لأول مرة في التاريخ: علماء يرصدون ذرة المادة المضادة وهي تتصرف كموجة كمومية

أثبت فريق ياباني لأول مرة أن البوزيترونيوم المؤلف من مادة ومادة مضادة يمتلك خصائص موجية، في إنجاز يُعمّق فهمنا لازدواجية الموجة والجسيم ويفتح آفاقاً في فيزياء المادة المضادة.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٢٩ أبريل ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
٣
الوقت
قراءة دقيقتين
تصوير فني لتشابك كمومي بين جسيمتين في فيزياء الكم

في خطوة تُحدّد معالم فيزياء الكم الحديثة، نجح فريق بحثي من جامعة طوكيو للعلوم بقيادة البروفيسور ياسويوكي ناغاشيما لأول مرة في رصد سلوك موجي واضح لذرة البوزيترونيوم، وهي كيان مادي استثنائي يتكوّن من إلكترون وبوزيترون (نقيضه من المادة المضادة) يدوران حول مركز ثقل مشترك. نُشرت النتائج في مجلة Nature Communications في ديسمبر 2025، وشكّلت تحقيقاً لحلم علماء الفيزياء الذين سعوا لعقود لإثبات أن المادة المضادة تخضع لمبادئ ميكانيك الكم ذاتها التي تحكم المادة العادية.

البوزيترونيوم ذرة مؤقتة بامتياز؛ إذ ما إن يلتقي الإلكترون بالبوزيترون حتى يُفنيا بعضهما البعض في غضون أجزاء من المليار من الثانية مُطلِقَين أشعة غاما. ولهذا السبب، ظلّ رصد سلوكه الموجي تحدياً تقنياً عصياً على الفيزيائيين طوال عقود. وللتحايل على هذه الصعوبة، أنشأ الفريق حزمة منتظمة من جسيمات البوزيترونيوم بسحب أيونات سالبة من هذه المادة ثم إزالة الإلكترون الزائد منها بواسطة نبضات ليزرية دقيقة.

تتصل عبقرية التجربة بالعنصر المستخدم في إثبات السلوك الموجي؛ إذ أمرّ الباحثون الحزمة عبر صفائح الغرافين (graphene) ذات المسافة البينية المُعيَّرة بدقة لتتوافق مع طول موجة دي برولي لجسيمات البوزيترونيوم عند طاقات تصل إلى 3.3 كيلو إلكترون فولت. والغرافين مادة بالغة الدقة من طبقة أحادية الذرة لكربون مُرتّب في شبكة سداسية، تُشكّل ناشراً مثالياً للكشف عن أنماط الحيود الكمومية.

بعد مرور الحزمة عبر الصفائح، رصد الباحثون نمط حيود واضحاً يُثبت أن الإلكترون والبوزيترون تحركا معاً بوصفهما جسيماً كمومياً واحداً، لا كجسيمين منفصلين. وهذا تجسيد عملي لمبدأ ازدواجية الموجة والجسيم، أحد أعمق مبادئ فيزياء الكم وأكثرها إثارة للحيرة.

تتجاوز أهمية هذا الاكتشاف حدود الفضول العلمي النظري. فلأن البوزيترونيوم لا يحمل شحنة كهربائية، يمكن توظيفه مستقبلاً في تحليل أسطح المواد دون إتلافها بالتأثيرات الكهربائية لحزم الجسيمات المشحونة التقليدية. وهذا يجعله أداة واعدة بشكل خاص لدراسة العوازل والمواد المغناطيسية التي تستعصي على أساليب التحليل المعتادة.

وأشار الباحثون إلى أن التجربة تمهّد الطريق لأحد أعظم الأسئلة العلمية التي لم تُحسم بعد: كيف تتفاعل المادة المضادة مع الجاذبية؟ فالجاذبية لم تُقس مباشرةً على أي جسيم من المادة المضادة حتى الآن. وبما أن البوزيترونيوم متعادل الشحنة، فإنه مرشح مثالي لإجراء مثل هذه القياسات مستقبلاً، مما قد يكشف ما إذا كانت المادة المضادة تسقط للأعلى أم للأسفل في حقل الجاذبية الأرضية.

