جسيمات من الفضاء تمرّ من خلالك الآن... وأنت لا تشعر بها
هل توقفت يوماً تتأمل السماء ليلاً وتتساءل عمّا يسقط علينا من تلك الأحداث العنيفة البعيدة؟ الحقيقة؟ أكثر ممّا تظن بكثير.
شيء يُثير الدهشة فعلاً
في هذه اللحظة بالذات، بينما تقرأ هذا، آلاف الجسيمات الصغيرة القادمة من الفضاء تمرّ بجسمك. لا تراها، لا تشعر بها، لا تسمع صوتها. هي فقط... موجودة، تمرّ في صمت خلال كل شيء.
هذه الجسيمات تُسمى "ميونات" (Muons). تتكوّن عندما تصطدم الأشعة الكونية — وهي جسيمات فائقة الطاقة تنطلق من انفجارات النجوم والمستعرات الكبرى — بذرات في طبقات الجو العليا. النتيجة؟ مطر من الجسيمات يشمل الميونات التي تخترق الغلاف الجوي والجدران والصخور، بل وحتى جسمك، دون أن تلحق أي ضرر.
مذهل، أليس كذلك؟
المشكلة: كيف تلتقط ما لا يمكن رؤيته؟
العلماء يعرفون الميونات منذ عقود. بل واستخدموها في تطبيقات مدهشة — مثلاً في عام 2016، اكتشفوا غرفة مخفية داخل الهرم الأكبر في الجيزة باستخدام تقنية كشف الميونات. نعم، وجدنا غرفة سرّية في أحد عجائب الدنيا القديمة باستخدام جسيمات قادمة من الفضاء.
لكن المشكلة تكمن في أدوات الكشف التقليدية. هي ليست بالودّية بالضبط — أرفف كاملة من الأجهزة الإلكترونية بحجم خزانة صغيرة، تكلّف مبالغ طائلة، وتتطلب خبرة كبيرة لتشغيلها.
هذا يخلق مشكلتين اثنتين:
- الباحثون محدودون في نوع التجارب التي يمكنهم إجراؤها
- الطلاب نادراً ما يحصلون على تجربة عملية فعلية مع هذا الفرع المثير من الفيزياء
صعب أن تحمّس نفسك لفيزياء الجسيمات عندما تبدو المعدات وكأنها من متحف الثمانينيات.
كوزميك ووتش: الكاشف الصغير الذي غيّر القواعد
هنا ظهر سبنسر أكساني، أستاذ الفيزياء في جامعة ديلاوير، وقرر أن يقلب الطاولة.
أكساني وفريقه طوّروا كوزميك ووتش — كاشف ميونات بحجم علبة بسكويت صغيرة. والفكرة المذهلة: تكلفة بنائه حوالي 100 دولار فقط.
الجهاز بسيط بشكل جميل. يومض ويُحصي كلّما مرّ ميون من خلاله. يمكنك تخزين البيانات وتحليلها لاحقاً. محمول، رخيص، وقد غيّر قواعد اللعبة بالكامل.
"أجهزة كوزميك ووتش تتيح لنا إجراء فيزياء أكثر بأسعار أقل بكثير، في شكل مدمج ومحمول، مما يفتح الباب أمام أنواع جديدة من التجارب وفرص التوعية." — سبنسر أكساني
من القطب الجنوبي إلى الفصل الدراسي
القصة أصبحت أفضل. أكساني ابتكر كوزميك ووتش عام 2017 عندما كان طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. هدفه الأصلي؟ بناء كاشف مدمج لمرصد آيس كيوب في القطب الجنوبي — ذلك الكاشف العملاق المدفون تحت ميل من الجليد.
التقنية تطوّرت من هناك. أدرك أكساني أنّ نفس المبادئ يمكن أن تجعل فيزياء الجسيمات متاحة للجميع، من طلاب المدارس الثانوية إلى هواة العلوم.
الآن، طلاب جامعة ديلاوير يُجمّعون هذه الكاشفات بأنفسهم. يتعلّمون الإلكترونيات عالية السرعة، يصمّمون تجاربهم الخاصة، ويشاهدون فعلاً جسيمات كونية في الوقت الفعلي. هل هناك شيء أروع من ذلك؟
لماذا هذا مهمّ أكثر ممّا تظن؟
أعرف ماذا قد تفكّر: "جميل، لكن لماذا أهتم؟"
إليك السبب الحقيقي: الميونات يمكن أن تخبرنا عن أقوى الأحداث في الكون — انفجارات النجوم، ومضات غاما، والبلازارات. بقياس الميونات، يمكن للعلماء معرفة خصائص الأشعة الكونية الأصلية، بما فيها طاقتها وكتلتها ومصدرها.
وانتبه — الميونات ساعدت فعلياً في تأكيد نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة! في أربعينيات القرن الماضي، قياسات هذه الجسيمات قدّمت أحد أوائل الأدلة التجريبية على النسبية. ليس سيئاً لجسيم لا يمكنك حتى رؤيته.
ماذا بعد لكوزميك ووتش؟
أحدث إصدار (كوزميك ووتش 3.0) صدر مؤخراً، وأصبح أكثر قدرة من أي وقت مضى. الكاشف الجديد يمكنه مراقبة محيطه، والتعامل مع مستويات إشعاع عالية، وجمع البيانات بسرعة أكبر.
الباحثون يستخدمون كوزميك ووتش الآن في تجارب جادة أيضاً. يُستخدم في معايرة كاشفات المادة المظلمة واسعة النطاق، بل وحتى في تجارب تبحث عن تلك الجسيمات الغامضة التي قد تُشكّل المادة المظلمة.
وهنا يصبح الأمر مثيراً حقاً: العلماء يعملون على نسخة يمكنها قياس الأشعة الكونية على متن الصواريخ والمركبات الفضائية. تخيّل ما قد نكتشفه بكاشف جسيمات رخيص ومحمول يطفو في الفضاء!
الخلاصة
ما يثيرني في هذه القصة هو التالي: لعقود، كان دراسة الجسيمات الكونية حكراً على معدات باهظة ومعرفة متخصصة. الآن، جهاز بـ 100 دولار أصغر من علبة حبوب الفطور يُديمقراطية الفيزياء بطريقة لم نشهدها من قبل.
الاكتشاف العظيم التالي عن كوننا قد يأتي من طالب ثانوي يملك كوزميك ووتش في مرآب بيته. وبصراحة؟ لن أراهن ضد ذلك.