Nuclear Experiment nucl-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

من خلال رصد الإلكترونات المقذوفة من نواة الثوريوم-229، يتجاوز الباحثون المواد التي تحجب الضوء، مما يتيح قراءة أسرع ويجعل الساعات النووية فائقة الدقة في متناول اليد.

قام الفيزيائيون بإثارة أنوية السكانديوم-45 بواسطة ليزر الأشعة السينية ولاحظوا أن الاهتزازات في البلورة الصلبة تعيق الدقة المثالية. لكن النقاء الطبيعي للتحول يَعِدُ بساعات نووية ذات خطأ أقل من ثانية واحدة على مدى عمر الكون. وهذا يفتح الطريق لقياسات فائقة الدقة واختبار القوانين الأساسية.

تم اكتشاف عزم ثنائي القطب الكهربائي في نواة التنتالوم - وكأن مركز ثقل قمة دوارة قد تحرك فجأة. هذا الاختلال، المُقاس بدقة قياسية، يلقي الضوء على لغز اختفاء المادة المضادة ويساعد في البحث عن المادة المظلمة.

النيوترونات الناتجة عن الاندماج النووي الحراري تحوّل العناصر المستقرة إلى مستحضرات صيدلانية مشعة — بدون نفايات أو مفاعلات نووية. مصدر واحد مدمج سيحل محل عشرات المنشآت القديمة ويلبي الاحتياج العالمي للنظائر التشخيصية والعلاجية.

في الساعات النووية المعتمدة على الثوريوم-229، تدوم كل «تكة» 641 ثانية — أشبه ببندول في شراب كثيف. التحدي الأكبر هو إزالة التداخلات الناتجة عن البلورة. إذا نجح ذلك، ستتفوق هذه الساعات على كل ما صُنع سابقاً، وستفتح الباب أمام اختبار النظريات الأساسية.

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.

رقائق البلاديوم والتيتانيوم المشبعة بالديوتيريوم زادت احتمالية الاندماج النووي بمقدار كوينتيليون (10^18) مرة. عند الطاقات المنخفضة، حيث ينبغي أن تتلاشى التفاعلات، تصل فجأة إلى مرحلة استقرار. يثبت هذا الاكتشاف أن الوسط قادر على التحكم في الاندماج بكفاءة لا تقل عن درجات الحرارة النجمية.

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 النجم النيوتروني، تنضغط المادة إلى أقصى حد. لكن لهذا الحد حد أيضًا: حسب الفيزيائيون أن نسبة الضغط إلى كثافة الطاقة لا تتجاوز أبدًا 0.385. يعمل هذا القانون لأي مادة فائقة الكثافة في الكون.

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

تصادم شعاع من الجسيمات مع هدف «مجرد» يفتح الطريق أمام طاقة الاندماج النووي دون الحاجة إلى تسخين البلازما إلى مئات الملايين من الدرجات.

النجوم النيوترونية من أكثر الأجسام كثافة، لكن حجمها الدقيق ظل لغزاً طويلاً. الآن وجد الفيزيائيون علاقة شاملة: كلما كان تشويه نواة الرصاص في المختبر أسهل، كانت المادة في النجم النيوتروني أكثر ليونة وقل نصف قطره. باستخدام بيانات المختبر، حسب العلماء أن نجماً كتلته 1.4 كتلة شمسية يبلغ نصف قطره حوالي 12

عندما برد النجم النيوتروني MAXI J1752–457 في 4 أيام بدلاً من أسابيع، اشتبه العلماء في تدخل تيار هوائي. تبين أنه 'عملية أوركا' النووية: في محيط من النوى الذرية، تتولد نيوترينوات تطير فوراً حاملة الحرارة معها.

في حلقة مغناطيسية ضخمة، تم تسريع الأنوية ومراقبة محور دورانها. لو كان هناك انحراف في توزيع الشحنات، لمال المحور. لم يُرصد أي ميلان، ولكن تم وضع حد دقيق جديد. هذا مفتاح للغز: لماذا نجت المادة من المادة المضادة بعد الانفجار العظيم.

نسج العلماء كاشف إشعاع في خيط عادي. والآن يمكن لأي ملابس أن تنذر بخطر غير مرئي بأضواء وامضة، مثل مستعمرة من اليراعات في مرطبان.

استبدل العلماء الإلكترون في ذرة الهيدروجين بميون ثقيل. أظهرت 'العدسة المكبرة' الجديدة بروتوناً أكثر انضغاطاً، مما خالف مبدأ تساوي جميع الجسيمات الخفيفة. لكن وُجد خطأ في البيانات القديمة. تطابق الحجم، وثبتت الفيزياء.

طور الفيزيائيون طريقة لجعل نوى الثوريوم تبعث إشارات ضوئية باستقرار قياسي. العنصر الأساسي هو تجويف بلوري يضخم الضوء، مما يبسط إلى حد كبير إثارة النوى بالليزر. لأول مرة، تم عرض خارطة طريق لإنشاء ساعات نووية صلبة بالكامل على شريحة.

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.

يدرس العلماء التحفيز الميوني: استبدال الإلكترونات الخفيفة بميونات يضغط الذرات لدرجة أن أنوية الهيدروجين تندمج في درجة حرارة الغرفة. المشكلة الرئيسية هي أن الميونات غالبًا ما تلتصق بالهيليوم الناتج. أفكار جديدة، مثل مجال كهربائي إضافي، يمكن أن تزيد عدد التفاعلات إلى 500، مما يفتح الطريق لمفاعلات هجين

من خلال تصادم نوى الزينون والرصاص في مصادم الهادرونات الكبير، أعاد الفيزيائيون بناء الشكل الحقيقي لنواة الزينون-129 من تطاير الشظايا، كما لو كانت رذاذًا ناتجًا عن ارتطام. وتبين أنها جسم متكتل، ممدود في ثلاثة اتجاهات في آن واحد - تقريبًا مثل حبة بطاطس عادية. تحول هذه الطريقة المصادم إلى ما يشبه مجهرً

صنع الفيزيائيون ساعة يكون بندولها نواة الذرة. دقة هذه الساعات لا تتأثر تقريباً بالاضطرابات. وتبلغ دقتها خلال يوم واحد 10⁻¹⁵ ثانية، مما أتاح وضع حدود جديدة لجسيمات المادة المظلمة.