“`html

“`

في عامٍ شهدت فيه أخبار العلوم ما يبدو أنه سيطرة من قبل إطلاق الصواريخ، والضجيج المحيط بـ الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمية، وكيف تُهدد التدخلات السياسية مُجمل عمل العلوم ذاته، قد يبدو الأمر وكأن العلوم الأساسية قد توقفت عن التقدم. لكن ذلك غير صحيح على الإطلاق؛ بل هو مؤشرٌ على قلة تغطية الأخبار المُقدمة بالفعل للتطورات في العلوم، لأنها تقدمت بثباتٍ كما كانت على الدوام طوال العام. على جبهات النظرية والتجريبية والرصدية على حدٍ سواء، قام العلماء بالعديد من الخطوات نحو فهم أفضل لواقعنا المشترك طوال عام 2024.

مع أنه من الصعب دائمًا تحديد قائمة نهاية السنة حول كيفية تقدم الأمور طوال العام، فإن هذه القائمة المكونة من 16 قصة من عوالم الفيزياء وعلم الفلك تركز على الأشياء التي تعلمناها أو حققناها، والتي كانت إما غير معروفة أو غير مؤكدة أو أقل فهمًا في بداية العام مما كانت عليه في نهايته. بدون مزيد من المقدمات، إليكم 16 قصةً بارزة شكّلت الفيزياء وعلم الفلك خلال عام 2024، بما في ذلك بعضها قد يفاجئكم، بل وحتى فاجأ الباحثين الذين اكتشفوا هذه النتائج بأنفسهم.

]]

تكشف هذه الصورة حوالي 20% من مساحة مسح جاديس الكامل: حوالي 25 دقيقة قوسية مربعة في السماء. سيستغرق الأمر ما يقرب من 6 ملايين صندوق من هذا الحجم لملء السماء بأكملها. وقد تم بالفعل اكتشاف 45000 مجرة في هذه المنطقة الصغيرة من الفضاء، مما يُظهر مدى اتساع وعظمة كوننا. ومع ذلك، لا يمكن للمجرات الأكثر سطوعًا، والأبعد، والأضخم التي تم العثور عليها في مثل هذه الدراسات، أن تفسر غالبية الفوتونات فوق البنفسجية المُؤينة اللازمة لجعل الكون شفافًا للضوء.

1.) المجرات الأصغر، وليس الأكبر والأكثر سطوعًا، هي التي أعادت بشكل رئيسي إعادة تأيين الكون.

بعد مرور ٣٨٠ ألف عام فقط من بدء الانفجار العظيم الحار، تشكلت ذرات متعادلة مستقرة في كوننا. وبعد مئات الملايين من السنين، انبعث الضوء النجمي عبر أعماق الفضاء، مسافرًا دون عائق حتى اصطدم بجسم آخر. وفي مكان ما، بين هذين الوقتين، أعادت النجوم والمجرات الأولى تأين تلك الذرات المتعادلة، مما مكن ذلك الضوء النجمي من السفر عبر الفضاء دون امتصاص.

هل كانت تلك المجرات الكبيرة، الساطعة، الضخمة العديدة التي تشكلت في وقت مبكر من التاريخ الكوني هي السبب؟ كلا؛ كما أظهرته عدة فرق باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، فإن تلك المجرات الكبيرة لا يمكن أن تفسر سوى 20%، على الأكثر، من الضوء اللازم لإعادة التأين الكوني. يجب أن يكون الباقي، 80% أو أكثر، كما أظهرت ملاحظات JWST، قد جاء من المجرات القزمة الصغيرة العديدة، ولكن المتواضعة للغاية التي كانت موجودة في وقت مبكر. إنها درس كوني يبين أن “القوة في العدد” غالبًا ما تكون أقوى مما يمكن أن تكون عليه أبرز، وأكبر، وأكثر كتلة من القيم المتطرفة.

يمكن لنظام J/ψ أن يتحلل إلى فوتون وغلونين، حيث يمكن للغلونين الجمع بينهما مؤقتًا لتكوين جسيم غريب X(2370). على الرغم من أن طبيعته لا تزال غير مؤكدة بنسبة 100%، فإن تفسير X(2370) بأنه جسيم جسيمات لاصقة يبقى مقنعًا، وإذا كان كذلك، فسيكون أول جسيم جسيمات لاصقة يُكشف عنه من خلال التجربة.

2.) تم اكتشاف أول جسيم مرشح من جسيمات لاصقة، أو حالة مرتبطة من الهادرونات بدون كواركات قيمية.

عندما تتحدث إلى الناس عن فيزياء الجسيمات التجريبية، فإن معظمهم يتصرفون كما لو أن مصادم الهادرون الكبير (LHC) هو الوحيد في المدينة. بينما هو بالتأكيد المصادم الأكثر طاقةً تم بناؤه على الإطلاق، يوجد قدر هائل من الفيزياء التي يمكن اختبارها عند طاقات أقل، وأكثر اعتدالًا، بدقة بالغة: في مصادمات الإلكترون-بوزيترون (بدلًا من مصادمات الهادرونات). يمكن إنشاء مجموعة كاملة من الجسيمات الغريبة، قصيرة العمر، ودراستها بدقة بالغة، مما يُمكننا من الكشف عن خصائصها واختبارها.

جُسيمٌ مُثيرٌ للاهتمام، [[LINK48]]الإكس(2370)، أُظهر أنه يُظهر خواصًا [[LINK48]] تُشير إلى أنه ليس مكونًا من الكواركات أو المضادات الكواركات أو كليهما، بل هو بدلاً من ذلك حالةٌ مُرتبطةٌ نقيةٌ من الجلُونات وحده: الكرةُ اللزجة الأولى. تُنبأ به نظريةُ تفاعلاتنا القوية، لكن لم يُلاحظ قط، وسوف يُدرَس هذا الجُسيم بالتأكيد بشكلٍ أعمق في السنوات المُقبلة. إذا ما تبين أنه الحالةُ المُرتبطةُ الأولى للجلونات وحدها، فسوف يُحدث تقدمًا كبيرًا في فهمنا لكيفية عمل القوةُ القوية، بينما يُقدم تحديًا جديدًا لأولئك الذين يعملون في الجانب النظري، خاصةً في مجال كـ QCD الشبكي.

باستخدام المدخلات التجريبية للأوزان المُحددة للجسيمات الأعلى (التوب كوارك)، وبوزون W، وبوزون هيغز، جميعها معروضة على نفس الرسم البياني، تُجرى اختبارات للتحقق من توافقها المتبادل وتطابقها مع النموذج القياسي. مع استخدام بيانات ATLAS (أو، الآن، CMS) بدلاً من بيانات CDF المثيرة للجدل، تتوافق جميعها بشكل رائع.

3.) يدعم وزن بوزون W، مُخالفًا لقياسات (فيرملاَب) السابقة، النموذج القياسي.

في عام 2022، نشرت التعاون CDF من مختبر فيرمي الوطني ادعاءً استثنائياً أذهل الكثيرين: فقد أبلغوا عن كتلة البوزون W، بأقل أخطاء/شكوك على الإطلاق، والتي تناقضت مع تنبؤات النموذج القياسي. وعندما جمعت هذه القيمة مع القياسات المعروفة لكتلة الكوارك الأعلى والبوزون هيغز، أشارت إلى أن هناك شيئًا ما إما خاطئ في النموذج القياسي، مما يوحي بوجود فيزياء جديدة، أو في تجربتهم وتحليلهم، مما يوحي بأن بيانات مصادم الهدرونات الكبير LHC ستُناقض نتائجهم في النهاية.

ذلك الخيار الأخير هو بالضبط ما حدث في وقت سابق من عام 2024: أعلنت التعاون ATLAS عن نتائجهم لكتلة البوزون W، ولم تكن متسقة مع تنبؤات النموذج القياسي فحسب، بل [[LINK52]] دحضت وعارضت نتيجة CDF [[LINK52]]. قبل عامين، بدا أن البيانات تشير إلى أن نتائج مختبر فيرميلااب قد خلقت ثغرةً في النموذج القياسي. ومع ذلك، فقد أظهرت مصادم الهدرونات الكبير LHC، اعتبارًا من هذا العام، أن تلك الثغرة، على الأرجح، تعزى إلى بعض الأخطاء غير المحددة حتى الآن في تحليل تعاون CDF، وأن [[LINK53]] النموذج القياسي يتمتع بصحة تامة فيما يتعلق ببيانات المصادم [[LINK53]].

بمُعالجة المواقع ثلاثية الأبعاد للمجرات عبر حجم كبير من الكون، كشف العلماء في تعاون DESI عن بعض الأدلة (وليس الدليل القاطع) المُشيرة إلى أن قوة الطاقة المظلمة قد ضعفت (وتضعف) بمرور الوقت. قد يكون استخدام خاصية التذبذبات الصوتية الباريونية (BAOs) هو أسلوب البحث الذي يُنهي أخيرًا النموذج القياسي لعلم الكون، لكن الصورة مع المادة المظلمة والطاقة المظلمة الثابتة ما زالت قوية.

4.) يُثير الفيزيائيون الآن تساؤلاً حول مصير “الموت الحراري” المُتسبب به استمرار الطاقة المظلمة، لكوننا.

“`

في أواخر التسعينيات من القرن الماضي، جمع علماء الفلك أدلة تشير إلى شكل جديد من الطاقة موجود في كوننا: الطاقة المظلمة. خلال الـ 25 عامًا التالية، أشارت جميع الأدلة الكونية تقريبًا إلى صورة حيث:

• توجد الطاقة المظلمة بالفعل،
• تمثل الشكل السائد للطاقة في كوننا في الوقت الحاضر،
• وحيث لوحظ أنها متسقة مع أبسط شكل للطاقة المظلمة الذي يمكن تخيله، وهو الثابت الكوني.

