Read on Twitter
دون وجود هذا الجسيم كتلة الكون تساوي صفر، بمعنى أدق لن يوجد كون! 
استغرق إثبات وجوده نصف قرن، وتكلفة تزيد عن ١٠ مليار دولار!
سلسلة تغريدات عن بوزون هيغز
استغرق إثبات وجوده نصف قرن، وتكلفة تزيد عن ١٠ مليار دولار!
سلسلة تغريدات عن بوزون هيغز
١
ما هو بوزون هيغز "Higgs Boson" ؟
هو جسيم أولي في النموذج القياسي للجسيمات الأولية، ينتج من الإثارة الكمومية لحقل هيغز، وهو حقل طاقة ينقل الكتلة إلى الأشياء التي تنتقل عبره.
تمتلك الجسيمات التي تتفاعل بقوة أكبر مع مجال هيغز كتلة أكبر، والعكس صحيح.
ما هو بوزون هيغز "Higgs Boson" ؟
هو جسيم أولي في النموذج القياسي للجسيمات الأولية، ينتج من الإثارة الكمومية لحقل هيغز، وهو حقل طاقة ينقل الكتلة إلى الأشياء التي تنتقل عبره.
تمتلك الجسيمات التي تتفاعل بقوة أكبر مع مجال هيغز كتلة أكبر، والعكس صحيح.
٢
مثال توضيحي:
لنفرض أنّك ذهبت للسباحة في البحر. تسبح الأسماك بسلاسة أكبر ومقاومة أقل أي أنها تمارس تفاعلًا أقل، بينما يواجه جسمك مقاومة أكبر في التحرك داخل الماء أي يمارس تفاعلًا أكبر.
مثال توضيحي:
لنفرض أنّك ذهبت للسباحة في البحر. تسبح الأسماك بسلاسة أكبر ومقاومة أقل أي أنها تمارس تفاعلًا أقل، بينما يواجه جسمك مقاومة أكبر في التحرك داخل الماء أي يمارس تفاعلًا أكبر.
٣
في المثال السابق:
يمثل البحر حقل هيغز، وجزيئات الماء عبارة عن بوزونات هيغز، أما السمكة فتمثل جسيم ذو كتلة قليلة، وتواجه مقاومة أقل، أي تتفاعل أقل مع المجال مثل الإلكترون، بينما جسمك يمثل جسيم ذو كتلة أكبر ويواجه مقاومة أكبر أي يتفاعل بقوة أكبر مع المجال مثل الكوارك العلوي.
في المثال السابق:
يمثل البحر حقل هيغز، وجزيئات الماء عبارة عن بوزونات هيغز، أما السمكة فتمثل جسيم ذو كتلة قليلة، وتواجه مقاومة أقل، أي تتفاعل أقل مع المجال مثل الإلكترون، بينما جسمك يمثل جسيم ذو كتلة أكبر ويواجه مقاومة أكبر أي يتفاعل بقوة أكبر مع المجال مثل الكوارك العلوي.
٤
من أين أتت فكرة بوزون هيغز؟
في عام 1964 اقترح الفيزيائي بيتر هيغز وجود مجال طاقة يتغلغل في الكون بأسره؛ والسبب وراء اقتراحه هو أنه لا أحد يفهم لماذا تمتلك بعض الجسيمات دون الذرية كتلة كبيرة، بينما البعض الآخر لديه كتلة أصغر، والبعض الآخر ليس لديه كتلة على الإطلاق!
من أين أتت فكرة بوزون هيغز؟
في عام 1964 اقترح الفيزيائي بيتر هيغز وجود مجال طاقة يتغلغل في الكون بأسره؛ والسبب وراء اقتراحه هو أنه لا أحد يفهم لماذا تمتلك بعض الجسيمات دون الذرية كتلة كبيرة، بينما البعض الآخر لديه كتلة أصغر، والبعض الآخر ليس لديه كتلة على الإطلاق!
٥
صاغ هيغز فكرته رياضيًا في ورقة بحثية وقدمها لمجلة فيزياء بارزة. تم رفضها بسبب عدم منطقية وجود شيء غير مرئي يتغلغل في الفضاء، ويتفاعل مع الجسيمات لتوفير كتلتها، واعتبروه مجرد تكهن وليس له علاقة واضحة بالفيزياء.
لكن هيغز ثابر وظهرت ورقته المنقحة في وقت لاحق في مجلة أخرى.
صاغ هيغز فكرته رياضيًا في ورقة بحثية وقدمها لمجلة فيزياء بارزة. تم رفضها بسبب عدم منطقية وجود شيء غير مرئي يتغلغل في الفضاء، ويتفاعل مع الجسيمات لتوفير كتلتها، واعتبروه مجرد تكهن وليس له علاقة واضحة بالفيزياء.
لكن هيغز ثابر وظهرت ورقته المنقحة في وقت لاحق في مجلة أخرى.
٦
ظلّت الفكرة لسنوات دون إثبات تجريبي بسبب الحاجة لتكاليف باهضة وتقنية متقدمة.
لماذا نحتاج لإثبات وجود بوزون هيغز؟
أولًا يعتبر بوزون هيغز آخر جسيم لم يثبت وجوده في عملية التحقق من دقة النموذج القياسي للجسيمات الأولية. هذا يعني أن اكتشافه يعد انتصارًا كبيرًا للنموذج القياسي.
ظلّت الفكرة لسنوات دون إثبات تجريبي بسبب الحاجة لتكاليف باهضة وتقنية متقدمة.
لماذا نحتاج لإثبات وجود بوزون هيغز؟
أولًا يعتبر بوزون هيغز آخر جسيم لم يثبت وجوده في عملية التحقق من دقة النموذج القياسي للجسيمات الأولية. هذا يعني أن اكتشافه يعد انتصارًا كبيرًا للنموذج القياسي.
٧
ثانيًا بوزون هيغز هو الجسيم الذي يُعطي الجسيمات الأخرى كتلتها، مما يجعله ذات أهمية مركزية.
حيث أننا نميل إلى التفكير في الكتلة على أنها خاصية جوهرية لكل الأشياء، ومع ذلك فإنه بدون وجود بوزون هيغز، لا توجد كتلة أساسًا.
أي أنه لو لم يكن هناك هيغز بوزون فلن يكون هناك كون!
ثانيًا بوزون هيغز هو الجسيم الذي يُعطي الجسيمات الأخرى كتلتها، مما يجعله ذات أهمية مركزية.
حيث أننا نميل إلى التفكير في الكتلة على أنها خاصية جوهرية لكل الأشياء، ومع ذلك فإنه بدون وجود بوزون هيغز، لا توجد كتلة أساسًا.
أي أنه لو لم يكن هناك هيغز بوزون فلن يكون هناك كون!
٨
السعي لإثبات وجود بوزون هيغز:
في سنة 2009 بدأ عمل مصادم الهادرونات الكبير، وهو مسرّع جسيمات يبلغ طوله 27 كيلومتر بتكلفة حوالي 10 مليار دولار بمشاركة آلاف العلماء.
تدور البروتونات داخل المسرع 11 ألف مرة في الثانية، وتحدث الاصطدامات منتجة جسيمات يتم رصدها بدقة بأجهزة كشف عملاقة
السعي لإثبات وجود بوزون هيغز:
في سنة 2009 بدأ عمل مصادم الهادرونات الكبير، وهو مسرّع جسيمات يبلغ طوله 27 كيلومتر بتكلفة حوالي 10 مليار دولار بمشاركة آلاف العلماء.
تدور البروتونات داخل المسرع 11 ألف مرة في الثانية، وتحدث الاصطدامات منتجة جسيمات يتم رصدها بدقة بأجهزة كشف عملاقة
٩
كاشف @ATLASexperiment، أحد أجهزة الكشف العملاقة المستخدمة لرصد بوزون هيغز أثناء تناثر الجسيمات في مصادم الهادرونات الكبير التابع للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية @CERN.
يعادل وزنه ما يقارب مئة طائرة أي 18 ألف طن تقريبًا، ويضم أكثر من 2900 كيلومتر من الكابلات.
كاشف @ATLASexperiment، أحد أجهزة الكشف العملاقة المستخدمة لرصد بوزون هيغز أثناء تناثر الجسيمات في مصادم الهادرونات الكبير التابع للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية @CERN.
يعادل وزنه ما يقارب مئة طائرة أي 18 ألف طن تقريبًا، ويضم أكثر من 2900 كيلومتر من الكابلات.
١٠
اكتشاف بوزون هيغز:
بعد مرور 3 سنوات من العمل المتواصل، وتحديدًا في فجر الرابع من شهر يوليو عام 2012 أعلنت تجارب ATLAS و CMS اكتشاف جسيم جديد كتلته 125 جيجا إلكترون فولت، وتم التأكيد لاحقًا أنه بوزون هيغز.
تعرض القمة البارزة في الرسم البياني وجود بوزون هيغز.
اكتشاف بوزون هيغز:
بعد مرور 3 سنوات من العمل المتواصل، وتحديدًا في فجر الرابع من شهر يوليو عام 2012 أعلنت تجارب ATLAS و CMS اكتشاف جسيم جديد كتلته 125 جيجا إلكترون فولت، وتم التأكيد لاحقًا أنه بوزون هيغز.
تعرض القمة البارزة في الرسم البياني وجود بوزون هيغز.
١١
مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2013 بالاشتراك لفرانسوا إنجليرت وبيتر هيغز للاكتشاف النظري لآلية تساهم في فهمنا لأصل كتلة الجسيمات دون الذرية.
على مدى نصف قرن تطوّر بوزون هيغز من نظرية مرفوضة على أنها سخيفة، إلى حجر أساس في فهمنا للكون!
مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2013 بالاشتراك لفرانسوا إنجليرت وبيتر هيغز للاكتشاف النظري لآلية تساهم في فهمنا لأصل كتلة الجسيمات دون الذرية.
على مدى نصف قرن تطوّر بوزون هيغز من نظرية مرفوضة على أنها سخيفة، إلى حجر أساس في فهمنا للكون!
المصادر:
- https://home.cern
- https://home.cern/science/physics/higgs-boson
- https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2013/summary/
- https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-the-higgs-boson-was-found-4723520/
** تمت **
- https://home.cern
- https://home.cern/science/physics/higgs-boson
- https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2013/summary/
- https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-the-higgs-boson-was-found-4723520/
** تمت **
