ما هو الكوارك؟!!!

[مهند الزهراني]

بداية أحزنني عدم وجد اجابة شافية لأسئلتي المطروحة بهذا العنوان في قسم الفيزياء النووية وأتمنى من الاخوة في قسم الفيزياء
الكمية من الاجابة على هذه الأسئلة (لعلها من صميم تخصصهم) وقبلها بعض المعلومات الرائعة.


ربما سمع بعضنا عن هذا الجسيم لكن الناس يعتبرونه جزءا من أفلام الخيال العلمي، وبحمد الله تمكنت من العثور على بعض المعلومات المفيدة حول الكوارك .


الكوارك هو أحد المكونين الأساسيين للمادة في نظرية النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات (المكون الآخر حسب هذه النظرية هو الليبتونات) لها كتلة و لكن أبعادها صفرية، تتم مشاهدتها عند حدوث تصادم شديد بين البروتون والالكترون. و قد اطلق موري جيلمان هذا الاسم علي الكوارك. و يوجد ستة انواع من الكواركات.

للكواركات جسيمات مضادة مثل بقية الجسيمات الأولية تدعى ( كواركات مضادة ) ، حيث تتميز الكواركات و الكواركات المضادة بأنها الجسيمات الوحيدة التي تتآثر مع بعضها باستخدام القوى الأربع الرئيسة الموجودة في الطبيعة .

تشكل الكواركات معظم الجزء الدخلي للمادة, وهي مترابطة مع بعضها بقوى شديدة. هذه القوى التي تربط الكوارك مع بعضها البعض تدرس في فرع من الفيزياء يدعى : الكروموديناميكا الكمية ( quantum-chromodynamic QCD ).

لا يمكن أن تظهر الكواركات تجريبيا بشكل مفرد حر فهي دائما محتجزة ضمن هادرونات ثنائية (ميزونات) او ثلاثية (باريونات) مثل البروتونات و النترونات ، و هذه الخاصية المهمة هي ما ندعوه بالإحتجاز Confinement ، يمكن تفسير هذه الظاهرة عن طريق النظرية الحديثة للتآثرات القوية التي تدعى: الكروموديناميكا الكمية ( quantum-chromodynamic QCD ).

لكن السؤال هاهنا (وأتمنى ممن يعرف الاجابة أن لا يبخل علينا بها):

ـ لماذا يجب أن يكن الكوارك محتجزا؟
ـ وهل لها دور في كون البروتون موجبا والنيوترون متعادلا(أي هل لها شحنة)؟
ـ هل تؤثر فيها قوة التجاذب القوية كما هي موجودة في البروتونات داخل النواة؟
ـ هل يمكن أن يظهر منفردا؟

وبالتوفيق...:smile_71:

[مَعين بن جنيد]

أخي مهند السلام عليكم

أولا أحييك أخي الكريم على مواضيعك و أسئلتك الجميلة... التي أسأل الله أن ينفعنا جميها بها.

بالنسبة لأسئلتك أخي الكريم... الإجابة باختصار...
١. تبقى الكواركات محتجزة بسبب طبيعة القوة الشديدة... حيث إن ما يعرف بثابت الارتباط coupling constant للقوة الشديدة (الارتباط بين الكواركات و الجلونات)... يزداد بشكل أسي كلما ابتعدت الكواركات عن بعضها.
لكي تتضح الصورة أكثر دعنا نأخذ البروتون على سبيل المثال... و بعيدا عن الأرقام (لأنني لا أذكرها الآن و لكنها موجودة في أي مرجع في المجال).. كتلة الكواركات مجتمعة أصغر بكثير من كلتة البروتون نفسه. و لنا أن نسأل من أين أتت بقية الكتلة. و الجواب (بناء على تكافؤ الطاقة و الكتلة) أنها الطاقة الرابطة لتلك الكواركات عن طريق الجلونات.
الآن... إذا افترضنا أننا قذفنا البروتون بإلكترونات ذات طاقة عالية... فهناك احتمال أن تصطدم بأحد الكواركات... و الذي نتوقعه هو أن يخرج الكوارك عن البروتون.. فيتم رصده وحيدا... و لكن هذا لا يحصل... و السبب
هو أن الكوارك كلما حاول أن يبتعد أكثر و ينفك عن بقية الكواركات.. كلما زادت القوة الرابطة بينه و بينها (بسبب طبيعة القوة الشديدة كما أشرت)... حتى تأتي لحظة.. تكون فيها طاقة الربط كبيرة لدرجة أنه من الأسهل (لأن الأنظمة الفيزيائية تحب أن تصرف أقل قدر من الطاقة) أن يتم إنتاج زوج من الكواركات (كوارك و كوارك مضاد) على شكل ميزونات... و هذا ما يسمى jet.

