سرايا - توصلت دراسة جديدة إلى أن البروتونات تحتوي على جسيم، كوارك ساحر، أصغر من البروتون وتزيد كتلته عن كتلة البروتون نفسه بمقدار 1.5 مرة. والأغرب من ذلك أنه عندما يحتوي البروتون على الكوارك الساحر، فلا يزال هذا الجسيم الثقيل يحمل نصف كتلة البروتون فقط

وتعود جميع نتائج الدراسة التي نُشرت في مجلة نيتشر في 17 أغسطس، إلى العالم الاحتمالي لفيزياء الكم، التي تقول أنه على الرغم ثقل الكوارك الساحر، إلا أن فرصة ظهوره في البروتون صغيرة نسبيًا، لذا فإن الكتلة العالية والفرصة الصغيرة تلغي بعضهما البعض


وبعبارة أخرى، ووفقًا لما ذكرته مجلة ساينس نيوز: فإن الكتلة الكاملة للكوارك الساحر لا يأخذها البروتون، حتى لو كان الكوارك الساحر موجودًا فيه

وعلى الرغم من أن البروتونات أساسية لبنية الذرات فإنها أيضًا معقدة للغاية، لذلك قال ستيفانو فورتي، الفيزيائي بجامعة ميلانو، والمؤلف المشارك في الدراسة الجديدة: إن الفيزيائيين لا يعرفون في الواقع البنية الأساسية للبروتونات، إذ تقول فيزياء الكم أنه بخلاف الكواركات العلوية والسفلية المعروف وجودها، فإن الكواركات الأخرى قد تنفجر في البروتونات بين الحين والآخر

وللتعرف على بنية الجسيمات دون الذرية والأولية، اتبع العلماء نهج جديد لمدة 35 عامًا خاص ببيانات تحطيم الجسيمات، حيث كانوا يقومون بقذف الجسيمات ضد بعضها البعض بسرعات شديدة في مسرعات الجسيمات، مثل مصادم الهادرون الكبير- وهو أكبر محطم للذرات في العالم

ومن ثم قام العلماء بجمع بيانات تحطيم الجسيمات هذه التي تعود إلى الثمانينيات، بما في ذلك أمثلة على التجارب التي تحطمت فيها الفوتونات والإلكترونات والميونات والنيوترينو وحتى البروتونات الأخرى في البروتونات. إذ أنه من خلال النظر إلى الحطام الناتج عن هذه الاصطدامات، يمكن للباحثين إعادة بناء الحالة الأصلية للجسيمات

وفي الدراسة الجديدة، سلم العلماء كل بيانات الاصطدام هذه إلى خوارزمية التعلم الآلي المصممة للبحث عن الأنماط دون أي مفاهيم مسبقة عن الشكل الذي قد تبدو عليه الهياكل. وبالفعل أعادت الخوارزمية الهياكل المحتملة

ووجدت الدراسة فرصة صغيرة ولكنها ليست ضئيلة لإيجاد كوارك ساحر، وقال فورتي: "إن مستوى الأدلة لم يكن عاليًا بما يكفي للباحثين ليعلنوا الاكتشاف الذي لا يمكن إنكاره للكوارك الساحر في البروتونات، لكن النتائج هي أول دليل قوي على وجوده"

وأضاف فورتي: "إن بنية البروتون مهمة، لأنه لكي يتم اكتشاف جسيمات أولية جديدة، سيتعين على الفيزيائيين الكشف عن اختلافات صغيرة فيما تقترحه النظريات وما تمت ملاحظته بالفعل، وهذا يتطلب قياسات دقيقة للغاية للهياكل دون الذرية"

ومن جهته قال تيم هوبز، عالم الفيزياء النظرية في مختبر فيرميلاب في باتافيا، إلينوي: "في الوقت الحالي، لا يزال الفيزيائيون بحاجة إلى مزيد من البيانات حول الكوارك الساحر المراوغ داخل البروتون، لكن التجارب المستقبلية، مثل مصادم الإلكترون أيون المخطط له في مختبر بروكهافن الوطني في أبتون، نيويورك، قد تساعد"

والجدير بالذكر أن البروتون هو أحد الجسيمات دون الذرية التي تشكل نواة الذرة، وأنه على الرغم من صغر حجم البروتونات، إلا أنها تتكون من جسيمات أولية أصغر حجمًا تُعرف باسم الكواركات، والتي تتكون من 6 أنواع هي: العلوي، السفلي، الساحر، الغريب، القمي، والقعري

ويُذكر أيضًا أن 3 من تلك الكواركات أثقل من البروتونات و3 أخف، وأن الكوارك الساحر هو الأخف وزنًا في المجموعة الثقيلة، لذلك أراد الباحثون أن يبدؤوا به لمعرفة ما إذا كان يمكن أن يحتوي البروتون على كوارك أثقل منه