- بقلم بالاب غوش وكيت ستيفنز
- بي بي سي نيوز، سيرن، بالقرب من جنيف
مصدر الصورة، كيت ستيفنز / بي بي سي نيوز
يبلغ حجم كاشف أطلس حجم ناقلة النفط، ويستخدم لقياس بعض أصغر الأجسام في الكون.
قدم الباحثون في أكبر مسرع للجسيمات في العالم في سويسرا مقترحات لإنشاء مصادم فائق جديد أكبر بكثير.
وتتمثل مهمتها في اكتشاف جسيمات جديدة من شأنها أن تحدث ثورة في الفيزياء وتؤدي إلى فهم أكثر اكتمالا لكيفية عمل الكون.
وإذا تمت الموافقة عليها، فإنها ستكون أكبر بثلاث مرات من الآلة العملاقة الموجودة حاليا.
لكن سعرها البالغ 17 مليار جنيه استرليني أثار بعض الدهشة، حيث وصف أحد النقاد التكلفة بأنها “غير مسؤولة”.
وستأتي هذه الأموال – التي تمثل فقط تكلفة البناء الأولية – من الدول الأعضاء في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN)، بما في ذلك المملكة المتحدة، وقد تساءل بعض الخبراء عما إذا كان ذلك منطقيًا من الناحية الاقتصادية.
كان الإنجاز الرئيسي لمصادم الهادرونات الكبير (LHC) هو اكتشاف جسيم جديد يسمى هيغز بوسون في عام 2012. ولكن منذ ذلك الحين، ثبت أن طموحها في اكتشاف الكأسين المقدستين في الفيزياء – المادة المظلمة والطاقة المظلمة – بعيد المنال. ويعتقد الباحثون أن هناك خيارات أرخص.
يُطلق على الآلة الجديدة اسم المصادم الدائري المستقبلي (FCC). وقالت البروفيسور فابيولا جيانوتي، المدير العام لسيرن، لبي بي سي نيوز إنه إذا تمت الموافقة عليها، فستكون “آلة جميلة”.
وقال: “إنها أداة تسمح للبشرية باتخاذ خطوات هائلة للأمام في الإجابة على أسئلة في الفيزياء الأساسية حول معرفتنا بالكون. وللقيام بذلك، نحتاج إلى أداة قوية للغاية لحل هذه الأسئلة”.
يدخل بالاب غوش وكيت ستيفنز إلى أكبر مسرع جسيمات في العالم لمعرفة سبب رغبة العلماء في الحصول على مسرع جسيمات أكبر.
تقع سيرن بالقرب من جنيف، على الحدود بين سويسرا وفرنسا.
يتكون المصادم LHC من نفق دائري تحت الأرض يبلغ محيطه 27 كم. إنه يسرع الجزء الداخلي من الذرات (الهدرونات) في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء وفي مرحلة ما يحطمها معًا بقوة أكبر من أي محطم ذرة آخر في العالم.
تساعد الجسيمات دون الذرية الصغيرة المتبقية من الاصطدام العلماء على معرفة مكونات الذرات وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض.
خلق اختراع ثوري
كان اكتشاف المُصادم الفائق لبوزون هيغز قبل 10 سنوات بمثابة صدمة كبيرة.
تنبأ الفيزيائي الاسكتلندي بيتر هيغز بوجود لبنة البناء التي تعطي جميع الجسيمات الأخرى في الكون شكلها في عام 1964، ولكن لم يتم اكتشافها إلا في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في عام 2012. هذه هي القطعة الأخيرة من أحجية النظرية الحالية. في الفيزياء دون الذرية، يسمى هذا النموذج القياسي.
الاقتراح هو أن يتم بناء لجنة الاتصالات الفيدرالية الأكبر على مرحلتين. الأول سيبدأ العمل في منتصف الأربعينيات من القرن الحالي وسيعمل على تصادم الإلكترونات معًا. ويُعتقد أن الطاقة المتزايدة تنتج عددًا أكبر من بوزونات هيغز ليقوم العلماء بدراستها بالتفصيل.
