طريقة أخرى لتصوّر النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات

بقلم أبيغيل بيل

غالباً ما يُصوّر النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات على شكل شبكة بسيطة تظهر الجسيمات الأساسية الـ17 (كما هو موضح أعلاه). ولكن هناك طريقة بديلة لتصويره تكشف عن القواعد المعقدة التي تحكم كيفية تفاعل الجسيمات والقوى.

تُظهر الشبكة التقليدية ثلاثة أجيال من الكواركات Quarks (التي تشعر بالقوة الشديدة) واللبتونات Leptons (التي لا تشعر بها). وهناك البوزونات Bosons التي تشكل الوسط الحامل لثلاث من القوى الأساسية في الطبيعة – القوى النووية القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية. لكنها لا تعطينا الصورة الكاملة.

أولاً، هناك أجزاء مفقودة، مثل حقيقة أن معظم الجسيمات يمكن أن تحدث في شكلين من خاصية تسمى اتجاه اليد Handedness: اليد اليمنى واليد اليسرى. كما أنها لا تخبرنا شيئاً عن أي الجسيمات التي تشعر بأي من القوى. كما يجري التغاضي عن ألغاز أيضاً، مثل حقيقة عدم وجود نيوترينوات يمنى Right-handed neutrinos، على الأقل هذا ما نعرفه. يقول كريس كويغ Chris Quigg عالم الفيزياء النظرية في مختبر مسارع فيرمي الوطني Fermi National Accelerator Laboratory في إلينوي: «الشبكة القياسية، بجمالها، تبدو مكتملة، لكن النموذج القياسي لم ينته بعد».

اعتقد كويغ أننا بحاجة إلى طريقة جديدة لتمثيل النظرية تعكس فوضاها. وفي عام 2005، توصل إلى إجابته: التبسيط المزدوج Double simplex (كما هو موضح أعلاه).

يتكون الشكل من هرمين، مرتبطين ببوزون هيغز Higgs boson، يمثل نصفهما جسيمات يُسرى والآخر يمنى. تجمع كل قمة هرمية أجيالًا من الجسيمات المترابطة معاً.

باستخدام خطوط ذات ألوان مختلفة، يوضح التبسيط المزدوج كيف تتفاعل الجسيمات من خلال قوى مختلفة. يظهر عدم وجود النيوترينوات اليمنى من خلال العدد الأصغر من الجسيمات في الهرم الأيمن. هنا أيضاً، يمكنك أن ترى أنه لا توجد تفاعلات ضعيفة داخل كل غلاف، ما يعني أن الكواركات واللبتونات اليمنى لا يمكنها التبادل بين النكهات أو الأجيال المختلفة. يقول كويغ: «إن الفرق بين الجسيمات اليسرى واليمنى هو أحد الألغاز الكبيرة في النموذج القياسي». في الشبكة المعتادة، تكون هذه التعقيدات مخفية، لكن التبسيط المزدوج يظهرها. 

© 2023, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC.