كيف نفهم وشرح 'جسيم الله'

تُظهر هذه الصورة غير المؤرخة التي أتاحتها CERN حدثًا نموذجيًا مرشحًا بما في ذلك فوتونان عالي الطاقة يتم قياس طاقتهما (التي تصورها الأبراج الحمراء) في مقياس السعرات الحرارية الكهرومغناطيسي CMS. الخطوط الصفراء هي المسارات المقاسة للجسيمات الأخرى الناتجة عن الاصطدام. يُظهر الحجم الأزرق الباهت برميل المسعر البلوري CMS. من أجل الهتافات والتصفيق الحار ، ادعى العلماء في أكبر جهاز تحطيم للذرات في العالم اكتشاف جسيم دون ذري جديد الأربعاء 4 يوليو 2012 ، واصفين إياه بأنه 'متوافق' مع بوزون هيغز الذي طال انتظاره - والمعروف شعبياً باسم 'جسيم الله' - ذلك يساعد في تفسير ما يعطي كل مادة في الكون حجما وشكل. (AP Photo / CERN) الاستخدام التحريري فقط - الائتمان الإلزامي -

يحب الصحفيون استخدام كلمات مثل 'اكتشاف' و 'اختراق' ، لكن العلماء يتضايقون من مثل هذه الكلمات. قد يكونون غير مرتاحين بشكل خاص لعبارة 'جسيم الله' ، وهو مصطلح ابتكره الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل ليون ليدرمان كطريقة لشرح كيفية عمل العالم دون الذري - وليس من أنشأه.

يستخدم العلماء عبارة مختلفة ، بوزون هيغز ، وتقديم أوصاف مثل الوصف ألقى المدير العام لـ CERN رولف هوير يوم الأربعاء في مؤتمر صحفي بالقرب من جنيف :

'اكتشاف جسيم متوافق مع بوزون هيغز يفتح الطريق لدراسات أكثر تفصيلاً ، تتطلب إحصاءات أكبر ، والتي ستحدد خصائص الجسيم الجديد ، ومن المرجح أن تلقي الضوء على ألغاز أخرى لكوننا.'

لا عجب أن يتم إغراء الصحفيين لقول أشياء مثل 'اكتشف العلماء جسيم الله ، مفتاح فهم الكون.'

لا ليس بعد.

جسيم الله

وصف ليدرمان الجسيم هو الشيء الذي ، 'أعتقد أنه ينسق السمفونية الكونية.'

شرح ليدرمان أيضًا كيف جاء بعبارة 'جسيم الله'. في ورقة بعنوان ' قصة جزئين والقميص المطلق ،' هو شرح:

هذا البوزون أساسي جدًا لحالة الفيزياء اليوم ، وهو حاسم جدًا لفهمنا النهائي لتركيب المادة ، ولكنه بعيد المنال جدًا ، لدرجة أنني أعطيته لقبًا: جسيم الله. لماذا الله الجسيمات؟ سببان. أولاً ، لم يسمح لنا الناشر بالاتصال
إنه الجسيم اللعين ، على الرغم من أنه قد يكون عنوانًا أكثر ملاءمة ، نظرًا لطبيعته الخسيسة والتكلفة التي يسببها. وثانيًا ، هناك ارتباط ، من نوع ما ، بكتاب آخر ، كتاب أقدم بكثير ...

كان يشير إلى كتاب الكتاب المقدس ، تكوين 11: 1-9 ، وهو مقطع يقول إنه يستحضر وقتًا كان الناس يتشاركون فيه لغة واحدة وكانت المادة متماثلة. ثم أصبح الأمر معقدًا.

كان ليدرمان أحد جحافل العلماء الذين كانوا يبحثون عن هذا الجسيم الذي يمكن أن يفسر كيفية حصول الذرات على كتلتها. بطريقة ما ، إنها محاولة لفهم أصغر شيء ، الجسيمات دون الذرية ، حتى نتمكن من فهم الشيء الأكبر ، الكون.

كتب ليدرمان نسخته الخاصة من سفر التكوين 11 الجديد الذي تخيله في هذا اليوم ، وهو اليوم الذي قد يكون فيه العلماء قادرين على إعلان أنهم على وشك كشف لغز:

وكان الكون كله من عدة لغات ، والعديد من الخطب. وحدث في ارتحالهم من الشرق أنهم وجدوا بقعة في أرض وشحاشي وسكنوا هناك. وقالوا لبعضهم البعض ، اذهبوا ، دعونا نبني مصادمًا عملاقًا ، قد تعود اصطداماته إلى بداية الزمن. وكان لديهم مغناطيسات فائقة التوصيل للانحناء ، وكان لديهم البروتونات لتحطيمها.

فنزل الرب لينظر المسرع الذي كان بنو البشر يبنونه. فقال الرب هوذا الشعب لا يخدعوني. فتنهد الرب وقال. اذهب إلى ، دعونا ننزل ، وهناك أعطهم جسيم الله حتى يروا كم هو جميل الكون الذي صنعته. '

- العهد الجديد ، 11: 1

الصحافة الألغام الأرضية

عندما تبدأ في استخدام كلمات مثل God Particle ، تبدأ في مزج علم اللاهوت (نظام عقائدي) والعلم ، وهو نظام من الحقائق التي يمكن إثباتها والتي يمكن تكرارها.

