تعرف على المفردات الفيزيائية الغامضة «الثقوب السوداء ونظرية الأوتار والمُصادم الهيدروني»

الثقوب السوداء، نظرية الأوتار الفائقة ومُصادم سيرن الهيدرونى، مصطلحات يسمعها الجميع بين حين وأخر.. فماذا تعنى؟
الثقوب السوداء
تعتبر الثقوب السوداء أحد الحلول الطبيعية في النظرية النسبية العامة، وتتكون تلك الثقوب، نظريًا، من كتلة كبيرة جدًا مُنضغطة في حجم صغير، الأمر الذي جعلها تمتلك ما يُسمي ب«أفق الحدث»، وهل ما يُمثل حاجزًا طبيعيًا لأى وكل شئ، بما فيها الضوء نفسه.
فإذا تجاوز الضوء أفق حدث الثقب الأسود، لا يستطيع الخروج منه بسبب جاذبيته القوية، وقتها؛ سينتقل الضوء –أو الجسم المُنجذب- إلى منطقة ذات طبيعة مُغايرة، كثافتها أكبر بكثير ومتجهًا في إتجاه واحد نحو متفردة الثقب الأسود.
وتعتبر متفردات الثقوب السوداء أحد نقاط الضعف في نظرية النسبية العامة التي وضعها العالم ألبرت آينشتاين، فالفرض الرئيسي في النظرية مبنى على أن الزمان والمكان عبارة عن نسيج متصل يمكن تعريف قوانين الفيزياء عند أي نقطه فيه دون استثناء، إلا أنه، وعند استنتاج معادلة آينشتاين لدراسة المادة والطاقة في الزمان-مكان، تم الوصول إلى نقط معينة في تلك المنطقة –متفردات الثقوب السوداء- تنهار عندها قوانين الفيزياء جمعاء، الأمر الذي يُسبب تعارضًا واضحًا مع الفرضية الأساسية للنظرية النسبية.
لا دليل تجريبي على وجود تلك الثقوب في الفضاء، قريبه وبعيده، سوى مجموعة من المعادلات الرياضية المبنية على النظرية النسبية العامة وتطبيقاتها في مجال الفيزياء النظرية.
نظرية الأوتار الفائقة
يهتم الباحثون بنظرية الأوتار الفائقة منذ نحو 40 عامًا، وتحتل تلك النظرية مكانة خاصة في تاريخ العلم، ورغم كونها مجموعة من الافتراضات التي لم يُدعمها –حتى الآن- أي تجربة، إلا أنها تبقى جذابة بشكل جمالى متسق رياضيًا مع تفسير أهم الظواهر الكونية.
تأتى نظرية الأوتار الفائقة بافتراض تكون الجسيم الأساسي من مجموعة من الأوتار التي لها بُعد واحد، وتقول إن الجسيمات الأساسية المختلفة ما هي إلا حالات كميه مختلفة لهذا الوتر.
وتصف النظرية المادة بكونها ناجمة عن حالات اهتزاز مختلفة للوتر الأساسي، وتقول إن الكون هو عالم ذو 10 أبعاد، أربعة منها تعلمها الفيزياء «الطول والعرض والارتفاع والزمن»، فيما تبقى بقيتها طي المعادلات الرياضية.
المُصادم الهيدونى الكبير
المصادم الهادروني الكبيير هو معجل جسيمات يُعتبر الأعلي طاقة في التاريخ البشري، يمتد المصادم الهيدرونى الكبير على شكل دائرة يصل قطرها إلى نحو 27 كيلومتر، على الحدود الفرنسية السويسرية وبالقرب من مدينة جينيف.
يقع المُصادم على عمق 100 متر تحت الأرض، حتى لا تصل إليه الأشعاعات الكونية القادرة على تشويش قياساته الدقيقة.
ويعمل المُسارع على مصادمة الجسيمات دون الذرية بطاقة تصل إلى نحو 7تيرا إليكترون فولت/ بسرعة قريبة من سرعة الضوء تصل طاقة حركتها إلى 3.5 تيرا إليكترون فولت لكل فيض من الجسيمات.
يُحافظ المُصادم الهيدرونى على حركة الجسيمات عن طريق استخدام مغناطيسيات قوية جدًا، تستهلك طاقة كهربائية عالية تستلزم التبريد بالهيليوم، التي تصل درجة حرارته إلى 270 درجة تحت الصفر المئوي.
الهدف الرئيسي مع انشاء المُصادم الهيدرونى الكبير هو الكشف عن طبيعة التفاعلات عند مستويات الطاقة العالية التي لم يصل لها البشر قبل انشاؤه، ومن المتوقع أن تُجيب التجارب المُجراه داخل المُصادم على مجموعة من الاسئلة الأساسية التي ستساعد على فهم تركيب الكون، من ضمن تلك الاسئلة: طبيعة المادة المُظلمة وأبعاد الكون وسبب قوة الجاذبية ووجود الكواركات الفضائية وتماثلية الزمن علاوة على الكشف عن وجود التناظر الفائق بين الجسميات الأولية أو نفى هذا الافتراض.