في ظل هذه الظروف، ستحافظ الطاقة المظلمة على كثافة طاقة ثابتة إلى الأبد، مما يدفع جميع الهياكل غير المرتبطة في الكون، مثل مجموعات ومجموعات المجرات الفردية، بما في ذلك مجموعتنا المحلية، إلى أبعد من بعضها البعض مع مرور الوقت. يؤدي ذلك إلى كون بارد، فارغ، وحيد: مصير “موت حراري”.

لكنّ الأدلة الجديدة من تعاون DESI، مع بيانات البنية الكبيرة الأكثر دقة على الإطلاق، تُثير شكًا في هذا المصير. بدلاً من الطاقة المظلمة الثابتة، فإنّهم يُقدمون أدلة على كونٍ حيث تتطور الطاقة المظلمة، وبالتحديد، حيث ضعفت بشكل كبير خلال مليارات السنين الكونية الأخيرة. مع تطلّعنا إلى البيانات من تلسكوب Euclid التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، ومراقبة فيرا روبين التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية، ومراقبة نانسى غريس رومان التابعة لوكالة ناسا، سيتضح بشكل قاطع ما إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتة أم أنّها تتطور مع الزمن، وسيتابع علماء الكونيات في كل مكان.

تُظهر، ضمن سياق مجال JWST JADES، المجرة JADEs-GS-z14-0، بشكلٍ لا يُثير اللافتة للنظر، إلا أنها حطمت سجل المسافة الكونية مجددًا، وأصبحت أول مجرة تم العثور عليها عندما كان عمر الكون أقل من 300 مليون سنة: أي 2.1% من عمره الحالي. من منظورها داخل الكون المتوسّع، ستُرى مجرتنا البدائية، درب التبانة، كما كانت قبل 13.52 مليار سنة: عندما كنا في عمر 2.1% من عمرنا الحالي.

5.) اكتشاف مجرة JWST JADES-GS-z14-0، مُحطمةً الرقم القياسي الكوني لأبعد جسمٍ.

في منتصف عام 2022، وقبل بدء العمليات العلمية للتلسكوب الفضائي جيمس ويب مباشرةً، كان الجسم الكوني الأبعد المعروف هو GN-z11، الذي اكتشفه تلسكوب هابل الفضائي. ومع اقتراب نهاية عام 2024، لم تعد هذه المجرة ضمن أفضل 10 أجسام كونية أبعد، حيث احتلت جميع المواقع العشرة الآن مجرات اكتشفتها أو تأكدت طيفياً من خلال جيمس ويب. شهد هذا العام صعود مجرة جديدة إلى قمة تلك القائمة: مجرة JADES-GS-z14-0، المكتشفة كجزء من تعاون مسح جيمس ويب العميق المتقدم خارج المجرة (JADES).

إنه لامعٌ وهائلٌ بشكلٍ لا يصدق لعصره المبكر في التاريخ الكوني، حيث يصل ضوئه من وقتٍ كان فيه الكون يبلغ من العمر 285-290 مليون سنة فقط، أو 2.1% فقط من عمره الحالي. من غير المحتمل أيضًا أن تحتفظ هذه المجرة بسجلها لفترة طويلة؛ فهناك العديد من المجرات المرشحة التي يبدو أنها تقع في ازاحات حمراء/مسافات أكبر، وتنتظر فقط التأكيد الطيفي. مع وجود عشرين عامًا أخرى من بيانات علم التلسكوب الفضائي جيمس ويب قادمًا، فهذه سجل من المؤكد أنه سيسقط عدة مرات في السنوات المقبلة خلال العقدين 2020 و2030.

في ٢٥ حزيران ٢٠٢٤، عادت كبسولة إعادة دخول تشنغ-٦ إلى الأرض بعد جمع عينات من الجانب البعيد للقمر: حدثٌ يُعدّ الأول في تاريخ البشرية. تحتوي هذه الكبسولة على قطع من الجانب البعيد من القمر، والتي ستساعد العلماء في الإجابة عن أسئلة واختبار نظريات حول تشكل قمرنا منذ حوالي ٤.٥ مليار عام.

٦.) أول عينات من الجانب البعيد للقمر تعود إلى الأرض، ربما تُحلّ لغز وجهي القمر.

