الحوار المتمدن - موبايل
الموقع الرئيسي


الكونُ الواسعُ والعقولُ الضيّقة 27

مؤيد الحسيني العابد
أكاديمي وكاتب وباحث
(Moayad Alabed)

2021 / 3 / 19
الطب , والعلوم


The vast universe and narrow minds 27

الحديث عن المخفيّ صعبٌ، والحديث عن الموجود أصعب! بينما الحديث عن النّيوترينو هو الأصعب! لأنّ هذه الجّسيمات المتقلّبة المتحوِّرة، تتغيّر نكهاتها كمزاج الحاكم العربيّ! الذي يلعب الغولف في لندن ويطارد البعير في البادية! إنّما هي بحقّ جسيمات ممتِعة وغريبة!
يا سادة: جسيم النّيوترينو جميلٌ رغم حربائيّته، وأنا معجب به بلا شكّ! فقد تحدّثتُ عن الجّسيمات الإفتراضيّة، والتي تدخل في تفاعلات مثاليّة ولكنّها بسيطة إلى درجة مقبولة على النّطاق النّوويّ عموماً. فتلك التفاعلات معروفة ومشهورة ومتداوَلة في الدّراسات، ولكنّ المشكلة حينما نطبّق القوانين إيّاها تشذّ عندنا بعض الأمور، فنضطرّ إلى أن نحيد قليلاً ونتحجّج ببعضٍ من التّفسيرات! وقد لاحظنا كيف أنّنا إعتمدنا على قوانين حفظ الزّخم (يسمّونه كميّة الحركة مع أنّني لا أقتنع بهذه التّسمية! وقد وضّحت ذلك في حلقة سابقة، كيف للحركة غير المعرّفة كميّة ما!) والطّاقة، بل وحتّى يمكن أن نعتمد على قانون حفظ الكتلة، وأضيفُ لها قانونَ حفظ المسار، إذا قمنا بدراسة مسارات الجّسيمات إحصائيّاً! للحصول على أكبر عدد ممكن من شكل المسارات التي تسيرها تلك الجّسيمات. وبالتّالي ستكون لدينا قاعدة أقرب إلى الحقيقة، والتي من خلالها نستطيع أن نقرّ قانوناً لحفظها. وسيكون ما أسهله إنْ أخذنا بضعة ملايين من المسارات لكلّ جسيم! فنحن نعيش في زمن الرّصد لتلك الجّسيمات التي ستكشف لنا مكنوناتُها الكثيرَ مما نريد ومما لا ندرِك!
هل من ضرر من دراستها او التعرض لها!؟
كثير من النّاس، وقليل من الباحثين في هذا المجال، يتحدّث عن ضررٍ ما، للنيوترينوات! لكن في الحقيقة لا ضرر يذكر لهذه الجّسيمات، لأسباب كثيرة، منها سرعتها الكبيرة التي تقترب من سرعة الضّوء أو تساويها(!) بالإضافة إلى كون تلك الجّسيمات تضربنا يوميّاً بالمليارات، ولكلّ جسم من أجسامنا حصّته بالملايين من هذه الجّسيمات، فلا ضرر تمّ، ولمْ يُحصَ شيء منها. حيث تنتج هذه الجّسيمات من إندماج نوويّ ذلك الذي يحصل في قلب الشمس (وفي قلب كلّ نجم من النّجوم). وقد قام العديد من الباحثين بدراسات عديدة وتوصّلوا إلى أنّ ضررها يقترب من الصّفر، لأسباب عديدة، منها مثلاً،عدم وجود شحنة لها، فلا تفاعل مع أيّ من الأنسجة، بينما تقارَن هذه الجّسيمات مع تلك التي لا تمتلك الشّحنة الكهربائيّة كالنّيوترونات والفوتونات وأشعّة غاما (كلّ حسب تصنيفه من الجّسيمات والإشعاعات المعروفة) التي ترافق أغلب التّفاعلات النّوويّة المعروفة، فيكاد يكون تأثيرها لا يذكر بتلك المقارنة.
في 23 من شهر حزيران / يونيو عام 2020 قامت وحدة بحثية إيطاليّة بالكشف عن الجّسيم المحترَم، النّيوترينو(!) تحت الأرض في وسط إيطاليا، وأظهرت نتائجَ جميلةً من خلال بحثٍ قدّم في مؤتمر عن الجّسيم الإفتراضيّ. هذه النّيوترينوات كانت قادمة من الشمس أي هي من النّوع الشمسيّ (أو النّجميّ). وقد كشف المتحدّث بإسم المؤتمر المذكور،جيوأكشينو رانوجي الذي يعمل فيزيائيا بجامعة ميلانو، البحث بالقول، أنّه كشف عن العمليّتين اللتين تزوّدان الشّمس بالطّاقة، حيث يعتبر هذا المرفق البحثيّ الإيطاليّ، أوّل من إكتشف النّيوترينوات مباشرة بثلاث خطوات متميّزة لتفاعل منفصل يسمّى تفاعل سلسلة بروتون ـ بروتون (ذكرنا سابقاً أنّ تفاعل بروتون ـ بروتون ينتج لنا ديوتروناً وبوزتروناً مع النّيوترينو، الذي يمكن أن نطلق عليه بالنّيوترينو البروتونيّ، خلال هكذا تفاعل لتمييزه عن الأنواع الأخرى التي تنتج من تفاعلات أخرى، كتفاعل الإلكترون مع البيريليوم السّباعيّ أو النّاتج من إنحلال البورون ذي عدد كتلة 8 أو تفاعل إنحلال النتروجين 13 إلى كربون 13، وتلك النّيوترينوات التي تنتج من تفاعلات أخرى.
يتفاعل الدّيوترون النّاتج من تفاعل البروتونين المذكور مع البروتون، لينتج الهيليوم الثلاثيّ مع أشعّة غاما، فيتفاعل الهيليوم الثلاثيّ مع هيليوم ثلاثيّ آخر لينتج الهيليوم الرباعيّ الطبيعيّ مع بروتونين وهكذا). وهي السّلسلة التي تمثل أكبر نسبة من تفاعل إندماجيّ يحدث في قلب الشّمس لينتج من ضمن ما ينتج جسيمات النّيوترينو، والتي أطلقنا عليها جسيمات النّيوترينو النّجميّ (أو الشّمسيّ). لكن يجب الإشارة إلى أنّ مثل هذه السّلسلة من تفاعلات بروتون ـ بروتون إن لم تصبح قادرة على توفير الطّاقة المنبعثة من النّجم السّاخن، يبدأ قلب النّجم في السيلان ليفقد حوالي نصف طاقة الجاذبيّة المنبعثة على شكل إشعاع، والباقي يتمّ إنفاق جزء منه على تسخين القلب. وبالتّالي سيصبح قلب الشّمس أكثر كثافة وسخونة حتّى تبدأ المرحلة التّالية من الإحتراق النّوويّ. من هذا نستطيع الإستدلال من خلال ناتجنا من النّيوترينوات، ماهي مرحلة النّجم من التّفاعل. فالنّجم يمرّ بعمليّات إنضغاط وإندماج نوويّ، ومراحل من هذا السّلوك المتناوب ما بين الإنضغاط والإندماج المذكورَين حتّى يصبح الحديد العنصر الأساس في قلب النّجم. فيكون نفاد أو فقدان أكبر للطّاقة دليلاً على وصول النّجم إلى المرحلة الحديديّة، أي غلبة عنصر الحديد على قلب الشّمس أو النّجم. أي من خلال العزيز النّيوترينو نستطيع مراقبة العديد من التفاعلات النّاتجة داخل قلب الشّمس وكذلك المميّزات التي تتميّز بها هذه التّفاعلات.
لقد تعوّد الباحثون عن النّيوترينو الشّمسيّ أو النّجميّ البحث والمراقبة لمثل هذا الجّسيم القادم من الشّمس. حيث تقصف هذه الجّسيمات الأرض بكميّات تكون أغلبها في خطّ مستقيم، لكنّ عدداً ضئيلاً منها يرتدّ عن الإلكترونات الموجودة في الهيدروكاربونات السّائلة المغمورة في المياه. فقد تمّت مراقبة هذا الجّسيم في مختبرات غران ساسو بالقرب من لاكويلا، حيث يعمل كشّاف يطلق عليه بكشّاف البالون، يستخدم للكشف عن النّيوترينو الشّمسيّ المذكور. هذا البالون مملوء ب 278 طنا من الهيدروكاربونات السّائلة ومغمورة في الماء. حينما تظهر هذه الجّسيمات من إرتدادات مستمرّة عن الإلكترونات ينتج عنها ومضات من الضّوء يتم إلتقاطها من قبل أجهزة الإستشعار الموجودة في خزّان الماء.
