الباكستاني الفيزيائي النظري محمد عبدالسلام توصل إلى فكرة أن تفاعلات القوة النووية الضعيفة

لا تخضع تفاعلات القوة النووية الضعيفة لقانون حفظ تناظر الفضاء

في أواسط الخمسينيات من القرن الماضي ، تميز الباكستاني الفيزيائي النظري محمد عبدالسلام توصل إلى فكرة أن تفاعلات القوة النووية الضعيفة لا تخضع لقانون الحفاظ على التناظر المكاني (حفظ التكافؤ) ، والذي سأحاول شرحه ببعض التفصيل بشيء من التفصيل ، وقدم فكرته إلى عالم الفيزياء النمساوي الشهير في الميكانيكا قم باولي ، الذي كان حينها أحد الحائزين على جائزة نوبل عام 1945 م ، ورد باولي على فكرته القائلة بأن عبد السلام "فكر في شيء آخر ، أفضل" ، بمعنى أن هذه الفكرة خاطئة ومستحيلة لكي تكون حقيقيًا وتتصرف الطبيعة بهذه الطريقة ، من ناحية أخرى ، يقوم اثنان من الفيزيائيين من أصل صيني TDLee و CNYang بإجراء تجربة شهيرة في فيزياء الجسيمات الأولية ، وهي Wu Expriement ، لإثبات أن قانون حفظ التكافؤ ينتهك في التفاعلات النووية الضعيفة ، وحصلوا على جائزة نوبل عام 1957 ثم ندموا عليها. محمد عبد السلام أنه نشر فكرته وأخذ كلام بولي ، وخرج باولي واعتذر له ولكن ربنا كافأ محمد عبد السلام بجهوده وجهوده وأنه استطاع توحيد الضعفاء. القوة النووية والقوة الكهرومغناطيسية في نظرية واحدة وهي النظرية الكهروضعيفة التي من أجلها حصل على جائزة نوبل عام 1979 ، هو ووينبيرج ، اللذان بقيا بنية أساسية في الفيزياء ، وخاصة فيزياء الجسيمات الأولية ، والتي مهدت الطريق ل اكتشاف جسيم Boson Higgs ، الذي حصل عالم الفيزياء النظرية الاسكتلندي Peter Higgs على جائزة نوبل في عام 2012.

ما هو قانون التناظر المكاني هذا ، وماذا أثبتت التجربة أنه يخالف هذا القانون؟هذا التناظر المكاني (التكافؤ) مثل المرايا ، تخيل أنك تقف أمام المرايا وتنظر إلى نفسك في المرايا ، ستجد أنك مختلف ، فلن تجد ، على سبيل المثال ، صورة أخرى ، إنها الصورة معنى التكافؤ أن التفاعلات الذرية التي تحدث في عالمنا إذا عكسناها في المرايا ، ثم عكسها في المرايا ، وهذا سيحدث بنفس الطريقة التي حدث بها في عالمنا ، وبالتالي الصورتان متساويتان. حتى قوانين نيوتن وقوانين ماكسويل كانت خاضعة لهذه الفكرة.

عبد السلام نظريًا (بالورق والقلم الرصاص والمعادلات) وجد أنه ممكن في التفاعلات النووية الضعيفة. هذا القانون لا يمكن تحقيقه وكسره ، وأن هذا النوع من التفاعل لن يحدث بنفس الطريقة في عالمنا وانعكاسه في المرايا ، ولكن كما ذكرت أنه نشر فكرته لأن باولي قال إنه فكر في شيء آخر أفضل. 

دعنا نعلم أن الذرة تتكون من نواة وتحيط بها إلكترونات سالبة الشحنة ، وتتكون هذه النواة من نيوترونات مشحونة محايدة (لا توجد شحنة ، أي) وبروتونات موجبة الشحنة ، ولذلك اعتادوا أن يخبروا نحن في فصل العلوم بالمدرسة أن الذرة محايدة كهربائيًا وهذا لأن كمية الشحنة الكهربائية السالبة في الإلكترونات تضيف الذرة كمية الشحنة الموجبة إلى نواة الذرة (التي تأتي من البروتونات بداخلها) ، وبالتالي انحرف مجموع الشحنة الموجبة والسالبة للذرة عن بعضهما البعض ، ويبدو لنا أنه محايد وليس له شحنة. يحتوي الكوارك على البروتونات والنيوترونات ، وهي القوة النووية الضعيفة.

يبقى ، من أجل إيجاد كسر لقانون التناظر الفراغي على مستوى التفاعلات التي تحكمها القوة النووية الضعيفة ، يجب أن نجد أن الكواركات تؤدي سلوكًا يخالف هذا القانون ، لذلك وجدوا ذرة من العنصر المشع (بمعنى غير مستقر) وهو عنصر الكوبالت (Co) وقد راقبوا هذا العنصر حتى وجدوا أن ذرة عنصر الكوبالت يتم الحصول عليها بواسطة Beta Decay. ينتج عن اضمحلال ذرة الكوبالت ذرة نيكل وطرد إلكترون ومضاد نيوترينو.

دعونا نتفق على 3 نقاط:

أولاً ، أن النيوترينو عبارة عن جسيم ذي كتلة صغيرة جدًا ، أوه أوه ، إنه ينتقل بسرعات قريبة من سرعة الضوء ، وهو مثل أي جسيم له جسيم مضاد.

ثانيًا: أن للجسيمات اتجاه حركة (الزخم) واتجاه دوران نفسها (الدوران) ، ونصنفها لحاجتين:

الجسيمات التي تتبع اليد اليمنى ، بمعنى أنك إذا أمسكت بأصابع يدك اليمنى غير الإبهام وقمت بتحريكها باتجاه دوران هذا الجسيم حول نفسه ، فستجد الإبهام يشير إلى اتجاه حركة هذا الجسيم.

الجسيمات التي تتبع اليد اليسرى ، أي إذا أمسكت بأصابع يدك اليسرى باستثناء الإبهام وحركته مع اتجاه دوران هذا الجسيم حول نفسه ، فستجد الإبهام يشير إلى اتجاه حركة هذا الجسيم.

ثالثًا: نجد أن النيوترينو يتبع جسيمات اليد اليسرى ومضاد النوترينو يتبع جسيمات اليد اليمنى ، وليس لدينا أي تفاعل في الطبيعة حتى الآن ، عكس ذلك.

في حالة قانون الحفاظ على التناظر المكاني ، هذه هي الجسيمات اليمنى والجسيمات اليسرى ، ستكونان متطابقتين ولا يمكنك فصلهما عن بعضهما البعض ، سواء في عالمنا أو صورتهما في المرايا ، سيحدثان بالطريقة نفسها ، حيث تقف أمام المرايا ، ستجد يديك اليمنى واليسرى معكوسة في صورتك في المرايا ، لكنهما يبدوان مختلفين.

دعونا نذهب إلى هواء ذرة الكوبالت ونرى ما حدث بداخلها. قامت نواة ذرة الكوبالت بتحويل النيوترون مما يحتوي عليه إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو. اسمه كوارك علوي واسمه هو كوارك سفلي ، لذا فقد حول أحد الكواركات السفلية نفسه إلى كوارك علوي ، وبالتالي بقي في كوارك علوي وكوارك سفلي ، وهو هيكل كوارك لبروتون ، وبالتالي بواسطة تحويل هذا الكوارك من أسفل إلى أعلى ، فهو يدور حول نيوترون إلى بروتون ، ومن هنا حقًا التفاعل هذا تفاعل نووي ضعيف لأنه يحدث من خلال تحول الكواركات.

عندما درسوا ما حدث ، وجدوا أن مضادات النيترينو الناتجة عن هذا التفاعل ستتبع جسيمات اليد اليمنى ، لكن انعكاسها في المرايا (قمنا بعكس المحاور الهندسية) سيتبع جسيمات اليد اليسرى ، وهو أمر مستحيل الحدوث وما لا نراه في الطبيعة وبالتالي فإن هذا التفاعل سيحدث في عالمنا وليس إذا وضعناه على المرايا ، وبالتالي هذا التفاعل يكسر مبدأ التناظر المكاني الذي ينص على أن جميع التفاعلات تحدث في عالمنا وتحدث إذا لقد عكسناه على مرايا من نفس الشكل. وهكذا استحقوا بجدارة أن ينالوا جائزة نوبل ، وكان عبد السلام يستحقها نشر فكرته أمامهم إذا لم يستمع إلى نصيحة باولي ، وربما كان من النادر جدًا الذين حصلوا على جائزة نوبل مرتين ، وليس مرة واحدة فقط.