النيوترونات تبحث عن كسر تناظر الزمن سريع

الأصل: "Development and Application of an eV Neutron Polarization for Parity Violation Studies at CSNS Back-n Beamline"
arXiv:2602.17742 · 2026-02-19 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
حزمة نيوترونات ذات اتجاه سبين معروف تساعد في اختبار سبب وجود مادة أكثر من مادة مضادة في الكون.

في أعماق المسرّع، تتسارع النيوترونات وتتجه نحو الهدف كسرب من القمم الصغيرة الدوّارة. لكل قمة محور دوران — السبين. إذا كانت جميع القمم تدور في اتجاه واحد، تُسمى الحزمة مستقطبة. هذه الحزمة بالتحديد هي المطلوبة لاصطياد كسر التناظر الخفي: لماذا لم يتبقَّ في عالمنا سوى القليل من المادة المضادة، بينما كان من المفترض أن تتولد بكميات متساوية مع المادة عند الانفجار العظيم.

النيوترون هو جسيم بدون شحنة كهربائية، ويشكل مع البروتونات نواة الذرة.

للحصول على نيوترونات مستقطبة، يستخدم الفيزيائيون غاز الهيليوم-3. ذرات هذا الغاز، مثل الإسفنج، تمتص النيوترونات ذات اتجاه سبين واحد وتسمح بمرور النيوترونات ذات الاتجاه الآخر. هكذا تولد حزمة تكون فيها السبينات مصطفة كإبر البوصلات في مجال مغناطيسي. تم توجيه هذه الحزمة نحو نواة اللانثانوم-139. عندما يدخل النيوترون في رنين مع النواة، يعتمد احتمال الامتصاص على الاتجاه النسبي للسبينين. بقياس الفرق في عدد النيوترونات عند إعدادين متعاكسين، حصل العلماء على عدم تماثل يبلغ حوالي 7.8%.

عدم التماثل هو الفرق النسبي بين كميتين. هنا يوضح مدى تكرار التقاط نواة اللانثانوم للنيوترونات ذات اتجاه سبين واحد مقارنة بالاتجاه الآخر.

هذه النتيجة تطابقت مع القياسات السابقة، مما يعني أن مصدر النيوترونات المستقطبة الجديد يعمل بشكل صحيح. الآن يمكن إجراء تجارب أكثر دقة عليه: البحث عن كسر تناظر انعكاس الزمن. إذا تم العثور على هذا الكسر، فسيفسر لماذا انتصرت المادة على المادة المضادة، وبالتالي لماذا نحن موجودون.

الهيليوم-3 المستخدم لاستقطاب النيوترونات نادر على الأرض: يُستخرج من الغاز الطبيعي، كما يتشكل من اضمحلال التريتيوم. في المستقبل، يُخطط لاستخراجه من القمر، حيث تراكم بفعل الرياح الشمسية.

في رواية غريغ إيغان «الصاروخ المُدوّر» (The Clockwork Rocket)، يسافر الأبطال عبر كون تنفصل فيه المادة عن المادة المضادة، ويبحثون عن طريقة لاستعادة التناظر — وهي نفس المعضلة التي يفكر فيها الفيزيائيون عند إجراء تجاربهم على النيوترونات.

العلماء
Emmy NoetherEnrico FermiPaul DiracWolfgang PauliChien-Shiung WuEugene Wigner
المفاهيم
انتهاك التكافؤ إكسب