تويت
قام فريق دولي من الفيزيائيين، من ضمنهم أكاديميون من جامعة بليماوث، بنشر بحث هام حول تدهور واضمحلال الجزيئات الذرية المسماة باسم “كاونات Kaons”، الأمر الذي يمكن أن يغير فهم العلماء لعملية تشكل الكون.
وقام الدكتور نيكولاس غارونNicolas Garron ، وهو باحث في مركز العلوم الرياضية، بالمساعدة في ابتكار أول حساب نظري لكيفية اختلاف سلوك الكاونات عندما تُستَبدَل المادة (أي شئ ذو كتلة في العالم المحيط بنا) بالمادة المضادة ( تتكون من نفس الجزيئات ولكن بشحنة معاكسة).
إن عملية حساب اضمحلال وتخرب الكاونات قد تم إجراءها على حواسيب فائقة، والتي كانت ستستغرق 200 مليون ساعة على قدرة قلب معالجة وحيد (core) لو قمنا بالعملية الحسابية تلك على حاسوب شخصي.
حسنًا، ما هو سبب أهمية تلك الحسابات؟
إن المعدَّل (التواتر) التي تضمحل وفقه الكاونات، رغم كونها متماثلة، يدل على وجود عدم تناسق، أو عدم تناظر، بين المادة والمادة المضادة. وهذا الأمر يُعتَبَر مفتاحيًا لفهم الفيزيائيين للكون، حيث أن الاعتقاد الشائع المقبول حاليًا هو أن الكون تكوّن بأجزاء متساوية من المادة والمادة المضادة، ولكي تزيد كمية المادة عن كمية نظيرتها المعاكسة، لا بد من أن مجموعتي الجزيئات قد تصرّفتا بشكل مختلف، بغض النظر عن مدى طفافة هذا الاختلاف.
وفي عام 1964، أظهر عمل حائز على جائزة نوبل أن المادة والمادة المضادة غير متناظرتين، وهو مفهوم يُعرَف باسم “خرق زوجية الشحنة غير المباشر”. وبُني على ذلك بدرجة أدق في عام 2000، لكشف انتهاك زوجية الشحنة المباشر (وهو تأثير صغير يؤثر على بضع عمليات اضمحلال جزيئي في كل مليون عملية). والآن فإن البحث المنشور قلّص عملية الحساب إلى حد أكبر، جاعلًا إياها أول تنبؤ نظري من نوعه، بدلًا من أن يكون تنبؤ تجريبي.
حاليًا، فإن النتائج التجريبية هي متوافقة مع الحسابات النظرية. ولكن، ومع تمهيد الطريق لدقة الحساب بأن تصبح أدق، من المتوقع عدم تماشي النتائج التجريبية مع التنبؤ النظري، الأمر الذي يعني وجوب وجود آلية جديدة مسؤولة عن رجحان المادة التي نتكون منها.
ويقول الدكتور غارون: “انتظر الفيزيائيون أكثر من 40 عامًا لحدوث هذا النوع من الاكتشاف. وقد يبدو الأمر غريبًا، ولكننا لا نبحث عن هذه الحوسبة النظرية لكي توافق النتائج التجريبية، لأن ذلك سيعني أن هنالك إمور أكثر بكثير لم نفهمها عن هذه الجزيئات. إن عملية الحساب جارية بدقة متزايدة بسرعة، مما يعني تقلص احتمال وجود دلائل لظاهرة جديدة لم يتم الكشف عنها حتى الآن من قِبَل نظريّتنا”.
تتواجد الحواسيب الفائقة التي أجريَ البحث عليها في عدة مؤسسات مختلفة في المملكة المتحدة والولايات المتحدة. في الشهر الماضي، وافقت جامعة بليماوث على ترفيعات وتحسينات هامة وكبيرة لمنشآت الحوسبة، داعمة بذلك القوة الحاسوبية الحالية بعامل من رتبة الـ 10.
وتابع الدكتور غارون قائلًا: “إن الحوسبة عالية الأداء هي الآن حاسمة في البحث، حتى في أكثر العلوم أساسيةً. نحن محظوظون للغاية كوننا نمتلك حاسوب فائق كهذا في جامعة بليماوث”.
وأضاف غارون: “كما أننا جزء من جمعية من مجموعات البحث، فنحن نشارك مواردنا مع كل من جامعة كامبريدج، إيدنبراه، جلاسجو Glasgow، ليفربول، أوكسفورد، ساوثهامبتون، وسوانزي. إن هذا هو عبارة عن برنامج وطني اسمه DiRAC، والذي يدعم الفيزياء الجزيئية، بالإضافة لعلوم الفلك والكونيات، وقد تلقى البرنامج هذا قرابة 15 مليون جنيه استرليني منذ عام 2011. إن هذا البحث عن عدم تناظرية المادة والمادة المضادة، والذي يتحدى بشكل جدّي فهمنا الحالي للفيزياء الجزيئية، لم يكن ليصبح ممكنًا لولا منشآت الحوسبة الفائقة”.
