العلماء يبدؤون محاكاة نظرية الانفجار العظيم

­أصبح الطريق مفتوحا أمام تشغيل المعجل التصادمي الهائل، التي تعد أضخم آلة للأبحاث في العالم. ويسعى العلماء من ورائه لمحاكاة الانفجار العظيم، الذي يعتقدون أنه أسفر عن الكون في صورته الحالية. وسيتم خلال التجربة التي ستجرى غدا الأربعاء عند مشارف مدينة جنيف، وتم الإعداد لها على مدى سنوات، إطلاق مئات الملايين من بروتونات الذرة وجزيئاتها في نفق بطول 27 كيلومترا تحت الأرض بسرعة لم يسبق لها مثيل في تاريخ العلم. وينتج عن هذا كله 600 مليون تصادم بين الجزيئات في الثانية الواحدة، ويؤدي كل واحد من هذا التصادم إلى انشطار آلاف الأجزاء من الجزيئات، التي يتم تسجيلها ورصدها تمهيدا للتعرف عليها.

تكلفة هائلة

وتبلغ تكلفة الـ"معجل هاردون التصادمي الهائل" ثلاثة مليارات يورو وسيبدأ تشغيله رسميا في الحادي والعشرين من تشرين أول/أكتوبر المقبل. ويشرف مركز "كيرن" الأوروبي لأبحاث الجزيئات على المشروع الفريد والذي حطم كل الأرقام القياسية المعروفة في مجال أبحاث الفيزياء والأبحاث العلمية بشكل عام. وستكون تجربة محاكاة الانفجار العظيم غير مسبوقة في حجمها ونوعها.

وحسب مركز كيرن فإن هذا المعجل هو أضخم آلة شيدها الإنسان على الإطلاق. وتبلغ درجة الحرارة داخل المعجل سالب 271.3 درجة مئوية أي أقل بقليل من درجة الحرارة في الكون الخارجي، الذي تبلغ درجة الحرارة فيه سالب 270.4 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه ستصبح درجة الحرارة عند انفجار الذرات داخل المعجل أكبر مائة ألف مرة منها في مركز الشمس. كما سيجبر مجال مغناطيسي أقوى مائة ألف مرة من المجال المغناطيسي للأرض الجزيئات على الانتظام في مدارها.

وستحتاج التجربة إلى 120 ميجاوات من التيار الكهربائي وهي نفس الكمية التي تحتاجها مدينة مثل جنيف، التي يقارب عدد سكانها 160 ألف نسمة. ومن المنتظر أن يتم التصادم بين بروتونات الذرة بسرعة الضوء تقريبا وأن تقطع 54211 دورة في الثانية في هذه الماسورة العملاقة تحت الأرض وستقطع مسافة 299780 كيلومتر في الثانية.

نحو كشف لغز نشأة الكون

ويهدف العلماء من هذه التجربة إلى إيجاد إجابات على تساؤلات عظيمة بقدر عظم هذه الآلة الهائلة، إذ ينتظر العلماء المشاركون في المشروع، والذين يقدر عددهم بعدة آلاف، أن يحصلوا على معلومات أساسية عن المادة السديمية وعن اللغز الذي طالما حيرهم بشأن كيفية تحول المادة إلى كتلة وكيفية تطور الكون. ومن ضمن الألغاز التي يأمل العلماء في حلها من وراء المشروع هو إيجاد إجابة على السؤال، الذي طالما حير العلماء: لماذا لم ينتج عن الانفجار العظيم قدر متساو من المادة والمادة المضادة بحيث تنهي بعضها بعضا دون أن تبقي أي مادة لنشأة النجوم والكواكب والإنسان؟ أو بحسب تعبير عالم الفيزياء الألماني زيغفريد بيتكه: لماذا نحن موجودون من الأصل؟

وكان هذا السؤال الدافع لبيتكه وزملائه في معهد ماكس بلانك لتقديم مساهمات أساسية في مشروع المعجل النووي، إذ ساهموا في تطوير كشافات هائلة لرصد الجسيمات، التي تنتج عن كل انفجار في المعجل. ويقارب حجم هذه الكشافات التي تحمل اسم "أطلس" حجم منزل من خمسة طوابق. ويأمل العلماء من وراء رصد وابل الجسيمات الناتج عن الانفجار معرفة حقيقة العديد من جزيئات المادة المجهولة لديهم حتى الآن ومعرفة معلومات بشأن قوانين فيزيائية جديدة خاصة ما يعرف بجزيء هيجز المفترض وجوده في الكون والذي ينتظر العلماء من ورائه أن يفسر لهم سبب امتلاك الجزيئات لكتلة.

أمل في التوصل إلى المادة السديمية

وحسب نظرية عالم الفيزياء البريطاني بيتر هيجز فإن الكون يتغلغل فيه نوع من المادة الهلامية التي تكبح الجزيئات بشكل يتفاوت مع تفاوت صفات هذه الجزيئات مما يمنحها الكتلة. ولا يكتمل تصور العلماء عن بناء المادة بدون هذه الآلية المفترضة. وأكد رولف ديتر هوير مدير مركز "كيرن" أن "نتائج القياسات التي أجريت في المعجلات السابقة بالإضافة إلى ما تذهب إليه نظرية هيجز تشير بوضوح إلى أن جزئ هيجز يقع بالتأكيد في منطقة الطاقة بالمعجل". وأشار العالم الفيزيائي الأمريكي ديفيد جروس الحاصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2004:"غير أن جزئ هيجز لن يكون بالتأكيد الاكتشاف الأول لمركز كيرن".

وتتوقع فرق الباحثين أن تستغرق معرفة حقيقة هذا الجزيء نحو خمس سنوات وأن:" تسبقها اكتشافات أخرى مثيرة لم تكن في حسبان أحد" حسب جروس. ومن غير المستبعد أن ينتج المعجل لأول مرة جزيئات الماد السديمية المحيرة للعلماء. فعلى الرغم من أن هذه المادة غير المرئية تشكل نحو 80 في المائة من كتلة الكون إلا أنها لا تعرف إلا من خلال قوة جاذبيتها ومازال العلماء يجهلون حتى الآن الجزيئات التي تتكون منها هذه المادة. ويأمل هوير في "أن يفتح مركز كيرن نافذة على هذا الكون السدمي" ويستدرك بالقول:"ولكن هذا ليس مضمونا بالطبع غير أن احتمال العثور على مرشحين للمادة السديمية هو احتمال كبير نسبيا".