وستبدأ المرحلة الثانية في سبعينيات القرن الحالي وستتطلب مغناطيسات أكثر قوة، والتي لم يتم اختراعها بعد. وبدلاً من الإلكترونات، سيتم استخدام البروتونات الأثقل في البحث عن جسيمات جديدة.
سيكون محيط لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) تقريبًا ثلاثة أضعاف محيط LHC، أي 91 كيلومترًا وعمقًا أكبر مرتين. ويجب أن تكون عميقة بما يكفي لمنع الإشعاع القوي الناتج عن الطاقات العالية من الوصول إلى السطح.
لماذا لا يزالون بحاجة إلى مصادم الهادرونات الكبير؟
وذلك لأن مصادم الهادرونات الكبير، الذي تم بناؤه بتكلفة 3.75 مليار جنيه إسترليني وبدأ تشغيله في عام 2008، لم يتمكن بعد من العثور على الجسيمات التي تساعد في تفسير 95% من الكون.
لا يزال العلماء يبحثون عن أمرين مجهولين كبيرين: قوة تسمى الطاقة المظلمة، والتي تعمل في الاتجاه المعاكس للجاذبية، وتدفع الأجسام في الكون، مثل المجرات، بعيدًا عن بعضها البعض. وهناك مادة أخرى هي المادة المظلمة، التي لا يمكن اكتشافها ولكن يتم استشعار وجودها عن طريق الجاذبية.
يخبرنا البروفيسور جيانوتي: “إننا نفتقد شيئًا كبيرًا”.
ويقول إن هناك حاجة إلى لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لأن اكتشاف هذه الجسيمات المظلمة يمكن أن يؤدي إلى نظرية جديدة كاملة لكيفية عمل الكون.
منذ أكثر من 20 عامًا، توقع العديد من الباحثين في سيرن أن المصادم LHC سيعثر على هذه الجسيمات الغامضة. لم يحدث ذلك.
يقول النقاد، مثل الدكتورة سابين هوسنفيلدر من معهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة، إنه لا يوجد ضمان لنجاح الصراع الجديد.
وقال: “فيزياء الجسيمات هي مجال بحثي كبير وممول بشكل جيد لأسباب تاريخية، وينمو من الفيزياء النووية، ويحتاج إلى تقليصه مرة أخرى إلى حجم معقول، ربما عُشر حجمه الحالي”.
وقال كبير المستشارين العلميين السابق لحكومة المملكة المتحدة، البروفيسور السير ديفيد كينغ، لبي بي سي نيوز إنه يعتقد أن إنفاق 17 مليار جنيه استرليني على المشروع أمر “غير مسؤول”.
“بينما يواجه العالم تهديدات من حالة الطوارئ المناخية، أليس من الحكمة استثمار أموال الأبحاث هذه في الجهود المبذولة لبناء مستقبل يمكن التحكم فيه؟
مصدر الصورة، آدم هارت ديفيز / مكتبة الصور العلمية
يتم تسريع حزم الجسيمات داخل أنبوب أزرق يقع في عمق الحدود السويسرية الفرنسية
وهناك جدل بين علماء فيزياء الجسيمات حول ما إذا كان المصادم الدائري العملاق هو الخيار الأفضل.
وقال البروفيسور إيدان روبسون من جامعة غلاسكو لبي بي سي نيوز إن الاصطدام في خط مستقيم سيكون أرخص.
“هناك ثلاث مزايا رئيسية. أولاً، يمكن تنفيذ الآلة الخطية خطوة بخطوة. ثانيًا، يختلف ملف التكلفة – وبالتالي فإن تكلفة المرحلة الأولية أقل، وثالثًا، النفق أقصر، ويمكنك القيام بذلك بشكل أسرع ،” هو قال.
لكن لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) هي الخيار المفضل لدى سيرن، وهي بصدد قياس رد الفعل على اقتراحها من الدول الأعضاء السبعين، والتي سيتعين عليها دفع ثمن الجهاز الجديد.