وقام الدكتور نيكولاس غارونNicolas Garron ، وهو باحث في مركز العلوم الرياضية، بالمساعدة في ابتكار أول حساب نظري لكيفية اختلاف سلوك الكاونات عندما تُستَبدَل المادة (أي شئ ذو كتلة في العالم المحيط بنا) بالمادة المضادة ( تتكون من نفس الجزيئات ولكن بشحنة معاكسة).
إن عملية حساب اضمحلال وتخرب الكاونات قد تم إجراءها على حواسيب فائقة، والتي كانت ستستغرق 200 مليون ساعة على قدرة قلب معالجة وحيد (core) لو قمنا بالعملية الحسابية تلك على حاسوب شخصي.
حسنًا، ما هو سبب أهمية تلك الحسابات؟
إن المعدَّل (التواتر) التي تضمحل وفقه الكاونات، رغم كونها متماثلة، يدل على وجود عدم تناسق، أو عدم تناظر، بين المادة والمادة المضادة. وهذا الأمر يُعتَبَر مفتاحيًا لفهم الفيزيائيين للكون، حيث أن الاعتقاد الشائع المقبول حاليًا هو أن الكون تكوّن بأجزاء متساوية من المادة والمادة المضادة، ولكي تزيد كمية المادة عن كمية نظيرتها المعاكسة، لا بد من أن مجموعتي الجزيئات قد تصرّفتا بشكل مختلف، بغض النظر عن مدى طفافة هذا الاختلاف.
وفي عام 1964، أظهر عمل حائز على جائزة نوبل أن المادة والمادة المضادة غير متناظرتين، وهو مفهوم يُعرَف باسم “خرق زوجية الشحنة غير المباشر”. وبُني على ذلك بدرجة أدق في عام 2000، لكشف انتهاك زوجية الشحنة المباشر (وهو تأثير صغير يؤثر على بضع عمليات اضمحلال جزيئي في كل مليون عملية). والآن فإن البحث المنشور قلّص عملية الحساب إلى حد أكبر، جاعلًا إياها أول تنبؤ نظري من نوعه، بدلًا من أن يكون تنبؤ تجريبي.
حاليًا، فإن النتائج التجريبية هي متوافقة مع الحسابات النظرية. ولكن، ومع تمهيد الطريق لدقة الحساب بأن تصبح أدق، من المتوقع عدم تماشي النتائج التجريبية مع التنبؤ النظري، الأمر الذي يعني وجوب وجود آلية جديدة مسؤولة عن رجحان المادة التي نتكون منها.
ويقول الدكتور غارون: “انتظر الفيزيائيون أكثر من 40 عامًا لحدوث هذا النوع من الاكتشاف. وقد يبدو الأمر غريبًا، ولكننا لا نبحث عن هذه الحوسبة النظرية لكي توافق النتائج التجريبية، لأن ذلك سيعني أن هنالك إمور أكثر بكثير لم نفهمها عن هذه الجزيئات. إن عملية الحساب جارية بدقة متزايدة بسرعة، مما يعني تقلص احتمال وجود دلائل لظاهرة جديدة لم يتم الكشف عنها حتى الآن من قِبَل نظريّتنا”.
تتواجد الحواسيب الفائقة التي أجريَ البحث عليها في عدة مؤسسات مختلفة في المملكة المتحدة والولايات المتحدة. في الشهر الماضي، وافقت جامعة بليماوث على ترفيعات وتحسينات هامة وكبيرة لمنشآت الحوسبة، داعمة بذلك القوة الحاسوبية الحالية بعامل من رتبة الـ 10.
وتابع الدكتور غارون قائلًا: “إن الحوسبة عالية الأداء هي الآن حاسمة في البحث، حتى في أكثر العلوم أساسيةً. نحن محظوظون للغاية كوننا نمتلك حاسوب فائق كهذا في جامعة بليماوث”.
وأضاف غارون: “كما أننا جزء من جمعية من مجموعات البحث، فنحن نشارك مواردنا مع كل من جامعة كامبريدج، إيدنبراه، جلاسجو Glasgow، ليفربول، أوكسفورد، ساوثهامبتون، وسوانزي. إن هذا هو عبارة عن برنامج وطني اسمه DiRAC، والذي يدعم الفيزياء الجزيئية، بالإضافة لعلوم الفلك والكونيات، وقد تلقى البرنامج هذا قرابة 15 مليون جنيه استرليني منذ عام 2011. إن هذا البحث عن عدم تناظرية المادة والمادة المضادة، والذي يتحدى بشكل جدّي فهمنا الحالي للفيزياء الجزيئية، لم يكن ليصبح ممكنًا لولا منشآت الحوسبة الفائقة”.