نتائج واعدة من مختبر بروكهافن.. انطلاقة جديدة نحو فهم الحالة البدائية للكون

أعلن مختبر بروكهافن الوطني في الولايات المتحدة عن نتائج أولية مثيرة لاستخدام كاشف sPHENIX ضمن تجاربه في مصادم الأيونات الثقيلة النسبي (RHIC)، والتي سجلت بيانات دقيقة من تصادمات نوى الذهب، وتُعد هذه النتائج خطوة جوهرية في استكشاف بلازما الكوارك-جلوون (QGP)، وهي الحالة البدائية للمادة التي يُعتقد أنها سادت الكون في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم.

بحسب النظريات الفيزيائية الحديثة، فإن بلازما الكوارك-جلوون هي حالة مادية فائقة الحرارة والكثافة، تتكوّن من كواركات وجلوونات حرة، وهي اللبنات الأولية التي تُشكّل البروتونات والنيوترونات، وقد تشكّلت هذه البلازما بعد أجزاء من الثانية من الانفجار العظيم، يسعى العلماء لإعادة خلق هذه الحالة في المختبر عبر تسريع نوى الذهب إلى طاقات هائلة تبلغ 200 جيجا إلكترون فولت لكل نيوكليون داخل RHIC، ما يسمح بإجراء دراسة مباشرة على هذه الحالة الفريدة من المادة.

جاء تطوير كاشف sPHENIX كترقية نوعية للكاشف السابق PHENIX، وجرى تصميمه خصيصًا لقياس الجسيمات الناتجة عن تصادمات عالية الطاقة، وقد أثبت فعاليته من خلال رصد آلاف الجسيمات المشحونة وقياس الطاقة المنبعثة من التصادمات، من أبرز إنجازاته رصده للفارق بين التصادمات المركزية (وجهاً لوجه) والتصادمات الطرفية (الجانبية)، إذ أنتجت الأولى كمية أكبر من الجسيمات والطاقة بما يزيد عشرة أضعاف، مما يتسق مع النتائج العلمية السابقة ويؤكد دقة الكاشف وأدائه.

مع اقتراب نهاية عمر تشغيل RHIC في عام 2025، سيركّز العلماء جهودهم على استخدام تقنية تُعرف بـ 'المجهر النفاث'، وهي دراسة سلوك النفاثات عالية الطاقة داخل البلازما لاختبار خصائصها. وتهدف هذه التجارب إلى مقارنة الفقدان في الطاقة بين نفاثات الكواركات الثقيلة والخفيفة، لمعرفة ما إذا كانت بلازما الكوارك-جلوون ذات طبيعة سائلة ناعمة أم أنها تحتوي على تكتلات أو بنية غير متجانسة.

على الرغم من اختلاف نطاقات الطاقة، فإن تجارب RHIC تكمّل الجهود البحثية في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) التابع لـ سيرن، الذي يجري تجاربه باستخدام نوى الرصاص في طاقات أعلى عبر مشاريع رائدة مثل ALICE وATLAS وCMS، هذا التعاون العلمي يثري فهم المجتمع الفيزيائي العالمي لبلازما QGP، ويُسهم في رسم صورة أوضح عن المادة كما وُجدت في بدايات الكون.

في تصريح لأحد المتحدثين باسم مشروع sPHENIX، قال: (القياسات الأولى تؤسس لبرنامجنا العلمي حول بلازما الكوارك-جلوون، وتمهد لبداية فصل مثير للغاية من الاكتشافات).