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

توربين هيدروجيني بلا ضاغط من معهد كارلسروه

إنجاز ألماني في توربينات الهيدروجين: 303 ثوانٍ بلا ضاغط ميكانيكي

سجّل معهد كارلسروه الألماني رقماً قياسياً بتشغيل توربين هيدروجيني بلا ضاغط لـ303 ثوانٍ معتمداً موجات الانفجار، مما يُبشّر بتوليد طاقة نظيفة أعلى كفاءة.

ScienceDaily
تجربة فيزياء كمومية تقيس الزمن السالب للفوتون

تجربة كمومية تُثبت أن الفوتونات تقضي زمناً سالباً حقيقياً داخل السحاب الذري

أكد باحثون من جامعة غريفيث الأسترالية بقياسات ضعيفة دقيقة أن الفوتونات تُمضي زمناً سالباً قابلاً للقياس داخل سحاب ذري، مؤكدين أن هذه الظاهرة الكمومية حقيقية لا وهم رياضي.

ScienceDaily
تصوير لوجبة صحية مع مقياس ميزان وتمثيل لتحدي إدارة الوزن

الدماغ مُبرمج لاسترداد الوزن الزائد: لماذا تفشل الحميات على المدى البعيد؟

علماء يُبيّنون أن الدماغ البشري يعامل الوزن السابق كـ«نقطة صواب» ويحفّز الجسم لاسترداده عبر آليات بيولوجية متطورة، مما يُفسّر لماذا تفشل معظم الحميات على المدى البعيد.

ScienceDaily
أعشاب بحرية وطحالب عائمة في المحيط الأطلسي

الذكاء الاصطناعي يرصد انتشاراً مقلقاً للطحالب في محيطات العالم بمعدل 13% سنوياً

تحليل 1.2 مليون صورة فضائية بالذكاء الاصطناعي يكشف تمدداً غير مسبوق للطحالب الكبيرة في المحيطات منذ عقدين، مع تداعيات بيئية واقتصادية خطيرة على السواحل.

ScienceDaily
كوكب المريخ مع تصوير فني للرياح الشمسية تسرق غلافه الجوي

موجات عملاقة تسرق غلاف المريخ الجوي وتُلقيه في الفضاء

بيانات مسبارَي MAVEN وتيانوان-1 تكشف كيف تُولّد الرياح الشمسية موجات ضخمة تنتزع جزيئات الغلاف الجوي لكوكب المريخ، مما يُلقي ضوءاً على لغز تحوّله من كوكب ربما كان صالحاً للحياة.

ScienceDaily
سطح القمر مع ظهور فوهات القطب الجنوبي في الظل الدائم

الزلازل القمرية قد تكشف عن مخزون مياه خفي تحت سطح القمر

باحثون يثبتون أن الموجات الزلزالية يمكنها الكشف عن طبقات الجليد القمري المختبئة في باطن القمر، مما قد يُيسّر إمداد رواد الفضاء بالمياه والوقود في مهمات الاستكشاف القادمة.

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