تعتبر الجّسيمات أساساً، بل أجمل أساس لبناء الذّرّات، وبالتّالي، لبناء المواد. فينبغي لنا أن ندلّلها ونغندجها وهي تستحقّ ذلك! فإستخدامنا للحسابات والدّراسات الكميّة ستكون لنا خير معين في ذلك. وهنا سيكون لمجالات هذه الجّسيمات الحصّة الأكبر للوصول إلى دقّة أكبر. ففي دراسة الإلكترونات، وهي المتكوّنة مع النّيوترينو، لعلاقات جميلة يترافقون مع بعضهم (لا أقول في المثنى لأنّ النّيوترينو بأنواعه مع متضادّاته سيكون جمعاً وليس مثنى يا أيّها الحبيب!)، وكلّ إلكترون سيتفاعل مع المجال الكهرومغناطيسيّ مرة واحدة (كما يُتصوّر!وربّما عدّة مرّات إعتقاداً!) وبالدّراسة الكميّة سيكون التّبادل والتناقل مع الفوتون ضمن حزمة واحدة أطلقنا عليها في حلقة سابقة بالفوتون الإفتراضيّ. وللعلم لا يمكن التّفريق ما بين الجّسيم المذكور والمجال الكهرومغناطيسيّ الذي ينشأ عنه. حتّى أنّ المجال بات يطلق عليه من خلال الجّسيم الإفتراضيّ بالمجال الإفتراضيّ. كذلك سيكون هذا المجال أيضاً لَبِنة من الّلبنات الأساسيّة التي تشكّل الذّرّات القادمة. والتي من خلالها (أي المجالات) يمكن أن نستخدمها لتقدير الحالات المعقّدة للمجالات المتفاعلة. وبالفعل أصبح لنا مخطّط أو مخطّطات تُعرف بمخطّطات فاينمان# وهي عبارة عن مخطّطات تصويريّة تساهم في السّعة الإجماليّة لعمليّة ما، يمكن أن تحدث بعدّة طرق. وهذه الرّسوم البيانيّة تلعب دوراً مهمّاً في الكشف عن الجّسيمات الإفتراضيّة والحقيقيّة في العمليّة. حيث تبيّن لنا أيّ من هذه الجّسيمات يمكن تجاهلها وأيّ منها يمكن أن نأخذها بنظر الإعتبار. حيث تعبّر هذه المخطّطات عن تفاعلات الجّسيمات بدلاً من الموضع الفيزيائيّ أو الماديّ للجّسيمات خلال حصول عمليّة إستطارة ما، لها. فتلك الجّسيمات التي تدخل في المخطّطات إنّما هي جسيمات إفتراضيّة
وماعداها فهي جسيمات حقيقيّة. أي أنّ هذه المخطّطات مهمّة لنا في الحسابات النّظريّة للمجال الكميّ آخذين بنظر الإعتبار إحتمالات الخطأ، كما هو معروف للمتخصّص. وهذه المخطّطات يمكن من خلالها دراسة سلوك الجّسيمات الإفتراضيّة وسلوكها. منها كيفيّة حركتها في الفضاء، لأنّ التّشابه في الصّفات ما بين هذه وتلك تلعب دوراً مهمّاً، فمثلاً تشترك الجّسيمات الإفتراضيّة مع تلك الحقيقيّة بالأعداد الكميّة،الشّحنة، البرم وهكذا. إلّا أنّنا يجب أن ننتبه إلى أن ليس كلّ الصّفات المتوفّرة في تلك، تكون متوفّرة في هذه. فبعض الخصائص تفترق كلّ منها عن الأخرى. وبالتّالي ليس بالضّرورة أنْ تخضع لقانون أينشتاين المعروف والذي يربط ما بين الطّاقة والكتلة والزّخم (الذي يطلق عليه أحياناً بكميّة الحركة!) وهي العلاقة المهمّة التي من خلالها نميّز عدداً من الخواصّ والرّبط ما بينها وبعضها البعض. الأهميّة الكبيرة للجّسيمات الإفتراضيّة يمكنها أن تمتلك أيّ كتلة، ويمكنها أن تكون سرعتها أسرع من سرعة الضّوء بسبب كونها ليست فيزيائيّة أو ماديّة حقيقيّة. تلك الجّسيمات هي تمثيل رياضيّ للسّلوك الميكانيكيّ الكميّ للمجال.
نجوم قديمة ونجوم حديثة!
هناك من النجوم ما يبلغ عمرها مليار سنة، ومنها ما يبلغ عمرها بضع مليارات من السنين. أمّا تلك التي يطلق عليها بالقديمة فهي التي يتراوح عمرها من بضع من المليارات من السنين إلى 13,8 مليار سنة، وهو العمر المفترض لنشوء الكون وخَلْقه أي منذ نشأته الأولى، وفق قياس تلسكوب بلانك، وبه قد تمّ إكتشاف أقدم نجم عام 2007. وقد لوحظ أنّه كلّما زادت كتلة النّجم، كلّما كان عمره أقصر، بسبب الضّغوط العالية التي تتعرّض لها في منطقتها الأساسيّة، ممّا يؤدّي إلى إندماج نوى الهيدروجين بشكل أسرع.
لقد ذكرنا إلى أنّ النيوترينوات تنتج من عدّة تفاعلات، منها مثلاً تنتج من تفاعلات بيتا النّوويّة. وهو النّوع الذي يحدث في هذه النّجوم القديمة بعد أن تكتمل عمليّة الإنحلال حينما تنحلّ أربعة بروتونات إلى الهيليوم مع إلكترونين ونيوترينوين إثنين. لا يمكن القول أنّ التفاعل يحدث بتسلسل نهائيّ داخل قلب النّجم. ليس كذلك، بل يحدث التّفاعل بشكل غير متجانس ما بين المكوّنات الأوّليّة والنّواتج. أي أنّ تفاعلاً ما يحدث، لا يعني أنّ المادّة المكوّنة تنتهي ليبتدئ الآخر، إنّما يمكن أن تحدث عدّة تفاعلات متباينة بين المكوّنات، لتنتج نواتج أخرى. فمن الواضح أنّ إنحلالات بيتا المختلفة تستمرّ في وقت واحد مع تفاعلات حراريّة نوويّة أخرى أكثر أهميّة وفعّاليّة. فوفقاً لما يقول باربيغ وفاولر وهولي في بحثهم الذي صدر عام 1957 أنّ الفرضيّة المرجّحة للتّفاعلات هي تلك المذكورة بعدّة أنواع في وقت واحد وقد أُطلِق على هذه الفرضيّة بإسم فرضيّة أصل العناصر التي تتكوّن في الأجزاء المركزيّة للنّجوم. ويقول الباحثون المذكورون أنّ الجّسيمات ستظهر مع الإنفجارات المصاحِبة التي تحوّل النّجوم إلى مستعرات أعظم، فتنتشر في الفضاء. هنا وفي هذا الحال يمكن لنا أن نحكم على إمكانيّة بعض الإنتقالات لجسيمات بيتا على أساس ميل النّظائر المستقرّة وعلى أساس وفرة التّخصيب في النّيوترونات (بإستثناء النّوى الأخفّ). ففي التّفاعلات من نوع الكربون 12 مع البروتون ينتج النّتروجين 13 مع أشعّة غاما. ما يلبث ينتج من نواة النّتروجين المذكور بوزترون وصديقنا النّيوترينو وتفاعل الكربون 13 مع نويّات الهيليوم ينتج لنا النّيوترون مع ذرّات الأوكسجين. وهناك تفاعل النّيون 20 مع البروتون، ينتهي بالنّيوترونات وذرّات المغنيسيوم. إنّ إنحلال البروتون الذي ينتج لنا النّيوترينو مع النيوترون والبوزترون يكون تفاعلاً فعّالاً، يحدث إمتصاص للتّدفّق غير الشّديد النّاتج للنيوترونات بفعل بعض النّوى المركّبة ذات Sالأوزان المتوسطة. وبالتّالي يتمّ بناء العناصر الأثقل في عمليّة يطلق عليها بعمليّة
وفيها تكون بعض النّوى المشكّلة حديثاً غير مستقرّة فيما يتعلّق بإنحلال بيتا الإلكترونيّ (أي الذي ينتج إلكتروناً) وبالتّالي ستصدر النّيوترينوات المضادّة.
إنّ النّيوترينوات التي تنشأ من تفاعلات الكربون ـ النتروجين والتي يطلق عليها
CN reactions
بالإضافة إلى لعبها دوراً حيويّاً بالتّنبّؤ بما يمدّ النّجم من طاقة (من خلال ما ذكرناه في السّطور السّابقة) يمكن لهذه الجّسيمات أيضاً أن تكشف لنا بنية النّجم، وحتّى يمكن أن تتمّ تقديرات لكتلة هذا النّجم إذا ما ميّزنا زمن التّفاعلات التي حدثت والتي ستحدث في قلب النّجم، وتركيزات العناصر التي يطلق عليها العلماء بالفلزّات التي تكون أثقل من الهيدروجين والهيليوم اللذين ساهما ويساهمان في بداية التّفاعلات التي ذكرناها. يقول سيرينيللي أنّ هناك بعض الشكوك فيما يتعلّق بالدّراسات التي تشير إلى وضع الفلزّات وفكرة الفلزّات عموماً تلك الأثقل من الهيدروجين والهيليوم. حيث أنّ الحديث عن الفلزّات بهذا الشّكل فيه بعض المبالغة