لغز الوجود: هل اقترب العلماء من معرفة كيف نشأ الكون؟

تعجز النظرية الحالية لنشأة الكون عن تفسير وجود الكواكب والنجوم والمجرات. الصورة: NASA

عشتارتيفي كوم- بي بي سي/

يسعى العلماء في مختبرٍ يقع في غابات ولاية ساوث داكوتا الأمريكية إلى الإجابة عن أحد أبرز التساؤلات العلمية: كيف نشأ الكون الذي نعيش فيه؟

ويخوض العلماء سباقاً علمياً أمام فريق منفصل من العلماء اليابانيين، الذين سبقوهم بعدة أعوام، من أجل معرفة ماذا حدث.

وتعجز النظرية الحالية لنشأة الكون عن تفسير وجود الكواكب والنجوم والمجرات المحيطة بنا، ولهذا يعمل الفريقان على ابتكار أجهزة رصد تهدف إلى دراسة جسيم يُعرف باسم "نيوترينو"، على أمل التوصل إلى تفسيرات جديدة.

كما يأمل هذا المشروع العلمي الدولي، الذي تقوده الولايات المتحدة، أن تكون الإجابة كامنة في باطن الأرض، ضمن تجربة أُطلق عليها "تجربة نيوترينو العميقة تحت الأرض".

وسوف يصل العلماء إلى عمق 1500 متر تحت السطح، إلى داخل ثلاث مغارات شاسعة في باطن الأرض، ويُظهر حجم هذه الكهوف مدى ضخامتها، إذ يبدو عمال البناء وجرافاتهم كما لو كانوا دمى صغيرة عند مقارنتهم بها.

ووصف مدير الأبحاث العلمية في هذه المنطقة، غاريت هايز، الكهوف العملاقة بأنها "كاتدرائيات مكرّسة للعلم".

وشارك هايز في أعمال بناء هذه الكهوف في مركز سانفورد للأبحاث تحت الأرض على مدار نحو 10 سنوات، وتعزل هذه الكهوف "تجربة نيوترينو العميقة تحت الأرض" عن الضوضاء والإشعاع الصادرين من العالم الخارجي، وأصبحت هذه التجربة حالياً جاهزة تماماً للانتقال إلى المرحلة التالية.

ويقول: "نحن في مرحلة الاستعداد لبناء جهاز الرصد الذي سيُحدث تحولاً في فهمنا للكون، وذلك باستخدام أدوات ستُنشر من قِبل تعاون يضم ما يزيد على 1400 عالم من 35 دولة، يتطلّعون جميعاً للإجابة عن سؤال: لماذا نوجد؟".

ويقول العلماء إنه عند نشوء الكون، وُجد نوعان من الجُسيمات هما: "المادة"، التي تتكوّن منها النجوم والكواكب وكل ما يحيط بنا، و"المادة المضادة"، أي النظير المضاد تماماً للمادة.

وكان من المفترض، نظرياً، أن تُفني "المادة" و"المادة المضادة" بعضهما البعض، فلا يتبقى شيء سوى انفجار هائل من الطاقة، وعلى الرغم من ذلك، ها نحن هنا، موجودون مثل المادة.

ويرى العلماء أن مفتاح فهم السبب وراء انتصار المادة ووجودنا حتى الآن يكمن في دراسة جسيم يعرف باسم "نيوترينو" ونظيره المضاد، أي "مضاد النيوترينو".

وسوف يُطلق العلماء حزماً من كلا النوعين من الجسيمات من أعماق الأرض في إلينوي إلى أجهزة الرصد الواقعة في ساوث داكوتا، على مسافة تصل إلى 800 ميل، وذلك لأن جسيمات نيوترينو ومضاداتها تخضع لتغيرات طفيفة أثناء تنقلها.

ويرغب العلماء في التحقق مما إذا كانت تلك التغيرات تختلف بين جسيمات نيوترينو ومضاداتها، وإذا ثبت ذلك، فقد يقودهم هذا إلى تفسير سبب عدم إفناء المادة والمادة المضادة لبعضهما البعض.

ويُعدّ المشروع تعاوناً دولياً يضم 1400 عالم، من بينهم العالمة كيت شو، من جامعة ساسكس، التي قالت إن النتائج المتوقعة سوف "تغيّر" فهمنا للكون ورؤية الإنسان لذاته.

وأضافت: "كم هو مثير حقاً أننا نملك حالياً التكنولوجيا والهندسة ومهارات البرمجيات اللازمة التي تساعدنا بالفعل في معرفة الإجابة عن هذه الأسئلة الكبرى".

في الوقت نفسه، يجري فريق من العلماء اليابانيين تجربة أخرى يستخدمون فيها كرات ذهبية لامعة للبحث عن ذات الإجابات، إذ توصف هذه الكرات بأنها "محراب مقدس للعلم"، منافس للكاتدرائية الواقعة في ساوث داكوتا على بُعد 9650 كيلومتراً، ويعمل العلماء على بناء ما يعرف بـ "هايبر-كي"، وهو نسخة أكبر وأفضل من جهاز الرصد الحالي لجسيمات نيوترينو، المعروف باسم "سوبر-كي".

وسوف يكون الفريق الياباني جاهزاً لتجربة النيوترينو في غضون أقل من ثلاث سنوات، أي قبل الفريق الأمريكي.

ومثل مشروع "تجربة نيوترينو العميقة تحت الأرض"، يعد مشروع "هايبر-كي" تعاوناً دولياً، ويعتقد مارك سكوت، من إمبريال كوليدج في لندن، أن فريقه في موقع متقدم لتحقيق أحد أعظم الاكتشافات بشأن نشأة الكون.

وقال: "سنقوم بتشغيل الجهاز في وقت مبكر، ولدينا جهاز رصد أكبر، لذا من المتوقع أن تتوفر لدينا حساسية أكبر قبل مشروع (تجربة نيوترينو العميقة تحت الأرض)".

ويعني تنفيذ كلا التجربتين معاً أن العلماء سيحصلون على معرفة أعمق مقارنة بتنفيذ تجربة واحدة فقط، لكن سكوت يضيف: "أود أن أكون أول من يصل إلى نتائج".

لكن ليندا كريمونيسي، من جامعة كوين ماري في لندن، التي تشارك في مشروع "تجربة نيوترينو العميقة تحت الأرض"، تلفت إلى أن وصول الفريق الياباني إلى النتائج أولاً قد لا يوفر له الرؤية الكاملة لما يجري على أرض الواقع.

وتضيف: "هناك جانب من جوانب التنافس، ومشروع هايبر-كي لم يكتمل بعدُ بكل العناصر اللازمة لفهم إذا كانت جسيمات نيوترينو ومضاداتها تتصرف بطريقة مختلفة".

وإن كان السباق جارياً ومحتدماً بين العلماء، إلا أن النتائج الأولية ليس من المتوقع الكشف عنها قبل بضع سنوات. ويبقى سؤالُ ما الذي حدث في بداية الزمن وأدى إلى وجودنا لغزاً محيراً في الوقت الراهن.

كهف ضخم في ولاية ساوث داكوتا معزول عن العالم الخارجي، وسوف توضع فيه أجهزة حساسة لرصد التغيرات الطفيفة في جسيمات نيوترينو. Matthew Kapust / SURF

يعمل العلماء اليابانيون على بناء ما يعرف بـ "هايبر-كي"، وهو نسخة أكبر وأفضل من جهاز الرصد الحالي لجسيمات نيوترينو، المعروف باسم "سوبر-كي". Kamioka/ICRR/Tokyo University