عندما تستخدم كلمات مثل 'اكتشاف' ، فإنك تشير ضمنًا إلى أننا نعرف الآن شيئًا لم نكن نعرفه من قبل. قال البعض إن العثور على جسيم هيغز يشبه العثور على بصمة ديناصور. لقد وجدت بقايا أو أثرًا ، وليس الشيء نفسه.

ولكن لنكن واضحين ، حتى العلماء المشاركون في هذا العمل يعتقدون أنهم قريبون جدًا من معرفة شيء مهم وهام.

تُظهر هذه الصورة غير المؤرخة التي أتاحتها CERN حدثًا نموذجيًا مرشحًا بما في ذلك فوتونان عالي الطاقة يتم قياس طاقتهما (التي تصورها الأبراج الحمراء) في مقياس السعرات الحرارية الكهرومغناطيسي CMS. الخطوط الصفراء هي المسارات المقاسة للجسيمات الأخرى الناتجة عن الاصطدام. يُظهر الحجم الأزرق الباهت برميل المسعر البلوري CMS. (AP Photo / CERN)

ومع ذلك ، فإن 'الاكتشاف' كلمة مضللة. كان هذا الإعلان أشبه بعقود طويلة من التفاهم والتي زادت السرعة في الأشهر الأخيرة.

منذ بضعة أيام ، قال العلماء الأمريكيون إنهم كانوا على وشك أن يكونوا قادرين على القول إنهم عثروا على جسيم الله. قريب ولكن ليس تمامًا.

العودة في مارس ، أبلغ العلماء الأمريكيون عن نفس الشيء تقريبًا ، بعد دراسة البيانات لأكثر من 40 عامًا ، كانوا قريبين جدًا من أن يكونوا قادرين على القول إنهم عزلوا جسيم الله.

قبل ستة أشهر ، في ديسمبر 2011 ، وجدت مجموعتان أوروبيتان الشيء نفسه تقريبًا.

لكن هذا الأسبوع ، أشادت التقارير بما يبدو أنه شيء جديد تمامًا - 'اكتشاف'.

قال أحد التقارير ، 'أشاد العلماء اليوم بالاكتشاف' الجسيم '...'

اوقات نيويورك قال العلماء ، 'اكتشفوا جسيمًا دون ذري جديدًا يبحث عن العالم كله مثل هيغز بوزون ، وهو مفتاح محتمل لفهم سبب امتلاك الجسيمات الأولية كتلة وفي الواقع لوجود التنوع والحياة في الكون. '

ما الذي كان يبحث عنه العلماء وماذا وجدوا؟

لنبدأ صغيرًا. تشكل الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات الذرات. الذرات تشكل الجزيئات. تلتصق الجزيئات ببعضها البعض لصنع مواد مثل الماء والخشب والمواد الكيميائية والمطاط.

ثم هناك هذه الأشياء التي يسميها الفيزيائيون البوزونات. البوزونات هي جسيمات مثل الفوتونات ، لكنها لا تتفاعل مثل الجسيمات الأخرى. يبدو أنها تساعد الجسيمات الأخرى على التوافق. لا تمتلك الفوتونات كتلة ، فقط طاقة. الجسيمات الأخرى ، مثل البروتونات ، لها كتلة.

لكن من أين أتت تلك الجسيمات الأصغر ، البوزونات؟ اقترح عالم يُدعى بيتر هيغز (ومن هنا جاء بوزون هيغز) أنه ربما يكون هناك جسيم رئيسي يتفاعل معه الآخرون. إذا تمكن العلماء من اكتشاف هذا الجسيم ، فيمكنهم فهم ما الذي يعطي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات كتلتها ، ومادتها.

قدم نيك طومسون من CNN هذا القياس:

'تخيل الكون كأنه حفلة. يمكن للضيوف غير المعروفين نسبيًا في الحفلة المرور بسرعة عبر الغرفة دون أن يلاحظهم أحد ؛ سيستقطب الضيوف الأكثر شهرة مجموعات من الناس (بوزونات هيغز) والذين سيبطئون حركتهم بعد ذلك في الغرفة.

'سرعة الجسيمات التي تتحرك خلال مجال هيغز تعمل بشكل كبير بنفس الطريقة. ستجذب بعض الجسيمات مجموعات أكبر من بوزونات هيغز - وكلما زاد عدد بوزونات هيغز التي يجذبها الجسيم ، زادت كتلته '.

عندما أصدر العلماء إعلانهم الكبير هذا الأسبوع ، كانوا حريصين جدًا على عدم تسميته اختراقًا أو اكتشافًا. لم يزعموا أنهم عثروا على بوزون هيغز ، رغم أنه من الواضح أن هذا ما يأمله الجميع.

