فيزياء الجسيمات Particle Physics

 

فيزياء الجسيمات Particle Physics:

عرفنا أن النواة تتكون من تجمع البروتونات والنترونات لكن السؤال المطروح هو كيف يمكن للبروتونات أن تتجمع فيما بينها وهي تحمل شحنة متماثلة فالأولى هو أن تتنافر فيما بينها كما يحدث عند تقريب أقطاب مغناطيس من نفس الشحنة ولذلك وحتى يتم تفسير هذا الاشكال وجب وجود قوة أخرى تتغلب على قوة التنافر الحاصلة بين البروتونات وتجعلها متماسكة سميت بالقوة القوية وتتميز بمداها القصير أي أنها تكون نشطة فقط في مستوى الأبعاد الأقل من قطر النواة لذلك يجب أن تكون البروتونات قريبة جدا فيما بينها حتى تفعل هذه القوة ولكن ما السر في هذا؟

الجواب يكمن في ان كل قوة تحتاج الى وسيط ينقلها الى الشيء الذي ستؤثر فيه ووجد ان هذا الوسيط هو الجسيمات  Particles (بالإنكليزية) أو Particules (بالفرنسية) وبحسب وزن الجسيم الناقل للقوة نستطيع تحديد مداها فكلما زاد وزن الجسيم نقص المجال الذي تؤثر فيه وتسمى هذه الجسيمات بالميزونات وقد اكتشف بعد ذلك نوعين من الجسيمات الاول يسمى الميون Muon وقد اعتقد انه الوسيط الناقل للقوة القوية والثاني هو البيون Pion وقد تبين أنه هو الناقل للقوة القوية أما الميون فما هو الا نتيجة لتفكك هذا البيون.

بعد هذه الاكتشافات ظهر علم يختص بدراسة ما تحت النواة يسمى بـ: فيزياء الجسيمات Particle Physics (بالإنكليزية) أو physique des particules (بالفرنسية) وهذا العلم تنبأ رياضيا بوجود ما يسمى بنقيض المادة وأتت النتائج التجريبية لتؤكد ذلك حيث اكتشف العلماء البوزيترون Positron وهو نقيض الإلكترون حيث يساويه في الوزن ويعاكسه في الشحنة كما وجد أن إلتقاء المادة بنقيضها يسبب فناءهما وتحول كتلتيهما الى طاقة وهذه الطاقة هائلة حيث ان اجتماع غرام واحد من المادة ونقيضها يعادل انفجار قنبلة نووية.

تلاحقت الإكتشافات بعد ذلك حيث اكتشف نقيض البروتون و نقيض النترون كما تم إكتشاف ما يسمى بـ: الكوارك Quark والتي تمثل اصغر الوحدات التركيبية للنواة فكل من البروتونات والنترونات ماهي الا تجمع لثلاث كواركات لكل منهما وتنقسم الكواركات الى ست أنواع ممثلة في الرسم التالي:

أ‌- تسمى الجسيمات المكونة من الكواركات بـ: الهادرونات Hadrons وتنقسم الهادرونات الى نوعين هما:

1-الباريونات Baryons والتي تنشأ من إجتماع ثلاث كواراكات مثل البروتونات والنترونات.

2-الميزونات Mesons وهي المسؤولة على نقل القوى النووية وتنشـأ من كوارك وضد كوارك.

ب‌- أما بقية الجسيمات غير المرتبطة بالكواركات تسمى بـ: اللبتونات Leptons  وهي ممثلة في هذا الرسم: