نهاية عصر: إغلاق مصادم الجسيمات الأمريكي الوحيد يفسح المجال لاكتشافات الجيل القادم

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

إعلان ممول مساحة إعلانية

نهاية عصر: إغلاق مصادم الجسيمات الأمريكي الوحيد يفسح المجال لاكتشافات الجيل القادم

بعد أكثر من ربع قرن من الأبحاث الرائدة التي أعادت تعريف فهمنا للمادة والكون المبكر، أوقف مصادم الأيونات الثقيلة النسبوي (RHIC) في مختبر بروكهافن الوطني في أبتون، نيويورك، عملياته رسميًا. يمثل إغلاقه في 6 فبراير نهاية فصل استثنائي في فيزياء الجسيمات الأمريكية، حيث كان RHIC المصادم الجسيمي الوحيد من نوعه العامل في الولايات المتحدة. ومع ذلك، فإن هذا الختام ليس نهاية المطاف، بل هو انتقال استراتيجي يمهد الطريق لمصادم الإلكترون-أيون (EIC) الطموح، والذي من المتوقع أن يبدأ حقبته الخاصة من الاكتشافات في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي.

كان RHIC، الذي يُنطق غالبًا "ريك"، أعجوبة في الهندسة والمسعى العلمي. على مدار 25 عامًا، قامت حلقتاه المزدوجتان بتسريع البروتونات والنوى الذرية إلى ما يقرب من سرعة الضوء، مما أدى إلى تنظيم تصادمات مباشرة أعادت لفترة وجيزة تهيئة ظروف مماثلة لتلك التي أعقبت الانفجار العظيم مباشرة. سمحت هذه البيئات المتطرفة للعلماء بالتعمق في ألغاز الحالة البدائية للكون. وقد عبّر الفيزيائي أليكس جينتش عن الشعور المرير الذي يحيط بالإغلاق، مشيرًا إلى أنه يدعو إلى نوع غامض من الاعتراف: "إما الاحتفال أو الحزن، أحدهما". وفي الواقع، هناك الكثير للاحتفال به في إرث RHIC.

كان أحد أهم إنجازات RHIC، والذي كُشف عنه في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، هو اكتشاف وتوصيف بلازما الكوارك-غلوون (QGP). هذه الحالة الغريبة للمادة، وهي "حساء بدائي" من الكواركات والغلوونات، وجدت لبضع ميكروثوانٍ فقط بعد الانفجار العظيم قبل أن تبرد لتشكل البروتونات والنيوترونات، وفي النهاية كل المادة التي نلاحظها اليوم. افترض العلماء في البداية أن QGP ستتصرف كغاز من الجسيمات الحرة. ومع ذلك، في كشف علمي مذهل، أظهرت تجارب RHIC أن QGP كانت، في الواقع، سائلًا شبه مثالي، يظهر لزوجة صغيرة جدًا ويتدفق دون مقاومة تقريبًا. وكما أوضح الفيزيائي أبهاي ديشباندي من بروكهافن: "لها شخصية مميزة جدًا... إنها تحب التدفق." لقد غيرت هذه الخاصية غير المتوقعة فهمنا لكيفية تصرف المادة في ظل الظروف القاسية.

بالإضافة إلى بلازما الكوارك-غلوون، قدم RHIC أيضًا تقدمًا كبيرًا في معرفتنا بالبروتون نفسه. من خلال تصادم البروتونات، قام المرفق بتوصيف هذه الجسيمات دون الذرية بدقة، وكشف عن العالم الداخلي الديناميكي والمعقد بشكل مدهش لهذه المكونات المنتشرة للمادة. على عكس الرسوم التوضيحية المبسطة في الكتب المدرسية للبروتونات ككرات صلبة ذات شحنة موجبة، عزز عمل RHIC، بالاعتماد على عقود من فيزياء الجسيمات، فهم أن البروتونات هي أنظمة معقدة من الكواركات والغلوونات، تتفاعل باستمرار بنشاط ميكانيكي كمي. هذه الجسيمات الأساسية، التي تربطها القوة النووية القوية بشكل لا يصدق، عادة ما تكون غير قابلة للفصل، وهو مفهوم أكده الفيزيائي أبهاي ديشباندي من بروكهافن بقوله: "قوانين الطبيعة تمنعها من أن تكون وحدها،" باستثناء الوجود العابر لبلازما الكوارك-غلوون.

إعلان ممول مساحة إعلانية

يمثل إغلاق RHIC لحظة مهمة، حيث كان المصادم الوحيد للجسيمات في الولايات المتحدة القادر على توجيه شعاعين من الجسيمات في تصادمات مباشرة وجهاً لوجه - وهي قدرة تميز المصادمات عن مسرعات الجسيمات الأبسط. وقد أغلق سلفه، تيفاترون في فيرميلاب، في عام 2011. ومع ذلك، تتطلع الأوساط العلمية إلى المستقبل بتفاؤل. تم تصميم مصادم الإلكترون-أيون (EIC) القادم للبناء مباشرة على أساس RHIC، باستخدام الكثير من بنيته التحتية الحالية ويشغل نفس النفق الذي يبلغ طوله 3.8 كيلومترًا والموجود داخل غابات الصنوبر في لونغ آيلاند.

يعد EIC بفتح آفاق جديدة في الفيزياء عن طريق تصادم الإلكترونات مع البروتونات أو النوى الذرية. سيتيح هذا النهج للعلماء إنشاء "تصوير ثلاثي الأبعاد للبروتون، بكل مجده حقًا"، كما وصفته الفيزيائية إلكه-كارولين أشيناور من بروكهافن. يتوقع الباحثون الحصول على رؤى عميقة في البنية الداخلية للبروتون، وربما حتى الكشف عن ظواهر غامضة مثل "مكثف الزجاج الملون" التي يُعتقد أنها كامنة داخل البروتونات. وقد ردد الفيزيائي وولفرام فيشر الحماس الواسع النطاق، قائلاً: "هذا هو المستقبل، ونأمل أن يكون مذهلاً بنفس القدر."

بالنسبة للكثيرين، بمن فيهم العلماء الذين نشأوا بالقرب من بروكهافن واستلهموا من عمله، يرمز هذا الانتقال إلى التطور المستمر للاستقصاء العلمي. لحظة "الحبة الحمراء" لإدراك أن البروتونات ليست بسيطة، بل عوالم معقدة من الكواركات والغلوونات، تدفع السعي الدؤوب لفهم أعمق. ومع اختتام RHIC لمسيرته اللامعة، فإن إرثه من الاكتشافات المذهلة سيعزز بلا شك الجيل القادم من الفيزيائيين والأبحاث الرائدة التي من المقرر أن تظهر من مصادم الإلكترون-أيون، مما يضمن بقاء أمريكا في طليعة استكشاف الفيزياء الأساسية.

وكالة أنباء إخباري