توضح قصة وول ستريت جورنال كيف تم الإعلان بحذر شديد:

أخبر جو إنكانديلا ، المتحدث باسم إحدى التجارب ، العلماء في المركز الأوروبي للأبحاث النووية ، أو CERN ، أن الجسيم الجديد كان بالتأكيد بوزونًا وأثقل بوزون تم العثور عليه على الإطلاق. '

'الآثار مهمة للغاية ولهذا السبب تحديدًا يجب أن نكون مجتهدين للغاية في جميع دراساتنا وعمليات التحقق الشاملة.'

العمل الذي أنتج إعلان اليوم هو نتاج العلماء في مصادم هادرون كبير ، وتقع على حدود سويسرا وفرنسا. المصادم عبارة عن خط أنابيب تحت الأرض ، وهو مضمار سباق من نوع ما ، يقوم فيه العلماء بتفجير حزمتين من الجسيمات دون الذرية تسمى 'الهادرونات' - إما بروتونات أو أيونات الرصاص - على بعضها البعض في محاولة لجعلها تتصادم.

كانت الفكرة دائمًا هي أنه من خلال تحطيم الذرات معًا ، يمكنهم تكرار ما يسمى بانفجار 'الانفجار العظيم' الذي ربما حدث عندما بدأ الكون.

شارك الأمريكيون في أعمال المصادم هذه لعقود. لكن في العام الماضي ، أغلقت وزارة الطاقة فيرميلاب تيفاترون مصادم بالقرب من باتافيا ، إلينوي بسبب مشاكل الميزانية.

إذن ، لماذا كل هذا مهم؟

(القليل من اللعب على الكلمات من أجلكم مهووسو الفيزياء).

لعلم الجسيمات فوائد ملموسة تتجاوز شرح كيفية عمل الكون.

طب يستخدم الآن علم الجسيمات لتشخيص وعلاج السرطان. تستخدم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ، التي يمكنك العثور عليها في المستشفيات الكبرى في جميع أنحاء العالم ، تقنية المغناطيس فائق التوصيل.

أمن الوطن يستخدم فيزياء الجسيمات للبحث داخل صناديق الشحن الكبيرة.

الشبكة العالمية تم إنشاؤه بواسطة 'عالم سيرن تيم بيرنرز لي ... لمنح علماء فيزياء الجسيمات أداة للتواصل بسرعة وفعالية مع الزملاء المنتشرين عالميًا في الجامعات والمختبرات.'

موقع وزارة الطاقة يشير إلى طرق أخرى أثر فيها مصادمه الفائق على حياتنا:

• تعقيم الطعام
• إنتاج النظائر الطبية
• محاكاة علاجات السرطان
• اختبار موثوقية الأسلحة النووية
• مسح حاويات الشحن
• مجموعة مقترحة من التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي
• تحسين جودة الصوت في التسجيلات الأرشيفية
• الحوسبة المتوازية
• زرع الأيونات لتقوية المواد
• علاج الايبوكسي والبلاستيك
• التنقيب عن البيانات والمحاكاة
• علاقات دولية
• تحويل النفايات النووية
• التشغيل عن بعد للمرافق المعقدة

ماذا يمكنك أن تفعل بهذه القصة

لذا ، فأنت تريد الاستفادة من هذه القصة وستتدحرج عيون المحرر الخاص بك إلى مؤخرة رأسه. ماذا الان؟

أولاً ، احصل على القصة بشكل صحيح. لا تبالغ في إعلان هذا الأسبوع باعتباره اكتشافًا جديدًا للاختراق حدث للتو. لا تلعبها كمناقشات لاهوتية لأنها تسمى جسيم الله.

ثانيًا ، تعامل مع القصة بجدية. قد تبدو فيزياء الجسيمات مخيفة للغاية بحيث لا يمكنك معالجتها. لكن التطبيقات المحلية التي تؤثر على الجمهور تحيط بك في كل مكان. ابحث في قسم الطب النووي في المستشفى المحلي وأمن الموانئ.

ثالثًا ، كيف تشارك جامعاتك المحلية في الاكتشاف؟ ما مدى حماس الطلاب للعيش في عصر الاكتشاف المتسارع؟ تحدث إلى أفضل طلاب العلوم واسألهم عما يأملون في اكتشافه في حياتهم.

رابعًا ، ما هي حالة تعليم العلوم في منطقتك من الولايات المتحدة؟

أتساءل ما إذا كنا نعيش في عصر حيث ستجد أمريكا طرقًا للاستثمار في الأفكار الكبيرة مثل المصادم الفائق مرة أخرى. لقد أوقفنا برنامج المكوك الفضائي دون أدنى فكرة عما هو قادم. ألن يكون من الجيد أن يكون لديك بعض الرؤية وخطة العمل والتمويل لما نريد أن نتعلمه ونكتشفه بعد ذلك؟ اسأل مرشحي الكونجرس والرئاسة عن ذلك.

أراهن أن لديك أفكار أيضًا. شاركهم في قسم التعليقات.