كتب – رامز يوسف:
حقق العلماء إنجازًا مذهلاً – رسم خريطة للقوى داخل البروتون بدقة متناهية، وكشفوا عن القوى الهائلة التي تربط الكواركات ببعضها البعض.
باستخدام الديناميكا اللونية الكمومية الشبكية، أنشأ الباحثون ما يُحتمل أن يكون أصغر خريطة لحقل القوة. تكشف نتائجهم عن تفاعلات قوية بشكل مذهل، تشبه وزن 10 أفيال مضغوطة في مساحة أصغر من نواة الذرة.
يهدف البحث، الذي يقوده فريق دولي يضم خبراء من جامعة أديلايد، إلى تعميق فهمنا للقوى الأساسية التي تشكل العالم الطبيعي.
قال الأستاذ المساعد روس يونج، رئيس التعلم والتدريس المساعد في كلية الفيزياء والكيمياء وعلوم الأرض، وأحد أعضاء الفريق: “استخدمنا تقنية حسابية قوية تسمى كروموديناميكيات الكم الشبكية لرسم خريطة للقوى المؤثرة داخل البروتون.. يعتمد هذا النهج على تقسيم المكان والزمان إلى شبكة دقيقة، ما يسمح لنا بمحاكاة كيفية اختلاف القوة – التفاعل الأساسي الذي يربط الكواركات بالبروتونات والنيوترونات – عبر مناطق مختلفة داخل البروتون”.
أصغر خريطة لحقل القوة على الإطلاق
ربما تكون نتيجة الفريق هي أصغر خريطة لحقل القوة على الإطلاق في الطبيعة.
قاد الباحث بجامعة أديلايد، جوشوا كروفورد، العمل مع فريق جامعة أديلايد والمتعاونين الدوليين.
قال جوشوا: “تكشف نتائجنا أنه حتى في هذه المقاييس الضئيلة، فإن القوى المعنية هائلة، تصل إلى نصف مليون نيوتن، أي ما يعادل حوالي 10 أفيال، مضغوطة داخل مساحة أصغر بكثير من نواة الذرة”.
وشرح “توفر خرائط القوة هذه طريقة جديدة لفهم الديناميكيات الداخلية المعقدة للبروتون، ما يساعد في تفسير سبب تصرفه كما يفعل في الاصطدامات عالية الطاقة، مثل تلك الموجودة في مصادم الهدرونات الكبير، وفي التجارب التي تستكشف البنية الأساسية للمادة”.
يعتبر مصادم الهدرونات الكبير (LHC) أكبر مسرع للجسيمات وأعلى طاقة في العالم، نفذته المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بالتعاون مع أكثر من 10 آلاف عالم ومئات الجامعات والمختبرات في أكثر من 100 دولة. هدف مصادم الهدرونات، السماح للفيزيائيين باختبار تنبؤات النظريات المختلفة لفيزياء الجسيمات.
قال الأستاذ المشارك يونج: “لم يخترع إديسون المصباح الكهربائي من خلال البحث عن شموع أكثر سطوعًا – بل بنى على أجيال من العلماء الذين درسوا كيفية تفاعل الضوء مع المادة.. بنفس الطريقة تقريبًا، يكشف البحث الحديث مثل عملنا الأخير عن كيفية تصرف اللبنات الأساسية للمادة عند ضربها بالضوء، ما يعمق فهمنا للطبيعة”.
أبحاث البروتون وتطبيقاتها المستقبلية
“مع استمرار الباحثين في كشف البنية الداخلية للبروتون، قد تساعد البصيرة الأكبر في تحسين كيفية استخدامنا للبروتونات في التقنيات المتطورة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك العلاج بالبروتون، الذي يستخدم البروتونات عالية الطاقة لاستهداف الأورام بدقة مع تقليل الضرر الذي يلحق بالأنسجة المحيطة.
كما مهدت الاختراقات المبكرة في فهم الضوء الطريق أمام الليزر والتصوير الحديثين، فإن تطوير معرفتنا ببنية البروتون يمكن أن يشكل الجيل القادم من التطبيقات في العلوم والطب.
“من خلال جعل القوى غير المرئية داخل البروتون مرئية لأول مرة، تعمل هذه الدراسة على سد الفجوة بين النظرية والتجربة – تمامًا كما كشفت الأجيال السابقة عن أسرار الضوء لتغيير العالم الحديث.
المصدر: Physical Review Letters
اقرأ أيضا:
