نيوترينو يميني يغير فهمنا لأصل المادة في الكون

لماذا يوجد شيءٌ بدل لا شيء؟ يقترح بحثٌ جديد جواباً يمرّ عبر جسيمٍ لم يرصده أحد، ويُهمَل عادةً في النماذج الفيزيائية: نيوترينو «يميني اليد» افتراضي، ربما هيمنت طاقته على الكون بعد الانفجار العظيم، فتسارع التمدد وتأخّرت تفاعلات كانت ستُبدّد فائض المادة الذي قام عليه كل ما نعرفه.

الدراسة نظرية، أي أنها نموذج رياضي لا نتيجة رصد. نشرها الفيزيائيان ريشاف روشان (Rishav Roshan) من جامعة ساوثهامبتون في بريطانيا، وسوديبتا شو (Sudipta Show) من المعهد الهندي للتكنولوجيا في كانبور، في مجلة «فيزيكال ريفيو ليترز» (Physical Review Letters) في 8 سبتمبر. وقد حاورت موقع «لايف ساينس» (Live Science) روشان حول تفاصيلها. وتحمل الدراسة رقم المعرّف الرقمي نفسه الذي تجده في صفحتها بالمجلة.

ما مشكلة المادة والمادة المضادة؟

كان يُفترض أن ينتج الانفجار العظيم كميتين متساويتين من المادة والمادة المضادة. وعندما تلتقي الاثنتان تفني إحداهما الأخرى، فكان المنتظر كوناً خالياً من النجوم والكواكب والبشر. غير أن الكون يحتوي مادةً بكميات وفيرة، والسؤال العلمي: من أين جاء هذا الفائض الطفيف؟

يقول روشان إن اختلال التوازن المرصود بين المادة والمادة المضادة «نشأ عن عمليات تشمل هذه النيوترينوات في الكون المبكر». وفي النموذج المطروح، تترك النيوترينوات الثقيلة عند اضمحلالها فائضاً طفيفاً من اللبتونات، ومنها الإلكترونات، ويتحول هذا الفائض لاحقاً إلى فائض المادة في الكون.

لماذا يُنظر إلى النيوترينو بهذا الاهتمام؟

النيوترينوات من أكثر الجسيمات انعزالاً. فنادراً ما تتفاعل مع المادة الأخرى، حتى إن نيوترينو شمسياً قد يعبر طبقةً من الرصاص سمكها سنة ضوئية كاملة قبل أن يصطدم بذرة. والسنة الضوئية تعادل نحو 5.9 تريليون ميل (9.5 تريليون كيلومتر).

وللنيوترينوات ثلاث «نكهات» تتبدّل أثناء انتقالها. ويعتمد هذا التبدّل على أثر كمومي دقيق لا يحدث إلا إذا كان للنيوترينو كتلة. والنموذج المعياري يتنبأ بأن كتلتها صفر، وهنا تكمن المعضلة.

وكل نيوترينو رُصد حتى اليوم «أيسر اليد». ويحدّد اتجاه اللفّ المغزلي للجسيم (السبين) بالنسبة إلى اتجاه حركته ما إذا كان الفيزيائيون يسمّونه أيسر اليد أو أيمنها. أما النظير الأيمن فافتراضي. ويصفه روشان بأنه جسيم لا يتأثر بالقوة النووية الضعيفة، «على عكس نظيراته أيسرة اليد، التي تُعدّ جزءاً من النموذج المعياري». ويضيف: «يتّصف بأنه بلا شحنة كهربائية وأثقل بكثير».

ويقول روشان إن النيوترينوات اليمنى قد تمتزج بالأيسر منها، وإن هذا يساعد في «تفسير كتلة الأخيرة». وتفسّر آلية «الأرجوحة» (Seesaw) ذلك: تكتسب النيوترينوات العادية كتلها الضئيلة من آثار خافتة لشركائها الثقال. وكلما ثقل الشريك الأيمن خفّ أثره وخفّت كتلة النيوترينو العادي. وتتضمن الصيغة المعتادة ثلاثة نيوترينوات يمنى، لكن اثنين يكفيان لتفسير المعطيات. وتجد شرحاً لهذه الآلية في هذه الوثيقة.

Loading image...

وبحسب روشان، فإن هذه الأفكار «تهدف إلى معالجة عدة قضايا، منها أصل كتل النيوترينوات، واللاتماثل بين المادة والمادة المضادة في الكون، وطبيعة المادة المظلمة».

كيف قد يكون جسيمٌ ثقيل قد حكم الكون المبكر؟

ينمذج الباحثان آثار نيوترينو أيمن مُهمَل في الكون المبكر. وجسيمهما النموذجي أثقل من البروتون بنحو 100 تريليون مرة. وفي البداية تحرك هذا الجسيم بسرعة قريبة من سرعة الضوء. ومع برودة الكون تباطأ، وتركزت طاقته في كتلته، فازدادت حصته من طاقة الكون حتى هيمن عليها إلى أن اضمحلّ إلى جسيمات أخرى.

ويقول روشان إن هذا «يؤثر بدرجة كبيرة في ديناميكيات تمدد الكون المبكر، إذ يقود مرحلةً من هيمنة المادة المبكرة». وتسارُع التمدد يمكن أن يؤخّر التفاعلات إلى أن يبرد الكون أكثر. ويضيف أن ذلك «يؤثر في تفاعلات متعددة من النموذج المعياري».

ومن هذه الآثار طريقة تمييز الكون المبكر بين نكهات اللبتونات. فبعد الاضمحلال، قد تؤثر التفاعلات المتأخرة في هذا التمييز وفي إنتاج المادة. وتحمل الورقة المرجعية التي تستند إليها الدراسة عنوان “Delayed charged Lepton Yukawa equilibration in minimal seesaw”، وقد نُشرت عام 2026 في المجلد 137، العدد 11، المقالة 111802.

وهناك نتيجة لافتة. فنيوترينو أيمن أخف، أثقل من البروتون بنحو 100 مليار مرة، قد ينتج كمية المادة المرصودة. وهذه الكمية قد تتكوّن قبل أن تصبح نكهات اللبتونات متمايزة، رغم أن اضمحلال الجسيم الأثقل يخفّفها.

هل يمكن اختبار الفكرة؟

لا سبيل إلى التحقق منها في المختبر، فالنيوترينوات الثقيلة أثقل من أن تُنتَج في أي مسرّع جسيمات. لكن الأدلة قد تأتي من السماء. فهيمنة النيوترينو الثقيل قد تترك «عقدة» أو انكساراً في الأمواج الثقالية للكون المبكر، وهي تموّجات في نسيج الزمكان. ويرد في هذا السياق مفهوم الأوتار الكونية، وهي عيوب افتراضية خيطية الشكل في الفضاء.

وهناك أداتان قد تُسهمان في هذا الاختبار:

• مهمة «ليزا» (LISA): مهمة فضائية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، يُنتظر إطلاقها نحو عام 2035.

• مرصد «إس كيه إيه أو» (SKAO): مشروع تلسكوب راديوي عملاق يُبنى في أستراليا وجنوب أفريقيا، ويمكنه رصد الأمواج المعنية بتوقيت نبضات أقطاب نجمية بعيدة (النجوم النابضة).

وقد يحمل «همسٌ» خافت من البلازما البدائية الحارة بصمة تلك الحقبة، لكن بترددات تتجاوز قدرة أجهزة الكشف الحالية. وتبقى توقعات الدراسة رهن الاختبار، وهو ما يربطه روشان بالمستقبل، أي «مع دخول هذه المرافق الخدمة وبدء جمع البيانات». وإلى أن يحين ذلك، يظل النيوترينو الأيمن فرضية رياضية متماسكة لا اكتشافاً. لكنها فرضية تستمد قيمتها من سؤالها: هل يعود وجود المادة إلى جسيم ثقيل لا نملك اليوم وسيلة لرؤيته؟