منذ أن التقطت البشرية أول صور للجانب البعيد للقمر في مراحل مبكرة من سباق الفضاء، تساءلنا عن سبب اختلاف وجهي القمر، الجانب القريب والجانب البعيد، عن بعضهما البعض. يمتلك الجانب القريب بقعًا داكنة غزيرة من المواد البازلتية: تدفقات من الحمم البركانية التي ملأت حفرًا هائلة تُعرف اليوم باسم المارياس القمرية. أما الجانب البعيد؟ فهو أعلى ارتفاعًا بشكل ملحوظ من الجانب القريب، مع وجود بقع مارياس قليلة فقط. وقد أدى ذلك إلى لغزٍ كبير حول سبب اختلاف وجهي القمر عن بعضهما البعض.

تُعرض نظريةٌ مُقنعةٌ ومُذهلةٌ حاليًا للفحص، بفضل مهمة عودة العينة التابعة لبعثة “تشانغ’-6” الصينية. في حين أن بعثات أبولو أعادت العديد من الصخور القمرية إلى الأرض، إلا أنها كانت جميعها من الجانب القريب من القمر. والآن، مع عينات “تشانغ’-6″، لدينا عينات من الجانب البعيد للقمر هنا على الأرض أيضًا. وعلى الرغم من أن العينات لا تزال تنتظر التحليلات الحرجة، فمن الممكن تمامًا أن نملك البيانات اللازمة لتأكيد أو دحض فهمنا لكيفية تشكل القمر وكيف أصبح الجانب القريب والبعيد مختلفين للغاية. راقبوا هذا الأمر!

تُظهر الصورة الموجودة على اليسار عنقود النجوم الكروي أوميغا سنتوري. يُكَبّر الجزء الأوسط من الصورة المنطقة المركزية، بينما تُظهر الصورة اليمنى أَقْصَى المناطق الداخلية من العنقود، أي ما يُقارب 0.3 سنة ضوئية. في هذه المنطقة اليمنى، عُثر على سبع نجوم هائلة السرعة الرئيسية وقُدّرت خصائصها.

7.) ثقب أسود متوسط الكتلة مكتشف: “الرابط المفقود” في فيزياء الثقوب السوداء.

يُظهر الكون بأكمله نوعين شائعَيْن من الثقوب السوداء. أولاً، هناك الثقوب السوداء ذات الكتل النجمية، المعروفة بأنها تنشأ من انهيار النجوم الضخمة في مراحل حياتها المتأخرة. تتراوح كتلتها ما بين بضعة كتل شمسية وربما بضع مئات من كتل الشمس، ويمكن أن تتشكل أيضًا من اندماج أجسام ذات كتلة أقل مثل النجوم النيوترونية أو من ثقوب سوداء أخرى. وثانيًا، هناك الثقوب السوداء فائقة الكتلة: عمالقة توجد في مراكز المجرات تتراوح كتلتها ما بين ملايين إلى مليارات من كتل الشمس.

ولكن أين تقع الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة؟ أين تقع الثقوب السوداء ذات الكتل المتوسطة التي تقع بين هذين النوعين الرئيسيين؟

بفضل أبحاث جديدة تعقبت مدارات النجوم طويلة المدى بالقرب من مركز العنقود الكروي أوميغا سينتوري، نعلم الآن بوجود على الأقل واحد: ثقب أسود ذو كتلة 8200 كتلة شمسية في قلب واحد من أكثر عناقيد المجرة درب التبانة الكروية كثافة. يمثل هذا الثقب الأسود المتوسط الكتلة أول دليل قاطع على وجود مثل هذه المجموعة من الأجسام، وهو أول “حلقة مفقودة” بين الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية والثقوب السوداء فائقة الكتلة.

تُظهر هاتان المحاكيتان لتصادم مجموعات المجرات، المادة العادية والمادة المظلمة بألوان مختلفة. تُشير المحاكاة اليسرى، من عام 2007، إلى سرعات تصادمية هائلة. بينما تُظهر المحاكاة الأحدث، من عام 2024 (على اليمين)، نصف السرعة تقريبًا، مع إعادة إنتاج نفس توقيعات الصدمات المُلاحظَة. تُظهر كلتا المحاكيتين فصلًا واضحًا بين الكتلة الكلية والمادة العادية، بما يتفق مع الملاحظات.

8.) لغز تصادم مجموعات المجرات فائقة السرعة قد حُل الآن.

وفقًا لنظريتنا عن تشكل البنية الكونية، ينبغي أن تُظهر مجموعات المجرات نطاقات معينة من السرعات عند اصطدامها، تتراوح بين حوالي 1000 كم/ثانية وحتى حوالي 4000 كم/ثانية، ولكن على الأرجح لا تتجاوز ذلك بكثير. توفر أنظمة مجموعات المجرات المتصادمة أدلة قوية على وجود المادة المظلمة، حيث تُظهر فصلًا بين المادة العادية (يمكن تحديدها من انبعاثات الأشعة السينية) والإشارة الجاذبية المُشاهدة (مُستنتجة من انحراف الضوء).

