تعج الأرض بالعديد من الإنجازات عالية السرعة، سواء كانت ذلك في إطلاق مركبة فضائية، سباق سيارات حول المضمار، أو حتى فهد يندفع نحو فريسته. ولكن ما هو الشيء الأسرع على وجه الأرض؟ الإجابة تعتمد على كيفية تحديد “الشيء” و”على وجه الأرض”. والمرشحون الرئيسيون – النيوترينو والفوتونات – لا يمكن رؤيتهم بالعين المجردة.
الفوتونات والنيوترينو
يبدو أن أكثر إجابة واضحة هي الضوء. في الفراغ، يسافر الضوء بسرعة تقدر بحوالي 186,000 ميلا في الثانية (300,000 كيلومتر في الثانية). لا شيء في الكون الذي نعرفه يمكن أن يتجاوز هذه السرعة.
لكن هل الضوء شيء؟ الفيزيائيون لا يتفقون تمامًا حول ذلك. بعضهم يقول لا، لأن الضوء ليس لديه كتلة. يقول آخرون نعم – بسبب غرائب الميكانيكا الكمومية، يعتبر الضوء في نفس الوقت موجة وجسيم. ويتفق معظم الفيزيائيين على أن الجسيمات هي أشياء.
الفوتونات والجسيمات السريعة
في الفراغ الفضائي، تعتبر تلك الجسيمات، التي تُدعى فوتونات، هي أسرع الأشياء، وفقًا لجون ماثيوز، فيزيائي في جامعة يوتا.
في الأرض، يصبح الأمر أكثر تعقيدًا، ما لم تكن في غرفة فراغ. عندما يصطدم الفوتون بغلاف الغلاف الجوي للأرض، يبطء قليلاً. وتحت ظروف معينة، يمكن أن يكون لديها منافسة. وذلك لأنه ليس كل الجسيمات تتأثر بالغلاف الجوي بنفس الطريقة التي تؤثر بها الفوتونات.
النيوترينو
لكن الجسيمات السريعة التي تأتي من الأشعة الكونية فائقة الطاقة، التي تمطر على الأرض من الفضاء، تعتبر أسرع من الفوتونات. يقول جاستن فاندنبروك، فيزيائي الجسيمات في جامعة ويسكونسن-ماديسون، إن جسيمًا معينًا يدعى النيوترينو هو صاحب السرعة القصوى.
الاكتشاف في القطب الجنوبي
تم وضع كاشفات داخل كتلة ثلج بحجم 1 كيلومتر مكعب في تجربة طويلة الأمد في جنوب القطب تُعرف باسم IceCube، على أمل العثور على نيوترينو ذات طاقة عالية. يمكن للنيوترينو أن يسافر بسرعة أكبر من الضوء داخل الثلج. وعندما يتصادم هذا النيوترينو ذو الطاقة العالية مع نواة ذرة في الثلج، يمكن أن ينتج جسيمات فائقة السرعة تسمى إشعاع تشيرنكوف، مما يجعل النيوترينو قابلًا للاكتشاف بشكل غير مباشر. في عام 2016، اكتشف علماء IceCube أعلى طاقة نيوترينو تم تقييمها بعناية حتى الآن.
أسرع شيء في كوننا
“بقدر ما نعلم، هذه هي أسرع جسيمات تم رؤيتها على الإطلاق”، وفقًا لبيل لويس، فيزيائي في مختبر لوس ألاموس الوطني. يمكن لجسيمة ذات كتلة الوصول إلى سرعة الضوء في الفراغ، ولكن إذا كانت خفيفة جدًا وكانت لديها الكثير من الطاقة، يمكن أن تقترب كثيرًا.
وفي الوقت نفسه، تتم إنتاج هذه الجسيمات فائقة السرعة والتي تحطم الأرقام القياسية “عن طريق معجلات الجسيمات الطبيعية الموجودة في الكون”، كما يقول فاندنبروك. “لا نعرف كيف تعمل، ولكن هذا حقًا يظهر لك مدى روعة الطبيعة مقارنة بالبشر”.
اقرأ أيضًا
ناسا تبحث عن متقدمين لعيش تجربة المريخ دون مغادرة الأرض
