HEP Experiment hep-ex

في الولايات المتحدة، يُحضَّر لإطلاق كاشف SoLID — وهو جهاز سينظر داخل البروتونات والنيوترونات، مكونًا صورًا ثلاثية الأبعاد لبنيتها. سيدرس كيف تولّد الطاقة التي تلصق الجسيمات معًا معظم كتلة المادة تقريبًا. كما سيبحث SoLID عن جسيمات جديدة قد تقلب الفيزياء الحديثة رأسًا على عقب، وربما تفسر المادة المظلم

ابتكر العلماء شبكة عصبية تُدعى IAFormer لتحليل تصادمات الجسيمات. فبدلاً من حساب جميع الارتباطات الممكنة، تركّز فقط على المهم منها — تماماً كطاهٍ ماهر لا يلتفت لأدوات المطبخ غير الضرورية. وهذا يسرّع معالجة البيانات عشرات المرات دون أن يقلل من الدقة. ويُظهر النموذج أيضاً الأنماط الفيزيائية التي يستند

صنع الفيزيائيون «مضاد كيوبت» — بت كمي يتطور إلى الوراء كشريط فيلم يُعرض بالعكس. وبرفقة كيوبت عادي، يصبح مستشعرًا نموذجيًا يلتقط حتى الاتجاه الخفي للحقول المغناطيسية الضعيفة.

حوّل الفيزيائيون ذرة غبار محلّقة في الفراغ إلى كاشف قادر على الإحساس بدفعة طفيفة من جسيم للمادة المظلمة أثناء مروره. لقد ارتقت مطاردة هذه المادة الغامضة، التي تمسك المجرات معًا، إلى مستوى جديد: تمكّنوا من وضع حدود قياسية لتفاعلها مع المادة العادية.

تمكّن فيزيائيو تجربة LHCb من تحديد ميزونات B المحايدة بدقة أكبر – وهي جسيمات قادرة على التحول إلى جسيماتها المضادة. الطريقة الجديدة لا تحلل العلامات الفردية، بل نمط الانحلال بأكمله، مما حسّن الدقة بنسبة 35%. وهذا يقربنا من حل لغز لماذا سادت المادة في الكون على المادة المضادة.

تولد أزواج الميونات بخصائص مترابطة بإحكام. وتبين أن الترابط يبقى حتى لو تحللت إحدى الجسيمات قبل قياس الأخرى. ملاحظاتنا ليست صورة طبق الأصل عن الواقع، بل مجرد أداة مناسبة.

يساعد تيار غير مرئي من الجسيمات القادمة من الفضاء على تقدير كثافة الغلاف الجوي. أظهر العلماء أنه حتى كاشف ميونات صغير يمكنه تحسين توقعات الأعاصير بشكل كبير. تقدم هذه الطريقة صورة ثلاثية الأبعاد لا توفرها مستشعرات الضغط العادية.

حاكى الفيزيائيون الإشعاع الناتج عن التسارع الحاد للإلكترونات بواسطة الليزر. وقد تمكنوا من عزل هذا «الحرارة من العدم»، التي تنبأ بها تأثير أونرو، عن الإشارات الأخرى باستخدام محاكاة فائقة الدقة وزوايا رصد صغيرة جدًا. ويقرّب هذا الاكتشاف إمكانية الرصد المباشر للحرارة الكمومية للفراغ.

قيس استقطاب الأشعة السينية الصادرة عن نجم ميت يمتلك مجالًا مغناطيسيًا هائلًا. يتغير هذا الاستقطاب مع الطاقة وكأن الفراغ يعمل كبلورة تكسر الضوء. هذا أول دليل مباشر على تأثير كمومي تم التنبؤ به منذ أكثر من 80 عامًا.

القوة المغناطيسية للميون أكبر قليلاً مما هو متوقع. ستختبر تجربة MUonE ما إذا كان ذلك ناتجاً عن غليان الفراغ نفسه — وما إذا كانت هناك جسيمات جديدة مختبئة فيه.

انتهت المرحلة الأولى من عمل ALPS II في مختبر DESY — وهو جهاز للبحث عن الأكسيونات، وهي جسيمات مرشحة لتكوين المادة المظلمة. لم يتم العثور على الجسيمات، لكن حساسية الجهاز كانت أعلى بـ 20 مرة من الأرقام القياسية السابقة. الآن يتم تحديث النظام لزيادة الدقة بمقدار 100 مرة إضافية.

شبكة من الكواشف الكمومية، تعمل ككائن حي واحد، تلتقط المادة المظلمة المراوغة. التأثير الجماعي يمنح حساسية فائقة ومناعة ضد التشويش. وفي الوقت نفسه، يسجل النظام الموجات الثقالية.

تغيّر النيوترينوات الشمسية نوعها في طريقها إلى الأرض — هذا ما تنبأت به النظرية، لكن الرصد المباشر لهذا التحوّل ظل بعيد المنال بسبب ضوضاء الخلفية. ستتيح طريقة ترشيح جديدة في كاشف JUNO رؤية هذه العملية لأول مرة، مما يعزز الصورة الحديثة لعالم الجسيمات.

في فضاء خماسي الأبعاد، تتصرف الجاذبية بشكل مختلف، وقد تؤدي سحابة صغيرة من المادة المظلمة داخل نجم نيوتروني إلى ضغطه وتحويله إلى ثقب أسود. ينمو الثقب ويلتهم النجم، مما يستبعد العديد من الاحتمالات حول تركيب المادة المظلمة.

حول العلماء الكيوبتات الكمومية إلى صيادين للمادة المظلمة. فالجسيمات غير المرئية، عندما تلامس الإلكترونات داخل الكيوبت، تسبب ارتجافاً يشبه انقطاع نغمة على وتر. وقد أتاح تحليل هذا الارتجاف وضع حدود قياسية لخصائص المادة المظلمة.

يصطاد الفيزيائيون الأكسيونات - وهي جسيمات خفيفة يمكن أن تشكل المادة المظلمة. ولتحقيق ذلك، بنوا جهازًا يحتوي على قضيب ممغنط عائم في الفراغ، ينبغي أن يرتجف إذا حلّقت عبره الأكسيونات. في التجربة الجديدة، بقي القضيب ساكنًا، لكن العلماء وضعوا حدودًا قياسية على قوة تفاعل الأكسيونات مع المادة العادية. وهذه

مثل طباخ صعب الإرضاء، يمكن للمادة المظلمة أن 'تطبخ' الكون من جسيمات معينة فقط. يظهر عمل جديد مدى تفضيلها للكواركات (اللبنات الأساسية لنوى الذرات) على اللبتونات (الإلكترونات وشبيهاتها). باستخدام فكرة التناظرات الطبخية وانتهاكاتها، قدر العلماء مدى إمكانية الانحراف عن الوصفة المثالية دون مخالفة الملاحظ

قاس الفيزيائيون بدقة غير مسبوقة اختلاف ألوان توهّج أنواع مختلفة من ذرات الإيتربيوم. وقورنت هذه "الأصوات" الذرية باستخدام مخطط كينغ — أداة للبحث عن قوى غير معروفة. تبيّن أن الشذوذ الذي كان يُعتقد أنه أثر لقوة خامسة نشأ من بيانات غير دقيقة حول النوى الذرية. أصبحت الطريقة خالية من الأخطاء المنهجية وجاه

يُظهر بحث جديد أن التقلبات الصغيرة في درجة الحرارة عملت كدفعات في توقيت مناسب على الأرجوحة، مما ضاعف إنتاج الأكسيونات مرارًا. ونتيجة لذلك، تنتقل الكتلة المحتملة لجسيمات المادة المظلمة إلى منطقة لم تُستكشف بعد، مما يغير استراتيجية البحث.

أحياناً يرصد مصادم الهدرونات الكبير اضطرابات غامضة تُعرف بـUFO (أجسام هابطة مجهولة). ربما تسببها كتل صغيرة من المادة المظلمة المصنوعة من المادة المضادة. أثناء مرورها عبر القشرة الأرضية على مسافة غير بعيدة، يولّد هذا الجسم موجة صوتية تُزيح حزم البروتونات للحظة. ثلاث تزامنات خلال بضع ثوانٍ قد تكون أول

في تجربة على مصادم الهادرونات الكبير، قاس تعاون CMS لأول مرة في الكواركات القمية التنافر الكمومي والقابلية للتوجيه. الاكتشاف الرئيسي هو 'السحر الكمومي'، حالة خاصة لا تقتصر على الترابطات العادية. هذا يلقي الضوء على القوانين الأساسية للعالم المجهري.

اكتشف العلماء أن الضوضاء في كواشف المادة المظلمة ناتجة عن الرادون. تترسب ذراته على الشبكات المعدنية الداخلية، وعند تحللها تُحاكي إشارات الجسيمات المراوغة. تطابق النموذج المُصمم مع بيانات تجربتي LUX وLZ. سيساعد ذلك في تنقية التجارب المستقبلية، وربما يُمكّننا أخيرًا من اصطياد المادة المظلمة.

المادة غير المرئية التي تشكل معظم الكون قد تكشف عن نفسها بدفعات بالغة الضعف. طريقة جديدة تستخدم ناقلاً فائقاً محلقاً يلاحظ أدنى التأثيرات. أظهر التحليل أن الاستجابة المغناطيسية ستكون واضحة بشكل خاص — مما يفتح الطريق لبحث معملي عن الجسيمات الخفية.

طُرحت طريقة للكشف المباشر عن الأكسيونات - المرشحة لتكون المادة المظلمة. نظام من مرنان طبقي، وسحابة من الذرات فائقة الحساسية، وخيط نانوي فائق التوصيل قادر على التقاط فوتونات مفردة ناتجة عن الأكسيونات. وهذا يفتح لأول مرة نطاق تردد غير مكتشف للبحث عن المادة المظلمة وقد يؤكد نظرية أكسيونات QCD.

تعد كواشف النيوترينو الجديدة بتجاوز حساسية الأجهزة الحالية بعشرات المرات. ستلتقط أي خلل طفيف في ثبات سرعة الضوء — وهو انتهاك من شأنه أن يعيد كتابة فهمنا للمكان والزمان.

المادة المظلمة غير مرئية، لكن جاذبيتها تكشفها. ربما تتكون من أكسيونات — جسيمات خفيفة قادرة على التحول إلى موجات راديو داخل المغناطيس. يعمل الكاشف الجديد كمستقبل شامل الموجات: يمسح نطاقًا هائلاً من 'ترددات' الأكسيونات، متجاهلاً الضوضاء، ويعد بالتقاط إشارتها أضعف بمئات المرات من أي وقت مضى.

حوّل الفيزيائيون جزيئات غير مستقرة إلى متحسسات فائقة الحساسية، تلتقط أدنى تأثير من الجسيمات والقوى المجهولة. هذا النهج يكمّل التجارب في المسرّعات العملاقة وقد يؤدي إلى اكتشاف المادة المظلمة.

البيلبتونات - جسيمات مزدوجة الشحنة - تنبأت بها نظريات تتجاوز النموذج القياسي. تكشف عنها إشارة نادرة للغاية: أربعة جسيمات خفيفة (لبتونات) دفعة واحدة. تظهر الحسابات الجديدة أن المصادم الحالي شبه أعمى عنها، لكن مصادم الهادرونات الكبير عالي الإضاءة المستقبلي قادر على اكتشافها، حتى لو كانت كتلة البيلبتون

فحص الباحثون عدة أنواع من الجسيمات الثلاثية التي تنبأت بها النظرية، وقارنوها بالبيانات الفيزيائية الفلكية. تعارضت كلها تقريبًا مع الأرصاد، ما عدا نوعًا واحدًا. وستتمكن تلسكوبات أشعة غاما المستقبلية من تأكيده أو دحضه.

المادة المظلمة هي اللغز الأكبر في الفيزياء. يفتح الكشف القديم فصلاً جديداً: معادن عمرها ملايين السنين، مثل اللوريونيت (PbClOH)، تحتفظ بآثار الجسيمات المظلمة. بفضل نوى الرصاص الضخمة ونقائها الاستثنائي، تستطيع البلورات رصد الهيغزينو - الشريك الفائق لبوزون هيغز، الذي يُمنع تشتته حركياً في تجارب الزينون

لغزان غير مرتبطين في النموذج القياسي — تدرج النكهات ومشكلة CP القوية — يجدان حلاً مشتركًا في نموذج مع تناظر معياري للنكهات والأكسيون. الأوتار الكونية من نوعين التي نشأت في الكون المبكر تتحول بعد انتقال الطور الكروموديناميكي الكمومي إلى مصادر فعالة للموجات الثقالية، مولّدة طيفًا فريدًا: هضبة تعقبها ا

في مسرّع الجسيمات المستقبلي، تتصادم الإلكترونات والبوزيترونات، مولّدةً كوارك القمّة، والكوارك القميّ المضاد، وبوزون Z. تشكّل لفاته المغزلية نظامًا كموميًا واحدًا، حيث يكون التشابك الكلّي أوضح من الأزواج المنفصلة. لقد أظهر الفيزيائيون أنه يمكن قياس هذا التشابك الثلاثي حقًا، مما يفتح طريقة جديدة لدراس

ستتيح طريقة جديدة اصطياد جسيمات ذات شحنة مجهرية، تولد أثناء انفجار المستعر الأعظم. تصل بعد النيوترينوات، كموجة متأخرة. وربما تتكون المادة المظلمة من مثل هذه الجسيمات.

تدرس البنية الداخلية للأرض تقليدياً بواسطة الطرق الزلزالية وقياسات الجاذبية. لكن النيوترينوات - وهي جسيمات شبه غير متفاعلة مع المادة - تقدم مسباراً ضعيف التفاعل مختلفاً جوهرياً. في عمل تعاون IceCube، تم تحليل 10.7 سنوات من رصد نيوترينوات ميوونية بطاقات تتراوح بين 500 غيغا إلكترون فولت و100 تيرا إلكت