ح3: المادة المضادة antimatter : تجربة ATRAP

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

سنتابع في هذه الحلقة حديثنا عن المادة المضادة , وبالتحديد عن التجارب التي تمت حول المادة المضادة لمعرفة ماهيتها وفي محاولات لكشف السر والغموض الذي يعتري هذه المسألة.

 ATRAP : وتقوم هذه التجربة بمقارنة ذرات الهدروجين hydrogen atoms مع مكافئها من المادة المضادة (أي ذرات المادة المضادة للهدروجين).

حبس المادة المضادة للهدروجين The Antihydrogen trap(ATRAP):   عبارة عن تجربة تقوم بمقارنة ذرات الهدروجين hydrogen atoms مع مقابلاتهم من المادة المضادة – ذرات المادة المضادة للهدروجين antihydrogen atoms.

في عام 2002, قدمت ATRAP لمحة اولى من الداخل عن ذرات المادة المضادة للهدروجين Antihydrogen atoms وذلك بعد عدة بحوث تم من خلالها انشاء (توليد) واجراء قياسات وحسابات على عدد من ذرات المادة المضادة للهدروجين بنجاح.

تتالف ذرة من المادة المضادة للهدروجين antihydrogen  من “مادة مضادة للبروتون antiproton” وبوزترون positron(أي مادة مضادة للالكترون antielectron).

احد الصعوبات التي تواجه العلماء اثناء صنع المادة المضادة antimatter تكمن في الطاقة العالية التي تمتلكها جزيئات المادة المضادة لللبروتونات antiprotons عندما يتم صناعتها لاول مرة, وبالتالي فهي تندفع من الجهاز بسرعة قريبة من سرعة الضوء. لذلك استخدم العلماء اجرائية تدعى ب “التبريد cooling ” بهدف تبطيء سرعة المواد المضادة للبروتونات antiprotons وبالتالي يصبح بإمكانهم دراستها بشكل افضل.

إن ATRAP تعتبر اول تجربة يتم فيها استخدام البوزترونات الباردة cold positrons بهدف تبريد المواد المضادة للبروتونات antiprotons.

تم حصر كل من المكونين (المادة المضادة للبروتون antiproton, والبوزترونpositron ) في نفس الفخ. وعندما يصل كل من المكونين إلى درجات حرارة متشابهة, يتحد بعض هذه الجزيئات ليكون ذرات المادة المضادة للهدروجين anithydrogen (بوزترون يدور حول المادة المضادة للبروتون). تم تطوير هذه التقنية في تجربة اخرى ضمن CERN وتدعى هذه التجربة TRAP, وهي التجربة التي سبقت ATRAP.

تم الاعداد للتجربة الحالية في اواخر التسعينيات , وبوقت متزامن مع الوقت الذي تم فيه اجراء تجربة ATHENA. كان لكلا التجربتين الاهداف نفسها, واستخدموا وسائل مشابهه من اجل انتاج ذرات المادة المضادة للهدروجين antihydrogen, ولكنهما استخدموا كواشف مختلفة detectors.

وفي الوقت الذي وصلت فيه تجربة ATHENA إلى نتيجة في نهاية عام 2004, فإن تجربة ATRAP لاتزال جارية. ولاتزال تنتج المادة المضادة للهدروجين Antihydrogen الباردة , ويتم حجزها لوقت كافي ليتم اجراء القياسات الدقيقة عليها , ومقارنتها بنفس الوقت مع الهدروجين الطبيعي.

وإلى اللقاء مع المزيد من المقالات حول المادة المضادة وغيرها من العلوم الفلكية

وإلى ذلك الحين استودعكم الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ح2: تخزين المادة المضادة Storing Antimatter

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تحدثنا خلال الحلقة الماضية عن لمحه تحوي شيء من التفصيل حول المادة المضادة antimatter والبحوث التي تجري حولها في اضخم واكبر مخابر العالم CERN.

اما اليوم فسنتابع الحديث عن الآليات التي تم استخدامها لحجز المادة المضادة لاطول فترة ممكنة وذلك بهدف دراستها بشكل مفصل اكثر واجراء المزيد من التجارب عليها, عسى ان تساعد هذه الدراسات والتجارب في ازالة الغموض الذي يغلف مسألة المادة المضادةantimatter .

