جُسيم جديد هو المادة والمادة المضادّة في نفس الوقت!

يُبدي معظم طلاب الفيزياء دهشتهم عند معرفة أنّ الجسيمات الأساسية تتّسم بخصائص كل من الجسيمات والموجات، ولكن ولأول مرة لاحظ علماء الفيزياء شيء أشدّ غرابة. جُسيم هو المادّة والمادة المضادّة لـه في آن واحد، ماهو؟

جُسيم جديد هو المادة والمادة المضادّة في نفس الوقت

يُبدي معظم طلاب الفيزياء دهشتهم عند معرفة أنّ الجسيمات الأساسية تتّسم بخصائص كل من الجسيمات والموجات، ولكن ولأول مرة لاحظ علماء الفيزياء شيء أشدّ غرابة. جُسيم هو المادّة والمادة المضادّة لـه في آن واحد.
إنها ما يعرف باسم "Majorana fermion" وهي عبارة عن بقع دون ذريّة تم تشخيصها منذ الثلاثينات ولكنها لم تُشاهَد قط. إنّ الفيرميون (وهو عبارة عن جسيم مثل الإلكترونات، البروتونات أو النيوترونات الذي يتوافق مع إحصائيات فيرمي ديراك ويخضع لمبدأ باولي) "من المتوقع أنّ يظهر على حافة بعض المواد، " قال البروفيسور علي يزداني من جامعة برينستون، وهذا هو في الواقع مكان وجوده، بحيث يتمركز في نهاية كل سلك سميك-ذري-منفرد.
تمّ التكهن بوجود المادة المضادة في عام 1928، وتأكيد وجودها في عام 1932، وهي عبارة عن جزيئات لها نفس كتلة المادة العادية ولكن عكس شحنتها. في عام 1937 توصل الفيزيائي إتوري ماجورانا أنّ الجسيمات يمكن أن تكون كل من المادة والمادة المضادة لها، ولكن ما أثار دهشة ماجورنا، هو إستقرارها في هذه الحالة. اختفى ماجورانا في العام التالي بسبب ظروف غامضة مخلفاً وراءه ما كان بالفعل مهنة جديرة بالملاحظة.
كانت نظريّة ماجورانا عبارة عن صاعقة في عالم الجزيئات، لأنّ ومن المعروف أنه عند إلتقاء كلّا من المادة والمادة المضادّة يتم تمييز كلاً منهما والإفراج عن الكثير من الطاقة أثناء العملية. مع ذلك، فقد ظهر أنّ المعادلات الرياضية التي استخدمها ماجورانا، غير قابلة للتعويض. إنّ المزيج بين خصائص كلاً من المادة والمادة المضادة تجعل الجزيئات متعادلة ومحايدة بحيث تتفاعل بصعوبة مع البيئة المحيطة بإهمال تأثير الجاذبيّة. ظهرت العديد من التكهنات حول أنّ النيوترونات هي في الواقع فرميونات ماجورانا.
في العلوم، تحدّث علي يزداني عن إنتاج سلك حديد يتمركز على رصاص كريستالي عالي النقاء وفائق التوصيل. على درجة حرارة (-272°)، كشفت تقنيات التصوير الطيفيّ أنّ طاقة نهاية السلك الحديدي تساوي صفراً. هذا ما يمكن توقعه إذا تشكّلت الماجورانا على أطراف هذه النهايات. تمّ التبؤ عن ظهور الماجورانا على نهايات الأسلاك فائقة التوصيل في عام 2001.
وصف الكتّاب الماجورانا بأنها "نظيفة وخالية من أي جزيئات زائفة" على عكس ما يُمكن أن يحدث إذا كانت قد صُنعت بالفعل في المعجلات ذات الطاقة العالية. حدثت أول مشاهدة ممكنة للماجورانا في عام 2012، لكن يزداني يقول إنّ هذا الأمر أبعد من أن يكون مؤكداً. "إنّ المجهر يظهر أن هذه الإشارة تعيش فقط على الحافة" قال يزداني. الذي لم يكن بالضرورة حالة التجارب السابقة. وأضاف "هذا هو المفتاح الدليل. إذا لم يتوفر لديك ذلك، فإنّ هذه الإشارة يمكن أن توجد لأسباب أخرى كثيرة."
إنّ المرجوّ من المواد التي تتضمن الماجورانا أنّ تحمل معلومات كميّة بوضعية أكثر إستقرار، بحث تعزز إمكانيّة الحوسبة الكميّة.

ترجمة : Sarah Samer
تدقيق : Islam I. Omari

المصدر : http://goo.gl/A0qF6C