في تجربة حديثة أجريت في سيرن، مركز الأبحاث العلمية المرموق في سويسرا، توصل العلماء إلى اكتشاف ترك المجتمع العلمي العالمي في حيرة من أمره. ما بدأ كاختبار روتيني  للنفق الكمي تحول إلى حدث غير متوقع يتحدى كل ما كنا نعتقد أننا نعرفه عن قوانين الفيزياء. في هذه المقالة، سوف نستكشف ما حدث، ولماذا كان مؤثرًا جدًا، وماذا يعني ذلك لمستقبل العلم.

قبل أن نتعمق في هذا الاكتشاف المذهل، دعونا نتذكر ما هو النفق الكمومي . تسمح هذه الظاهرة، المميزة لميكانيكا الكم، للجسيمات دون الذرية، مثل الإلكترونات أو البروتونات، بعبور الحواجز التي، وفقًا للفيزياء الكلاسيكية، لا يمكن اختراقها. تخيل أن هناك كرة، بدلاً من أن ترتد عن جدار صلب، تتمكن من المرور إلى الجانب الآخر دون أن تكسره. يحدث هذا لأن الجسيمات في العالم الكمومي لا تتصرف مثل الأجسام الصلبة، بل مثل موجات الاحتمالية. تصف معادلة شرودنجر كيف يمكن لهذه الموجات أن “تتسرب” عبر الحواجز، حتى عندما لا يكون لدى الجسيم طاقة كافية للتغلب عليها.

يعد النفق الكمي مفتاحًا للعمليات الطبيعية، مثل الاندماج النووي في النجوم، وللتقنيات الحديثة، مثل الثنائيات النفقية والمجاهر النفقية الماسحة. ومع ذلك، فإن ما وجده علماء سيرن يتجاوز بكثير ما كان متوقعا.

كان فريق سيرن، المعروف بأبحاثه الرائدة في مجال فيزياء الجسيمات، يجري تجارب لدراسة كيفية عبور الجسيمات دون الذرية لحواجز الطاقة. لقد استخدموا بيئة خاضعة للرقابة مع ذرات الروبيديوم المبردة إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، مما أدى إلى إنشاء حاجز مغناطيسي باستخدام الليزر. وكان التوقع هو أن جزءًا صغيرًا فقط من هذه الجسيمات، حوالي 3%، سوف ينجح في عبور الحاجز بسبب تأثير النفق الكمومي .

لكن النتائج كانت محيرة. ولم تتمكن الجسيمات دون الذرية من عبور الحاجز فحسب، بل تم أيضًا اكتشاف جزيئات أكبر بكثير، وهو ما اعتبره العلماء مستحيلاً تقريبًا. وفقًا لقوانين ميكانيكا الكم، فإن احتمالية مرور الجسيمات الأكبر حجمًا عبر الحواجز الصلبة تتناقص بشكل كبير مع كتلتها. وبعبارة بسيطة، كان الأمر أشبه بكرة سلة مرت عبر جدار خرساني دون أن تترك أثراً. وقد أثارت هذه الظاهرة، التي تتحدى التوقعات النظرية، ضجة غير مسبوقة في المجتمع العلمي.

يثير هذا الاكتشاف أسئلة أساسية حول فهمنا لميكانيكا الكم. وعلق إيفرايم شتاينبرغ، وهو عالم فيزياء غير مشارك في الدراسة، قائلاً: “إنه إنجاز تقني مثير للإعجاب، ولكنه أيضًا لغز يجبرنا على إعادة التفكير في كيفية عمل النفق الكمومي”. يشير اكتشاف جزيئات كبيرة تمر عبر الحواجز إلى أنه قد تكون هناك عوامل غير معروفة تلعب دورًا، مثل تفاعلات الجسيمات مع الجسيمات أو تأثيرات الرنين التي تعمل على تضخيم احتمالات الأنفاق. ويتوقع بعض الخبراء أن هذا الاكتشاف قد يكون مرتبطا بظواهر مثل التشابك الكمي أو حتى بجسيمات جديدة لم يتم اكتشافها بعد.

علاوة على ذلك، أحيت تجربة سيرن النقاش حول الوقت الذي يستغرقه الجسيم لعبور الحاجز. أشارت دراسات سابقة إلى أن النفق الكمي قد يكون فوريًا تقريبًا، لكن البيانات الجديدة تشير إلى أن العملية قد تكون أكثر تعقيدًا مما كان يُعتقد سابقًا.

لا يعد هذا الاكتشاف مثيرا للاهتمام من الناحية النظرية فحسب، بل قد يكون له تطبيقات عملية ثورية أيضا. يعد النفق الكمي ضروريًا بالفعل في التقنيات مثل أشباه الموصلات وأجهزة تخزين البيانات. إذا تمكن العلماء من فهم كيفية قدرة الجسيمات الأكبر على عبور الحواجز، فقد نشهد اختراقات في مجالات مثل الحوسبة الكمومية، وتكنولوجيا النانو، وحتى الطاقة النظيفة. على سبيل المثال، قد يؤدي الفهم الأفضل للنفق الكمي إلى تحسين عمليات الاندماج النووي، وهو مصدر للطاقة غير محدود تقريبًا.

وعلاوة على ذلك، يفتح هذا الاكتشاف الباب أمام أبحاث جديدة في سيرن، وخاصة في مصادم الهدرونات الكبير (LHC)، حيث يمكن استكشاف ظواهر مماثلة في طاقات أعلى. ويعمل العلماء بالفعل على إجراء تجارب إضافية لتأكيد هذه النتائج وفهم أسبابها.

يذكرنا اكتشاف سيرن بأن الكون مليء بالمفاجآت. لقد كشفت تجربة بدت وكأنها روتينية عن ظاهرة يمكن أن تعيد تعريف فهمنا للعالم الكمي. وبينما يواصل العلماء تحليل البيانات، هناك أمر واحد مؤكد: هذا الاكتشاف يدعونا إلى التساؤل عما كنا نعتقد أنه مستحيل واستكشاف حدود الواقع.

إذا كنت مهتمًا بعالم العلوم وترغب في البقاء على اطلاع بأحدث الاكتشافات المثيرة، فشارك هذه المقالة وانضم إلى المحادثة. ماذا تعتقد بشأن هذه الظاهرة الغريبة؟ هل تعتقد أننا على وشك اكتشاف شيء أكبر؟ اترك لنا تعليقاتك!