الجسيم ام هذه مجرد اشاعات :

حمي استباق اﻷحداث اجتاحت اﻷوساط العلمية بعد نشر صحيفة التلغراف البريطانية فيديو ﻷحد العلماء المشاركين في تجربة CMS أكد فيها انه هناك اكتشاف لجسيم جديد ولكن هناك عقبات أمام التاكد من ومطابقته لمواصغات جسيم هيغز لكن CERN رد بقوله أن الفيديو المسرب مجرد جزء من الفيديوهات التحضيرية للحدث ...

ولكن اذا تأكد اﻷمر فأن هذا الاكتشاف يعد اهم اكتشاف فيزيائي منذ الكشف عن وجود الكواركات ....

وتصبحون علي خير

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مصادر : 

الفيديو المسرب متوفر من هنا

خبر تسريب الفيديو

تغطية Newscientist للحدث

تغطية نيورك تايمز للخبر

مرجع هذه التدوينة