هذه بداية مقال أطول.
المحتوى: “

”

ما نعتبره نواة الذرة هو خلية نحل من جسيمات أصغر تسمى الكواركات تكافح ضد تبادل لزج للجلوونات. حيثما ارتبط كواركان من نوع يسمى “أعلى” بنوع يسمى “أسفل”، ستجد بروتونًا. اصنع كواركين من نوع “أسفل” وكواركًا واحدًا من نوع “أعلى”، وستحصل على نيوترون.

إن وصف ثلاثيات الكواركات بهذه الطريقة يجعلها تبدو منظمة كبيض في علبة. في الحقيقة، فإن وجودها ليس مرتبًا على الإطلاق، مع وجود عاصفة فوضوية من الجسيمات والجسيمات المضادة التي توجد ولا توجد في تنافس كمي.

وللفهمِ توزيعاتِ أسرابِ الكواركاتِ وحركاتِها في قيودِ الغلووناتِ، اعتادَ الفيزيائيونَ قذفَ الجسيماتِ النوويةِ بالإلكتروناتِ وملاحظةَ كيفيةِ ارتدادِ تلكِ الرصاصاتِ الصغيرةِ. ولتسهيلِ وصفِ نتائجِ هذهِ التجاربِ، يشيرُ النظريونَ إلى وحداتِ الكواركاتِ والغلووناتِ العاملةِ ضمنَ أطرٍ كموميةٍ متميزةٍ بوصفِها بارتونات.

وفي العقودِ الأخيرةِ، قامتْ تجاربُ مُسرّعاتِ الجسيماتِ عاليةِ الطاقةِ باستخدامِ مطيافِ قبولِ كبيرِ لـ CEBAF وتحديثهِ في TJNAF بـفكِّ لغزِ البارتوناتِ للبروتون، محلّةً ألغازاً تتضمنُ تبايناً مُربِكاً بينَ كتلةِ النيوكليونِ وحجمه.

وقد كانتِ النيوتروناتُ أكثرَ صعوبةً في الفهمِ، إذ تُلقي شظاياها الإلكترونيةَ بزوايا تتجاوزُ مدىَ كاشفِ المطيافِ.

يقولُ نيكولاي: “في التكوينِ القياسي، لم يكن هناكَ أيُّ كشفٍ ممكنٍ للنيوتروناتِ في هذهِ الزوايا.”

في عام 2011، بدأ تشييد كاشف جديد بالتعاون مع المركز الوطني للبحث العلمي (CNRS)، وقد تم تركيبه في النهاية عام 2017، قبل أن يخضع لاختبارات تشغيل تجريبية أولية في عامي 2019 و 2020.

وبعيدًا عن السير بسلاسة، فقد سمح تصميم التجربة باختراق بعض البروتونات أحيانًا وتلويث النتائج. ولم يتم تطبيق الأرقام على النماذج النظرية لنشاط النيوترونات إلا بعد بعض التنظيف من خلال مرشح مُصمم خصيصًا بالاستعانة بتقنيات تعلم الآلة.

أَوَّلُ دراسةٍ استَخدَمَتِ البَياناتِ وضَعَت قُيُودًا مُلِحَّةً على وَاحِدٍ مِنْ أَقلِّ تَوَزُّعاتِ البَارتوناتِ فَهْمًا فِي النيوتروناتِ، المعروفِ بتوزيع البارتون المُعمَّمِ (GPD) E.

بمُقارنةِ نَتائِجِ التَّجربةِ بِبَياناتٍ سابقةٍ على البروتونات، استَخدَمَ الباحثونَ الاِختِلافاتِ فِي الكواركاتِ لِتَمْييزِ مِيزةٍ رِياضِيَّةٍ مُهِمَّةٍ لِـ GPD E مِنْ نَموذَجٍ مُشابِهٍ.

“يُعَدُّ GPD E مُهِمًّا جدًّا؛ لأَنَّهُ يُمكِنُهُ أَن يُعطِيَنا مَعلوماتٍ عَن بُنْيَةِ الدَّوَرَانِ للنُّوَيَاتِ”، يَقُولُ نيكولا.

يُجسِّدُ الدَّوَرَانُ بِمَعْنى الكمِّ صِفَةً شَبِيهَةً بِـ الزَّخْمِ الزَّاوِيِّ فِي عَالَمِنَا اليَومِيِّ. وقد أَوْضَحَتِ القياساتُ السابقةُ لِدَوَرَانِ الكواركاتِ التي تُكَوِّنُ البروتوناتِ والنيوتروناتِ أَنَّ هذِهِ الصِّفَاتِ لا تُساهِمُ بأَكثرَ مِنْ حوالي 30% مِنْ الدَّوَرَانِ الإجماليِّ للنُّوَيَّةِ، مُؤَدِّيَةً إلى ما يُسمَّى بِـ أَزْمَةِ الدَّوَرَانِ.

أما من أين تأتي الكسر المتبقي، سواء من تفاعلات [[LINK14]] مع الغلوونات [[LINK14]] أو من سلوك آخر أقل فهماً، فهذا سؤال يمكن أن تجيب عنه التجارب المستقبلية أخيراً.

إن امتلاك وسيلة للمقارنة الدقيقة بين المحركين التوأمين اللذين يشتعلان في قلوب الذرات من شأنه أن يؤدي حتماً إلى رؤى جديدة رائعة في ميكانيكا الكم.

نُشر هذا البحث في مجلة Physical Review Letters.

المصدر: المصدر