حققت تجربة ATLAS في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) أول ملاحظة لأعلى طاقة تشابك في الكواركات العلوية والكواركات المضادة عند 13 تيرا إلكترون فولت. التشابك، وهو تنبؤ مذهل للفيزياء، يربط الأشياء البعيدة كما لو كانت متصلة. تُرى هذه الظاهرة تقليديًا في الفوتونات والطاقات المنخفضة، وقد تم اكتشافها الآن في أزواج من الكواركات العلوية، وهي أثقل الجسيمات المعروفة.
وقد حققت تجربة أطلس في مصادم الهادرونات الكبير في جنيف هذا الاكتشاف الثوري، مما أدى إلى توسيع نطاق التشابك مقارنة بالأمثلة السابقة. يقول الباحثون إنهم قاموا بقياس التشابك المغزلي بدقة عالية باستخدام بيانات من تصادمات البروتونات عالية الطاقة. وهذه هي الملاحظة الأولى لمثل هذا التشابك في الكواركات وعلى أعلى مستوى للطاقة.
في الحياة اليومية، نفكر في الأشياء على أنها منفصلة أو مترابطة. ومع ذلك، فإن الأجسام المتشابكة ليست منفصلة حقًا ولا مرتبطة جسديًا؛ فقياس جسم ما يكشف على الفور معلومات عن جسم آخر، حتى لو كانا بعيدين عن بعضهما البعض.
وأثبت الباحثون هذه الظاهرة باستخدام الفوتونات، وهي مفهوم أساسي في فيزياء الكم. وفقًا للفريق، في حين أن الخيال العلمي الشائع مثل "مشكلة الأجسام الثلاثة" يقترح استخدام التشابك للاتصالات الأسرع من الضوء، فإن هذا غير ممكن وفقًا لنظرية الكم.
التشابك، الذي تم إثباته لأول مرة باستخدام الفوتونات في الثمانينيات، يُستخدم الآن في تقنيات مثل الحوسبة الكمومية. وقد وسعت التطورات الأخيرة من جنيف نطاقها إلى الكواركات القمية عالية الطاقة، وهي أول ملاحظة للتشابك عند مستويات الطاقة القصوى هذه.
تتكون المادة من جزيئات تتكون من ذرات، وتدور الإلكترونات حول نواة كثيفة، وهو مفهوم تمت صياغته في عام 1911. تحتوي النواة على البروتونات والنيوترونات، وبحلول السبعينيات تم اكتشاف أنها تتكون من الكواركات - ستة أنواع في المجموع. من بينها، الكوارك "العلوي" هو الأثقل، حيث يزن حوالي 1970 مرة أكثر من البروتون، وحتى أثقل من ذرة التنغستن. لا يزال حجمه الهائل غير مفسر وهو موضوع دراسة مكثفة في مصادم الهادرونات الكبير.
ويحقق الباحثون، بما في ذلك العاملون في تجربة ATLAS في سيدني، فيما إذا كانت مثل هذه الكتلة الكبيرة يمكن أن تكون ناجمة عن قوى غير معروفة أو تكشف عن قوانين فيزيائية جديدة، حيث تبدو قوانين الفيزياء الحالية غير مكتملة. إن تجربة ATLAS في مصادم الهادرونات الكبير، والتي تدرس الكواركات العلوية والكواركات المضادة الناتجة عن اصطدامات البروتونات عند 13 تيرا إلكترون فولت، قد مكنت من مراقبة التشابك عند أعلى الطاقات حتى الآن.
تمكن الباحثون من تحديد التشابك المغزلي عن طريق قياس زاوية محددة بين اللبتونات المشحونة من أزواج الكواركات. من خلال التركيز على الجسيمات المستقرة لتقليل الأخطاء في نماذج المحاكاة، يساعد هذا القياس، الذي تم إجراؤه بالقرب من حاجز ولادة كوارك النظير العلوي، على ضمان الدقة.
وبدرجة عالية من الثبات أظهرت النتيجة قيمة معنوية لعلامة الارتباك D = -0,537. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ملاحظة تشابك الكواركات في مثل هذه الطاقات العالية.
يرى الفريق أن التشابك لا يقتصر على الكواركات القمية، بل هو ظاهرة واسعة الانتشار في فيزياء الكم. على الرغم من أن التشابك يمكن أن يحدث في مجموعة متنوعة من الأنظمة، إلا أنه عملية حساسة تتم دراستها غالبًا في درجات حرارة منخفضة للغاية لتجنب الاضطرابات.
نظرًا لأن الكوارك العلوي له كتلة كبيرة، فيمكن استخدامه لدراسة التشابك بشكل أكثر فعالية من أنواع الكواركات الخمسة الأخرى. ومع ذلك، نظرًا لحجم مصادم الهادرونات الكبير، فإن أزواج الكواركات العلوية ليست مفيدة للتكنولوجيا اليومية.
ومع ذلك، يقول العلماء أن الكواركات القمية هي أداة تجريبية مفيدة، وأن دراسة التشابك لا تزال رائعة، مما يشجع المزيد من الأبحاث لاستخلاص استنتاجات جديدة.
إذا كنت مهتمًا بالمقالات والأخبار حول تكنولوجيا الطيران والفضاء، فنحن ندعوك إلى مشروعنا الجديد طيران.ميديا.
اقرأ أيضا: