فيزيائيون فيزياء الجسيمات يرتبكون حول ازدواجية جديدة

بمجرد العثور عليها ، ساعدت هذه القواعد الغامضة علماء فيزياء الجسيمات على حساب سعة التشتت عند مستويات دقة أعلى بكثير مما يمكنهم تحقيقه باستخدام النهج التقليدي. سمحت إعادة الهيكلة أيضًا لديكسون ومعاونيه باكتشاف العلاقة الخفية بين سعات التشتت التي تبدو غير مرتبطة.

خريطة أنتيبود

في قلب الازدواجية توجد “خريطة نقيض الشفرات”. في الهندسة ، تأخذ خريطة نقيض الشفرات نقطة على كرة وتعكس الإحداثيات ، وترسلك مباشرة عبر مركز الكرة إلى نقطة على الجانب الآخر. إنه المكافئ الرياضي لحفر حفرة من تشيلي إلى الصين.

في استطالات التشتت ، تكون خريطة نقيض الشفرات التي وجدها ديكسون أكثر تجريدية قليلاً. إنه يعكس ترتيب الحروف المستخدمة لحساب السعة. قم بتطبيق خريطة نقيض الشفرات هذه على جميع المصطلحات في سعة التشتت لاثنين من الغلوونات لتصبح أربعة ، و (بعد تغيير بسيط في المتغيرات) ينتج عن ذلك سعة غلوونات تصبح غلوون واحد زائد هيغز.

في تشبيه ديكسون للحمض النووي ، تشبه الثنائية قراءة تسلسل جيني إلى الوراء وإدراك أنه يشفر بروتينًا جديدًا تمامًا لا علاقة له بالبروتين المشفر بالتسلسل الأصلي.

“اعتدنا جميعًا أن نكون مقتنعين بأن خريطة نقيض الشفرات كانت عديمة الفائدة. لا يبدو أن لها أي أهمية مادية ، أو أن تفعل أي شيء ذي مغزى ، “قال مات فون هيبل، وهو متخصص في السعة في معهد نيلز بور في كوبنهاغن ولم يشارك في البحث. “والآن هناك هذه الازدواجية التي لا يمكن تفسيرها تمامًا باستخدامه ، وهو أمر جامح جدًا.”

ليس تماما عالمنا

يوجد الآن سؤالان كبيران. أولا ، لماذا الازدواجية موجودة؟ وثانيًا ، هل سيتم العثور على اتصال مماثل في العالم الحقيقي؟

تلتزم الجسيمات الأولية المعروفة السبعة عشر التي يتألف منها عالمنا بمجموعة من المعادلات تسمى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. وفقًا للنموذج القياسي ، فإن اثنين من الغلوونات ، الجسيمات عديمة الكتلة التي تلتصق ببعض النوى الذرية ، تتفاعل بسهولة مع بعضها البعض لمضاعفة عددها ، لتصبح أربعة غلوونات. ومع ذلك ، لإنتاج جلوون واحد وجسيم هيغز ، يجب أن تتحول الغلوونات المتصادمة أولاً إلى كوارك وكوارك مضاد. ثم تحولت هذه إلى غلوون وهيجز عبر قوة مختلفة عن تلك التي تحكم التفاعلات المتبادلة للغلون.

عمليتا التشتت هاتان مختلفتان تمامًا ، حيث تتضمن إحداهما قطاعًا مختلفًا تمامًا من النموذج القياسي ، بحيث تكون الازدواجية بينهما مفاجئة للغاية.

لكن الازدواجية المضادة للأوجه غير متوقعة أيضًا حتى في النموذج المبسط لفيزياء الجسيمات الذي كان ديكسون وزملاؤه يدرسونه. يتحكم نموذج لعبتهم في الغلوونات الخيالية بتماثلات إضافية ، مما يتيح حسابات أكثر دقة لمدى التشتت. تربط الثنائية عملية تشتت تتضمن هذه الغلوونات وعملية تتطلب تفاعلًا خارجيًا مع الجسيمات الموصوفة بنظرية مختلفة.

يعتقد ديكسون أن لديه فكرة واهية للغاية حول مصدر الازدواجية.

تذكر تلك القواعد التي لا يمكن تفسيرها والتي وجدتها فولوفيتش وزملاؤها والتي تحدد مجموعات الكلمات المسموح بها في نطاق التشتت. يبدو أن بعض القواعد تقيد بشكل تعسفي الأحرف التي يمكن أن تظهر بجانب بعضها البعض في سعة اثنين-غلوون إلى غلوون زائد هيغز. لكن ضع هذه القواعد على الجانب الآخر من الازدواجية ، وستتحول إلى مجموعة من قواعد راسخة التي تضمن السببية – ضمان حدوث التفاعلات بين الجسيمات الواردة قبل ظهور الجسيمات الخارجة.

بالنسبة إلى Dixon ، هذا تلميح ضئيل لوجود اتصال فيزيائي أعمق بين السعتين ، وسبب للاعتقاد بأن شيئًا مشابهًا قد يحمل في النموذج القياسي. قال “لكنها ضعيفة جدا”. “إنها مثل المعلومات المستعملة.”

تم بالفعل العثور على ثنائيات أخرى بين الظواهر الفيزيائية المتباينة. إن مراسلات AdS-CFT ، على سبيل المثال ، حيث يكون العالم النظري بدون جاذبية مزدوجًا لعالم الجاذبية ، قد غذى آلاف الأوراق البحثية منذ اكتشافه عام 1997. لكن هذه الازدواجية أيضًا موجودة فقط لعالم الجاذبية بهندسة مشوهة على عكس الكون الفعلي. ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من الفيزيائيين ، فإن حقيقة وجود ثنائيات متعددة تقريبًا في عالمنا تشير إلى أنهم قد يخدشون سطح بنية نظرية شاملة تتجلى فيها هذه الروابط المفاجئة. قال ديكسون: “أعتقد أنهم جميعًا جزء من القصة”.

القصة الأصلية أعيد طبعها بإذن من مجلة كوانتاو منشور تحريري مستقل عن مؤسسة سيمونز تتمثل مهمتها في تعزيز الفهم العام للعلم من خلال تغطية التطورات والاتجاهات البحثية في الرياضيات والعلوم الفيزيائية وعلوم الحياة.