الفيزياء والفلك > فيزياء
تأكيد علماء بأن الإلكترون كروي الشكل!
تصوير عالَم الذرة ليس أمرًا سهلًا؛ إذ تسلك الجسيمات ما دون الذرية سلوكًا جُسيميًّا أحيانًا وموجيًّا أحيانًا أخرى. ولكن ما يهمنا هنا هو اكتشافٌ حديث مفاده "أن الإلكترون كرويّ الشكل!"؛ فقد توصَّلتْ دراسة جديدة مشتركة بين جامعات "نورث وسترن" و"هارفارد" و"ييل" إلى أنَّ شكل الإلكترون كرويّ متناظر، ويُرَجِّح هذا الاكتشاف كفّة إحدى أهم النظريات في فيزياء الجسيمات؛ ألا وهو : الأنموذج المعياري The standard model.
أكثر النظريات قبولًا:
يصف الأنموذج المعياري الحاليّ لفيزياء الجسيمات Standard Model of particle physics جميعَ الجسيمات الأولية المعروفة، ثم إنه يصف ثلاثة فقط من أربع قوى كونيّة أساسيّة (الكهرومغناطيسية والقوى النووية الضعيفة والشديدة) وعلاقتها بالجسيمات. وقد طُوِّر هذا الأنموذج عام 1970 ونجح في التفسير والتنبؤ بكثير من الظواهر فهو يمثل صورة رياضيّة للواقع لم تناقضها أية تجارب مخبريّة حتى الآن.
إن عدم التناقض هو ما حير العلماء عقودًا؛ إذ إن الأنموذج المعياري لا يمكن أن يكون صحيحًا لامتلاكه ثغرة تتمثل في قصوره عن تفسير قوة الجاذبية، أو أن يُجيب عن ماهية المادة والطاقة المظلمة، وفي محاولة لسد هذه الثغرة ظهرت نماذج بديلة، منها أنموذج "التناظر الفائق Supersymmetric"؛ إذ يصف هذا الأنموذج الشكل الكروي للإلكترون لكنه -وعلى عكس الأنموذج المعياريّ- يؤكد عدم تناظره، ويتوقع هذا الأنموذج وجود أجسام ما دون ذرية ثقيلة غير معروفة تؤثر في الإلكترون مسببةً تغييرًا في شكله، في ظاهرة غير مثبتة سُمِّيَت "العزم الثنائي القطب الكهربائي electric dipole moment"، وقد تكون هذه الأجسام الغامضة مسؤولة عن بعض الألغاز الكونية الأخرى، وسبب تكوُّن الكون من مادة بدلًا من مادة مضادة مثلًا .
الخطوة المهمة:
تكمن أهمية الاكتشاف الجديد في دعمه الأنموذج المعياريّ لفيزياء الجسيمات؛ إذ أعطى دليلًا أن للإلكترون شكلًا كرويًّا منتاظرًا، وإن عدم وجود دليل على صحة فرضية العزم الثنائي يعني عدم وجود دليل على وجود الأجسام ما دون الذرية المفترضة، أما في حالة وجودها فإن خصائصها ستكون مختلفة عن تلك التي تنبأ بها أنموذج التناظر الفائق.
لم تكن هذه التجربة الأولى، ففي عام 2014 أجرى الفريق التجربة نفسها ولكن بجهاز أبسط؛ وذلك باستخدام أشعة ليزر بترددات مختلفة، ولكن كانت التجربة الأخيرة أكثر دقة من تجربة عام 2014.
يشير الأنموذج المعياريّ إلى بعض الغرابة؛ إذ إنه من جهة هو من أفضل الأفكار العلمية التي طورها البشر؛ فقد نجح نجاحًا باهرًا وبقدرة تنبؤية باهرة، ولكن من جانب آخر فهو لا يتنبأ بوجود الكون، لذلك يحاول الباحثون إيجاد مكمن الخلل فيه.
يُقدِّم الاكتشاف الأخير دليلًا جديدًا على صحته وهذا ما يزيد المشكلة لأن العلماء يبحثون عن نماذج جديدة تتنبأ بما بعد حدود الأنموذج المعياري، ولسوء الحظ فإن جميع النماذج المتوفرة تقترح أنه يجب أن يكون شكل الإلكترون غير متناظر.
المصادر:
روابط من مقالاتنا السابقة: