ateto 06-03-2004 04:02 PM
--------------------------------------------------------------------------------
آسف لتأخري في الرد ياشباب لكني كنت مشغول جدا في الفترة الأخيرة ...
الموضوع والحق يقال شيق .. والكلام فيه لن ينتهي .. ولكن ..
أعتقد أنه من الأفضل أن نلقي نظرة سريعة علي هذه النظرية التي تحدث عنها الأخ علي313 ...
كان اكتشاف الجسيمات الأولية في بداية الأمر بمثابة شرح للظواهر المصاحبة لدراسة التركيب الذري. ففي البداية اقترح دالتون أن تكون المادة مكونة من جسيمات دقيقة أطلق عليها atoms (الذرات)، وهي كلمة إغريقية بمعنى "غير القابل للتجزئة". ثم كانت أبحاث تفريغ الغازات المخلخلة التي بينت أن المادة ينبعث منها جسيمات سالبة وجسيمات موجبة، فسميت الجسيمات الموجبة "بروتون" والسالبة "إلكترون". ثم كان اكتشاف النيوترون، وهو جسيم يساوي البروتون في الكتلة، إلا أنه متعادل الشحنة.
ولكن سرعان ما اكتشف أن أعداد الجسيمات الأولية - والتي تجاوز المئات اليوم - أكثر بكثير من أن تحصر في هذا الغرض. وكثيرا ما كان اكتشاف جسيم - خاصة إذا ما سبقه تنبؤ لتفسير ظاهرة ما - يصحبه الحصول على جائزة نوبل، إلا أنه حين تزايد عددها بصورة كبيرة أصبح الأمر مدعاة للمزاح، فقد اقترح أوبنهايمر أن تعطى الجائزة "لمن لا يكتشف جسيما هذا العام".
ومن الجسيمات الأولية ما يدخل في تركيب الذرة؛ وهي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، ومنها ما يظهر فقط خلال التفاعلات النووية ويضمحل بسرعة فائقة فلا يوجد في الطبيعة، ومنها ما يظهر بصورة مؤقتة كوسيط للقوى الأساسية للطبيعة، وتسمى جسيمات تقديرية، كما تسمى أيضا "بوزونات".
والجسيمات الأولية تنقسم إلى ثلاثة عائلات طبقا لتفاعلاتها ونواتج تحليلها:- 1- اللبتونات (الجسيمات الخفيفة): الإلكترون والميون والنيوترينو، 2- الميزونات (الجسيمات المتوسطة) في حدود 200 مرة قدر كتلة الإلكترون، 3- الباريونات (الجسيمات الثقيلة): شديدة التفاعل ومنها البروتونات والنيوترونات.
ومن الجدير بالذكر أن العالم دون الذري يختلف عن العالم المادي الملموس لنا اختلافا بينا، فالبديهيات التي نشأننا على الاعتقاد بها مالا يكون ساريا في هذا العالم، ومن صور هذا الاختلاف:
1. ازدواجية الماهية:
كافة الجسيمات الأولية تحمل الخصائص الجسيمية والخصائص الموجية في آن واحد، وبالتالي فإن ما كان يعتبر ظاهرة موجية صرفة كالضوء أصبح له صورة جسيمية هي في الواقع وحدة الكم التي يتجسد فيها، وما كان يعتبر من مكونات المادة الصرفة كالإلكترون أظهر خصائص موجية.
2. الخضوع لمبدأ عدم اليقين وعدم سريان مبدأ الحتمية:
في عالمنا المادي ترتبط الحوادث بقواعد السببية، ولكن في العالم دون الذري يسود مبدأ عدم اليقين، حيث تكون الحوادث مجرد احتمال، فوجود جسيم في مكان ما طبقا لقانون معين أمر غير قاطع كما نرى في الأجسام المادية التي تخضع في حركتها لقوانين نيوتن للحركة. وقد أزعج هذا الرأي آينشتاين ولم يؤمن به البتة، بل كان يعتبر أن الأمر هو قصور ما نعرفه من قوانين، وقال معبرا عن ذلك قولته المشهورة: "إن الله لا يلعب بالنرد."
3. التفاعل بين الطاقة والمادة:
في العالم دون الذري يجري التحول بين الصورتين الجسيمية (صورة المادة) والإشعاعية (صورة الطاقة) باستمرار، فالجسيمان المتضادان يتفانيان حين يتصادما ويتحولا إلى إشعاع جاما، بينما يمكن للإشعاع أن يولد من الفراغ جسيمات لفترة محدودة هي ما يطلق عليها "الجسيمات التقديرية". وكان آينشتاين أول من تنبأ بإمكان تحول المادة إلى طاقة في معادلته الشهيرة: ط = ك×ع2، ولكن الأبحاث بينت أن التحول في الاتجاه العكسي أمر جائز.
ومن أهم النظريات التي تفسر هذا التنوع الهائل في الجسيمات الأولية والاختلاف بين العالم دون الذري وعالمنا الكبير نظرية "الأوتار الفائقة "، وتذهب إلى أن الفراغ ليس مكونا من نقاط هندسية لا أبعاد لها، ولكن من أوتار متناهية القصر، وأن الجسيمات الأولية ما هي إلا اهتززات لهذه الأوتار.
نقدم في الجدول التالي أهم ما في الطبيعة من جسيمات مع تلخيص لما يتعلق بها من حقائق علمية.
= جسيم بساي
J
جسيم اقترحه يوكاوا لتفسير تحلل بيتا، فأصبح الجسيم الوسيط للقوة النووية الضعيفة، اكتشف عام 1983.