عام 1931  اقترح العالم الفيزيائي باول ديريك Paul Dirac بأن كل جزيئة particle  من المادة matter يجب ان يقابلها نظيرها من المادة المضادة antimatter counterpart.

antiparticle

ولكن بعد فترة وجيزة وقصيرة جدا من الانفجار الاعظم big bang , اختفت معظم المادة المضادة antimatter, تاركة وراءها كمية ضئيلة من المادة matter التي تشكل حاليا الكون الذي نعيش فيه الان.

ماالذي حدث وأدى إلى اختلال التوازن! تعد هذه المسألة من اعظم الألغاز في علم الفيزياء.

بحث العلماء الفلكيين عن المادة المضادة antimatter ضمن الفضاء, ولكن من الصعب اجراء هذه البحوث على الارض. لذلك ولكي يستطيع العلماء ان يقوموا بدراسة الموضوع, فقط اضطروا إلى صناعة المادة المضادة بانفسهم. وبما ان المادة المضادة تفنى على شكل شعلة من الطاقة عندما تتفاعل مع المادة النظاميةregular matter , فإن عملية تخزينها والاحتفاظ بها يشكل تحدي كبير.

ايجاد(توليد) المادة المضادة للهدروجين Creating Antihydrogen

إن المادة المضادة – النظير- لابسط ذرة :”الهدروجين hydrogen”, عبارة عن ذرة “نظير الهدروجين antihydrogen”, وتتكون من بوزترون positron مشحون بشحنة موجبة يدور حول “نظير البروتونantiproton ” المشحون بشحنة سالبة.

عام 1995, اعلن العلماء ضمن CERN بأنهم استطاعوا بنجاح ان ينتجوا “يولدوا”  اول ذرة “مادة مضادة للهدروجينantihydrogen “.

لوحظ بأن الجزيئات المضادة للمادة antiparticles كانت نشطة للغاية, تنتقل كل واحدة منها بسرعة مقاربة لسرعة الضوء على مسار يصل طوله إلى 10 امتار ,ومن ثم تفنى مع المادة العادية وذلك بعد مايقارب حوالي اربعين من البليون من الثانية.

في الوقت الذي كان فيه انتاج المادة المضادة للهدروجين antihydrogen عبارة عن الانجاز الاساسي الاهم, ولكن ذرات المادة المضادة التي تم اكتشافها كانت نشيطة جدا – ساخنة جدا- ولم تدع عملية دراستها بالموضوع السهل.

ولكي يستطيع العلماء ان يفهموا بشكل اوضح واكثر ذرات المادة المضادة antimatter atoms,احتاج علماء CERN إلى وقت اطول ليتفاعلوا معها. ولذلك طوروا تقنيات تستطيع ان تلتقط وتحبس المادة المضادة للهدروجين antihydroigen لفترة زمنية اطول.

تم انشاء مبطئ المادة المضادة للبروتون Antiproton Decelerator في CERN وذلك في اواخر التسعينيات, حيث زودنا هذا الجهاز بدوره بحركة ابطأ وطاقة اقل بالنسبة للمادة المضادة للبروتونات الخاصة بالمادة المضادة antimatter وذلك ضمن التجارب التي تم اجرائها, امثلة على التجارب :  ATHENA, ATRAP و ALPHA.

حيث ضمن هذا التجارب , قام كل من الحقلين المغناطيسي والكهربائي بالحفاظ على المواد المضادة للبروتينات antiprotons بشكل منفصل عن البوزترونات positrons وذلك عبر خلاء شببه مثالي near-perfect vacuum  , ويقوم هذا الخلاء بعزلهم عن المادة النظامية regular matter. تمر المواد المضادة للبروتونات antiprotons خلال غاز الالكترونات الكثيف, والذي بدوره يبطئ حركتهم اكثر.

 عندما تصبح طاقة المادة المضادة بطيئة بشكل كافي, عندها يستخدم علماء ALPHA الجهد الكهربائي electric potential  لدفع المواد المضادة للبروتونات antiprotons ضمن سحابة من البوزترونات positrons محجوزة ضمن الخلاء vacuum.

يتحد النوعان المختلفان من مضادات الجزيئات المشحونة antiparticles ضمن ذرات مواد مضادة للهدروجين anithydrogen بطاقة منخفضة.