حقيقة أخي مهند هذا سؤال عميق... و العلماء الذين إجابوا عليه... حصلوا على جائزة نوبل في العام ٢٠٠٤م... منهم فرانك ويلزيك*Frank Wilczek و ديفيد جروس David Gross (تلميذ و أستاذه). و قد حصل ويلزيك على جائزة الملك فيصل عام ٢٠٠٥م و قدم محاضرة في قسم الفيزياء في جامعة الملك سعود... و الدكتور ديفيد جروس هو أحد العلماء الذين تتعاون معهم جامعة الملك سعود في برنامج نوبل... و له زيارات لقسم الفيزياء و الفلك من حين لآخر.

آسف على الاستطراد..

٢. بالنسبة للشحنة.. نعم لها شحنة... فالكواركات... up, charm و top شحنتها 2/3 من شحنة الالكترون (ثلثي شحنة الالكترون بالموجب)... و الكواركات down, strange و bottom شحنتها -1/3 (ثلث شحنة الالكترون)....
فمثلا... البروتون يتكون من uud أي اثنان up و واحد down... و لو جمعت الشحنة تجد أنها تساوي ١ (أي شحنة الالكترون بالموجب). و هكذا.

٣. نعم تؤثر فيها القوة الشديدة... في الحقيقة القوة الشديدة تؤثر على الكواركات و الجلونات.. و أثر ذلك هو وجود البروتون مثلا.. و بقية الهادرونات (و هي الجسيمات التي تتأثر بالقوة الشديدة).

٤. من ناحية تجريبية و نظرية... لا....

تحياتي الصادقة لك.. و أعتذر عن أي خطأ طباعي أو علمي في الرد.
أخوك
مَعين

[[NEO [The Legend]

جزاكم الله خيرا أخوتي

[مهند الزهراني]

شكرا أخي العزيز(اسمك صعب!)على هذه الأجوبة الأكثر من رائعة وأسأل الله أن يحقق كل أمنياتك.

[مَعين بن جنيد]

حياكم الله إخواني NEO و مهند

و اسمي.. معين.. بفتح الميم :)

تحياتي

[quarc]

مشكورين على ها الإجابات الوافية

[adhem sapry]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا على التوضيح ولكن لدى أسئلة
ما هى قوى الطبيغة الأربعة
كيف تكون أبعاد الكوارك صفرية

[متفيزقة مبدعة]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا على التوضيح ولكن لدى أسئلة
ما هى قوى الطبيغة الأربعة
كيف تكون أبعاد الكوارك صفرية

http://www.marefa.org/index.php/%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83
القوة الأربعة هههههه اعتقد الموجودة بنظرية الاوتار الفائقة
لكن هذا الرابط له علاقة فيها يعني التعريف يها
http://www.allsc.info/vb/showthread.php?t=6627

وشكرا للأخ والأستاذ الفاضل معين :a_plain111:

[adhem sapry]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا لك يا أختى

[asem007]

مشكورين على الجهد وعلى المعلومات يعطيكم الف عافيه تفيدون الساءل وتفيدون غيره جزاكم الله خير الجزاء

[رشوان محمود]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

مرحباً بالفيزيائي " مهند الزهراني "

اولاً اشكر الاخ معين على ما قدمه من معلومات

ثانيا بالنسبة لأسئلتك
ـ لماذا يجب أن يكن الكوارك محتجزا؟
ـ وهل لها دور في كون البروتون موجبا والنيوترون متعادلا(أي هل لها شحنة)؟
ـ هل تؤثر فيها قوة التجاذب القوية كما هي موجودة في البروتونات داخل النواة؟
ـ هل يمكن أن يظهر منفردا؟

تحدث الأخ معين عن الـ coupling constant واجاب باستفاضة

اما عن ما اقدمه من معلومات في هذا الصدد فهو بمثابة تفسير مختصر للسؤال الأول والثالث والرابع وسأحاول قدر المستطاع تبسيط المعلومات بشكل مستساغ ومفهوم

الكوارك يمتلك شحنة كهربية موجبه او سالبه .. لكنه يمتلك نوع اخر من الشحنه تسمي color charge
نعم نوع اخر من الشحنه ليس سالبا او موجبا و انما احمر و اخضر و ازرق انها ال color charge

وهي تسمية رائعه و ستجزم ذلك بنفسك

الهادرونات
الهادرونات نوعين
نوع يتكون من 3 كواركات و يسمي باريونات و منها البروتونات و النيترونات
و نوع اخر يتكون من كوارك و كوارك مضاد و يسمي ميزونات

لماذا لا تفكر في وجود تجمع من 4 كواركات ؟ هل هذا يجوز ؟

درسنا في عملية خلط الاضواء ( و ليس الصبغات ) . عندما تخلط الضوء الاحمر مع الاخضر مع الازرق سوف تحصل علي الضوء الابيض
وايضا فان كل لون له لون متمم
فمثلا اللون المتمم للاحمر هو الازرق الفاتح و يسمي anti-red , و خلط أي لون مع اللون المتمم له يعطي الضوء الابيض

بنفس الرؤية الفيزيائية

فان الكوارك له color charge (احمر و اخضر و ازرق ) بينما تجمع 3 كواركات ليكون بروتون مثلا ليس له color charge او نقول عليه متعادل و

و اذا كان هناك كوارك له color sharge معينه فان ال الكوارك المضاد سيكون له anti-color charge

ولذلك اذا كان الكوارك يمتلك color charge فان الميزونات ليس لها color charge او نقول عليها متعادلة

ما الذي يربط الكواركات ؟

البروتونات مثلا تتكون من كواركات و لا يتفتت البروتون لان الكوراركات مترابطة جدا مع بعضها بقوة تسمي strong هذه القوة ناتجة من تفاعلات بين الكواركات تؤدي الي تغيير ال color charge للكوارك عن طريق الجسيمات حاملة القوة و تسمي جالونات

ارجو ان تكون الاجابة واضحة

تحياتي

[physoo]

جهد مشكور

[هاجر مهدي]

شكرااا جدا اخي معين واخي محمود علي الاجابات دي

[الحارث]

بارك الله فيك

[وائل حسن عبده]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
جزاك الله كل خير يا أخ محمود على هذة المعلومات القيمة ونرجو ان نستزيد من علمك فى هذا الموع بالذات

[عايش]

السلام عليكم
انى جديدة فى الموقع عندى كم اسئلة فيزيائية بس مااعرف اسال عن من وشكرا

[ابو كافي]

طيب ماذا عن بوزون هينفز الذي تم التأكد من وجوده بنسبة كبيرة,, والمفترض انه اصغر جزيئات الكون وهو بمثابة مجال تمر من خلاله جميع الاجسام المرئية او الذرية وهو الذي يعطي حتى الالكترون كتلته..

[ئاريان]

السلام عليكم
وانا عندى سؤال من حضرتك استاذ معين
اللى اعرف ان الكواركات جسيمات اولية يعنى نقاط والجسيم يعنى نقطية ليس لديه محور والجسم اللى ليس لديه محور لايمكن تدويره وكنا دائما نسمع الجسيمات الاولية لديهم خاصية اللف المغزلى ----- وكمان جميع الجسيمات ومكونات الذرة من الالكترون الى الكواركات ياريت توضح لى اذا ليس لديهم تدوير --- مامعنى دائما نسمع ان لديهم اللف المغزلى؟ وماهى نوعية حركة الجسيمات الاولية مثلا وشكرا