ماهي لبنات المادة
ما هي اللبنات الأساسية للمادة
نعلم جميعًا أنه يمكن الحصول على الذرات من خلال تقسيم المادة إلى أجزاء أصغر ، فالذرات هي أصغر جزء من المادة بخصائصها فإذا قمنا بتقسيم الذرة ، فإن ما نحصل عليه لن يكون له نفس خصائص المادة التي بدأنا استخدامها وكما نعلم جميعًا ، تتكون الذرة من نواة محاطة بالإلكترونات ، وتتكون النواة من كتل البروتونات والنيوترونات لذلك ، نحللها في النهاية إلى ثلاثة أجزاء ونحن نعلم أن البروتونات والنيوترونات متماثلة تقريبًا في كل شيء ، باستثناء أن البروتونات يتم شحنها عندما يكون النيوترون متعادلًا أما الإلكترون فهو الشئ المشترك ، لكل المادة نظراً لأنه موجود في جميع الذرات ، حيث يوجد في الهيدروجين (حيث تتكون نواته من بروتون واحد فقط) إلى أن (تتكون نواته من 103 بروتون و 154 نيوترون) كما يمكن للذرات تبادل الإلكترونات ، و يمكن للإلكترونات أن تتجول بحرية بين الذرات في مواد معينة.
ومع ذلك ، هذه ليست النهاية ، فهذه الجسيمات الثلاثة ليست البنات الأساسية للمادة ، حيث أنه مع تقدم التكنولوجيا وبناء مسرعات طاقة أكثر تقدمًا وأعلى ، حيث يمكن تسريع البروتونات إلى طاقات أعلى ، وعندما يتم وضع حزمتين من البروتونات عالية الطاقة في وضع التصادم ، يمكن لنا أن نرى الجسيمات متناثرة من الاصطدام ، وهذا بالتأكيد سوف ينتج إلى عدم تحطيم كرة الورك إلى شظايا عشوائية وتكون مثل تحطيم كرة زجاجية وهذا على العكس من ذلك ، فهذه الجسيمات لها خصائصها و لونها الخاص وحتى نكهتها الخاصة.
تعريف لبنات المادة
الكوارك واللبتونات ، و هي المكونات الأساسية للمادة وتعتبر جسيمات عنصر في النموذج القياسي الحالي ، حيث تحتوي الكواركات على 6 نكهات ، ويمكن لهذه النكهات أن تأخذ في الحسبان أكثر من 200 ميزون و باريون معروف ، وأشهر الباريونات هي البروتونات والنيوترونات التي تتكون من الكواركات ، حيث يمكن ملاحظة الكواركات على أنها عناقيد تتكون من كواركين فقط (ميزونات) أو ثلاثة (باريونات) و يدعي بعض الناس أنهم لاحظوا جسيمات مكونة من خمسة كواركات ، لكن التجارب لم تثبت وجودها بعد.
حيث تتحد الكوارك لتشكل جسيمات معقدة تسمى الهادرونات ، وأكثرها استقرارًا هي البروتونات والنيوترونات ، وهي جزء من النواة ، الذي لا يمكن أن تظهر الكوارك في شكل حر واحد لأنها دائمًا ما تكون محاصرة في ثنائي الهادرونات (الميزونات) أو ثلاثية (الباريونات) مثل البروتونات والنيوترونات وتسمى هذه الظاهرة ب تقييد اللون ، حيث يتم استخراج المعلومات حول الكواركات من تجارب وملاحظات الهادرونات.
ما هي الجسيمات الأولية
الجسيمات الأولية هي أصغر كتل بناء معروفة في الكون حيث يعتقد الناس أنه ليس له بنية داخلية ، مما يعني أن الباحثين يرونه كنقطة صفر أحادية البعد لا تشغل الفضاء و قد يكون الإلكترون هو الجسيم الأولي الأكثر شيوعًا ، لكن النموذج القياسي للفيزياء الذي يصف التفاعل بين الجسيمات وتقريبًا جميع القوى يمكنه تحديد عشرة جسيمات أولية كاملة.
وتعتبر الكوارك ، التي تتكون منها البروتونات والنيوترونات ، جسيمًا أوليًا آخري إلى جانب اللبتونات ، فإن الكواركات هي ما نعتبره مهمًا حيث يعتقد العلماء أن الذرة هي أصغر جسيم ممكن ، و في نهاية القرن العشرين ، كانت نواة الذرة تتكون من البروتونات والنيوترونات.
أنواع الكوارك
هناك ستة أنواع من الكواركات تسمى النكهات علوي ، سفلي ، ساحر ، غريب ، فوق وتحت ولكل منهما زوج من المجموعات ، وجودة الكواركات العلوية والسفلية أقل من جودة الكواركات الأخرى في عملية تسمى تحلل الجسيمات ، حيث تتأرجح الكوارك الأثقل بسرعة لأعلى ولأسفل حتى تصبح الكتلة الأثقل حالة كتلة أخف وهذا هو السبب في أن الكوارك العلوية والسفلية هي الأكثر استقرارًا وتواجدًا في الكون ، وتسمى الكواركات السحرية والغريبة ، ولا يتم إنتاج الكواركات العلوية والسفلية إلا عن طريق الاصطدامات عالية الطاقة (مثل تلك المستخدمة في مسرعات الجسيمات أو التي تنتجها الأشعة الكونية ) وكما ذكرنا هناك ستة أنواع من جسيمات الكوارك ، وتسمى هذه الأنواع أيضًا عوامل النكهة ، والفرق بين هذه الأنواع المختلفة هو أنها تتمتع بخصائص الشحنة بالإضافة إلى الكتلة ، ويمكن استخدام هذه الأنواع مع زوج من المجموعات ، مثل على النحو التالي:
- لأعلى ولأسفل.
- فوق وتحت.
- غريب وساحر
كل نوع سابق من الكوارك له كوارك مضاد عندما يكون للجسيم المضاد الرقم الكمي المعاكس للكوارك.
ما هي الكواركات وخصائصه
يمكن توضيح مفهوم الكوارك من خلال تحديد تكوين الذرة فإن النواة تتكون من نيوترونات وبروتونات ، وهذه المكونات هي أحد أمثلة الهادرونات ، وهي أجسام دون ذرية مكونة من كوارك لذلك ، يشير مصطلح الكواركات إلى نوع من المصفوفة في الفيزياء ، فهي مرتبطة ببعضها البعض لتكوين الهادرونات ، ومثل جميع أنواع الجسيمات الأخرى ، حيث تحتوي الكوارك على أجسام مضادة تسمى الكواركات المضادة ، والفرق بين الكواركات والكواركات المضادة هو أنها تتفاعل المصفوفة الوحيدة من خلال الجاذبية والقوة الكهرومغناطيسية والتفاعل النووي القوي وبعبارة أخرى ، يتفاعلون في القوى الأساسية الأربعة للفيزياء ، ويجب ملاحظة أن الكواركات لا يمكن أن توجد بشكل مستقل نظراً لأنها موجودة دائمًا في مجموعة من الكواركات الأخرى ؛ حيث يطلق على هذه الظاهرة قفل أو حظر الكواركات وبسبب هذه الخاصية ، لا يمكن قياس خصائص الكوارك مباشرة (مثل الكتلة) لذلك ، يمكن الاستدلال على هذه الخصائص من الجسيمات المكونة ، وبالإضافة إلى ما سبق ، سنتعرف بعض الخصائص تحيط بالكواركات :-
ترتبط خاصية كوارك ارتباطًا وثيقًا بكثافة اللون حتى لو كان هناك ما يكفي من الطاقة للفصل ، سيتم إنتاج زوج من الكواركات والكواركات المضادة ودمجها مع أي كواركات متاحة لإنتاج جسيمات الهادرون.
تظهر نتائج قياس خصائص الكوارك أنه فيرميون ، ويتبع مبدأ استبعاد البولي لأنه يحتوي على دوران غير صحيح إنه +1/2 أو -1/2 في التفاعل النووي القوي حيث يحدث تبادل الغلوون ، ويتغير لون الكواركات ، مما يعني أن البوزونات أو الجسيمات الأولية ليس لها كتلة ، ولها نواقل قياسية ، وتحمل شحنة اللون.
لماذا سمى الكوارك بهذا الاسم
قامت جيل مان بتسمية الكوارك بعد سماع صوت البطة ، حيث استغرق الأمر بعض الوقت لتهجئة المصطلح الجديد بشكل صحيح ، حتى وجد كلمة “كوارك” في كتاب جيمس جويس “صحوة فنغ هانز” .
يسمى الكوارك “راكين” باللغة العربية ، وهو مشتق من كلمة “ركن” وهو استعارة ، وهو أحد الجسيمات المعمارية ، والجسيمات مثل البروتونات أكبر.
ويتميز
الكواركات
بأن لها ستة نكهات و هناك العديد من الأسباب لتسمية النكهة باسمها الحالي ، فمصطلح “الركن العلوي والسفلي” ناتج عن ملف النظائر الذي يحمل العناصر العلوية والسفلية ، وتم تسمية الركن الغريب بهذا الاسم لأنه تكون من أحد الجسيمات الغريبة الموجودة في الأشعة الكونية قبل سنوات من ظهور نموذج الأشعة ؛ تعتبر هذه الجسيمات “غريبة” لأنها غير عادية للغاية ولها عمر طويل.[1]