وبما ان ذرات ” المواد المضادة للهدروجينantihydrogen ” لا تملك شحنة كهربائية, فإن الحقل الكهربائي لا يستطيع بعد الان الحفاظ عليهم في مكانهم. بدلا من ذلك, يستخدم مغناطيسين فائقي التوصيل superconducting magnets لتوليد حقل مغناطيسي قوي , والذي بدوره يستفيد من الخصائص المغناطيسية للمواد المضادة للهدورجين antihydrogen’s magnetic properties.  وفي حال كان لذرة المادة المضادة للهدروجينantihydrogen atons طاقة منخفضة كافية, عندها فإنه بالامكان بقاء ذرات المواد المضادة للهدروجين ضمن هذه “الزجاجة” المغناطيسية لوقت اطول.

حاليا, فإن الطريقة الوحيدة لمعرفة فيما اذا كانت المادة المضادة antimatter محجوزة بشكل فعلي تكمن عبر تركها تفنى مع المادة النظامية regular matter.

عندما يتم اطفاء الحقل المغناطيسي, تهرب ذرات المادة المضادة للهدروجين antihydrogen  من سجنها (الفخ المغناطيسي الذي حسبت ضمنه)وتفنى بسرعة على جانبي ذاك السجن.

تستخدم  كواشف السيليكون لالتقاط الوميض الطاقي الناتج وذلك بهدف تحديد مواضع الذرات المضادة. فقط عند هذه المرحلة يستطيع الفيزيائيون ان يتأكدوا بأن قد قاموا باحتجاز مادة مضادة للهدورجين antihydrogen .

حبس المادة المضادة في CERN

CERN

في شهر حزيران من عام 2011, صدر تقرير عن ALPHA يعلن بأنها استطاعت ان تحبس ذرات المادة المضادة لوقت يقارب ال 16 دقيقة.

ضمن المقاييس الزمنية للحياة الذرية, فإن مثل هذا الزمن يعتبر زمن طويل نسبيا – أي طويل بما يكفي لكي يبدأ العلماء بدراسة خصائص المادة المضادة بالتفصيل.

 تأمل عدة مجموعات تجريبية من ان يتاح لها دراسة الخصائص المتعلقة بالمادة المضادة للهدروجين antihydrogen , وذلك عبر اجراء مقارانات دقيقة بين الهدروجين , والمادة المضادة للهدروجين antihydrogen, ويرغب العلماء ايضا عبر هذه التجارب ان يعرفوا فيما اذا كان للمادة المضادة للهدروجين نفس الخطوط الطيفية لتلك الخاصة بالهدوجين.

تدعى أحد هذه المجموعات التدريبية AEGIS, وترغب حتى في ان تحاول قياس ثابت تسارع الجاذبية كما تستشعره ذرات المادة المضادة للهدروجينantihydrogen .

وكلما طالت الفترة التي تستطيع فيها هذه المجموعات احتجاز المادة المضادة للهدروجين, كلما كانت دقة القياسات افضل, وسيكون عندها الفيزيائيون اقرب من حل لغز المادة المضادة antimatter.

نكتفي عند هذه الحلقة بهذا القدر من التفصيل حول عملية حجز المادة المضادة, بهدف دراستها والتعمق فيها بشكل اكبر, وإلى حلقة جديدة قادمة سنتعرض فيها مواضيع اخرى حول المادة المضادة , وإلى ذلك الحين نستودعكم الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته.

المراجع :

http://greg-test3.web.cern.ch/about/engineering/storing-antimatter

ح1:المادة المضادة Antimatter

تمتاز هذه الايام بأننا نكتسب فيها المعرفة بشكل اكبر بكثير من أي عهد مضى.

اصبح بإمكاننا في هذه الايام ان نفهم ونعي احد اهم واعقد الاشياء ضمن هذا العالم, ومع ذلك لا يزال يستعصي علينا الحصول على اجابة للعديد من الاسئلة البسيطة الاخرى.

تطرح البحوث المتطورة حول المادة المضادة العديد من الاسئلة التي سوف نحاول الاجابة عليها…مثل : لماذا هنالك نقص كبير وحاد وواضح في وجود المادة المضادة ضمن الكون في حين تقودنا الفيزياء الحديثة إلى نتيجة تقول بأنه يجب ان يتواجد كمية متساوية من المادةmatter  والمادة المضادة antimatter في الكون…؟

حسنا الان , يتسائل القارئ لهذه المقالة , ماهي المادة المضادةantimatter , وماهي المادةmatter ؟ هذا ما سنجيب عليه ضمن المقاطع القليلة القادمة وذلك عبر شكل مبسط ومختصر.

 مضادات الجزئيات Antiparticles

Particle – Antiparticle

يبدو لنا بأن كل جزئية ضمن الكون تملك جزئية اخرى تمثل شريك لها partner particle وتدعى ب ” الجزيئة المضادة ” antiparticle , وتتشارك معها بعدد كبير من نفس الخصائص, ولكن هنالك عدد من الخصائص الاخرى التي تكون مضادة ومعاكسة لتلك الموجودة في الجزيئة.

إن الامور الموجودة حولنا تبدو لنا وكأنها “مادة” matter, ولكننا وبشكل روتيني تنتج المادة المضادة بكميات صغيرة جدا وذلك ضمن تجارب المسرعات عالية الطاقةhigh energy accelerator experiments .

عندما تتقابل جزيئة من المادة matter particle  مع الجزيئة المادة المضادة لها antimatter particle  عندها يدمر كل منهما الاخر بشكل كامل (بعبارات تقنية تسمى هذه العملية “الابادة” annihilation), محررين بذلك المكافئ لكتلة كل منهما المتبقية على شكل طاقة صرفة(وذلك تبعا لعلاقة اينشتاين  E=mc^2).

على سبيل المثال, عندما يلتقي الكترون بالالكترون المضاد له antielectron, فعدها يفنى كل منهما وينتجان شعلة من الضوء بما يكافئ الطاقة العائدة لكتلة كل من الجزيئن.

Electron – positron

بما ان خصائص المادة والمادة المضادة موازية لبعضهما البعض, فنحن نعتقد بأن فيزياء وكيمياء المجرة مصنوعة بشكل كامل من المادة المضادة بشكل موازي للمادة mater الموجود في الكون.

اذن , فإنه من المتصور بأن حياة ضمن هذا الكون قد بنيت وتطورت على اساس المادة المضادة وذلك في اماكن اخرى من الكون, تماما كما تطورت الحياة التي تعتمد على المادة matter هنا.

(لكن في حال ظهر توأمك المكون من المادة المضادة antimatter twin في يوم من الايام, فأنا لا انصحك عندها بمصافحة الايدي – تذكر بأن المادة matter والمادة المضادة antimatter  يفني بعضهما البعض! 🙂 )

على كل حال, لا يوجد لحد الآن دليل على تواجد تجمعات كبيرة للمادة المضادة في مكان ما ضمن الكون.

كل شيء شاهدناه لحد الآن عبارة عن مادة matter. في حال كان ذلك صحيحا, عندها فنحن نواجه شيء من الغموض, لأن هنالك اسباب قادمة من الفيزياء الاساسية تجعلنا نعتقد بأن الكون يجب ان يكون قد انتج من المادة المضادة antimatter  كميات مكافئة لتلك المنتجة من المادة matter.

  عدم التناظر asymmetry

إن يعتقد بأن الانفجار الاعظم big bang قد انشأ كميات مساوية من المادة والمادة المضادة matter and antimatter وذلك ضمن البدايات الاولى للكون.

ولكن في هذه الايام , كل شيء نراه ابتداءا من اشكال الحياة الصغرى على الارض, إلى اكبر التجمعات النجمية , فإنها كلها مصنوعة بشكل كامل من المادة matter.

وبشكل عام ومقارنة بالمادةmatter , فإنه لا يوجد الكثير من المادة المضادة antimatter التي تم ايجادها.

يجب ان يتحرك شيء ما ليرحج كفة الميزان!!

احد اهم واعظم التحديات ضمن الفيزياء تكمن في محاولة معرفة الامر الذي حدث للمادة المضادة, ولماذا نشاهد حالة من عدم التناظر بين المادة والمادة المضادة من حيث التواجد.

 تشارك جزيئات المادة المضادة antimatter particles نفس الكتلة كتلك لنظرائهم من جزيئات المادة matter, ولكن الخصائص – مثل الشحنة الالكترونية electric charge – تكون معاكسة.

على سبيل المثال: إن البوزترون المشحون بشحنة ايجابية positron,, عبارة عن الجزيئة المضادة antiparticle للالكترون المشحون بشحنة سالبية electron.

إن جزيئات كل من المادة matter والمادة المضادة antimatter تنتج على شكل ازواج pair , وفي حال تواصلت مع بعضها البعض يفني كل منها الاخر, وتترك خلفها طاقة صرفةpure energy .

خلال الاجزاء القليلة من الثانية التي تلت الانفجار الاعظمbig bang , كان الكون الساخن والكثيف يطن ويأز عبر ازواج من (الجزيئاتparticle  – مضادات الجزيئاتantiparticle ) التي كانت تظهر للوجود او تخرج منه.

 في حال كان كل من المادة matter  والمادة المضادة antimatter قد تم إنشائهما وتدميرهما مع بعضهما البعض, عندها وبحسب هذا التحليل فإنه يتوجب ان يحوي الكون “لا شيء” سوى تلك الطاقة المتبقية التي نتجت عن تدميرهما.

مع ذلك, فإن جزء صغير من المادة matter – حوالي جزيئة من المليون – استطاع ان يتجو. وهذا ما نراه اليوم.

 خلال العقود المنصرمة الماضية, ومن خلال التجارب التي تمت في مجال فيزياء الجزيئات particle-physics بأن قوانين الطبيعة لا تنطبق بشكل متساوي على المادة matter والمادة المضادةantimatter . و العلماء الفيزيائيون حريصون على معرفة الاسباب.

لاحظ الباحثون تفاعلات عفوية بين الجزيئات particles والجزيئات المضادة لها antiparticles, تحدث بمعدل مليون مرة في الثانية قبل ان تضمحل.

إن تدخل مجموعة من الكينونات الغير معروفة unknown entity ضمن هذه العملية – وذلك في الايام الاولى من الكون – قد تكون قد سببت اضمحلال هذه الجزيئات المتذبذبة , وقد سببت اضمحلال المادة المضادة بشكل اكبر من اضمحلال المادة.

 لنتخيل الآن كيف يمكن ان يتم الموضوع : تخيل عملة تدور على الطاولة.قد تستقر على وجه الكتابة , او قد تستقر على وجه النقش, ولكن لا تستطيع ان تحدد على أي وجه سوف تستقر (الكتابة او النقش) مالم تتوقف العملة عن الدوران وتسقط على احد الجانبين.

 تملك العملة فرصة تعادل في علم الاحتمالات  50-50 لكل وجه من الوجهين, اذن في حال تم تدوير عدد من العملات بطريقة مشابهة تماما, فإنه من المحتمل بان تستقر نصف العملات على احد الوجهين(مثلا النقش) , والنص الاخر من العملات على الوجه الاخر(مثلا الكتابة).

بطريقة مشابهه, فإن نصف الجسيمات المتذبذبة ضمن اللحظات الاولى من الكون يجب ان تكون قد تلاشت بشكل متساوي , نصفها من المادة matter , والنصف الاخر من المادة المضادة antimatter .

 على كل الاحوال, في حال تواجد هنالك نوع خاص من الاحجار قد تدحرج عبر مجموعة من العملات الدوارة , وسبب استقرار كل عملة من العملات التي اصطدم بها لان تقع على وجهها مثلا, فإن مثل هذا الحدث قد يخّرب النظام كله. عندها سنحصل على عملات مستقرة على “الوجه” اكثر من العملات المستقرة على “النقش”.

بطريقة مشابهه, فإن بعض الميكانيكيات المشابهة قد تكون قد تدخلت ضمن مجموعة الجزيئات المتذبذبة وسببت اضمحلال جزء كبير منهم.

قد يجد الفيزيائيين بعض التنويهات التي تساعد فهم الالية التي تمت فيها هذه العملية, وذلك عبر دراسة الفروقات الدقيقة ضمن سلوك جزيئات المادة matter والمادة المضادة antimatter التي تم توليدها عبر التصادمات عالية الطاقة للبروتونات وذلك ضمن مصادم الكبير للهدرونات Large Hadron Collider LHC.

إن دراسة هذا الخلل وعدم التوازن بين تواجد المادة والمادة المضادة قد يساعد العلماء في رسم صورة اوضح للطريقة التي تم ملأ العالم فيها بالمادة.

 المادة المضادة ضمن المركز الاوربي للبحوث النووية CERN

CERN

تم توليد اول ذرة مضادة للهدروجين antihydrogen ( وهي عبارة عن نظيرالمادة المضادة لابسط ذرة هدروجين) في مركز CERN عام 1995.

إن ذرة “المادة المضادة للهدروجينantihydrogen ” تتالف من ” مادة مضادة للبروتونantiproton ” و بوزترون positron (عبارة عن مادة مضادة للالكترون antielectron) مما يجعلها ابسط مادة مضادة لذرة antiatom.

لسوء الحظ, هذا التبسيط لا يجعل عملية انجاز هذه العملية ضمن المخبر بالعمل السهل.  كانت العمل على ذلك بمثابة مهمة صعبة وشاقة بالنسبة لكل من الفيزيائيين ولفريق العمل ضمن CERN’s Low Energy Antiproton Ring (LEAR) – وهو المكان الذي تم فيه اكتشاف “المادة المضادة للهدروجين”.

Antihydrogen – Hydrogen

سمح الباحثون لل “المواد المضادة للبروتوناتantiprotons ” التي تدور ضمن LEAR بالتصادم مع ذرات من المواد الثقيلة. تستطيع أي من “المواد المضادة للبروتوناتantiprotons ” التي تمر بشكل قريب كفاية من النوى الذرية الثقيلة ان تنشأ زوج من(الكترون- بروتون), وذلك خلال فاصل زمني صغير جدا, وقد تتحد المادة المضادة للبروتونantiproton  مع البوزترون positron لتشكل ذرة “مادة مضادة للهدروجين antihydrogen”.

على كل الاحوال, ان هذا الوجود العابر ل “مضادات الذراتantiatoms” يعني بأنه لا يمكن استخدامها لمزيد من الدراسات.

كل واحدة منها تبقى فقط ل 40 بليون جزء من الثانية, وتنتقل بسرعة قريبة من سرعة الضوء خلال مسار طوله 10 امتار قبل ان تفنى مع المادة العادية matter .

عام 2011 , نحجت ALPHA – منظمة تعاون دولي تدير حاليا التجارب في CERN’s Antiproton Decelerator facility – في حبس ذرات المادة المضادة للهدروجين antihydrogen atoms لمدة 1000 ثانية.وذلك عبر مقارانات دقيقة بين الهدروجين hydrogen  و المادة المضادة للهدروجين antihydrogen, كما ان هنالك العديد من المجموعات لتي تقوم بالتجارب والتي تأمل ان تدرس خصائص المادة المضادة للهدروجين antihydrogen لترى فيما اذا كانت تملك نفس خطوط الطيف للهدروجين.

احد هذه المجموعات هي AEGIS, والتي تحاول ايضا ان تقيس ثابت تسارع الجاذبية كما تستشعره ذرات المادة المضادة للهدروجين antihydrogen.

 قصة المادة المضادة The story of antimatter

 خلال سنين قامت المنظمة الاوربية للبحوث النووية CERN باستضافة العديد من التجارب على مستوى العالم فيما يخص المادة المضادة.

ومن خلال تتبع هذه البحوث منذ الملاحظات الاولى , وحتى احدث الاكتشافات نجد الجدول التالي ادناه:

30 / 06 / 1905	قام انشتاين بنشر نظريته حول النسبية الخاصة
07 / 04 / 1912	قام فيكتور هيس باكتشاف الاشعة الكونية Victor Hess
27 / 01 / 1926	وضع كل من اروين شرودنغر و فرنر هايسنبيرغ نظرية الكم Erwin Schrödinger and Werner Heisenberg
02 / 01 / 1928	تنبأت معادلة دريك بمضادات الجزيئات Dirac’s equation
09 / 09 / 1932	اكتشف كارل اندرسون البوزترون Carl Anderson
02 / 02 / 1934	براءات اختراع ارنست لورنس حول السيكلوترون(المسرع الدوراني) Ernest Lawrence patents the cyclotron
01 / 04 / 1954	The Bevatron starts up at Berkeley, California
01 / 11 / 1955	اكتشف بيفاترون المادة المضادة للبروتون The Bevatron discovers the antiproton
03 / 10 / 1956	اكتشف بيفاترون المادة المضادة للنترون The Bevatron discovers the antineutron
27 / 07 / 1964	اكتشف كل من كرونين وفيتش الفوارق بين المادة والمادة المضادة Cronin and Fitch detect a difference between matter and antimatter
01 / 09 / 1965	الملاحظات الاولى حول المادة المضادة للنواة First observations of antinuclei
18 / 08 / 1978	اول مخزن للمادة المضادة للنوى First storage of antiprotons
04 / 04 / 1981	اولى التصادمات بين البروتون و المادة المضادة للبروتون First proton-antiproton collisions
15 / 09 / 1995	First antiatoms produced: antihydrogen, at CERN
07 / 02 / 1997	Antiproton Decelerator approved
18 / 09 / 2002	ATHENA and ATRAP create “cold” antimatter
05 / 06 / 2011	ALPHA traps antimatter atoms for 1000 seconds
28 / 07 / 2011	ASACUSA weighs antimatter to one part in a billion

