مُكوَّن ذريّ غامض يتحدى الصورة التقليدية للمادة

في مصادفة ليست غريبة عن عوالم البحوث العلميّة، سعى جمع من الفيزيائيين لدراسة مُكوّن ذريّ دقيق يملك مواصفات لا تنسجم مع المعطيات المعروفة للذرة ومُكوّناتها الفائقة الصغر. وقادهم هذا الأمر إلى اكتشاف فائق الغرابة يتمثّل في العثور على شكل غير تقليدي، لكنه شديد الغموض أيضاً، من المادة. نهضت بأمر هذا الاكتشاف المثير، مجموعتان علميّتان عملتا بشكل متعاون، أحداهما في إطار «المنظمة اليابانية لبحوث مُسَرّع الطاقة العالية» (تُعرف باسمها المختصر «كيه إي كيه» KEK)، وتشتغل الثانية في «معهد فيزياء الطاقة العالية» في الصين، وهو معروف باسمه المختصر «آي أتش إي بي» IHEP.
عكفت المجموعتان على دراسة مُكوّن ذريّ اسمه «يو (4260)» Y 4260 اكتشف في العام 2005 ثم عكف العلماء منذها، على محاولة تحديد طبيعته. وتضمنت تجارب المجموعتين سحق الإلكترونات عبر «قصفها» بجسيماتها المضادة. وعلميّاً، هناك «جسم مُضاد» لكل مُكوّن في الذرّة، يشبهه كلياً ولكن بصورة مُعاكسة له كليّاً أيضاً! وبقول آخر، إذا كانت نواة الذرّة تحتوي جسيماً له شحنة كهرباء موجبة (هو البروتون)، فإن «جسيمه النقيض» هو مُكوّن له الوزن عينه، لكنه يحمل شحنة كهرباء سالبة. واستطراداً، تملك الإلكترونات (وهي ذات شحنة سالبة)، جسيماً نقيضاً له الوزن عينه، لكنه يحمل شحنة موجبة، ويُسمّى «بوزيترون». وهكذا، عمد الفريقين إلى «ضرب» الإلكترونات بالبوزيترونات. ويفترض نظرياً أن يؤدي هذا الأمر إلى تلاشي الجسيمين (أي الإلكترون والبوزيترون)، مع خروج كميّة من الطاقة. ولكن هذه التجربة أظهرت شيئاً آخر، إذ حصل الفريقان العلميان على مُكوّنات فائقة الصغر، إضافة الى الطاقة الناجمة عن تلاقي الجسيمات الذريّة بمُضاداتها. وسُميّت هذه المُكوّنات غير المتوقعّة «يو (4260)»، ولم تعشْ سوى هنيهات قصيرة.
وفي المقابل، لاحظ العلماء أن هذه الأجسام تحمل شحنة كهرباء توازي تقريباً أربعة أضعاف ما يحمله البروتون الموجود في نواة الذرّة.
ونُشِرَت هذه الدراسة في مجلة متخصّصة بالفيزياء الذريّة، في مطلع الصيف الجاري. وعلّق زيكينغ لو، وهو اختصاصي في فيزياء الذرّة ومُكوّناتها قاد هذه التجربة، على اكتشاف «يو (4260) قائلاً: «وجدنا إلهامنا في هذا الاكتشاف. وقرّرنا أن نتعمّق بدراسة اختفاء جسيم «يو (4260)».
وبناء على هذه المعطيات، شدّد فريقا التجربة على القول إنهم اكتشفوا جسيماً ذريّاً دقيقاً جديداً، كان بحوزة الفريقين ما يكفي من البيانات ليستنتجوا أنهم اكتشفوا أمراً جديداً، لكنّهم ما زالوا لا يعرفون ما عليهم فعله تحديداً بهذا الاكتشاف. ثمة احتمال أن يكون لجسيم «يو (4260)» بنية دقيقة، بل ربما أنه مُكوّن من بضعة كواركات، وهي جسيمات يفترض أن مُكوّنات الذرّة تتشكّل منها. ولم يسبق للعلماء أن توصلوا إلى شيء مُشابه. وشرح لو هذا الأمر مشيراً إلى إنّ المادة التي يألفها معظم الناس، مؤلّفة من ذرّات تتكوّن من بروتونات ونيوترونات (في نواة الخلية) وإلكترونات تدور حولها. ويتألف كل بروتون ونيوترون من 3 كواركات. ولم يُكتَشَف لحد الآن، جسيم في الذرّة يتألف مما يزيد على 3 كواركات، على رغم أن بعض العلماء حدسوا بهذا الإمكان، لكنهم لم يبرهنوا على وجوده.
وتحتوي الذرّة أيضاً على أنواع من القوة، الأشد عتوّاً بينها هي تلك التي تنطلق عند انشطار النواة، فتعطي تلك القوة التي تُشاهد في انفجار القنابل الذريّة. وتضمّ الذرة أيضاً القوة الكهرومغناطيسية التي تلعب دوراً كبيراً في تشكّل جسيمات الذرّة، خصوصاً تلك الموجودة في نواة الذرّة.
وإذا أُخِذَت مُعطيات هذه التجربة كلها، يظهر احتمال بأن يكون اكتشاف جسيم «يو (4260)» مقدّمة لتغيير في نظرة العلم إلى الذرّة، أو ربما جزءاً من مسار ربما أدى إلى اكتشاف نوع جديد من المادة!