أسرار الكون التي كشفت عنها فيزياء الجسيمات

جسم

تعتمد الفيزياء الفلكية الجزيئية على التقاطع بين فيزياء الجسيمات وعلم الفلك وعلم الكونيات. بينما يركز علم الفلك التقليدي على دراسة الكون من خلال مراقبة الضوء، تسعى الفيزياء الفلكية الجزيئية إلى فهم الكون من خلال تحليل الجسيمات الأخرى من الفضاء.

تأتي هذه الجسيمات من الأحداث الكونية مثل انفجارات السوبرنوفا أو تكوين الثقوب السوداء. أنها توفر معلومات قيمة حول تكوين وتطور الكون. ومن ثم، فإن الهدف المركزي للفيزياء الفلكية الجزيئية هو كشف أسرار الكون.

قصة طويلة

من اليونان القديمة، فكرة أن الذرات هي اللبنات الأساسية للمادة قد فتنت العديد من المفكرين. افترض ديموقريطوس أن الذرات الإلهية والبشرية والمشتركة هي الوحدات الأساسية لكل شيء من حولنا.

طوال القرنين التاسع عشر والعشرين، ظهرت تطورات كبيرة. أدى اكتشاف الإلكترون والبروتون والنيوترون إلى تغيير فهم المادة. وفي وقت لاحق، فتح اكتشاف الكواركات باعتبارها المكونات الأساسية لهذه الجسيمات آفاقًا جديدة في الفيزياء.

في عام 1900، قدم ماكس بلانك مفهوم “الكميات” للطاقة، والذي وضع أساس ميكانيكا الكم. وقد سمح لنا هذا المجال الثوري بتنظير الظواهر الكونية مثل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء. تحدي النظرة الحالية للكون.

أصول الفيزياء الفلكية الجسيمات

الفيزياء الفلكية الجسيمات تطورت البصريات من علم الفلك، حيث تم استخدام التلسكوبات بشكل رئيسي لمراقبة الكون. ومع تقدم تكنولوجيا الكشف، ظهرت الفيزياء الفلكية.

قسم الفيزياء الفلكية الجسيمات تعود جذورها إلى العمل الرائد لعلماء مثل ثيودور وولف وفيكتور فرانسيس هيس. في بداية القرن العشرين. في عام 1910، قام وولف بقياس التأين عند قاعدة وأعلى برج إيفل، ووجد أن هناك قدرًا أكبر من التأين في الأعلى مما كان متوقعًا.

ومن جانبه، أجرى هيس رحلات بالون لقياس التأين على ارتفاعات عالية ووجد أن مستويات التأين تزداد بشكل ملحوظ مع الارتفاع. هو اتمم دخل “إشعاع ذو قوة اختراق كبيرة” إلى الغلاف الجوي لدينا من الفضاء الخارجي.

هذه النتائج وضع الأساس لفهم الأشعة الكونيةوقد صاغ روبرت ميليكان مصطلحًا في عام 1925 لوصف هذا الإشعاع القادم من الفضاء.

العمل الرائد الذي قام به هيس وعلماء آخرون في اكتشاف وفهم الأشعة الكونية لقد مهدت الطريق لتطوير الفيزياء الفلكية الجزيئية. حصل هيس على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1936.

قطعة رائعة

تشمل الفيزياء الفلكية الجزيئية العديد من مجالات البحث المختلفة الظواهر الفيزيائية الفلكية والكونية الأساسية. من بين أمور أخرى، الأشعة الكونية عالية الطاقة، وعلم الكونيات الجزيئية، وأشعة جاما عالية الطاقة، وعلم فلك النيوترينو، والنوى المجرية النشطة، والمادة المظلمة، وما إلى ذلك.

ويواجه المزيد من التنوع أسئلة لم يتم حلها. على سبيل المثال:

• مما يتكون الكون على مستوى الجسيمات الأولية؟
• ما هي الخصائص الأساسية للنيوترينوات وكيف تؤثر على تطور الكون؟
• ما هو أصل وطبيعة الأشعة الكونية عالية الطاقة؟
• ما الذي يميز المادة المظلمة والطاقة المظلمة التي تشكل معظم الكون المرئي؟
• لماذا توجد مادة أكثر من المادة المضادة في الكون الحالي وكيف نشأ عدم التماثل هذا؟

ويسعون من خلال دراسة الجسيمات دون الذرية إلى كشف أسرار الكون. تدريس فيزياء الجسيمات لا يوجد فرق بين الذرات التي تشكلنا والذرات التي تتألق في النجوم. بفضل دراسة أصغر الأشياء، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل طبيعة الكون الواسعة وعلاقتنا به.

التقدم في الفيزياء الفلكية الجسيمات

واحدة من أعظم إنجازات الفيزياء الفلكية الجسيمات تأكيد وجود المادة المظلمةوهي شكل من أشكال المادة غير المرئية تمثل حوالي 27% من الكون. ومن خلال رصد إشعاع الخلفية الكونية ودراسة توزيع المجرات في الفضاء، تمكن العلماء من استنتاج وجود المادة المظلمة وتأثيرها على تكوين هياكل واسعة النطاق في الكون.

هناك لغز آخر ساعد في حله الطاقة المظلمة هي قوة غامضة تعمل على تسريع توسع الكون. وباستخدام بيانات من المستعرات الأعظم والمجرات البعيدة وخلفية الموجات الميكروية الكونية، تمكن الباحثون من تحديد طبيعة وكمية الطاقة المظلمة في الكون، وكشفوا عن كون دائم التوسع والتسارع.

كما ساهمت الفيزياء الفلكية الجزيئية في ذلك دراسة الأشعة الكونية، وهي جسيمات عالية الطاقة تقصف الأرض باستمرار من الفضاء. ومن خلال الكشف عن الأشعة الكونية بأدوات مثل مرصد بيير أوجيه في الأرجنتين، يستطيع العلماء التحقق من طبيعة هذه الجسيمات وأصلها في الأحداث الأكثر نشاطًا في الكون.

قراءات موصى بها

رحلة إلى الكون

المادة المظلمة والطاقة المظلمة في الكون