مشكلة بوزون هيجز

لم تكن للجزئيات، في بداية تشكل الكون كتلة لأنها كانت تجري بسرعة الضوء. لكن تكون النجوم و الكواكب تستحيل بدون أن تكتسب الجزيئات الكتلة. و الفضل في ذلك يعود لحقل هيجز. حيت افترض هيغز وجود مجال ذري يمنح الكتل للمكونات النووية. وهو المجال الذي قيل بأنه اكتشف سنة 2012 بعد “معرفة” جزيئة هيغز التي تمنح الكتلة للإلكترونات والبروتونات والنترونات. وهو ما عزز الملاحظات التجريبية ضد المعادلات الرياضية:

كيف تكتسب الجزيئات الكتلة؟ 

في الوصف الراهن للكون، ينظر إلى جميع الجزيئات على أنها موجات داخل حقل. فالضوء مثلا، يوصف كموجة داخل حقل إلكتروميغناطيسي و كفوتونات متدفقة. تكتسب الجزيئات الكتلة بمجرد تفاعلها مع حقل هيجز. و كلما كان التفاعل قويا، كلما كانت الجزيئات ثقيلة والجزيئات المهملة الكتلة لا تتفاعل مع حقل هيجز. تسمى الظاهر التي خلالها تكتسب الجزيئات الكتلة بميكانيزم بروت – انجلز – هيجز(Robert Brout, François Englert et Peter Higgs) .

تبقى أسئلة كثيرة بمعرفة طبيعة بوزون هيجز: هل هو حقل متفرد أم شامل؟ هل يفسر لماذا غلبت المادة المادة-النقيضة؟ كيف يكتسب كتلته؟ هل بالتفاعل  مع نفسه؟ ما سبب ضعف كتلته الكبير؟ هل يمكن أن تنكشف المادة السوداء بالتفاعل معه؟

ما هو تأثير بوزون هيجز على الحياة؟

قد يتهيأ لنا أن تاثيره منعدم بالنظر إلى كونه جزيئة قصيرة العمر و لا تدخل في تكوين جزيئات المادة التي منها تكون الإنسان والطبيعة و لأنها تقبل الملاحظة فقط في شروط قصوى يتم اختلاقها في مسرعات الجزيئات. و مع ذلك، فبدونه يكون فهمنا للعالم ناقصا، كما أن  له تأثيره الإيجابي على الحياة في الكون. كيف ذلك؟

بوزون هيجز، من المفاتيح التي تساعد على معرفة الكون وتطوره و مصدر الكتلة عند الإنسان.  علاوة على أن تكنلوجيا تسريع الذرات و التنقيب عن الجزيئات في الحدود القصوى ساهمت في تقدم كبير في المجالات الطبية والفضائية وغيرها.

طبيعة العلم

جبل الإنسان على حب الاستطلاع. هذا الحب هو سر تقدم العلوم.وغاية علوم الفيزياء هي أن تجيب عن اسئلة: مم يتكون الكون؟ كيف يتطور؟ ما هو مآله؟ أسئلة يجيب عنها بوزون هيجز – عمود النموذج الموحد- جزئيا -خاصة سؤال: من اين تكتسب المادة من حولنا كتلتها؟

فمنذ أن اكتشف ج تومسون الإلكترون (أول جزيئة عرفت تجريبيا) سنة 1897، يصعب علينا أن نتصور وجود  عالم بدون إلكترونات، حيث يوظف الالكترونيك في مختلف المجالات الصناعية و التواصلية و الترفيهية و النقل و الطب و غيره. 

طبيعة العلم هذه، تفتح الأبواب دائما لاكتشافات و تطبيقات تغير العالم باستمرار. و قد دفع البحث عن بوزون هيجز، بواسطة مصادم الجزيئات الكبير بحدود التكنلوجيا كثيرا. احتيج لطاقة كبيرة لتسريع الجزيئات حتى تقارب سرعتها سرعة الضوء، كما احتيج لدقة كبيرة في الكشف عن تصادمات هذه الحزمات الجزئية، علاوة على تكنلوجيا معلوماتية فائقة لتصوير وتسجيل ملايين التصادمات التي تحدث كل ثانية. 

فإنشاء world Wide Web في المركز الأوربي للبحث النووي تولد لحاجة علما فيزياء الجزيئات لتبادل المعطيات بين المعاهد؛ 

و بالمثل، ساهم مهندسون في نفس المركز، في السبعينيات، في تطوير تكنلوجيا شاشات اللمس خلال محاولتهم بناء واجهة بسيطة تعتمد مع مسرعات الجزيئات، و من حينها غدت شاشات اللمس عنصرا أساسيا في حياة الإنسان المعاصر, 

 قيمة الفيزياء الجزئية 

في المجال الطبي

• تعتمد تكنلوجيا المسرعات في علاج السرطانات: العلاج بالهادرونات، العلاج  الإشعاعي بواسطة الإلكترونات (أHadronthérapie, Radithérapie par électrons)؛
• تستعمل كواشف الجزيئات في التشخيص الطبي بالأشعة السينية و المواسح الثلاثية الأبعاد المستمدة من تكنلوجيا تم تطويرها في المركز الأوربي للبحث النووي؛
• مكنت هذه المسرعات ، ايضا، من تطوير تقنية التصوير البوزيتوني الأساسية في تصوير وتشخيص أمراض الدماغ و القلب.

في تكنلوجيا الفضاء

تشبه البيئة في الفضاء الخارجي البيئة التحت أرضية لفيزياء الجزيئات. لذلك، يمكن الاعتماد على التكنلوجيا المستعملة في مراقبة الأشعة في الفضاء لحماية التجهيزات و تأمين سلامة رجال الفضاء، و لحماية الكوكب ومراقبة التلوث الجوي مثلا؛