🔘 اندازهگیری جدید سرن مدلهای سنتی نحوه رفتار گلوئونها در هسته اتم را به چالش میکشد🌌 آزمایش آلیس…
انتشار: 2026/08/16 06:50 UTCدریافت: 2026/08/18 04:42 UTCآخرین مشاهده: 2026/08/18 04:42 UTC
🔘 اندازهگیری جدید سرن مدلهای سنتی نحوه رفتار گلوئونها در هسته اتم را به چالش میکشد🌌 آزمایش آلیس (ALICE) در برخورددهنده بزرگ هادرونی سرن. اعتبار تصویر: CERN¹★ یک فیزیکدان از دانشگاه کانزاس نقشی کلیدی در مطالعهای در سرن (CERN) ایفا کرده است که نشان میدهد دو توضیح رقیب درباره نحوه رفتار گلوئونها در داخل هسته اتم، اکنون بهصورت تجربی قابل تفکیک و تمایز هستند.²★ این پژوهش که در قالب آزمایش آلیس (ALICE) در برخورددهنده بزرگ هادرونی سرن انجام شده و در ژورنال Physical Review Letters به چاپ رسیده است، نخستین اندازهگیری چندبعدی تولید فوتوهستهای ناهمنوس (incoherent) ذرات J/ψ (خوانده میشود «جی/سای») را به عنوان تابعی از انرژی برهمکنش و انتقال تکانه گزارش میکند. این اندازهگیری شفافترین تصویر تا به امروز را از نحوه چیدمان و سازماندهی گلوئونها — ذراتی که کوارکها را کنار هم نگه میدارند — در داخل هسته اتم در انرژیهای بالا به دانشمندان میدهد.³★ دانیل تاپیا تاکاکی (Daniel Tapia Takaki)، فیزیکدان هستهای، استاد فیزیک و اخترشناسی در دانشگاه کانزاس (KU) و عضو همکاری بینالمللی آلیس میگوید: «اگرچه کوارکها اغلب به عنوان سنگبنای بنیادی ماده توصیف میشوند، اما تقریباً تمام جرم جهان مرئی — از اتمهای بدن ما گرفته تا ماده درون ستارهها — در واقع از انرژیِ حملشده توسط گلوئونها و نیروی هستهای قوی سرچشمه میگیرد که کوارکها را به هم پیوند میدهد. بنابراین درک نحوه رفتار گلوئونها در داخل هسته، برای درک چگونگی دستیابی خودِ ماده به جرم و ساختارش ضروری است.»⁴★ تاکاکی نقش رهبری را در این پژوهش ایفا کرد و همکاری نزدیکی با پژوهشگران دانشگاه فنی چک در پراگ داشت؛ جایی که دانشگاه کانزاس یک شراکت موسسهای با آن دارد که شامل تبادل دانشجو و پژوهشگر است.✨ استفاده از J/ψ به عنوان یک کاوشگر⁵★ برای مطالعه نحوه نوسانات گلوئونها در داخل هسته با تفکیک مکانی (وضوح) بیشتر از آنچه پیشتر ممکن بود، این تیم از یک تکنیک تجربی به نام «تولید فوتوهستهای ناهمنوس J/ψ» استفاده کردند.⁶★ تاکاکی گفت: «این اندازهگیریها با استفاده از دادههای جمعآوریشده در طی دوره دوم فعالیت (Run 2) برخورددهنده بزرگ هادرونی انجام شد؛ جایی که هستههای سنگین سربِ پرسرعت، بدون برخورد مستقیم از کنار یکدیگر عبور میکنند. در این مواجههها، میدانهای الکترومغناطیسی شدیدی که هستهها را احاطه کردهاند، مانند باریکههایی از فوتونهای پرانرژی عمل میکنند. وقتی یکی از این فوتونها به هسته دیگری برخورد میکند، میتواند به طور لحظهای ذرهای به نام J/ψ تولید کند که تولید آن، کاوشگری حساس برای ساختار زیرین گلوئونی فراهم میسازد.»⁷★ برخلاف سایر اندازهگیریها که روی تمام هسته میانگینگیری میکنند، تولید ناهمنوس J/ψ نسبت به نوسانات محلی در چگالی گلوئونها حساس است و به پژوهشگران اجازه میدهد ساختارهایی کوچکتر از یک پروتون را کاوش کنند. این میدانهای شدید گلوئونی که درون هر هسته اتمی وجود دارند، تقریباً تمام ماده مرئی جهان را تشکیل میدهند. با این حال، رفتار جمعی آنها همچنان یکی از بزرگترین چالشها در فیزیک مدرن است.⁸★ تاکاکی میگوید: «آزمایشهای ما با استفاده از تولید ناهمنوس، مانند تغییر از یک تصویر تار به یک میکروسکوپ با وضوح بالا است. این فرآیند به ما اجازه میدهد ببینیم گلوئونها چگونه نوسان کرده و خود را در داخل هسته سازماندهی میکنند. با تغییر دادن میزان انتقال تکانه، آزمایش ما در واقع کانون (تمرکز) میکروسکوپ ما را تغییر میدهد. در تفکیکهای مکانی ۰.۶، ۰.۳ و ۰.۲ فمتومتر، آزمایش آلیس تدریجاً مناطق کوچکتر درون هسته را کاوش کرد. ظریفترین وضوح با ساختارهایی تنها به اندازه یکچهارم ابعاد یک پروتون مطابقت دارد.»⁹★ به گفته تاکاکی، اگر یک هسته اتم به اندازه یک استادیوم فوتبال بود، بالاترین وضوح اندازهگیری شده توسط همکاری آلیس قادر به تشخیص جزئیاتی به عرض تنها چند یارد روی زمین بازی بود.¹⁰★ او گفت: «در این مقیاسهای فوقالعاده، ما شواهدی مشاهده میکنیم مبنی بر اینکه گلوئونها شروع به رفتار جمعی میکنند؛ پدیدهای که با نام "اشباع گلوئونی" (Gluon Saturation) شناخته میشود.»✨ چالش با سایهافکنی هستهای¹¹★ تاکاکی از پیشگامان این رویکرد بوده و در توسعه مدلهای نظری توصیفکننده نحوه شکلگیری مناطق موضعی با چگالی بالا توسط گلوئونها — که گاهی "نقاط داغ" (Hot spots) نامیده میشوند — مشارکت داشته است. در مدل نقطه داغِ وابسته به انرژی، این مناطق همراه با انرژی برخورد تکامل مییابند و میتوانند نشانههایی از فیزیک جدید در برهمکنش قوی ارائه دهند.