المراجع :

1. http://greg-test3.web.cern.ch/about/physics/search-antimatter
2. http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/cosmology/antimatter.html
3.  http://www.cem.msu.edu/~cem181fp/antimatter/antimatter.html
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Antimatter

وإلى لقاء اخر نستعرض فيه موضوعات مشابهه, وإلى ذلك الحين استودعكم الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الكون و المادة المعتمة في كلماتUniverse & Dark matter in words

 بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

أعشق هذا الكون , نعم أعشقه لسحره الرهيب الذي يدل على عظمة خالقه , فسبحان الله …

وأحببت أن أشارككم في بعض معلوماتي التي أحرص أن استمر في متابعتها في هذا السياق , فما إن تبدأ بالإطلاع على بعض المعلومات والمعارف الفلكية العلمية , حتى تجد نفسك أسيراً لجاذبيتها ولسحرها , ولا تستطيع منع نفسك من محاولة معرفة المزيد والمزيد عنها , لتدرك بالنهاية …وبعد تبحرك لفترة طويلة من الزمن في هذا المجال بأنك لا تزال طفلاً …ولا يزال ينقصك كم هائل من المعارف والمعلومات لتحيط ولو بقدر بسيط من هذا العالم الذي تعيشه و” تظن ” بأنك تعرفه…

 

الكون و المادة المعتمة في كلمات

Universe & Dark matter in words

قد تكون خبيرا بكل ركن وزاوية موجودة في منزلك الذي تقطنه منذ سنين, وتتفاخر بقدرتك على التجوال فيه وأنت معصب العينين دون أن تخطأ في أية خطوة تخطوها فيه, ولكن دعونا نقول بأنك تملك نفس القدرات ونفس الكم من المعارف تقريباً فيما يتعلق بالحي الذي تسكن فيه , او حتى بطرقات المدينة التي تقطنها , او تجاوزاً البلد الذي تقييم فيه, ولنقل بأنك طورت ثقافتك ومعلوماتك لتشمل عددا من الدول المجاورة , أو حتى بعض الدول البعيدة والنائية , وقمت بدراسة موسعة حول الكرة الأرضية ككل…عندها هل تعتبر نفسك تعرف الكثير عن هذا العالم ؟! رغم كل هذه الثقافة والمعلومات التي افترضناها فأنت لا تزال تجهل الكثير الكثير عن هذا الكون الذي تعيش فيه , فما الذي تعلمه عن الكواكب المحيطة ؟ ومالذي تعرفه عن مجرتك, بل وعن المجرات التي تحيط بها ؟ مالذي تعرفه عن هذا الكون بأسره ؟…عند هذا السؤال الذي طرحناه سنتوقف قليلاً لندرك بعدها بأننا مهما تعلمنا فإننا لانزال نجهل الكثير عن هذا الكون الرهيب المليء بالأسرار والغموض , ذالك الكون الذي لايزال يحير بأسراره العظيمة عقول أعظم العلماء والعقول البشرية الفذة الموجودة على سطح كرتنا الأرضية

 

الكون و المادة المعتمة في كلمات

عندما كان الكون في بداياته الأولى, كان تقريباً قليل المعالم .ومع تقدمه بالعمر وتطوره , اصبح اكثر تنظيماً.

نعلم بأن النظام الشمسي منظم عبر مجموعة من الكواكب (بما فيها الأرض)تدور – إن جاز التعبير – بحركة تخضع لانتظام محدد حول الشمس. 

أما إذا ذهبنا إلى نطاق أبعد أكبر من النظام الشمسي(أي تقريباً أكبر بحوالي 100 مرة),سنلاحظ بأن النجوم تبدأ بتجميع نفسها ضمن مجرات galaxies.   

وتعتبر شمسنا بمثابة نجم متوسط واقع في مجرة متوسطة تدعى مجرة درب التبانة.

يحتوي درب التبانة على ما يقارب بليون نجم.  نعم 100,000,000,000نجم فقط !

أما إذا توسعنا إلى نطاقات أبعد من ذلك , عندها سنجد مجموعة من المجرات المستقلة المتشكلة على شكل مجموعات , أو ما يدعوه الفلكيون عادةً بتجمع المجرات clusters of galaxies .

 

 

الصورة أعلاه عبارة عن صورة مركبة تمثل غلاف لصورة ضوئية لتجمع من المجرات مدمجة مع صورة لأشعة اكس للغاز الساخن المتوضع ضمن هذا التجمع.

 

 

يتضمن كل تجمع cluster  مجموعة من المجرات galaxies   وطبعاً ذلك بالإضافة إلى أية مواد موجودة في الفضاء الواقع بين هذه المجرات .

وتعتبر قوة ا لجاذبية بمثابة الصمغ الذي يجمع ويربط هذه التجمع مع بعضه البعض ويحافظ عليه متماسكاً , نعم الجاذبية  – التجاذب المتبادل بين كل شيء في هذا الكون مع كل شيء آخر.

وقد ملأ الفراغ بين المجرات الموجودة ضمن التجمعات بغاز ساخن . في الواقع , إن هذا الغاز ساخن لدرجة رهيبة جداً(حيث يقدر بملايين الدرجات) وهو يشع بأشعة اكس بدل من الضوء المرئي.

يبين لنا الشكل أعلاه غاز أشعة  اكس الساخن (الموضح باللون الزهري ) ويتوضع بين المجرات  ,وقد تم  معالجة الصورة بحيث يظهر هذا الغاز مركباً على صورة ضوئية لتجمع من المجرات.

عبر دراسة كل من توزع ودرجة حرارة هذا الغاز الساخن أصبح باستطاعتنا قياس مقدار الضغط الخاضع له من قبل قوة الجاذبية الصادرة من كل المواد الموجودة ضمن التجمع, وهذا مكن العلماء من تحديد المقدار الكلي للمادة matter  الموجودة في ذلك الحيز من الفضاء.  

وبشكل ملحوظ فقد تبين بأنه يوجد أكثر من 5 أضعاف من تلك المادة التي كنا نتوقع وجودها في تجمعات تلك المجرات.

إن معظم الأشياء الموجودة في تجمعات هذه المجرات غير مرئية وتمثل أكبر بنية في الكون وتتماسك مع بعضها البعض بفعل الجاذبية , وعندها استنتج العلماء بأن معظم هذه المادة الموجودة في الكون غير مرئية . وتدعى هذه المادة الغير مرئية بالمادة المعتمة dark matter .

يوجد حالياً الكثير من البحوث المعمقة التي يقوم بها العلماء في محاولات جاهدة لاكتشاف ماهية هذه المادة بدقة, مقدار الكم الموجود منها , و التأثيرات التي تملكها على مستقبل الكون بشكل عام.

نعم … كان هذه المقالة بمثابة كلمات موجزة جداً عن الكون والمادة المعتمة ,أما لو أردنا التحدث عنهما بالتفصيل فلن تكفينا حتى أضخم الموسوعات للحديث عنهما وإعطائهما حقهما الوافي من الشرح,حتى اننا حتى هذه اللحظة لا نزال غير محيطين بكل المعلومات عن هذه المادة المعتمة والكون الرهيب فسبحان الله خالق الأكوان.

 

مراجع للاستزادة:

 

http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/cosmology/darkmatter.html	1
http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter	2
http://cosmicvariance.com/2006/08/21/dark-matter-exists/	3

 

وفي الختام أقول : انتظروا مني المزيد من المعلومات في هذا السياق الممتع

وإلى لقاء قريب بإذن الله تعالى

وإلى ذلك الحين أقول لكم , السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

المحررون : م.نور الصباحي