رونالدينهوو
02-07-2008, 11:10 PM
في المرة القادمة عندما تضع قطعة من السكر في فنجان القهوة أو كوب الشاي. دقق النظر إليها. فبداخل هذه القطعة الصغيرة. أسرار الكون! وإذا استطعت ان تنظر إليها بمجهر ذري. فقد تري أن كل بلورة فيها تتكون من أجسام منتظمة تشبه الحلقات. هي الجزيئات Molecules. ويكشف المزيد من التكبير عن ذرات الكربون والأوكسجين والهيدروجين. التي تبلغ الواحدة منها حوالي 01.0 من المليون من السنتيمتر عرضا. وهذه الذرات بالاضافة إلي بضع ذرات أخري هي قوام الحياة كلها.
وبالتكبير الأعظم قدرا سوف تلاحظ أن هذه الذرات لها هيكل. وتحيط سحابة مرتعشة من الالكترونات الضئيلة بنواة Nucleus دقيقة كثيفة. تبلغ حوالي 01.0 من مليون المليون من السنتيمتر عرضا.
مصادم الهادرونات الضخم
وتتكون النواة من نوعين من الجسيمات هما البروتونات والنيوترونات. ولا تزال الأنوية تنتج في أفران هائلة. نسميها "النجوم". كما أن أجسامنا ايضا مكونة من ذرات. ويعتقد أن الالكترونات جسيمات "أولية". أي ليست مكونة من أجزاء أصغر منها. أما البروتونات والنيوترونات فإنها تتكون من جسيمات اصغر منها هي "الكواركات" Quarks. وهنا نصل إلي مقياس لا يمكن تخيله في حدود 10 15 من السنتيمتر. ويعتقد العلماء ان الجسيمات الأولية خلقت في اللحظات الأولي بعد الانفجار الاعظم الذي حدث منذ نحو 13.73 بليون سنة.
وفي CERN "مختبر فيزياء الجسيمات الأوروبي" تمكن العلماء من بناء جهاز جبار اطلق عليه "مصادم الهادرونات الضخم" "LHC" Large Hadrons Collider. الذي سوف يعيد من جديد التوهج الحراري لفجر الخليقة. كما يأملون أن يعلمهم هذا المصادم. كيف جاءت المادة وماهيتها. توطئة لصياغة نظرية موحدة. توضح كيف تتفاعل الكواركات والالكترونات والجسيمات الأخري. ويحاول العلماء تحقيق هذا بمساعدة القوي الجوهرية في الطبيعة وهي: الجاذبية والكهرومغنطيسية والقوة الشديدة والقوة الضعيفة. التي تؤثر في مكونات الذرة.
الرقصة الكونية.. المثيرة
وقد تم تطوير المعجلات Accelerators التي تحطم الجسيمات بطاقات عالية. وتطلق سيلا من الجسيمات "الغريبة". التي تكشف عن رقصتها الكونية المثيرة. كمسارات دوامية في أجهزة الكشف.. وكانت النتيجة انه بنهاية الخمسينيات من القرن العشرين اكتشف عشرات من الجسيمات الجديدة ذات اسماء محيرة مثل "الكاون" Kaon واللامبدا Lambada والميون Muon.
ويعتقد العلماء النظريون انهم يفهمون العلاقات التي تربط بين جميع الجسيمات التي اكتشفت حتي الوقت الحاضر. باستخدام وصف رياضي يسمي "النموذج القياسي" Standard Model للجسيمات والقوي.
وهناك نوعان من جسيمات المادة هما: الكواركات واللبتونات Leptons. الكواركات لها ست "نكهات" هي: "أعلي" و"أسفل" و"غريب" و"فتنة" و"قاع" و"قمة". ولا تري منفردة ابدا. ويتكون البروتون من 2 كوارك أعلي وكوارك واحد اسفل. علي حين يتكون النيوترون من 2 كوارك اسفل وكوارك واحد أعلي. وكل التكوينات المشتركة من الكواركات تسمي "هادرونات" Hadrons. وهي كلمة مأخوذة من اللغة اليونانية ومعناها "ثقيل". وللكوارك شحنة كهربية مقدارها 11/3 أو21/3. ولذلك فإنه عند امتزاج اثنين منهما يكون حاصلهما «1 أو -1 أو صفر. ويفسر ذلك السبب في أن البروتونات شحنة كهربية مقدارها واحد. وليس للنيوترونات شحنة كهربية علي الاطلاق "اي متعادلة كهربيا".
