Language
Country/Area
No result found
العالم الرائع للجسيمات الأولية: هل يوجد حقًا 61 نوعًا فقط من الجسيمات في عالمنا؟
تتفاعل الجسيمات الأساسية مع بعضها البعض بطرق معقدة، بوساطة البوزونات، بما في ذلك القوة الكهرومغناطيسية، والقوة الضعيفة، والقوة القوية.
ومن المثير للاهتمام أن الكواركات لا يمكن أن توجد بشكل مستقل، بل في شكل هادرونات؛ وتسمى الجسيمات التي تحتوي على عدد فردي من الكواركات في الهادرون بالباريونات، في حين تسمى الجسيمات التي تحتوي على عدد زوجي من الكواركات بالميزونات. تتكون البروتونات والنيوترونات في المقام الأول من الباريونات وتشكل الغالبية العظمى من المادة التي نستخدمها في حياتنا اليومية. بالمقارنة مع البروتونات والنيوترونات، فإن الميونات غير مستقرة وتوجد فقط لبضعة ميكروثانية.
لكل جسيم جسيم مضاد له، له نفس كتلة الجسيم ولكن شحنته معاكسة. على سبيل المثال، الجسيم المضاد للإلكترون هو البوزيترون. وهذا يعني أن وجود الجسيمات المضادة والمادة المضادة ممكن نظريا.
تظهر الأبحاث ذات الصلة أن التفاعل بين الجسيمات والجسيمات المضادة يمكن أن يؤدي إلى فناءها وتحولها إلى جسيمات أخرى، وهو ما يؤكد بشكل أكبر تعقيد المادة.
بالنسبة لبعض الجسيمات، مثل الفوتونات، فهي بمثابة جسيمات مضادة لنفسها. هذه الجسيمات الأولية هي في الواقع حالات مثارة من المجالات الكمومية، والتي هي المسؤولة عن التفاعلات بين الجسيمات. النموذج القياسي هو النظرية السائدة التي تشرح هذه الجسيمات الأولية وتفاعلاتها. تظل كيفية دمج الجاذبية مع نظريات فيزياء الجسيمات الحالية مشكلة لم يتم حلها بعد. وقد تم اقتراح العديد من النظريات مثل نظرية الجاذبية الكمومية الحلقية ونظرية الأوتار ونظرية التناظر الفائق لحل هذه المشكلة.
الخلفية التاريخيةإن فكرة أن المادة تتكون من جسيمات أولية تعود إلى القرن السادس قبل الميلاد. بحلول القرن التاسع عشر، استنتج جون دالتون، من خلال عمله في علم القياس الكيميائي، أن كل عنصر في الطبيعة يتكون من نوع فريد من الجسيمات. وأظهرت الأبحاث اللاحقة أن الذرات ليست الجسيمات الأساسية للمادة، بل تتكون من جزيئات أصغر (مثل الإلكترونات).
بعد دخول القرن العشرين، أدى استكشاف الفيزياء النووية والفيزياء الكمومية إلى اكتشاف الانشطار النووي والاندماج النووي في عام 1939، مما لم يؤدي إلى تحفيز تطوير الأسلحة النووية فحسب، بل عزز أيضًا تطوير فيزياء الجسيمات الحديثة.
خلال فترة الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين، تم اكتشاف جزيئات مختلفة في تصادمات عالية الطاقة، وهي الظاهرة المعروفة باسم "حديقة الحيوانات الجسيمات"، والتي ألهمت علماء الفيزياء للتفكير في مشاكل جديدة تتعلق باختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة.
بعد اقتراح النموذج القياسي، كشف علماء الفيزياء أن "حديقة الجسيمات" المجنونة هذه تشكلت من خلال الجمع بين عدد قليل من الجسيمات الأساسية، مما يمثل بداية فيزياء الجسيمات الحديثة.
مقدمة إلى النموذج القياسي
التصنيف الحالي لجميع الجسيمات الأولية يتم تفسيره في المقام الأول من خلال النموذج القياسي، والذي اكتسب قبولاً واسع النطاق وتأكيدًا تجريبيًا في منتصف سبعينيات القرن العشرين. يصف النموذج القياسي التفاعلات الأساسية الثلاثة، القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية، ويستخدم البوزونات الوسيطة لشرحها، بما في ذلك ثمانية غلوونات، وبوزونات W−، وW+، وZ، والفوتون. يتضمن النموذج القياسي أيضًا 24 فرميونًا أساسيًا (12 جسيمًا وجسيماتها المضادة) والتي تشكل اللبنات الأساسية لجميع المادة.
ويتنبأ النموذج القياسي أيضًا بوجود بوزون هيغز. في الرابع من يوليو 2012، أعلن علماء الفيزياء في مصادم الهدرونات الكبير التابع للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (سيرن) أنهم اكتشفوا جسيمًا جديدًا يتصرف مثل بوزون هيغز. يتضمن النموذج القياسي الحالي 61 جسيمًا أساسيًا يمكنها أن تتحد لتكوين جسيمات مركبة، وهو ما يفسر أيضًا مئات الجسيمات الأخرى التي تم اكتشافها منذ ستينيات القرن العشرين.
على الرغم من أن النموذج القياسي أظهر اتساقًا كبيرًا في جميع الاختبارات التجريبية تقريبًا، إلا أن معظم علماء فيزياء الجسيمات يعتقدون أن وصفه للطبيعة غير كامل وأن نظرية أكثر اكتمالاً لم يتم اكتشافها بعد. أدت قياسات كتلة النيوترينو الحديثة إلى أول انحراف عن النموذج القياسي، حيث لا تمتلك النيوترينوات أي كتلة.النظرة المستقبلية
وتشمل الجهود المستقبلية الرئيسية البحث عن الفيزياء خارج النموذج القياسي، مثل المصادم الدائري المستقبلي الذي اقترحته منظمة البحوث النووية الأوروبية، والتوصيات الصادرة عن لجنة تحديد أولويات فيزياء الجسيمات الأمريكية (P5)، والتي ستقوم بتحديث دراسة P5 لعام 2014. ويوصي التقرير بعدة توصيات. مشاريع تجريبية، بما في ذلك تجربة النيوترينو في أعماق الأرض.
إن التفاعلات بين الجسيمات المختلفة تجعل كوننا مليئًا بالمجهول والمفاجآت. ولكن كم عدد الجسيمات والتفاعلات غير المكتشفة المخفية في هذا العالم اللامتناهي والعميق من الجسيمات؟
