| 16 |
لغز نقص النيوترينو الشمسي.
...في النسبية العامة الكلاسيكية يُفترض ضمنياً أن الكون مكوّن من طبقة واحدة. لا شيء يشير، كما يقول البعض، إلى ضرورة تصور تشكيل مختلف.
بل ربما.
تفاعلات الاندماج الجارية في قلب الشمس تنتج طاقة على شكل:
-
فوتونات
-
نيوترينوات.
...النيوترينوات تتفاعل قليلاً جداً مع المادة، لذا تغادر الشمس بلا عائق. الطاقة على شكل فوتونات تنتقل بصعوبة نحو سطح الشمس، الكروموسفير، بإيقاع امتصاصات وإعادة انبعاثات متتالية وبفضل الحمل الحراري السائد في النجم. عندما تبلغ هذه الطاقة الكروموسفير تُبعث على شكل فوتونات.
...على الأرض نلتقط إذن، مع هذا التأخير، الفوتونات والنيوترينوات. حتى تاريخ حديث نسبياً لم نكن نعرف كيف نقيس هذا التدفق من النيوترينوات، رغم أن كل سنتيمتر مكعب من أجسامنا تعبره كل ثانية، ما لم أكن مخطئاً، عشرة مليارات من النيوترينوات.
...قياس هذا التدفق كشف عن حقيقة مقلقة. لا نلتقط سوى نحو نصف النيوترينوات المتوقعة. هذا هو نقص النيوترينو الشمسي. سيتعين علينا حتماً أن نجد يوماً تفسيراً لهذه الظاهرة وإلا فكل معرفتنا بديناميكية الشمس (والنجوم) تنهار.
...في كتابي الأخير، الصادر عن منشورات ألبين ميشيل، بعنوان "لقد فقدنا نصف الكون"، كتبت في الجزء الأول أن لدينا فهماً نظرياً مُرضياً لعمل النجوم. لكن بما أن الأمور تتغير، سأضطر في الكتاب التالي إلى إدراج فصل بعنوان:
لقد فقدنا نصف النيوترينوات الشمسية.
...بعض الفيزيائيين النظريين مذهولون، وآخرون مسرورون. في الواقع ها هي أول ظاهرة تضع الميكانيكا الكمومية فعلياً في مأزق. سيتعين إعادة العمل على ذلك.
كون واحد أم كونان؟
ما هي الأفكار التأملية الجارية؟
مرجعان أولان:
R. Foot and R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1° dec 1995
Z.G.Berezhiani and R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 1 dec 1995.
...يعتقد فوت وفولكاس أن الكون مكوّن من "قطاعين"، قطاعنا و"قطاع مرآوي"، مرآوي، متقابل، أي "متماثل تحت P". الطاقة المنبعثة من الاندماج ستشمل إذن في الوقت نفسه نيوترينوات "كلاسيكية" و"نيوترينوات مرآوية"، نيوترينوات تنتمي إلى "القطاع" الثاني (نيوترينوات من الأنواع الثلاثة: إلكترونية وميونية وتاوونية، وبالطبع مضاداتها). قطاع، طبقة، غشاء: كلمات مترادفة.
...كوننا ليس متماثلاً. إنه مسرح لما يسمى خرق مبدأ التكافؤ. التفاعلات "اليمنى" لا تجري بالوتيرة نفسها التي تجري بها صورها المرآوية.
مرجع كلاسيكي:
T.D.Lee and C.N.Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)
...فوت وفولكاس "يتماثلان" الكون بافتراض أن له توأماً، الكون المرآوي، حيث يتم خرق مبدأ التكافؤ في الاتجاه المعاكس. وبالمناسبة، بنينا نموذجاً تمتلك فيه النيوترينوات "إخوة صغاراً"، متماثلين تحت CPT، باستخدام نظرية الزمر.
...انظر:
"J.P.Petit & P.Midy : Geometrization of antimatter through coadjoint action of a group on its momentum space." 3 : Twin group. [على الموقع: Geometrical Physics B, 1-3 ]، 1998.
...ثمة مشكلة أخرى تدفع إلى اعتبار كونين بدل كون واحد، وهي غياب المادة المضادة الأولية في كوننا. عادةً، في حالته الأكثر بدائية كان الكون مكوّناً، لنستعير كلمة ستيفن واينبرغ، من "شتى أنواع الإشعاعات". كانت الفوتونات تولّد أزواجاً من جسيمات ومضادات جسيمات، التي كانت تسارع إلى إفناء بعضها بعضاً على مسافة أبعد قليلاً (الإلكترونات ومضادات الإلكترونات، مثلاً، ذات الشحنات الكهربائية المتعاكسة، تتجاذب). الكون البدائي (التوهو-بوهو عند العبريين) هو إذن خليط شديد الاضطراب، يتحول فيه الإشعاع باستمرار إلى مادة ومادة مضادة والعكس. ثم يخفض تمدد الكون طاقة الفوتونات، التي تصبح عندئذ غير قادرة على توفير هذه الأزواج من الإخوة الأعداء. يفرغ الكون عندئذ بوتيرة محمومة. بعد ثلاث عشرة ثانية يكون كل شيء قد انتهى. السؤال: لماذا نحن هنا؟ لماذا لم يكن هذا الإفناء كاملاً؟ الجواب: لا جواب.
...ومن هنا بعض أوراق أندريه ساخاروف، الذي كان أول من اقترح أن كونين قد يكونان قد نشآ في الوقت نفسه، بدل كون واحد.
A.Sakharov : "CP violation and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; ترجمة JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A.Sakharov : "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied Mathematics, Moscow 1970
A.Sakharov : "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion". ZhETF 79 : 689-693 (1980); ترجمة في Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)
A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry" في "Problems in theoretical physics"، مهداة إلى ذكرى I.E.Tamm، Nauka، Moscow 1972، ص 243-247
تفصيل: في هذين الكونين، أسهم الزمن متعاكسة. في بعض منشوراته، أشار أندريه ساخاروف إلى أن هذه "الأكوان التوأم" قد تكون أيضاً متقابلة، مرآوية.
مقاربة أخرى: الأوتار الفائقة. الأمر يتعلق إذن باقتراحات صاغها شفارتز (كالتك) وغرين (كلية كوين ماري) والحائز على نوبل عبد السلام (مدير المركز الدولي للفيزياء النظرية في ترييستي، أستاذ في كلية إمبريال بلندن).
نقطة الانطلاق: الزمر والنموذج E8 x E8. المرجع: "Superstrings, a theory of everything ? ". PC.W.Davis & J.Brown, Cambridge University Press 1988.
جون شفارتز:
التناظر الثاني E8 يشير إلى نوع آخر من المادة، يسمى غالباً المادة الظل (shadow matter). الأجسام المتكونة من هذا المكوّن ستكون غير مرئية لنا تماماً.
مايكل غرين:
أحد التنبؤات الناشئة عن هذه النظريات يتعلق بنوع جديد من المادة لا نكون قادرين على رصده مباشرة، لكنه يتفاعل مع مادتنا بواسطة قوى الجاذبية، رغم أن جسيمات المادة الظل هذه قد تؤثر بعضها على بعض عبر القوى الأخرى.
عبد السلام:
من نظرية الأوتار الفائقة ينشأ نوع من الكون يكون توأماً لكوننا، لكنه لا يستطيع التواصل معه إلا عبر قوى الجاذبية. المثير للاهتمام أن هذا الكون سيحدد الطريقة التي تُخرق بها التناظر الفائق في كوننا نفسه وقد يلقي بعض الضوء على القيم الخاصة لكتل الجسيمات المختلفة.
لكن الأمر لا يذهب أبعد من ذلك في الوقت الحالي. ولا الأوتار الفائقة أيضاً، بالمناسبة.
...ومع ذلك، كيف نمثل كونين متشابكين تشابكاً وثيقاً أحدهما في الآخر ولا يتواصلان إلا عبر الجاذبية؟ يمكن تصور فريقين من اللاعبين مزودين بنظارات مرشحة، فيكونون عندئذ غير قادرين على رؤية قطع الفريق الآخر. في المقابل يستطيع كل منهما تخمين وجود قطعة خصم قريبة على "رقعة شطرنج طرية":
...قطعة المادة (الجزء الملعوب على المربعات السوداء)، لا ترى الملكة المنتمية إلى "الجزء الشبح"، لكنها تكتشف وجودها بفعل الانحناء الذي تحدثه على الرقعة (الجاذبية). انظر أدناه:
فهرس المقال فهرس العلوم الصفحة الرئيسية
العودة إلى دليل العلوم عدد زيارات هذه الصفحة منذ 1 يوليو 2004: