لأول مرة في التاريخ: علماء ينتجون جزيئات الراديوم الباردة في مختبر كوني مصغر

هنا ملخص مُدقق للحقائق لهذا الإنجاز العلمي، استنادًا إلى ورقة بحثية نُشرت في يوليو 2026 في مجلة Science من مختبر هاتزلر (Hutzler lab) في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech).

ما الذي تحقق لأول مرة؟

لأول مرة على الإطلاق، تمكن الباحثون من إنشاء جزيئات غازية باردة تحتوي على عنصر الراديوم المشع (²²⁶Ra) في جهاز معملي بحجم طاولة، وأجروا عليها مطيافية ليزرية عالية الدقة .

بالتفصيل، نجحوا في تصنيع وتبريد (إلى حوالي 4 درجات كلفن) ودراسة الخصائص الطيفية لثلاثة أنواع جزيئية:

• هيدروكسيد الراديوم الأحادي (RaOH)
• أحادي ديوتيروكسيد الراديوم (RaOD)
• أحادي فلوريد الراديوم (RaF)

وكل ذلك باستخدام عينات من الراديوم لا تتجاوز بضعة مليجرامات . هذه هي المرة الأولى التي تُحضّر فيها جزيئات الراديوم في حالة باردة منخفضة السرعة، مناسبة لإجراء قياسات كمومية فائقة الدقة .

لماذا الراديوم مهم لحل لغز المادة المضادة؟

نواة ذرة الراديوم على شكل كمثرى (مشوهة ثماني القطب) . معظم النوى الذرية كروية أو بيضاوية قليلاً، لكن النوى الكمثرية الشكل غير متماثلة. هذا التشوه يضخم بشكل هائل حساسية التأثيرات التي تخالف التناظر — بمقدار 1000 مرة مقارنة بالنوى الكروية — مما قد يفسر لماذا سادت المادة على المادة المضادة في الكون المبكر .

وعند إضافة تعزيز الحساسية الجزيئية (أيضًا 1000 مرة) فوق تعزيز النواة، تصبح جزيئات الراديوم أدوات قوية بشكل استثنائي لاستكشاف فيزياء ما وراء النموذج القياسي .

كيف تغلب الباحثون على صعوبات التعامل مع الراديوم؟

الراديوم عنصر شديد الإشعاع، شديد التفاعل الكيميائي، ومتوفر بكميات ضئيلة جدًا (بدؤوا بحوالي 1 مليجرام من ملح نترات الراديوم ²²⁶Ra، وهو نشاط إشعاعي يبلغ حوالي 1 ملي كوري) . طور الفريق حلاً متعدد الخطوات:

• إنتاج هدف جديد: أذابوا ملح الراديوم ووضعوا أجزاء دقيقة جدًا (ميكروجرام) على رقائق ذهبية، ودمجوها مع أهداف صلبة من مواد متفاعلة (مثل هيدروكسيد الكالسيوم لصنع RaOH) داخل خلية نحاسية .
• الاستئصال بالليزر في غاز تبريد فائق البرودة: استخدم ليزر نابض لتبخير المواد المتفاعلة، لتتفاعل الجذور الحرة الناتجة في الطور الغازي داخل خلية مبردة إلى حوالي 4 درجات كلفن بواسطة غاز الهيليوم، مما أدى فورًا إلى تبريد الجزيئات .
• كيمياء مدفوعة بالليزر: بالنسبة لـ RaOH، تم دفع التفاعل Ra + H₂O → RaOH + H بواسطة الاستئصال بالليزر، ثم تم كشف الجزيئات عبر مطيافية التألق المستحث بالليزر مع خلفية ضئيلة للغاية .
• السلامة والاحتواء: الجهاز كاملًا صغير الحجم (أقل من متر واحد ارتفاعًا) ومحكم الإغلاق، مما يحافظ على الإشعاع داخل الجهاز مع السماح لأشعة الليزر بالدخول .

وصف الباحثون العملية بأنها تشبه صنع الحلوى: لوحة الهدف تشبه عود المصاصة، ملح الراديوم يشبه السكر، وغاز التبريد هو خطوة التبريد التي تصلب المنتج النهائي .

الخطوات التجريبية التالية

• التبريد بالليزر والمصائد الضوئية: القياسات الطيفية التي تم الحصول عليها تُظهر أن جزيئات RaOH وRaF تمتلك بنية إلكترونية مناسبة للتبريد بالليزر، مما سيمكن من إنتاج عينات فائقة البرودة في مصائد .
• قياسات كمومية فائقة الدقة: مع جزيئات الراديوم الباردة المحصورة، سيبحث العلماء بدقة عالية عن العزوم ثنائية القطب الكهربائية (EDMs) وعزوم شيف النووية — وهي إشارات تدل على وجود جسيمات وقوى جديدة قد تفسر تفوق المادة على المادة المضادة .
• بروتوكولات الساعة الجزيئية: نهج تكميلي يستخدم 'ساعات جزيئية مهندسة' مع جزيئات إيتربيوم ثقيلة لتقليل فك الترابط والضوضاء، مما يزيد من الحساسية .
• التوسع لنوى غريبة أخرى: تم تصميم الطريقة لتكون قابلة للتطبيق على نوى أخرى نادرة ومشوهة (مثل الرادون والبروتكتينيوم)، مما يفتح الباب لبرنامج أوسع من الاستشعار الكمومي الجزيئي .