دراسة جديدة تحاول تحديد المكان الذي قد تتواجد فيه أحاديات القطب المغناطيسي

في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، شوهد الوحش الأسطوري لفيزياء الجسيمات ، أحد الأحاديات المغناطيسية ، في حدث غير عادي وغير متكرر. في مكان ما في هذا الكون العظيم ، توجد فيزياء غريبة ومثيرة كما في الخيال ، وهناك العديد من الزوايا التي يمكن أن تختبئ فيها وحوش الفيزياء الأسطورية هذه ، وستكون لمحة عن هذه الغرابة ، التي يمثلها الجزء العلوي من المغناطيس المعزول “بمثابة منارة في الليل ، لأنها تشير إلى النظريات العظيمة التي تقريبًا توحد شيئًا ما.

ربما يبحث الفيزيائيون عنهم في الاتجاهات الخاطئة ، ولكن بفضل تحليل جديد أجراه فريق عالمي من الباحثين ، هناك عدد أقل من الأماكن للبحث فيها ، ونمذجة إنشاء أحادي القطب المغناطيسي وسط الفوضى التي أحدثها ارتفاع في الغلاف الجوي.

استخدم بحثهم نتائج اختبارات عالية الدقة تبحث عن إشارات تعود إلى أحادي القطب المغناطيسي في تصادم الجسيمات في مسرعات فائقة القوة ، بافتراض أنهم اكتشفوا الإشارات نفسها من تلك التصادمات أعلاه.

كان الفريق قادرًا على تحديد كمية الطاقة المطلوبة بدقة وثقة لإنشاء أحادي القطب المغناطيسي من خلال نمذجة أحادي القطب المغناطيسي الصافي الموجود في فتات الذرات التي انفجرت بواسطة الأشعة الكونية عالية السرعة.

هذا ليس إعلانًا مثيرًا للاهتمام نود إصداره حول وجود الجسيمات ، ولكن هذه هي الطريقة التي يعمل بها العلم ، وبصراحة ، الأمر يستحق الانتظار لمعرفة ذلك.

وإذا رسمنا تشابهًا بين القصبة المغناطيسية والوحوش الأسطورية ، فإن الشحنات الكهربائية هي بطل القصة الحقيقية ، فهي تعمل بجد ويسهل العثور عليها ولا يمكن لأحد أن يجادل في عدم وجودها.

اشتقاق المعادلات الكهرومغناطيسية في القرن التاسع عشر ، صاغ عالم الرياضيات الاسكتلندي (جيمس كلارك ماكسويل) حركة الشحنة السالبة للإلكترونات ، ومن هنا جاء التيار الكهربائي والقوى الطاردة والجاذبة للمجال المغناطيسي.

من الممكن محو بعض الخصائص من هذه المعادلة واستخدام المكافئ المغناطيسي للشحنات السالبة (أحادي القطب المغناطيسي) ، وتوضح هذه المعادلات نفسها كيفية إنتاج التيارات الكهربائية بسبب حركة المجالات المغناطيسية.

تعتمد الفيزياء على مثل هذه التماثلات ، وبعبارة أخرى ، فهنا مجرد ظل يلقي به الرياضيات وبقليل من الجهد يمكن إثبات وجود أقطاب مغناطيسية أحادية.

مع بزوغ فجر فيزياء الكم ، أعاد المُنظِّر بول ديريك النظر في هذا التناظر بطريقة مختلفة ، من خلال التفكير بطرق أكثر تعقيدًا ، وأن وجود أحادي القطب المغناطيسي في الكون يعني أن الشحنات الكهربائية متقطعة (غير مستمرة) تدخل . الأحجام.

حقيقة أن الشحنات هي بالفعل كمومية لا تثبت شيئًا مرة أخرى ، ولكن مع نمو نظريات المجال الكمومي خطوة بخطوة ، لا يمكن استبعاد وجود أقطاب مغناطيسية أحادية القطب.

في سبعينيات القرن الماضي ، عندما بدأ الفيزيائيون يدركون أن الحقول الكمومية لا يمكن تمييزها عند مستويات طاقة عالية نسبيًا ، أصبح من الواضح أن نوعًا من الموجات سيظهر ويتصرف مثل أحادي القطب المغناطيسي على أي حال.

منذ نصف قرن ، بدأت في البحث عن وحش الفيزياء الأسطوري هذا ، على أمل أنه إذا تمكنا من العثور على واحد ، فقد يكون لدينا بعض الأدلة حول كيفية ظهور الفيزياء من نظرية موحدة عالية الطاقة.

لكن هذا البحث جاء خالي الوفاض على الرغم من الدراسة العميقة لهذه القضية ، وتسببت تجربة في جامعة ستانفورد في جدل في هذا الموضوع ، ولكن دون أي تكرار.

ركز معظم الباحثين على تحسين أحادي القطب المغناطيسي المصنوع في أفران الكون المبكر ، لكن النماذج التي تشرح تكوينها تفتقر إلى التفاصيل بحيث يصعب علينا استنتاج الشكل الذي قد تبدو عليه.

يمكن أن تصدر مسرعات الجسيمات واحدًا فقط من الظلام عندما يمكن تكوين أحادي القطب المغناطيسي من مستويات طاقة منخفضة نسبيًا ، وفقط عندما تكون المسرعات في حالة التشغيل.

تبعثر الأشعة الكونية دائمًا جزيئات كثيفة ومثيرة ذات مستويات طاقة مختلفة ، وهي مستويات لا يمكن أن تصل إليها الاصطدامات.

إذا أدى أحد هذه الاصطدامات إلى إنتاج أحادي القطب المغناطيسي المناسب في المستقبل ، فسنضطر إلى انتظار ذلك. في ضوء نتائج هذه الدراسة ، يمكننا المراهنة على تجارب مثل مرصد Ice Cube Neutrino في القارة القطبية الجنوبية لاكتشافها ، إذا كانت لديها كتلة كافية.

اقرأ أيضًا:

يمكن لتجربة جديدة في فيزياء الكم أن تغير نظرتنا إلى العالم الحقيقي

ميكانيكا الكم – هل تجعل فيزياء الكم عقلك متعبًا؟ هنا هذا المقال

ترجمة: محمود سامي

تحرير: علاء رضا

مراجعة: محمد حسن أجك