والكواركات "غريب" و"فتنة" و"قاع". اثقل وزنا من الكواركات أعلي واسفل. وتوجد طائرة في المجالات عالية الطاقة بالمعجلات. وفي الاشعة الكونية وما بها من أحداث. ويعتقد انها وجدت ايضا في أولي لحظات خلق الكون. أما الكوارك "قمة" فإنه اثقل الكواركات كلها.
واللبتونات "وهي كلمة مأخوذة من اليونانية ومعناها "خفيف" وتشمل "الالكترون" و"الميون" "الأقل شيوعا" و"التاو" Tau. "والميون" و"التاو" صورتان غير مستقرتين اثقل من الالكترون. ولكل اللبتونات شحنة كهربية مقدارها «1 أو -1 ويوجد لكل من هذه اللبتونات الثلاثة. شريك من "النيوترينوات".
و"النيوترينوات" كيانات غريبة. فهي لا تكاد تكون موجودة اصلا. وليس لها شحنة كهربية. وتكاد تكون ذات كتلة ضئيلة أو بلا كتلة علي الاطلاق. بيد أن دورها في الكون بالغ الأهمية.
النموذج القياسي..
وقوي الطبيعة
تنقسم جميع اللبتونات والكواركات الاثني عشر إلي ثلاثة "أجيال". يتكون كل منها من زوج من الكواركات وزوج من اللبتونات. وهذه الأجيال بالترتيب المتزايد لكتلتها هي:
* الكواركان أعلي وأسفل
* الالكترون ونيوترينو الالكترون.
* الكواركات غريب وفتنة
* الميون ونيوترينو الميون
* الكواركات قمة وقاع
* التاو ونيوترينو التاو
وقد حدد العلماء أربع قوي اساسية للطبيعة. هي التي تفسر السبب في أن هذه الكتل البانية للمادة. تتماسك معا:
* القوة الكهرومغنطيسية. هي "الاسمنت" لهذه الجسيمات والمسئولة عن سلوكها الكيميائي. و"تحس" بها جميع الجسيمات المشحونة. ويمكن أن تكون موجبة أو سالبة. والشحنات المتماثلة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. وفي النظرية المجربة والموثوق بها. لكيفية عمل القوة الكهرومغنطيسية التي تسمي "الكهرديناميكا الكمية" Quantum Electrodynamics (QED). يتم انشاء "مجال" من خلال الجسيمات المشحونة التي تتبادل "الفوتونات" Photons.
* والقوة الشديدة. هي القوة المركزية التي تربط الكواركات ببعضها البعض. ولا يحس بهذه القوة النووية الشديدة. سوي الكواركات. ولها نطاق قصير جدا. وتعمل هذه القوة. كقطعة مرنة مشدودة تزداد قوة مع المسافة. مما يفسر السبب في عدم وجود كواركات منعزلة ابدا. وتأتي القوة الشديدة في ثلاثة "ألوان". حمراء وخضراء وزرقاء "وهذه الألوان الثلاثة ليست حقيقية ولكنها تعبيرات ابتكرها العلماء". واللون هو النظير القوي للشحنة يربط الكهربية. ويحمله جسيم يسمي "جلون" Gluon . والجلونات حاملات القوة الشديدة بين الكواركات. وتتجاذب مختلف الجلونات اللونية لبعضها البعض. ويعتقد بعض العلماء أنها تتجمع معا لتكوين "كريات لاصقة". مع انه لم يتم رؤيتها حتي الوقت الحاضر.
* القوة الضعيفة. هذه القوة النووية الاضعف كثيرا من القوة الشديدة. تسمح للكواركات بتبادل "نكهاتها" "وعلي سبيل المثال. تتحول كواركات أعلي إلي كواركات أسفل". وتفسر القوة الضعيفة نوعا من النشاط الاشعاعي. يتحول فيه نيوترون إلي بروتون مع اطلاق الكترون ونيوترينو. وتحمل القوة الضعيفة ثلاثة جسيمات مختلفة: Zû "المتعادل" وW+ و W- . وتختلف هذه الجسيمات عن جسيمات القوي الأخري في أن لها كتلة.
* الجاذبية. يظن العلماء النظريون انه حتي الجاذبية. تنقلها جسيمات يطلق عليها "جرافيتونات" Gravitons . ولكن في التطبيق العلمي تفسر الجاذبية بنظرية النسبية العامة. وليس بنظرية الكم Quantum Theory المستخدمة في فيزياء الجسيمات. وسوف يكشف مصادم الهادرونات الضخم والمعجلات الأخري المستقبلية. المزيد من العوالم التي لا تصدق.. في أعماق المادة.¼
وبالتكبير الأعظم قدرا سوف تلاحظ أن هذه الذرات لها هيكل. وتحيط سحابة مرتعشة من الالكترونات الضئيلة بنواة Nucleus دقيقة كثيفة. تبلغ حوالي 01.0 من مليون المليون من السنتيمتر عرضا.
مصادم الهادرونات الضخم
وتتكون النواة من نوعين من الجسيمات هما البروتونات والنيوترونات. ولا تزال الأنوية تنتج في أفران هائلة. نسميها "النجوم". كما أن أجسامنا ايضا مكونة من ذرات. ويعتقد أن الالكترونات جسيمات "أولية". أي ليست مكونة من أجزاء أصغر منها. أما البروتونات والنيوترونات فإنها تتكون من جسيمات اصغر منها هي "الكواركات" Quarks. وهنا نصل إلي مقياس لا يمكن تخيله في حدود 10 15 من السنتيمتر. ويعتقد العلماء ان الجسيمات الأولية خلقت في اللحظات الأولي بعد الانفجار الاعظم الذي حدث منذ نحو 13.73 بليون سنة.
وفي CERN "مختبر فيزياء الجسيمات الأوروبي" تمكن العلماء من بناء جهاز جبار اطلق عليه "مصادم الهادرونات الضخم" "LHC" Large Hadrons Collider. الذي سوف يعيد من جديد التوهج الحراري لفجر الخليقة. كما يأملون أن يعلمهم هذا المصادم. كيف جاءت المادة وماهيتها. توطئة لصياغة نظرية موحدة. توضح كيف تتفاعل الكواركات والالكترونات والجسيمات الأخري. ويحاول العلماء تحقيق هذا بمساعدة القوي الجوهرية في الطبيعة وهي: الجاذبية والكهرومغنطيسية والقوة الشديدة والقوة الضعيفة. التي تؤثر في مكونات الذرة.
الرقصة الكونية.. المثيرة
وقد تم تطوير المعجلات Accelerators التي تحطم الجسيمات بطاقات عالية. وتطلق سيلا من الجسيمات "الغريبة". التي تكشف عن رقصتها الكونية المثيرة. كمسارات دوامية في أجهزة الكشف.. وكانت النتيجة انه بنهاية الخمسينيات من القرن العشرين اكتشف عشرات من الجسيمات الجديدة ذات اسماء محيرة مثل "الكاون" Kaon واللامبدا Lambada والميون Muon.
ويعتقد العلماء النظريون انهم يفهمون العلاقات التي تربط بين جميع الجسيمات التي اكتشفت حتي الوقت الحاضر. باستخدام وصف رياضي يسمي "النموذج القياسي" Standard Model للجسيمات والقوي.
وهناك نوعان من جسيمات المادة هما: الكواركات واللبتونات Leptons. الكواركات لها ست "نكهات" هي: "أعلي" و"أسفل" و"غريب" و"فتنة" و"قاع" و"قمة". ولا تري منفردة ابدا. ويتكون البروتون من 2 كوارك أعلي وكوارك واحد اسفل. علي حين يتكون النيوترون من 2 كوارك اسفل وكوارك واحد أعلي. وكل التكوينات المشتركة من الكواركات تسمي "هادرونات" Hadrons. وهي كلمة مأخوذة من اللغة اليونانية ومعناها "ثقيل". وللكوارك شحنة كهربية مقدارها 11/3 أو21/3. ولذلك فإنه عند امتزاج اثنين منهما يكون حاصلهما «1 أو -1 أو صفر. ويفسر ذلك السبب في أن البروتونات شحنة كهربية مقدارها واحد. وليس للنيوترونات شحنة كهربية علي الاطلاق "اي متعادلة كهربيا".
والكواركات "غريب" و"فتنة" و"قاع". اثقل وزنا من الكواركات أعلي واسفل. وتوجد طائرة في المجالات عالية الطاقة بالمعجلات. وفي الاشعة الكونية وما بها من أحداث. ويعتقد انها وجدت ايضا في أولي لحظات خلق الكون. أما الكوارك "قمة" فإنه اثقل الكواركات كلها.
واللبتونات "وهي كلمة مأخوذة من اليونانية ومعناها "خفيف" وتشمل "الالكترون" و"الميون" "الأقل شيوعا" و"التاو" Tau. "والميون" و"التاو" صورتان غير مستقرتين اثقل من الالكترون. ولكل اللبتونات شحنة كهربية مقدارها «1 أو -1 ويوجد لكل من هذه اللبتونات الثلاثة. شريك من "النيوترينوات".
و"النيوترينوات" كيانات غريبة. فهي لا تكاد تكون موجودة اصلا. وليس لها شحنة كهربية. وتكاد تكون ذات كتلة ضئيلة أو بلا كتلة علي الاطلاق. بيد أن دورها في الكون بالغ الأهمية.
النموذج القياسي..
وقوي الطبيعة
تنقسم جميع اللبتونات والكواركات الاثني عشر إلي ثلاثة "أجيال". يتكون كل منها من زوج من الكواركات وزوج من اللبتونات. وهذه الأجيال بالترتيب المتزايد لكتلتها هي:
* الكواركان أعلي وأسفل
* الالكترون ونيوترينو الالكترون.
* الكواركات غريب وفتنة
* الميون ونيوترينو الميون
* الكواركات قمة وقاع
* التاو ونيوترينو التاو
وقد حدد العلماء أربع قوي اساسية للطبيعة. هي التي تفسر السبب في أن هذه الكتل البانية للمادة. تتماسك معا:
* القوة الكهرومغنطيسية. هي "الاسمنت" لهذه الجسيمات والمسئولة عن سلوكها الكيميائي. و"تحس" بها جميع الجسيمات المشحونة. ويمكن أن تكون موجبة أو سالبة. والشحنات المتماثلة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. وفي النظرية المجربة والموثوق بها. لكيفية عمل القوة الكهرومغنطيسية التي تسمي "الكهرديناميكا الكمية" Quantum Electrodynamics (QED). يتم انشاء "مجال" من خلال الجسيمات المشحونة التي تتبادل "الفوتونات" Photons.
* والقوة الشديدة. هي القوة المركزية التي تربط الكواركات ببعضها البعض. ولا يحس بهذه القوة النووية الشديدة. سوي الكواركات. ولها نطاق قصير جدا. وتعمل هذه القوة. كقطعة مرنة مشدودة تزداد قوة مع المسافة. مما يفسر السبب في عدم وجود كواركات منعزلة ابدا. وتأتي القوة الشديدة في ثلاثة "ألوان". حمراء وخضراء وزرقاء "وهذه الألوان الثلاثة ليست حقيقية ولكنها تعبيرات ابتكرها العلماء". واللون هو النظير القوي للشحنة يربط الكهربية. ويحمله جسيم يسمي "جلون" Gluon . والجلونات حاملات القوة الشديدة بين الكواركات. وتتجاذب مختلف الجلونات اللونية لبعضها البعض. ويعتقد بعض العلماء أنها تتجمع معا لتكوين "كريات لاصقة". مع انه لم يتم رؤيتها حتي الوقت الحاضر.
* القوة الضعيفة. هذه القوة النووية الاضعف كثيرا من القوة الشديدة. تسمح للكواركات بتبادل "نكهاتها" "وعلي سبيل المثال. تتحول كواركات أعلي إلي كواركات أسفل". وتفسر القوة الضعيفة نوعا من النشاط الاشعاعي. يتحول فيه نيوترون إلي بروتون مع اطلاق الكترون ونيوترينو. وتحمل القوة الضعيفة ثلاثة جسيمات مختلفة: Zû "المتعادل" وW+ و W- . وتختلف هذه الجسيمات عن جسيمات القوي الأخري في أن لها كتلة.
* الجاذبية. يظن العلماء النظريون انه حتي الجاذبية. تنقلها جسيمات يطلق عليها "جرافيتونات" Gravitons . ولكن في التطبيق العلمي تفسر الجاذبية بنظرية النسبية العامة. وليس بنظرية الكم Quantum Theory المستخدمة في فيزياء الجسيمات. وسوف يكشف مصادم الهادرونات الضخم والمعجلات الأخري المستقبلية. المزيد من العوالم التي لا تصدق.. في أعماق المادة.¼