الخفاء في مصيدة الضوء سريع

الأصل: "Missing-mass search in forward-proton-tagged dilepton events with the ATLAS detector"
· ATLAS Collaboration
arXiv:2603.20837 · 2026-03-21 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
فيزيائيون في مصادم الهادرونات الكبير بحثوا عن جسيمات تفلت من الكواشف لكنها تترك أثرًا في طاقة التصادمات.

في مصادم الهادرونات الكبير، تصطدم البروتونات بسرعة تقارب سرعة الضوء. أحيانًا لا تتحطم، بل تتبادل فوتونات — جسيمات الضوء. هذه الفوتونات يمكن أن تولد زوجًا: جسيمًا يراه الكاشف، وآخر يطير دون أن يُلاحظ. هذه العملية تشبه لعبة البلياردو، حيث بعد الضربة تبقى كرة على الطاولة وتختفي الأخرى في الجيب دون أن تترك أثرًا.

استخدم العلماء من تعاون ATLAS كواشف خاصة تلتقط البروتونات التي ارتدت بعد التصادم. من طاقة هذه البروتونات استعادوا الطاقة الكلية للزوج المولود من الفوتونات. ثم طرحوا طاقة الجسيم المرئي وحصلوا على «الكتلة المفقودة» — كتلة الجسيم غير المرئي. هذا مثل وزن صندوق به هدية دون فتحه: أولاً وزن الصندوق كاملاً، ثم طرح وزن الصندوق نفسه.

في عام 2017، جمع المصادم 14.7 فيمتوبارن مكعبة من البيانات — وهذا يعادل تقريبًا 1.5 كوادريليون تصادم بروتوني.

في نطاق الكتل من 100 إلى 900 غيغا إلكترون فولت (تقريبًا من 100 إلى 900 كتلة بروتون)، لم ير الفيزيائيون زيادة ملحوظة عن توقعات النموذج القياسي. هذا يعني أن الجسيمات الجديدة، إذا كانت موجودة، تولد بمعدل أقل مما يمكن ملاحظته في هذه البيانات. تم وضع حدود عليا على تكرار هذه العمليات — من 128 إلى 2.5 فيمتوبارن اعتمادًا على النموذج.

كان البحث مستقلاً عن النموذج: لم يكن من الضروري افتراض مسبق أي جسيم مخفي، بل يكفي قياس كتلته.

هذه الطريقة تشبه الاستماع إلى الصمت في غرفة كان متوقعًا فيها ضجيج. إذا كان الصمت نقيًا جدًا، يمكننا أن نقول مدى ارتفاع الصوت الذي لم نسمعه. الآن يعرف الفيزيائيون أنه في هذا النطاق من الكتل، الجسيمات غير المرئية لا تولد كثيرًا، وهذا يضيق مجال البحث المستقبلي.

طاقة التصادمات في مصادم الهادرونات الكبير تبلغ 13 تيرا إلكترون فولت، وهي أكبر بملايين المرات من طاقة الجسيمات في الرياح الشمسية.

فكرة الجسيمات غير المرئية التي تحمل الطاقة تذكرنا بقصص المادة المظلمة التي تتفاعل مع عالمنا فقط عبر الجاذبية.

العلماء
Emmy NoetherAlbert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeFritz Zwicky
المفاهيم
تجربة أطلس نطاق كتلة بحث عن أحداث نادرة تصادم البروتونات البحث عن جسيمات خارج النموذج القياسي كاشف سي إم إس تعاون CMS بحث المادة المظلمة الأكسيونية كشف المادة المظلمة كتلة البروتون كاشف بيسي الثالث اضمحلال الجسيمات الخفية كشف الأكسيون طاقة التصادم مصادم الهادرونات الكبير زينون-إن تي ليزر z ديسبروسيوم