لأنّ الفلزات بكميّات أقلّ. وبما أنّ هذه العناصر تنظّم مدى سرعة إنتشار الحرارة من قلب الشّمس، فهذا يعني أنّ القلب أقلّ حرارة مما ذكرت الدّراسات السّابقة. حيث يقول سيرينيللي أنّ جسيم النّيوترينو حسّاس للغاية لدرجة الحرارة. فوجود الكميّات المختلفة من النّيوترينوات التي لاحظها بوركسينو، تتوافق مع المقادير القديمة ولا تتوافق مع قيم الأبحاث الجّديدة. وفي كلّ الأحوال يمكن أن نقول للنّيوترينو العديد من التّأثيرات المهمّة التي تساعدنا في كشف الكثير، وإن تمّ التّشكيك في كيفيّة التّعامل مع الحالة التي تتطرّق إلى الفلزّات! فهناك العديد من الإكتشافات التي دلّتنا على تكوينات النّجوم من خلال هذه الجّسيمات. إضافة إلى أنّنا يمكن أن نحلّ مشكلة وضع الفلزّات من كميّاتها بالإعتماد على البيانات التي تتطرّق إلى التّركيب الكيميائيّ للنّجوم. لأنّ الحصول على النّيوترينوات من النّجوم بشكل مباشر صعب للغاية على الأقل في الوقت الحاليّ. خاصّة إذا كانت الدّراسات حول المراحل المتأخّرة من التّطوّر لتلك النّجوم. فمثلاً لنجم يبعد عنا خمس سنوات ضوئيّة وبقانون التّناسب العكسيّ مع مربّع المسافة وحده يقلّل من تدفّق النّيوترينو المرصود إلى قيمة تصل إلى واحد مقسوم على عشرة للقوة 11 من شدذة تدفّق النّيوترينو من الشّمس. لأنّ الإنحلال الفعّال من نوع البروتون Sإلى نيوترون وبوزترون والذي ينتج لنا النّيوترينو، في عملية
يحدث على الأرجح على مقياس زمنيّ سريع.
هناك فكرة شرحها الباحثون حول عمليّة إلقاء فوتون إفتراضيّ ما بين الإلكترونين يؤدّي إلى أن يبتعد أحدهما عن الآخر (توضّحها مخطّطات فاينمان. حيث يلقي الإلكترون الأوّل فوتوناً إفتراضيّاً فيسبّب الإلكترون الثّاني وضع الإنحراف ما بينهما (من الناحية الكميّة). أمّا حينما يتواجد الإلكترون مع البوزترون فإلقاء فوتون إفتراضيّ واحد من الإلكترون إلى البوزترون يحسب تأثير هذا فيضاف التأثير المحتمل لكلّ فوتون إفتراضيّ. فيمكن أن ينبعث من الإلكترون ويمتصّ من البوزترون بشكل غريب. وسنعود إلى ذلك في حلقة قادمة للتفسير أكثر لئلّا نسبّب الملل للقارئ!
السؤال الآن: إن كان هذا الفعل أو الأفعال بهذا التّعقيد وهذه الغرائب من السلوكيّات الجّسيميّة، هل سنصل إلى طريق إلى معنى الزّمن في خضمّ هذا الدّخول والولوج العجيب؟ الجواب نعم ولِم لا؟ وهل ما يفعله السياسيّون بنا أقلّ غرابة من سلوك جسيم لطيف يلاعبنا هنا ويداعبنا هناك، كي نصل من خلاله إلى نتائج باهرة وجميلة تريحنا ونحن نستقبل الرّبيع الأخضر المشمس وعطر الزهور من هنا وهناك! لا تعتب عليّ فأنا الباطر وأنت التَّعِب! هذا هو حال الحياة يا عزيزي! المثل البغدادي يقول:(دِنْیاك یا بو پشت تِمشي چعیباوي) الله يعينك على التّفسير!
ولنا عودة





التعليق والتصويت على الموضوع في الموقع الرئيسي


اخر الافلام

.. الأقمار الاصطناعية تكشف الكذب الأميركي والإسرائيلي حول اسقاط

.. العالم الليلة | مشروع قانون في بريطانيا يثير الجدل.. هل تنجح



.. العالم الليلة | صواريخ طهران فخر الصناعة الإيرانية تعتمد على

.. العالم الليلة | خبراء: الهجوم الإسرائيلي المحتمل على إيران ق



.. افتتاح النسخة الثالثة للمعرض الدولي للتعليم الفني والتكنولوج