فيزياء الجسيمات

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الفيزياء النظرية ، تعد فيزياء الجسيمات نظرية تخمينية تفترض وجود شكل من أشكال المادة لا يمكن تفسيره من حيث الجسيمات باستخدام النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، لأن مكوناتها ثابتة المقياس .

اقترح هوارد جورجي هذه النظرية في ورقتين بحثيتين عام 2007، بعنوان "فيزياء الجسيمات غير المادية" [ 1 ] و"شيء غريب آخر حول فيزياء الجسيمات غير المادية". [ 2 ] وقد أعقب ورقتيه البحثيتين أعمال أخرى قام بها باحثون آخرون حول خصائص وظواهر فيزياء الجسيمات غير المادية وتأثيرها المحتمل على فيزياء الجسيمات ، والفيزياء الفلكية ، وعلم الكونيات ، وانتهاك تناظر الشحنة الزوجية ، وانتهاك نكهة الليبتون ، واضمحلال الميون ، وتذبذبات النيوترينو ، والتناظر الفائق .

خلفية

توجد جميع الجسيمات في حالات يمكن وصفها بطاقة وزخم وكتلة معينة . في معظم نماذج الفيزياء القياسية للجسيمات، لا يمكن للجسيمات من النوع نفسه أن توجد في حالة أخرى مع تغيير جميع هذه الخصائص بمعامل مشترك - فالإلكترونات ، على سبيل المثال ، لها دائمًا نفس الكتلة بغض النظر عن طاقتها أو زخمها. لكن هذا ليس هو الحال دائمًا: يمكن للجسيمات عديمة الكتلة، مثل الفوتونات ، أن توجد بخصائصها متغيرة بنفس المقدار. تُسمى هذه المناعة ضد التغيير في المقياس "ثبات المقياس".

تنبثق فكرة الجسيمات غير المادية من افتراض وجود "مادة" قد لا تكون كتلتها صفرًا بالضرورة، ولكنها تظل ثابتة المقياس، وتخضع لنفس الخصائص الفيزيائية بغض النظر عن تغير الطول (أو الطاقة). هذه المادة تختلف عن الجسيمات، وتُوصف بأنها جسيمات غير مادية. تُعادل هذه المادة جسيمات ذات طيف كتلة متصل. [ 3 ]

لم تُرصد هذه المادة غير الجسيمية، مما يُشير إلى أنه إن وُجدت، فلا بد أنها تتفاعل مع المادة العادية تفاعلاً ضعيفاً عند طاقات قابلة للرصد. منذ أن أعلن فريق مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في عام 2009 عن بدء استكشاف حدود طاقة أعلى، بدأ بعض الفيزيائيين النظريين بدراسة خصائص هذه المادة غير الجسيمية وكيفية ظهورها في تجارب المصادم. ومن بين الآمال الكبيرة المعقودة على المصادم أن يُسفر عن اكتشافات تُساعدنا على تحديث أو استبدال أفضل وصف لدينا للجسيمات التي تُكوّن المادة والقوى التي تربطها ببعضها.

ملكيات

تتشابه الجسيمات غير المتجانسة في خصائصها مع النيوترينوات ، التي تكاد كتلتها تكون معدومة، وبالتالي فهي شبه ثابتة المقياس . تتفاعل النيوترينوات بشكل طفيف جدًا مع المادة، وفي أغلب الأحيان لا يستطيع الفيزيائيون استنتاج وجودها إلا بحساب الطاقة والزخم "المفقودين" بعد التفاعل. وبدراسة التفاعل نفسه عدة مرات، يتم بناء توزيع احتمالي يحدد بدقة أكبر عدد وأنواع النيوترينوات المشاركة. ترتبط النيوترينوات بالمادة العادية ارتباطًا ضعيفًا جدًا عند الطاقات المنخفضة، ويزداد تأثير هذا الارتباط مع ازدياد الطاقة.

يمكن استخدام تقنية مماثلة للبحث عن أدلة على وجود جسيمات غير قابلة للتحلل. وفقًا لثبات المقياس، سيصبح التوزيع الذي يحتوي على جسيمات غير قابلة للتحلل واضحًا لأنه سيشبه توزيعًا لعدد كسري من الجسيمات عديمة الكتلة.

يتفاعل هذا القطاع غير المتغير المقياس بشكل ضعيف للغاية مع بقية النموذج القياسي، مما يُتيح إمكانية رصد أدلة على وجود جسيمات غير جسيمية، إن وُجدت. تُعدّ نظرية الجسيمات غير الجسيمية نظرية طاقة عالية تتضمن حقول النموذج القياسي وحقول بانكس-زاكس ، التي تتميز بسلوك غير متغير المقياس عند نقطة الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن يتفاعل هذان الحقلان من خلال تفاعلات الجسيمات العادية إذا كانت طاقة التفاعل عالية بما يكفي.

يبدو أن تفاعلات الجسيمات هذه تتضمن طاقة وزخمًا "مفقودين" لا يمكن رصدهما بواسطة الأجهزة التجريبية. وتشير بعض التوزيعات المميزة للطاقة المفقودة إلى إنتاج مواد غير جسيمية. وفي حال عدم رصد هذه المؤشرات، يمكن تحديد حدود النموذج وتحسينها.

مؤشرات تجريبية

تم اقتراح فيزياء الجسيمات غير الحقيقية كتفسير للشذوذات في مواد الكوبرات فائقة التوصيل، [ 4 ] حيث يبدو أن الشحنة المقاسة بواسطة مطيافية الانبعاث الضوئي الزاوي تتجاوز التنبؤات المستمدة من نظرية لوتينجر لكمية الإلكترونات. [ 5 ]

مراجع

  1. ↑ هوارد جورجي (2007). "فيزياء الجسيمات غير المادية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 98 (22) 221601. arXiv : hep-ph/0703260 . Bibcode : 2007PhRvL..98v1601G . doi : 10.1103/PhysRevLett.98.221601 . PMID 17677831. S2CID 14734493 .  
  2. ↑ هوارد جورجي (2007). "شيء غريب آخر حول فيزياء الجسيمات غير المادية". رسائل الفيزياء ب . 650 (4): 275-278 . arXiv : 0704.2457 . Bibcode : 2007PhLB..650..275G . doi : 10.1016/j.physletb.2007.05.037 . S2CID 17824418 . 
  3. ↑ نيكوليتش، هرفوي (10-10-2008). "الجسيم غير المكتمل كجسيم ذي كتلة عشوائية". رسائل الفيزياء الحديثة أ . 23 (31): 2645-2649 . arXiv : 0801.4471 . Bibcode : 2008MPLA...23.2645N . doi : 10.1142/S021773230802820X . ISSN 0217-7323 . S2CID 374948 .  
  4. ↑ جيمس بي إف لوبلانك، أدولفو جي غروشين، نسخة أولية منشورة على موقع Arxiv: الموصلية الفائقة بوساطة الجسيمات غير الحقيقية ؛ انظر مدونة Arxiv، "الجسيمات غير الحقيقية" قد تحمل مفتاح الموصلية الفائقة، كما يقول الفيزيائيون (تم الاطلاع عليها في 8 أغسطس 2014)
  5. ↑ "الإلكترونات وحدها لا تكفي: الموصلات الفائقة النحاسية تتحدى المألوف" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 مارس 2013 .