الجمعية الكونية السورية

 

تأسست في عام 1980

اتصل بنا

من نحن

المقالات

المحاضرات

الأخبار العلمية

المنتدى

برنامج الأفلام

برنامج المحاضرات

الصفحة الرئيسية

مسائل رياضية

كتب علمية

قواميس وفهارس

نادي الصور

أحوال الطقس

الخارطة الفلكية

أرشيف المحاضرات

 
               

الجسيمات الأولية والقوى الأساسية

 المهندس ناصر منذر

تصنف الجسيمات الأولية وفقاً لعدد اللف الذاتي (السبن) إلى نوعين:

  1. جسيمات فيرمي: (نسبة إلى العالم الإيطالي أنريكو فيرمي) وهي الجسيمات التي سبنها يساوي عدد فردي من (1/2 h/2p) وحدة السبن، أي جميع الجسيمات التي سبنها:  3/2, 1/2, -1/2, -3/2... وهذه الجسيمات تخضع لقانون باولي للانتفاء.

  2. جسيمات بوز:  (نسبة إلى العالم الهندي بوز) وهي الجسيمات التي سبنها يساوي عدد زوجي من وحدة السبن أي الجسيمات التي سبنها: 2, 1, 0, -1, -2...  وهذه الجسيمات لا تخضع لمبدأ باولي.

كما تصنف الجسيمات التي تساهم في بناء المادة تصنيفاً آخراً:

اللبتونات Leptons: وتعني الخفيفات وأشهرها:

§         اللبتونات المشحونة: الالكترون والميون والتاوون، أما الميون فهو جسيم قلق كتلته 206 أضعاف كتلة الالكترون ويتفكك بسرعة، والتاوون هو أيضاً جسيم قلق وثقيل جدأ.

§         اللبتونات غير المشحونة:  وتسمى النترينوهات، وهي النترينو الإلكتروني والنترينو الميوني والنترينو التاوي، وماتزال كتل النترينوهات مجهولة حتى الآن وقد تكون معدومة.

الهدرونات Hadrons : وتشمل الجسيمات النووية والجسيمات الناتجة عن التفاعلات النووية، والهدرونات أثقل بكثير من اللبتونات فمثلاً البروتون أثقل من الالكترون بـ 1836 مرة، وتقسم إلى نوعين حسب عدد السبن:

§         باريونات Baryons  (أي الثقيلات): وهي الهدرونات الفرميونية (من نوع فيرمي)، ومنها البروتون والنترون وسبين كل منهما 1/2.

§         ميزونات Mesons  (المتوسطات): وهي الهدرونات البوزونية (من نوع بوز) ومنها البيون Pion وهو أخف الميزونات وسبنه 0.

والهدرونات هي أجسام مركبة وليست عنصرية كاللبتونات.. الهدرونات مصنوعة من كواركات..

الكواركات:  هي جسيمات من نوع فيرمي سبنها 1/2، وهي ستة نكهات Flavours : 1- علوي up  2- سفلي down  3- ذروي top  4- قعري bottom  5- غريب strange  6- مفتون charm  ولكل نكهة ثلاثة ألوان: أحمر أزرق أصفر، ولا تدل هذه التسميات على شيء محدد!! وتجتمع الكواركات لتشكل الهدرونات وفق طريقتين:

  • اجتماع ثلاثة كواركات: لتشكل الباريونات (وسيكون سبنها 1/2 أو 3/2) مثل اجتماع كواركين up  وكوارك down لتشكيل البروتون: UUD  أو النترون: DDU  أو الجسيم W: SSS.

  • اجتماع كواركين: (كوارك مع كوارك مضاد) لتشكل الميزونات (وسيكون سبنها 0 أو 1).

وبما أن الباريونات تتألف من 3 كواركات في حين تتألف الميزونات من كواركين فإن الباريونات ستكون أثقل من الميزونات غالباً، لكن كتلة الكوارك المفتون charm أكبر من كتلة الكواركين up و down مما يجعل الميزون المؤلف من الكوارك المفتون ومضاده أثقل من البروتون المؤلف من UUD .

القوى الأساسية: يمكن أن ترجع القوى التي تساهم في تشكيل الكون إلى أربعة قوى هي:

1.       الثقالة: وهي قوة عالمية تعمل بين جميع الجسيمات، وتتعلق بالكتلة والمسافة، فتزداد بتراكم الكتلة وتتناسب عكساً مع مربع المسافة، مداها كبير لذا هي القوة السائدة في المدى الكوني الكبير، والجسيم الحامل لهذه القوة يسمى الغرافيتون Graviton وهو بوزون عديم الكتلة سبنه 2 وتتفاعل الغرافيتونات مع كل الجسيمات بما فيها الغرافيتونات، لكن اقترانها مع بعضها ضعيف جداً حتى أنها لم تلاحظ حتى الآن في المختبرات. 

2.       الكهرطيسية:   هي قوة تعمل بين الجسيمات المشحونة فقط، مداها كبير، تتناسب عكساً مع مربع المسافة، وتزداد بزيادة الشحنة، لكن الشحنات المختلفة تتراكم بما يعدل بعضها بعضاً لذلك هي تعمل فقط في المجال دون الذري، وهي قوة كبيرة فنجد قيمتها بين الكترون وبروتون أكبر بـ 1040 من قوة الثقالة، والجسيم الحامل للقوة الكهرطيسية هو الفوتون وهو ليس كواركاً ولا لبتوناً  فهو بوزون أساسي سبينه يساوي 1 وكتلته (السكونية) معدومة وهو يسير بسرعة الضوء ولا يقترن الفوتون إلا بالجسيمات المشحونة.

3.       النووية الشديدة: تعمل فقط في المستوى دون الذري، ومداها قصير إذ إنها تتلاشى تماماً بعد مسافة من رتبة  m 10-15 وتؤثر هذه القوة في جميع الجسيمات النووية (الهدرونات)، وهي المسؤولة عن ترابط البروتونات والنترونات داخل النواة، وهي المسؤولة عن ترابط الكواركات في الباريونات،  لكنها لا تؤثر في اللبتونات، كموم حقل القوة الشديدة تسمى غليونات Gluons وهي بوزونات سبينها 1  كالفوتون لكنها تتفاعل فيما بينها كالغرافيتونات.

4.       النووية الضعيفة: وهي تعمل فقط في المستوى دون الذري، مداها قصير جداً إذ لا يتعدى 10-17 m وهي أضعف بكثير من القوة الكهرطيسية، لكنها أشد من الثقالة، وتؤثر في الكواركات وفي اللبتونات، وتمتلك القوة النووية الضعيفة ثلاثة مراسيل: وهي جسيمات من نوع بوز سبينها يساوي 1 ورموزها   W- و Z  و W+  وتختلف هذه الحوامل عن غيرها بأن كتلها غير معدومة بل أن كتلها كبيرة جداً فالجسيم W تقارب كتلته 80 كتلة بروتونية والجسيم Z  تقارب كتلته 90 كتلة بروتونية وهو يماثل الفوتون بكل شيء عدا الكتلة، أما الجسيمين W فهما جسيمان مشحونان كهربائياً ولكل منهما شحنة تساوي شحنة الإلكترون، و W+ هو المضاد لـ W-.

 

الصفحة الرئيسية

 

 

الصفحة الرئيسية اتصل بنا من نحن أحوال الطقس الخارطة الفلكية المنتدى المحاضرات

برنامج المحاضرات

               
   

Copyright © 2006 • All Rights Reserved • Syrian Cosmological Society •