صرّح المشاركون في البحث بأن هذا الإنجاز يُمثّل نقطة تحوّل في تجارب المادة المضادة، ويفتح باباً لجيل جديد من التجارب الفيزيائية التي كانت مستحيلة تقنياً حتى وقت قريب. وتبقى المادة المضادة من أعمق ألغاز الكون؛ إذ يُفترض نظرياً أن الانفجار العظيم أنتج كميات متساوية من المادة والمادة المضادة، بيد أن الكون الذي نعرفه مؤلّف من المادة وحدها، وهو ما يستدعي تفسيراً لا يزال العلماء يسعون للوصول إليه.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

تصور فني لقمر كيوبسات مُصمَّم للكشف عن الأسلحة النووية في المدار — معهد MIT

باحثو MIT يقترحون أقماراً اصطناعية صغيرة لكشف الأسلحة النووية المدارية

نشر باحثو معهد ماساتشوستس في مجلة Nature Astronomy خطةً لنشر أقمار كيوبسات مزودة بكواشف نيوترونية قادرة على رصد الرؤوس الحربية النووية في المدار الأرضي.

SpaceNews
رسم فني لنظام نجمي ثنائي يجمع قزماً أبيض وقزماً أحمر — جامعة وارويك

علماء الفلك يكتشفون أربعة أقزام بيضاء مختبئة على مقربة من مجموعتنا الشمسية

كشف فريق بحثي دولي باستخدام مرقاب هابل عن أربعة أقزام بيضاء مخفية خلف أقزام حمراء في نظم نجمية ثنائية ضمن نطاق 65 سنة ضوئية من الشمس، أحدها على بُعد 25 سنة ضوئية فحسب.

ScienceDaily
الذكاء الاصطناعي مقابل الذكاء البشري

باحث يطعن في فرضية تورينج الكبرى: هل ضلّ الذكاء الاصطناعي طريقه منذ 75 عاماً؟

عالم الحاسوب بيتر دينينج يجادل بأن افتراضَي تورينج الأساسيين المتعلقَين بالذكاء المجرّد ومحاكاة اللغة قد وجّها البحث التقني في الاتجاه الخاطئ، وأن المعرفة الضمنية البشرية لا يمكن رقمنتها مهما اتسعت النماذج.

ScienceDaily
مسبار بيرسيفيرانس على سطح المريخ

بيرسيفيرانس يُتمّ ماراثوناً على المريخ في نصف الزمن الذي استغرقه أوبورتيونيتي

مركبة ناسا بيرسيفيرانس تُكمل 42 كيلومتراً على سطح المريخ في خمس سنوات وأربعة أشهر فحسب، متفوقةً على سجل أوبورتيونيتي الذي استغرق أكثر من 11 عاماً لتحقيق الإنجاز ذاته.

ScienceDaily
بكتيريا الأمعاء وسرطان القولون

علماء يكتشفون البوابة التي يستخدمها سُمّ بكتيري لإطلاق سرطان القولون

باحثون من جونز هوبكنز يكشفون أن سُمّ بكتيريا الأمعاء الشائعة يرتبط ببروتين كلودين-4 كبوابة دخول لتدمير حاجز القولون، مع نجاح أوّلي لـ'خداع جزيئي' في حماية الفئران.

ScienceDaily
خلايا عصبية ومرض الزهايمر

هيكل خلوي خفي في الخلايا العصبية قد يُبطئ مسار مرض الزهايمر

علماء من جامعة بنسيلفانيا يكتشفون أن انهيار هيكل شبكي دقيق يُبطّن الخلايا العصبية يُفضي إلى تراكم بروتينات الزهايمر، مما يفتح أفقاً علاجياً جديداً قائماً على تثبيت هذا الهيكل.

ScienceDaily