ماذا يحدث فعلاً عند تلاقى الأشعة الضوئية؟ كشف جديد في عالم الفيزياء

يُعد فهم كيفية تفاعل الضوء مع نفسه من المواضيع التي أثارت اهتمام الباحثين، حيث تشير الدراسة الجديدة المعتمدة على بيانات من مصادمات الجسيمات في منشأة سيرن إلى أن الضوء قد يخضع لتفاعلات ذاتية غير مباشرة في ظروف خاصة تحكمها ميكانيكا الكم، وهو ما يغير المفهوم التقليدي الذي يرى أن شعاعي ضوء يمران عبر بعضهما دون تأثير متبادل.

كيفية تفاعل الضوء مع نفسه عبر جسيمات افتراضية في سياق ميكانيكا الكم

حسب ميكانيكا الكم، يمكن للفوتونات أن تؤثر على مسارات بعضها بعضاً عبر ظاهرة تعرف بالتبعثر الكمومي للضوء عبر الضوء، حيث تنشأ بين الفوتونات جسيمات “افتراضية” تحمل طبيعة خاصة وتظهر لفترات وجيزة جداً داخل الفراغ، قبل أن تتلاشى سريعاً. هذه الجسيمات لا يمكن رؤيتها أو قياسها مباشرة، لكنها تتدخل في سلوك الفوتونات، فتُركّب نوعًا من الحوار الخفي بين أشعة الضوء في أعماق الفراغ.

يشرح جوناس ماجر من معهد الفيزياء النظرية بجامعة فيينا للتكنولوجيا أن الجسيمات الافتراضية هي المفتاح لفهم هذا التفاعل، حيث يصعب رصدها لكنها تؤثر بشكل ملموس على الجسيمات الحقيقية، ولا يمكن حساب سلوك الفوتونات بشكل دقيق دون أخد تأثير هذه الجسيمات بعين الاعتبار.

الدور البارز للميزيونات ذات النمط التنسوري في تبعثر الضوء مع نفسه

لطالما اعتقد الفيزيائيون أن الإلكترون والبوزيترون يلعبان الدور الأساسي في تبعثر الفوتونات من خلال ظهور أزواجهما الافتراضية واختفائها، إلا أن النتائج الحديثة التي نشرتها دورية “فيزيكال ريفيو لينرز” كشفت أن هناك جسيمات افتراضية أخرى تلعب دورًا أكبر، وهي الميزيونات ذات النمط التنسوري.

هذه الجسيمات تؤثر ليس فقط على تبعثر الضوء، بل يمكن أن تؤثر بالتوازي على الخواص المغناطيسية لجسيمات “الميونات”، التي تعد جزءً مهمًا في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. يشير هذا الكشف إلى أن عمليات التبعثر الكمومي للضوء أكثر تعقيدًا مما كان معروفًا سابقًا، ويعيد النظر في دور الجسيمات الافتراضية في الفيزياء الحديثة.

أهمية تفاعل الضوء مع نفسه في فهم الفيزياء الكمومية والنموذج القياسي

يعتبر الميون جسيماً محوريًا في التجارب المتعلقة بالنموذج القياسي، ولا تزال نتائج قياس عزم الميون المغناطيسي تصادم الكثير من التوقعات النظرية، مما يطرح احتمالات وجود فيزياء جديدة خارج النماذج التقليدية، لكن للتأكد يجب أن تكون الحسابات الدقيقة لجميع التفاعلات النادرة، ومنها تفاعلات الضوء مع نفسه، مضبوطة تمامًا.

فهم هذه التفاعلات يعمق إدراكنا للفراغ الكمومي، والجسيمات الافتراضية، ويمتد إلى طبيعة الزمكان ذاته؛ فلا يقتصر الأمر على تعديل نظرتنا للضوء فقط، بل يفتح الباب أمام إعادة النظر في القوانين التي تحكم العالم الذري ودون الذري، ويدعم جهود البحث عن فرضيات فيزيائية أوسع وأكثر شمولا.

توضح النتائج أن الضوء، برغم سلوكه المعروف على المستوى اليومي، يخوض حوارًا كموميًا مع نفسه داخل الفراغ، يجعلنا نعيد التفكير في القوانين الفيزيائية التي نظنها ثابتة، كما يعزز من فرص الوصول إلى فهم أعمق للظواهر التي تحكم الكون على نطاقات صغيرة جدًا بعيدًا عن الرصد المباشر.