تُظهر الأبحاث أن العبقري ألبرت أينشتاين كان محقًا بشأن المادة المضادة.

مع ذلك، يحرز العلماء تقدماً ملحوظاً نحو فهم أفضل للمادة المضادة. فقد أعلن باحثون يوم الأربعاء (27 سبتمبر/أيلول) أنهم أثبتوا لأول مرة أن المادة المضادة تتفاعل مع الجاذبية بنفس طريقة تفاعل المادة: بالسقوط. ويعزز نجاح هذه التجربة مجدداً نظرية النسبية العامة للعالم الفيزيائي العبقري ألبرت أينشتاين.

تُظهر الأبحاث أن عبقرية ألبرت أينشتاين كانت صحيحة في مجال المادة (الشكل 1). — محاكاة سقوط ذرات الهيدروجين المضاد داخل جهاز ALPHA-g في المركز الأوروبي للأبحاث النووية (CERN) في جنيف، سويسرا. الصورة: المؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية.

كما نعلم، فإن كل ما نراه، من الكواكب والنجوم إلى الكلاب الصغيرة والحلوى المصاصة، يتكون من مادة عادية. أما المادة المضادة، فهي التوأم الغامض للمادة العادية، ولها نفس الكتلة ولكن بشحنات كهربائية معاكسة.

جميع الجسيمات دون الذرية تقريبًا، مثل الإلكترونات والبروتونات، لها نظائر مضادة. فبينما تحمل الإلكترونات شحنة سالبة، تحمل مضادات الإلكترونات، والتي تُسمى أيضًا البوزيترونات، شحنة موجبة. وبالمثل، بينما تحمل البروتونات شحنة موجبة، تحمل مضادات البروتونات شحنة سالبة.

بحسب تلك النظرية، كان من المفترض أن يُنتج الانفجار العظيم الذي بدأ الكون كميات متساوية من المادة والمادة المضادة. مع ذلك، يبدو أن المادة المضادة قليلة جدًا، وتكاد تكون معدومة على الأرض. علاوة على ذلك، فإن المادة والمادة المضادة غير متوافقتين، فلو تلامستا لانفجارا.

أُجريت التجربة في المركز الأوروبي للأبحاث النووية (سيرن) في سويسرا من قبل باحثين من المجموعة التعاونية لفيزياء الليزر المضاد للهيدروجين (ألفا). وقد شملت التجربة المادة المضادة المكافئة للهيدروجين، وهو أخف العناصر.

"على الأرض، يتم إنشاء معظم المادة المضادة التي تحدث بشكل طبيعي عن طريق الأشعة الكونية - وهي جسيمات تحمل الطاقة من الفضاء - التي تصطدم بالذرات في الغلاف الجوي وتشكل أزواجًا من المادة المضادة والمادة"، كما قال الفيزيائي جوناثان وورتيل من جامعة كاليفورنيا، المؤلف المشارك للدراسة المنشورة في مجلة Nature.

لا تتواجد هذه المادة المضادة المُستحدثة إلا عند احتكاكها بذرة عادية في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي. مع ذلك، يمكن تصنيع المادة المضادة في ظروف مُحكمة، كما في تجربة ألفا.

وُضِعَ الهيدروجين المضاد في حجرة أسطوانية مفرغة من الهواء، وثُبِّتَ في مكانه بواسطة مجال مغناطيسي. خفَّض الباحثون المجال المغناطيسي لإطلاق المادة المضادة، وذلك لمراقبة ما إذا كانت ستسقط بفعل الجاذبية. وقد سلكت سلوكًا مشابهًا للهيدروجين في ظل الظروف نفسها.

"لقد تم التنبؤ بهذه النتيجة من خلال النظرية والتجارب غير المباشرة ... لكن لم يسبق لأي مجموعة أن أجرت تجربة مباشرة يتم فيها إسقاط المادة المضادة لمعرفة الاتجاه الذي ستسقط فيه"، كما قال الفيزيائي جويل فاجانز، المؤلف المشارك للدراسة في جامعة كاليفورنيا في بيركلي.

عندما وضع أينشتاين نظرية النسبية العامة - وهي تفسير شامل للجاذبية - اعتبر أن جميع المواد متكافئة، مما يعني أن المادة المضادة ستتفاعل مثل المادة. ولم يتم اكتشاف المادة المضادة رسميًا إلا في عام 1932.

قال الفيزيائي ويليام بيرتش، من جامعة مانشستر في إنجلترا، والذي أجرى التجارب في مركز سيرن، والمؤلف المشارك للدراسة: "أعتقد أن هذا دليل على قوة النسبية العامة ومبادئها المكافئة".

من خلال إثبات أن كلاً من المادة المضادة والمادة تنجذب بفعل الجاذبية، استبعدت التجربة تفسيراً محتملاً لندرة المادة المضادة السابقة: وهو أنها دُفعت إلى الجانب الآخر من الانفجار العظيم.

وخلص الفيزيائي فاجانز في النهاية إلى القول: "مهما كانت النظرية جيدة، فإن الفيزياء تظل علماً تجريبياً".

هوانغ هاي (وفقًا لـ CERN و UNSF ورويترز)

مصدر