ومع ذلك، فقد تم إعادة بناء أول نظام من هذا القبيل، وهو تجمع الرصاصة، ليُظهر سرعة اصطدام تبلغ حوالي 5400 كم/ثانية، ما ألقى بظلال من الشك على هذا التفسير.

لا تترددوا يا عالم. هنا في عام 2024، اكتشفنا نظامًا مشابهًا جدًا لكننا صادفنا التصادم باتجاه خطّ رؤيتنا، مما مكننا من قياس سرعة تصادم العنقود بشكل مباشر أكثر. ما وجدناه مُذهل: السرعات المُلاحظَة كانت أكثر من ~1000 كم/ثانية *أقلّ* ممّا كنا سنستنتجه سابقًا، حيثُ وجد أن الصدمات الجديدة وعلم الفلك الفيزيائي المُتعلق بالوسط بين المجرات كان له أهمية كبيرة. مع العلم بأننا ربما قد مَددنا تقدير سرعة عنقود الرصاص (وربما غيره) يجعل هذه اللغز يختفي، مُؤكّدًا بذلك وجود المادة المُظلمة كعنصر من عناصر كوننا.

تُظهر أحدث نتائج نمذجة الشبكة لكروموديناميكا الكم المتعلقة بتنبؤات اللحظة المغناطيسية للميون اختلافًا كبيرًا مع تنبؤات طريقة النسبة-r القديمة، بل تشير إلى اتفاق قوي مع البيانات التجريبية. يبدو أن هناك خطأ ما في الطريقة النظرية السابقة.

9.) حساب جديد لنمذجة الشبكة لكروموديناميكا الكم يقضي على تناقض “g – 2″ للميون.

لكل جسيم مشحون نعرفه أيضًا “دوران”ًًً متأصلًا به، وهذا يعني أنه يجب أن يكون له أيضًا لحظة مغناطيسية متأصلة. هذا النسبة الجيرومغناطيسية، المعروفة بـ g، هي شيء عمل الفيزيائيون بجد لقياسه وحسابه، حيث أن أي اختلافات يمكن أن تشير إلى فيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي. الْمُيون، ابن عم الإلكترون الأثقل، يُثير اهتمامًا كبيرًا بهذا المسعى، حيث أن تجربة تُجرى في مختبر فيرمي تتزايد دقتها، ويبدو أن نتائجها تتعارض مع الحسابات النظرية التي أجريت منذ زمن طويل.

لكن النهج النظري يعاني من غموض كبير، ويهدف نهج مختلف إلى حساب تلك المصطلحات “غير المؤكدة” مباشرةً: الديناميكا الكمومية الشبكية. في وقت سابق من هذا العام، في يوليو ٢٠٢٤، حدث تقدم كبير، حيث نشر فريق الديناميكا الكمومية الشبكية [[LINK66]] دحضًا مباشرًا للأوراق النظرية السابقة [[LINK66]]، مما وضع التنبؤ النظري الجديد مباشرةً في انسجام مع ملاحظات مختبر فيرمي الوطني. في حين أن البيانات التجريبية ضرورية لمعرفة ما تفعله الكون مباشرةً، فإن الحسابات النظرية السليمة ضرورية بنفس القدر. مع المزيد من العمل الذي يجب القيام به، هذه أقوى الأدلة حتى الآن على عدم وجود اختلاف بالنسبة للميون، وأن النموذج القياسي من المرجح أن يصح هنا أيضًا.

“`html

إذا قمتَ بقياس معدل تمدد الكون باستخدام طريقة بقايا مبكرة، مثل الضوء من CMB (أعلى اليمين)، تحصل على قيمة تقارب 67 كم/ثانية/ميغابارسيك. إذا قمتَ بقياسه من خلال بناء سلم المسافات (أسفل اليسار)، مثل باستخدام المتغيرات القيفاوية وسُوبرنوفا من النوع Ia، تحصل على قيمة أقرب إلى 73 كم/ثانية/ميغابارسيك. يُعدّ هذا التباين جوهر التوتر الهبل.

10.) يُعزّز توتر هبل أكثر من أي وقت مضى، ويُعزّز، لا يُشكك فيه، من خلال نتائج تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد.

“`

في وقت سابق من هذا العام، أصدرت شراكة مشروع هابل كارنيجي-شيكاغو (CCHP) معلومات هزت العالم: فقد ادّعوا أنهم استخدموا بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي لكي يصلوا إلى قياس جديد لمعدل تمدد الكون كان أقل من جميع القيم الأخرى باستخدام طرق مماثلة، حوالي 68 كم/ثانية/ميجابارسك. في حين أن جميع طرق “سلم المسافات” تبدو متقاربة نحو قيمة حوالي 73 كم/ثانية/ميجابارسك، وجميع طرق “البقايا الأولى” تفضل قيمة أقل حوالي 67 كم/ثانية/ميجابارسك، فقد عرض إعلانهم عن نتيجة سلم المسافات التي فضلت قيمة منخفضة قصة بديلة: واحدة حيث قد تختفي التوترات في ثابت هابل. أدى ذلك إلى تسمية قائدة CCHP، ويندي فريدمَن، بأنها الفيزيائية الفلكية الوحيدة المدرجة في قائمة أفضل 10 قادة علميين في نهاية العام من مجلة نيتشر الذين أثروا العلم في عام 2024.

المشكلة الوحيدة؟

القياسات الجديدة تُعزز، في الواقع، وتُشدد على توتر هابل، بدلاً من تخفيفه. تُقلل نتائج تلسكوب جيمس ويب من أخطاء قياسات هذه المجرات، ولكن من خلال اختيار عدد قليل من المجرات من عينة أكبر، يمكن الحصول على نتيجة أقل قيمة؛ وعندما تُنظر إلى مجموعة البيانات الكاملة، يزداد التوتر أكثر من أي وقت مضى. وهناك سبب وراء عدم نجاح هذه الورقة البحثية في اجتياز مراجعتها من قبل النظراء بعد ستة أشهر من تقديمها، بينما تم قبول الأوراق البحثية التي تُظهر أن تلسكوب جيمس ويب يُعزز التوتر بسرعة. توقع أن يظل توتر هابل موضوعًا بين علماء الكونيات لسنوات قادمة؛ فنحن لم نُقترب من حل هذه اللغز على الرغم من بعض الادعاءات البارزة التي تم طرحها هنا في عام 2024.

تُظهر بيانات الراديو من LOFAR و GMRT بوضوح ميزات زوج ثنائي القطب خطي متماسك من نفاثات الثقوب السوداء، تمتد لمسافة 23-24 مليون سنة ضوئية. هذا الميزة، المسماة Porphyrion، هي أكبر نفاثة ثقب أسود على الإطلاق.

11.) اكتشاف أكبر نفاثات الثقوب السوداء على الإطلاق، بمقياس 23-24 مليون سنة.

من بين جميع الأجسام الفردية في الكون، ثقبُّاتُ السوداء هي الأكثر كتلةً. وعندما تتغذى على المادة، فإنها تُسرّعها، وتُسخنها وتُؤيّنها، ثم تُطلق تلك الجسيمات المُشحونة بطاقاتٍ هائلة. مع مرور الوقت، يمكن أن تصل إلى مسافاتٍ غير عادية، كما يُرى في مجموعة متنوعة من المجرات القريبة والبعيدة. في عام 2024، [[LINK74]] اكتشفنا نفاثات ثقب أسود أطول وأقوى من أي وقت مضى[[LINK74]]: نفاثات تمتد لمسافة ما بين 23 و24 مليون سنة ضوئية في الطول الإجمالي. يُعدّ الجسم المعني، Porphyrion، مُحطّمًا للسجل القديم بحوالي 6 ملايين سنة ضوئية.

إنه أطول وأقوى نفاث ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق، وحظيتُ لحسن الحظ بمقابلة الدكتور مارتين أوي [[LINK75]]، الباحث الذي قاد الاكتشاف. مع نفاثات الثقوب السوداء على نطاق الشبكة الكونية، يؤدي ذلك الآن إلى إمكانية مثيرة للاهتمام مفادها أن الأجسام الفردية، مثل هذه الثقوب السوداء الهائلة، يمكن أن تُنشئ ميزات على نطاق الشبكة الكونية. هذا اكتشاف جديد حدث في العام الماضي فقط، هنا في عام 2024.

يوضح هذا الرسم البياني المستويات المُلاحظَة للتشابك الكمي، المُحدَّدة بعلامات محور الـ y من ∆E، والتي تصبح كبيرة جدًّا في نطاق الزخم العالي. بالمقارنة مع القيمة الحرجة لحالة عدم التشابك (الخط المنقط الأزرق)، يُلاحظ وجود تشابك كمي واضح في الحالات ذات الزخم العالي.

12.) حتى الكواركات العُليا، الجسيمات الأقل عمرًا من بين جميع الجسيمات، تُظهِر تشابكًا كميًا.

يُعدّ التشابك الكمي أحد أكثر الظواهر غرابة واستثنائية في الفيزياء. مُمنوحة جائزة نوبل للفيزياء لعام 2022، إنها الطريقة الوحيدة المعروفة لنا لتحقيق أداء أفضل من “التخمين العشوائي” عند التنبؤ بنتائج قياس الجسيمات الكمومية.

هل يوجد “حد أقصى للسرعة” للاشتباك الكمي، أم أنه ظاهرة فورية حقًا؟

كان أحد الاختبارات التي طالما سعينا لإجرائها هو النظر في أجزاء الجسيمات الأقصر عمراً على الإطلاق: الكواركات العلوية. مع متوسط عمر افتراضي يبلغ 5 × 10^-25 ثانية فقط، فإنها تتحلل قبل تشكيل حالات مرتبطة مثل الميزونات أو الباريونات. ومع ذلك، هنا في عام 2024، تمكن العلماء باستخدام بيانات من مصادم الهدرونات الكبير من إثبات أن الكواركات العلوية، وهي أجزاء الجسيمات الأقصر عمراً على الإطلاق، [[LINK78]] تُظهر الاشتباك الكمي، وأن الاشتباك يبدو أيضًا فوريًا[[LINK78]]. إنه انتصار آخر للتنبؤات القياسية للفيزياء الكمية والنموذج القياسي، وتحدٍ تجريبي آخر نجحت نظرياتنا الرائدة في اجتيازه الآن.

يوضح هذا التوضيح مسبار باركر الشمسي وهو يقترب من الحضيض الشمسي: أقرب نقطة له من الشمس. سوف يحقق أقرب مسافة له على الإطلاق في 24 ديسمبر 2024، حيث سيقترب من سطح الشمس بمقدار 4.43 قطر شمس فقط.

13.) تم تحقيق رقم قياسي جديد في سرعة المركبات الفضائية التي أطلقتها البشرية.

لم يحدث هذا الحدث حتى الآن، لكنه على وشك الحدوث. في 24 ديسمبر 2024، ستقترب مسبار باركر الشمسي (الذي تم تغيير مداره مؤخراً، و أخيراً، بواسطة اقترابه الجذبي الأخير من كوكب الزهرة) من الشمس أكثر من أي وقت مضى، سوف يسافر أسرع من أي مركبة فضائية في التاريخ عندما يصل إلى الحضيض: أقرب نقطة له من الشمس. في تلك اللحظة، سوف:

• يقترب إلى 8.86 نصف قطر شمسي من حافة الشمس،
• على بعد 6.2 مليون كيلومتر أو 3.8 مليون ميل فقط،
• يصل إلى سرعة قصوى تبلغ 192 كم/ثانية (119 ميل/ثانية) في العملية.

ستستمر مسبار باركر الشمسي في هذا المدار لبقية عمر مهمته، حتى تعطل أجهزته بسبب الحرارة والإشعاع الهائلين المنبعثين من الشمس. فهو أسرع من مركبات الفضاء فويجر، بايونير، أو نيو هورايزنز، وهو خير شاهد على أن الرغبة في السرعة تُحقق سرعات أكبر عند السقوط *في* الشمس من أي محاولة للهروب منها.

يُظهر هذا التصوير الفني للمُصَمّم الملامح السطحية المُلاحظَة على يوروبا، مُرسمةً على بنيةِ التحت سطحيةِ المُفترضةِ للقمرِ الجليلي الثاني لكوكب المشتري. تظهر العديد من الملامح التي تُشير إلى أدلةٍ على الصفائح التكتونية على السطح، على الرغم من أنها صفائحٌ جليديةٌ، وليس صخريّة، على يوروبا. يُعتقد الآن أن القشرة الجليدية كلها تنتقل، مما يُشير أكثر إلى وجود محيطٍ تحت السطح.

14.) انطلقت مهمتنا الأولى إلى يوروبا، قمرٌ كبيرٌ لكوكب المشتري يُشتبه في وجود محيطٍ تحت سطحه، بنجاحٍ في عام 2024.

هل يوجد حياة في مكان آخر من الكون؟ لماذا لا نبحث في فناءنا الخاص، ونُطلع على عوالم نظامنا الشمسي؟ يمثل يوروبا مرشحًا مثيرًا للاهتمام: فهو القمر الجاليلي الثاني لكوكب المشتري، ويبدو أنه يحتوي على قشرة جليدية تحوي محيطًا تحت سطحها يُشتبه به. ستكون مهمة “يوروبا كليبر”، التي أطلقتها وكالة ناسا في أكتوبر 2024، أول مهمة مخصصة لعالم مغطى بالجليد مع محيط تحت سطحه معروف، وستصل إلى قمر المشتري يوروبا في عام 2030 بعد مساعدتين جاذبيتين، من المريخ والأرض، في عامي 2025 و2026 على التوالي.

على الرغم من أن علينا الانتظار حتى عام 2030 للحصول على أولى النتائج، حققت الرحلة الإطلاق نجاحًا، ومهمة “يوروبا كليبر” تسير على ما يرام. هذه هي رحلة الإطلاق الصاروخي الوحيدة من عام 2024 التي تستحق أن تُبرز في ختام العام، حيث أن هذه المهمة لديها القدرة حقًا على تغيير نظرتنا إلى نظامنا الشمسي، وصيد الحياة خارج كوكب الأرض، جميعها في آن واحد.

تُظهر هذه الرؤية المكونة من لوحين لسحابة الحطام حول نجم فيغا وجهات نظر هابل (اليسار) وتلسكوب جيمس ويب الفضائي (اليمين). يُظهر هابل قرصًا واسعًا من الغبار، يُظهر جسيمات بحجم جسيمات الدخان تقريبًا، بينما يُظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي توهج جسيمات الغبار الدافئة (أكبر حجمًا) المنتشرة في نظام فيغا، مع انخفاض طفيف واحد في السطوع عند ضعف المسافة بين الشمس ونبتون.

15.) يُظهر نجم فيغا، النجم الشاب القريب، القليل من الأدلة على وجود كواكب أو أحزمة أو سمات في قرص حطامه.

خلال العقود القليلة الماضية، تعلمنا العديد من الدروس حول النظم الكوكبية. عادةً ما يبدأ تكوين الكواكب بعد 1-2 مليون سنة فقط من ولادة النجم، وعادةً ما يتم الانتهاء منه بعد بضعة ملايين من السنين. يُرى أن جميع النجوم تقريبًا التي تحتوي على نسبة معينة من العناصر الثقيلة، أكثر من حوالي 10% مما هو موجود في الشمس، لديها كواكب تدور حولها. وفي عصر تلسكوب جيمس ويب الفضائي، فحصنا النجم الشاب القريب فومالهاوت، وهو نجم به قرص من الحطام المحيطه به، ووجدنا أنه لم يكن لديه مجرد نظير لحزام الكويكبات ونظير لحزام كايبر، بل حزام ثالث متوسط أيضًا.

ثم هناك فيغا.

النجم الساطع “الآخر” القريب، ذو قرص من الحطام، ويُعرف باسم فيغا، نجم يدور بسرعة كبيرة، ويرى من الأرض تقريبًا من الأمام. لكن عندما نظر تلسكوب جيمس ويب الفضائي إليه، [[LINK84]]فوجئ بالعثور على شيء قليل جدًا [[LINK84]]. لا توجد فجوات في القرص، ولا أحزمة، ولا أي دليل على وجود كواكب. في الواقع، لا يمكن أن يكون هناك أي كواكب بكتلة المشتري أو زحل أو نبتون في هذه النظام على الإطلاق؛ فالكتلة القصوى التي يمكن أن يصل إليها الكوكب وتكون متسقة مع البيانات هي 6 أضعاف كتلة الأرض.

إذن أين كواكب فيغا، وأحزمة الكواكب، والخصائص الأخرى التي توقعنا وجودها؟ هذا سؤال سيبقى مُعلّقاً حتى عام 2025 وما بعده!

عندما تتحلل الميزونات ب، غالبًا ما تتحلل إلى إما بوزونين بايون أو بوزونين كاون أو كاون وبايون واحد. قد يكون حقيقة أن التحلل الذي يحافظ على الغرابة والتحلل الذي يُغيّر الغرابة لا يُؤديان إلى معلمات متسقة، إشارة رئيسية محتملة قد تشير إلى فيزياء جديدة، تُعَدّ خارج نطاق النموذج القياسي.

16.) تحلل الميزونات ب يُشير إلى فيزياء خارج النموذج القياسي.

“`

وأخيرًا، في ورقة نُشِرت قبل أسابيع قليلة من نهاية السنة، جمع العلماء باستخدام بيانات من مُسرّع الجسيمات الكبير LHC أدلةً على أن بَايونات B، الجسيمات التي تحتوي على كوارك أسفل أو مضاد كوارك أسفل، قد تتحلل بطرق تتحدى توقعات النموذج القياسي. مثل العديد من هذه اللمحات التي سبقتها، قد تختفي هذه اللمحة، أو “تعود إلى المتوسط”، مع المزيد من البيانات الأفضل، وهذا ما يجمعه مُسرّع الجسيمات الكبير LHC تحديدًا. ولكن هناك دائمًا أول “لمحة” لأي فيزياء جديدة تم اكتشافها، وعندما يتعلق الأمر بالفيزياء ما وراء النموذج القياسي، ما زلنا نبحث عنها.

هل يمكن أن تكون تحلل بَايونات B هي الشق الأول الذي يُكشف في مُسرّعات الجسيمات في النموذج القياسي نفسه؟

سوف يُخبر الزمن. ولكن باتجاه عام 2025 وما بعده، سيكون هذا المكان بالتأكيد من المواقع التي سيركز عليها الفيزيائيون عندما يتعلق الأمر بتقاطع النظرية والتجربة. لا يزال هناك كون كامل ينتظر الاكتشاف، و شهد عام 2024 اكتسابنا المزيد والمزيد من المعارف عنه، مما رفع معرفتنا إلى أعلى مستوى لها على الإطلاق. كلما تعلمنا أكثر، كلما صقلنا الأسئلة التي نحتاج إلى طرحها، وكان عام 2024 عامًا استثنائيًا لهذه (والعديد من) التطورات في هذا الصدد بالضبط.

“`html