W
جسيم يشترك مع الجسيم في نقل القوة النووية الضعيفة.
Z
جسيم سالب الشحنة يدور حول نواة الذرة، كان اكتشافه على يد طومسون عام 1897 خلال دراسة تصرف الغازات المخلخلة تحت الضغط العالي، حيث تلاحظ انبعاث جسيمات سالبة أطلق عليها في البداية "أشعة المهبط". تعتبر شحنته هي وحدة الشحنات للجسيمات الاولية، وهو من الجسيمات الخفيفة (اللبتونات).
إلكترون
من عائلة الباريونات كتلته 1672 تبنأ به جل-مان واكتشف عام 1964.
أوميجا Ω
(الجسيمات الثقيلة): شديدة التفاعل ومنها البروتونات والنيوترونات. تطلق نيوكلونات أثناء تحللها، مثل الجسيم لامدا والجسيم سيجما يتحلل إلى بروتون وميون متعادل.
الباريونات
جسيم موجب الشحنة ينتمي أيضا إلى عائلة الجسيمات القوية (الهدرونات) التي تتكون من ثلاثة كواركات، يتحد مع النيوترون في قلب النواة، ويمثل مع الإلكترون والنيوترون مكونات الذرة.
بروتون
جسيم رنيني من عائلة الميزونات ينتج بواسطة اصطدام البوزترونات والإلكترونات عمره 10-20 ثانية، وقد تطلب هذا التحلل البطيء كوارك ذي نكهة جديدة سمي "الفاتن" ورقم كموي جديد هو "الفتنة" ويتكون الجسيم من كوارك فاتن ونقيضه.
بساي ψ
نقيض الإلكترون، يساويه في الكتلة ولكنه موجب.
بوزترون
باي ميزون: يتحلل إلى ميون ونيوترينو.
جسيم البيون المحايد: يتحلل إلى جاما بسبب تقاعل القوى الكهرومغناطيسية وليس القوة الضعيفة.
بيون
جسيم رنيني أنتجه فيرمي عن طريق تسليط شعاع من البيونات الموجبة على ذرة هيدروجين، إذ وجد أن القدرة على الامتصاص تعتمد على طاقة الشعاع وتبلغ قيمة عظمى عند طاقة معينة فهم أنها نتيجة اندماج البروتون والبيون لإنتاج الجسيم دلتا.
دلتا ∆
جسيمات (أو وحدات الكم) الإشعاع الكهرومغناطيسي ومنه الضوء (ظ: الظاهرة الكهروضوئية). أما الفوتونات التقديرية (ظ: جسيمات تقديرية، بوزونات) فهي وسيط نقل القوة الكهرومغناطيسية.
فوتون
جسيم يحمل ثلث شحنة الإلكترون لا يمكن أن يوجد على حالة منفردة ويدخل في تكوين الهدرونات، أمكن التعرف عليه من قذف البروتونات بسيل من بالإلكترونات عالية الطاقة، فوجد أن تشتتها يوحي بالاصطدام بجسيمات دقيقة بداخل البروتونات. ويطلق على الأنواع المختلفة من الكواركات مصطلح "نكهات"، ونكهات الأنواع التي تدخل في بناء الهدرونات هي: الصاعد والهابط والغريب. واستدعى تفسير التحليل البطيء للجسيم بساي كواركا جديدا هو الفاتن وألحقوا به رقما أسموه رقم الفتنة، ثم اكتشف عام 1977 الكوارك السفلي، ثم ألحقوا به رقما أسموه رقم الجمال، ثم افترضوا الكوارك العلوي وألحقوا به رقما أسموه رقم الحقيقة.
كوارك
(1.2 كتلة البروتون) يتحلل إلى بروتون وميون سالب، وهو محير في كونه ينتج بتفاعل القوة القوية ويتحلل بتفاعل القوة الضعيفة (بقية الجسيمات تتحلل بتفاعل نفس القوة التي تنتجها)، دعا ذلك جل-مان إلى وضع معامل خامص هو معامل الغرابة.
لامدا Λ
(الجسيمات الخفيفة): الإلكترون والميون والنيوترينو.
لبتونات
الجسيمات المتوسطة (في حدود 200 مرة قدر كتلة الإلكترون) تتفاعل بشدة مع اللبتونات ومنتجاتها فقط. اللف بالنسبة لها له قيم صحيحة قترحها يوكاوا لتفسير ترابط البروتونات والنيو ترونات داخل النواة. توجد منها أنواع عديدة، منها الميو ميزون (الميون) والباي ميزون (البيون) وجسيم ميزون K المحايد الذي اكتشف عام
ميزونات
= ميو ميزون
ميون
جسيم محايد أثقل بمقدار 1% من وزن البروتون ويرتبط به في نواة الذرة، تنبأ به رذرفورد عام 1920 ليفسر الفرق بين كتلة النواة وقيمة شحنتها، اكتشف عام 1930، يتحلل خارج النواة إلى نيوترون وإلكترون في فترة نصف عمر تساوي 12 دقيقة.
نيوترون
جسيم متعادل الشحنة كتلة السكون له قريبة من الصفر، اقترحه وولفجانج باولي ليفسر عدم تساوي الطاقة بين المدخلات والمخرجات في تحلل بيتا، وقد تأكد وجوهد أثناء التفاعلات النووية وانفجار النجوم المسماة "المستعرات العظمى".
نيوتريونو
(بمعنى القوية) اسم جامع للميزونات والباريونات، وهي الجسيمات التي يدخل الكوارك في تكوينها: الميزونات تتكون من كوارك ونقيضه، والباريونات من ثلاثة كواركات.
