فيزيائي جامعة واشنطن ديفيد هيرتزوج لا أستطيع الانتظار لمعرفة كيف عمل مئات الباحثين في مشروع العبقري غريب الأطوار المعروف باسم تعاون مون جي-2 وعندما يسمعون أن كل واحد منهم فاز بآلاف الدولارات مقابل هذا العمل، فسوف يستجيبون.
تأتي الأموال من جائزة الاختراق للفيزياء الأساسية لهذا العام والتي تبلغ قيمتها 3 ملايين دولار، والتي سيتم منحها خلال حفل أقيم في لوس أنجلوس الليلة. قرر هيرتزوغ وزملاؤه أن الجائزة يجب أن تقسم بالتساوي بين جميع مؤلفي الأوراق البحثية المتعلقة بسلسلة تجارب الميون التي استمرت لعقود.
قال هيرتزوج: “هناك طلاب دخلوا وخرجوا من هذا الأمر لمدة عامين أو أقل”. “سيُصدمون بشيء فعلوه في حياتهم منذ وقت طويل ولا يتذكرون القيام به. سوف يتلقون مكالمة هاتفية أو بريدًا إلكترونيًا من الأشخاص المبتكرين، وسيكونون مثل، “ماذا!؟” “إنه نوع من المرح.”
وقال هيرتزوج إن الأموال سيتم تقاسمها من قبل حوالي 400 باحث شاركوا في تجارب الميون G-2 في فيرميلاب في إلينوي ومختبر بروكهافن الوطني في نيويورك. وتكرم الجائزة أيضًا الدور الذي لعبه مركز أبحاث CERN الأوروبي منذ عام 1959. وقال هيرتزوغ: “كان هناك رجل عجوز جدًا جدًا لا يزال على قيد الحياة من التجربة التي أجريت في السبعينيات، لكنني أعتقد أنه مات”.
وعلى الرغم من أن الحسابات الدقيقة لم يتم التوصل إليها بعد، فإن تقسيم مبلغ 3 ملايين دولار على 400 شخص سينتج 7500 دولار لكل مستلم. وقال هيرتزوج: “لا يوجد شيء يمكن التخلص منه إذا كنت طالبًا أو شابًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه”.
لحظة كبيرة لمون
أنشأ المستثمر التكنولوجي الروسي المولد يوري ميلنر وزوجته جوليا ميلنر جائزة الاختراق في عام 2012 للاعتراف بالإنجازات في الفيزياء الأساسية والرياضيات وعلوم الحياة. لقد أرادوا أيضًا إضافة شيء على غرار هوليوود إلى التصور العام للعلماء، بل وذهبوا إلى أبعد من ذلك طرح السجادة الحمراء للمشاهير في “حفل توزيع جوائز الأوسكار للعلوم”. ضمت تشكيلة هذا العام روبرت داوني جونيور، إيلين جو، آن هاثاواي، باريس هيلتون، سلمى حايك بينولت وميشيل يوه.
3 ملايين دولار جائزة الاختراق وهي أغنى جائزة علمية في العالم، حيث تتجاوز ما يقرب من 1.2 مليون دولار تمنح للحائزين على جائزة نوبل. تم منح أكثر من 344 مليون دولار منذ إنشاء برنامج الجوائز. جامعة واشنطن الفائزين السابقين الفيزيائيون إريك إيدلبيرجر، لوكاس فيدكوفسكي، جينس جوندلاخ، وبلين هيكيل، بالإضافة إلى عالم الكيمياء الحيوية ديفيد بيكر.
تتطرق جائزة هذا العام في الفيزياء الأساسية إلى جهد طويل الأمد للتوفيق بين النتائج التجريبية وواحدة من أنجح النظريات العلمية في التاريخ: النموذج القياسي فيزياء الجسيمات. تحدد النظرية إطارًا لتصنيف وفهم مجموعة من الجسيمات دون الذرية، بما في ذلك الميون، الذي يشبه الإلكترون ولكنه أضخم منه بـ 207 مرات.
يتنبأ النموذج القياسي بخصائص مختلفة للميون. إحدى هذه الخصائص هي قوة واتجاه المجال المغناطيسي للميون، المعروف باسمه لحظة مغناطيسية. أبسط صياغة للنظرية تعطي قيمة العزم المغناطيسي للميون، ممثلة في المعادلات بالحرف g، تساوي 2.
ومع ذلك، هناك أشياء قليلة في فيزياء الجسيمات بهذه البساطة. قامت الاختبارات التجريبية بقياس عامل g ليكون أكبر بقليل من 2، وأصبح هذا الشذوذ محور تجارب الميون g-2 (يُنطق “meow-on g-minus-two”).
إذا كان هناك عدم تطابق مؤكد بين النموذج القياسي والنتائج التجريبية، فقد يفتح ذلك الباب أمام فيزياء جديدة. على سبيل المثال، ربما تكون مجموعات جديدة كاملة من الجسيمات دون الذرية التي لم تتنبأ بها النظرية قد أفلتت بطريقة أو بأخرى من الملاحظة المباشرة. ولذلك، بذل الفيزيائيون في جميع أنحاء العالم جهودهم لتحديد قيمة g إما لسد الفجوة بين التجربة والنظرية أو للتركيز على حدود جديدة في الفيزياء.
على مدى السنوات القليلة الماضية، أجرى الفيزيائيون تجارب تجريبية متزايدة التعقيد باستخدام مغناطيسات قوية في CERN وBrookhaven وFermilab. وقد انخرط هيرتزوج في هذا البحث منذ ذلك الحين ينضم بروكهافنمنذ ما يقرب من 30 عامًا، وكان جزءًا من الفريق في عام 2013 عندما قام المغناطيس الرئيسي العملاق بالتجربة تم نقله من Brookhaven إلى Fermilab.
أدى كل تشغيل إلى تقليل عدم اليقين حول القيمة الدقيقة لـ g. حصل على أعلى إنجاز من نسخة من تجربة فيرميلاب عام 2025.
وقال هيرتزوغ: “لقد حددنا هدفًا يتمثل في 140 جزءًا في المليار وحصلنا على 127 جزءًا في المليار”. “عندما كتبنا الاقتراح، كنا طموحين قدر الإمكان، لأننا أردنا أن يؤيدنا الناس. ثم قمنا بتسوية جميع الأخطاء المنهجية، بشكل أفضل مما توقعنا. ثم جاءت أخطاء جديدة، مما جعلنا نعاني قليلاً.”
وفي الوقت نفسه، كان فيزيائيون آخرون يتصارعون مع النماذج النظرية. لقد أخذ في الاعتبار التأثيرات الدقيقة للغاية للجزيئات التي تدخل وتخرج رغوة الكم ويعتقد أنه يخلق نسيج الزمكان على أصغر نطاق. في العام الماضي، توصل نموذج إلى مجموعة من القيم النظرية لـ g التي تداخلت مع نطاق القيم التجريبية من تعاون muon g-2.
وقد دفع هذا البعض إلى الادعاء بأنه لم يكن هناك أي شذوذ على الإطلاق. “إن تجربة فيزياء الجسيمات الشهيرة لم تنته بضجة، بل بتذمر.” ذكرت مجلة العلوم. ولكن مرة أخرى، هناك أشياء قليلة في فيزياء الجسيمات بهذه البساطة. أصر هيرتزوغ على أن التقارير حول زوال لغز الميون مبالغ فيها إلى حد كبير.
قال: “لقد رفعت يدي، لأنه بعد العمل على هذا لمدة 30 عامًا، من المخيب للآمال بعض الشيء أن الأمر ليس واضحًا.” “لم يتغير العدد الذي أوصوا به فحسب، بل تغير مستوى اليقين بشأن عددهم بشكل كبير. إن عدم اليقين بشأن التوصية الرئيسية كبير جدًا حقًا. لقد تغير، ولكنه كبير جدًا أيضًا.”
وقال هيرتزوج إن جائزة الاختراق تعترف باكتشاف علمي لا يزال قيد التقدم. وأضاف: “هذه القصة لم تنته بعد”. “تدور القصة في الواقع حول الإنجاز الاستثنائي لدقة هذا القياس الدقيق الذي يسبر الطبيعة على هذا المستوى العميق والعميق.”
هل سيكون هناك إجابة محددة للغز الميون؟
وقال هيرتزوغ: “نحن لا نعرف ذلك بعد، لكنه يستحق المعرفة، بدلاً من التحليق في سحابة عملاقة من الغموض”. “لذا، أعتقد أننا سنكتشف في غضون سنوات قليلة أين سينتهي الأمر في النهاية…. من يدري ما إذا كان سيقودنا إلى فصل آخر في هذا العمل. لكنني واثق من أننا سنكتشف ذلك.”
ليلة عظيمة للنجاحات
مُنحت جائزة الاختراق لتعاون Muon G-2 لمئات الباحثين من 31 مؤسسة في سبع دول، ولكن تم اختيار أربعة أعضاء فقط من الفريق ليصعدوا على المسرح في حفل توزيع الجوائز الليلة. وانضم إلى هيرتزوغ كريس بولي من فيرميلاب، وويليام مورس من بروكهافن، ولي روبرتس من بروكهافن وجامعة بوسطن.
مُنحت جائزة خاصة مدى الحياة للفيزياء الأساسية للمنظر ديفيد جروس من معهد كافلي للفيزياء النظرية بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا. فاز جروس بحصة 2004 جائزة نوبل في الفيزياء سد الثغرات الموجودة في النموذج القياسي المتعلقة بالقوة النووية القوية. في الآونة الأخيرة، ساعد في الكتابة خطة وطنية تاريخية مدتها 40 عامًا لفيزياء الجسيمات.
تم منح ثلاث جوائز في علوم الحياة:
- تم تكريم جان بينيت وكاثرين هاي وألبرت ماغواير من جامعة بنسلفانيا لتطويرهم علاجًا لضمور الشبكية الوراثي الذي أصبح العلاج الرائد في العالم ضد شبكية العين. أول علاج جيني معتمد من إدارة الغذاء والدواء لمرض وراثي.
- وذهبت جائزة أخرى إلى ستيوارت أوركين، وهو طبيب في كلية الطب بجامعة هارفارد ومستشفى بوسطن للأطفال. وسوي لو ثين في المعهد الوطني للقلب والرئة والدم لتوضيح الآليات الكامنة وراء التحول من الهيموجلوبين الجنيني إلى الهيموجلوبين البالغ. التحقق من صحته كهدف علاجي لمرض الخلايا المنجلية والثلاسيميا بيتا..
- فازت روزا ريدميكرز من مايو كلينك وبريان تراينور من المعهد الوطني للشيخوخة بالجائزة الثالثة في علوم الحياة عن هذا الاكتشاف. السبب الوراثي الأكثر شيوعًا لمرض التصلب الجانبي الضموري والخرف الجبهي الصدغي.
حصل فرانك ميرل من معهد الدراسات العلمية العليا في باريس على جائزة هذا العام للإنجاز في الرياضيات. اختراقات في معادلات التطور غير الخطية. قد يكون لعملهم آثار تتراوح بين هندسة الطيران والسلامة إلى الفيزياء الفلكية.
من جانبه، لا ينوي هرتزوغ الاكتفاء بما حققه من أمجاد. على الرغم من أن تعاون Muon G-2 يقترب من نهايته، فقد انضم إلى الفريق تجربة أخرى في فيزياء الجسيمات تسمى بايونير. ستبحث هذه التجربة في التناقضات بين النموذج القياسي وملاحظات اضمحلال البيون. كما كان الحال مع تجارب الميون G-2، هناك احتمال أن يشير بايونير إلى الطريق إلى فيزياء تتجاوز النموذج القياسي.
وقال هيرتزوج “هذه فرصة ذهبية لسوق الأسهم”. “هذه هي الطريقة التي أنظر إليها.”
موقع جوائز الاختراق قريب القائمة الكاملة للجوائز لهذا العامبما في ذلك الفائزين بجائزة نيو هورايزنز لعلماء الفيزياء والرياضيات في بداية حياتهم المهنية، وجائزة مريم ميرزاخاني نيو فرونتيرز لعلماء الرياضيات، وجائزة فيرا روبين نيو فرونتيرز الافتتاحية للفيزيائيات.
قام هيرتزوغ والفيزيائي مارتن هوفريشتر من جامعة برن بمراجعة نتائج تجارب الميون g-2 في ورقة بحثية ما قبل الطباعة بعنوان “اللحظة المغناطيسية غير العادية للميون: الحالة والمنظور.”
