THEVESTLYCEE
مرحبا بك في منتديات تبسة التي تهتم بالتعليم الثانوي . نرجو منك زائرنا الكريم التسجيل والمشاركة معنا ونتمنى لك اطيب الاوقات في رفقتنا.

الكواركات اصغر الجسيمات في تركيب المادة

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل

29012010

مُساهمة 

الكواركات اصغر الجسيمات في تركيب المادة




الكوارك هو جسيم أولي وأحد المكونين الأساسيين للمادة في نظرية النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات (المكون الآخر حسب هذه النظرية هو الليبتونات) لها كتلة ولكن أبعادها صفرية، تتم مشاهدتها عند حدوث تصادم شديد بين البروتون والالكترون. وقد اطلق موري جيلمان هذا الاسم علي الكوارك. ويوجد ستة أنواع من الكواركات.
للكواركات جسيمات مضادة مثل بقية الجسيمات الأولية تدعى (كواركات مضادة)، حيث تتميز الكواركات والكواركات 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 (بالإنجليزية: quantum-chromodynamic QCD‏).
تجتمع الكواركات معا لتشكل جسيمات مركبة تسمى هادرونات، الأكثر استقرارا التي هي البروتونات والنيوترونات، وهي مكونات نواة الذرة[1].لا يمكن أن تظهر الكواركات بشكل مفرد حر فهي دائما محتجزة ضمن هادرونات ثنائية (ميزونات) أو ثلاثية (باريونات) مثل البروتونات والنيوترونات[2][3]، وتسمى هذه الظاهرة بالحبس اللوني (بالإنجليزية: color confinement‏)، لهذا السبب فمعظم المعلومات عن الكواركات تم استخلاصها من ملاحظات الهادرونات نفسها.
للكوارك ست أنواع وتسمى بالنكهات وهي: علوي, سفلي, ساحر, غريب, قمي, وقعري[4]. كلا من الكوارك العلوي والسفلي لهما الكتلة الأقل من باقي الكواركات الأخرى. فالكواركات الأثقل تتحول إلى علوي وسفلي بسرعة خلال عملية تسمى اضمحلال الجسيم: حيث تتحول حالة الكتلة الأثقل إلى حالة كتلة أخف. لهذا فالكوارك العلوي والسفلي هما الأكثر استقرارا ووجودا في الكون، في حين أن الكواركات المسماة ب: الساحر والغريب والقمي والقعري يتم إنتاجها فقط من خلال اصطدامات عالية الطاقة (مثل المستخدمة في الأشعة الكونية ومعجلات الجسيمات).
لدى الكوارك خصائص أساسية مثل الشحنة الكهربية والشحنة اللونية والدوران المغزلي والكتلة. فالكواركات هي الجسيمات الأولية الوحيدة في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات التي تُظهِر جميع القوى الأساسية الأربع المسماة بالتفاعلات الأساسية وهي الكهرومغناطيسية والجاذبية والتآثر القوي والضعيف، بلإضافة إلى أنها الجسيمات الوحيدة التي شحنتها الكهربائية ليست مضاعفات صحيحة للشحنة الأولية. ولكل كوارك لديه جسيم مضاد وهو نظير مطابق له، لديه نفس قدر شحنة الكوارك ولكن بشحنة معاكسة.
كان ظهور نموذج الكوارك سنة 1964 بواسطة فرضية موري جيلمان وجورج سويج لشرح نماذج الهادرونات[5]، وقد كان هناك دليل ضعيف على وجودها المادي حتى سنة 1968[6][7]. تمت ملاحظة جميع نكهات الكوارك الست في تجارب المعجلات؛ وقد كان الكوارك القمي هو آخر ماتم اكتشافه من الكواركات وذلك سنة 1995 عندما تمت ملاحظته لأول مرة في معهد فيرميلاب[5].
التصنيف
ست من الجسيمات في النموذج القياسي هي كواركات (وترى باللون البنفسجي) وكل عمود من الأعمدة الثلاثة المرقمة ب (I & II & III) يمثل جيل للمادة.
يعتبر النموذج القياسي بأنه الإطار النظري الذي يعطي وصفا لجميع جسيمات أولية المعروفة حاليا، فضلا عن بوزونات هيغز[nb 1] المخفية[8]. فهذا النموذج يحتوي على ست نكهات من الكواركات ورمزها: (q)، وهي كوارك علوي (u)، والسفلي (d)، والساحر (c)، والغريب (s)، والقمي (t)، وأخيرا القعري (b)[4]. تسمى الأجسام المضادة للكواركات بضديد الكوارك ويرمز لها بخط فوق رمز الكوارك المطابق، مثل u لضديد الكوارك العلوي. وكما هو حال المادة المضادة بشكلها العام، فإن ضديد الكوارك له نفس الكتلة، ومتوسط العمر واللف الذي يوجد بالكوارك، ولكنه معاكس بالشحنة الكهربائية والشحنات الأخرى[9].
الكوارك هو جسيم له دوران مغزلي -1⁄2، مما يعني ضمنا أنه فرميون حسب مبرهنة إحصاء اللف. وتلك تكون خاضعة لمبدأ استبعاد باولي، والتي تقول بأن لايمكن لأكثر من فرميون أن يأخذ حيز في نفس الحالة الكمومية. وهو على النقيض من بوزونات (وهي جسيمات لها عدد صحيح باللف)، والتي يمكن أن يكون أي كمية منها في نفس الحالة[10]. وخلافا للبتونات, فالكواركات تستحوذ على الشحنة اللونية، والتي تجعلهم بأن ينخرطوا في التفاعل القوي. فنتيجة التجاذب بين الكواركات الختلفة تسبب بتشكيل جسيمات مركبة تسمى بالهادرونات (أنظر إلى فقرة التآثر القوي وشحنة اللون بالأسفل )
يحدد الكوارك الأرقام الكمية للهادرونات وتسمى بتلك الحالة كوارك مكافئ؛ وبصرف النظر عن هذا، فإن الهادرون قد يحتوي على عدد غير محدد من الكواركات الإفتراضية (أو بحر) الكواركات وضديدها الغلوونات التي لاتؤثر على أرقامها الكمية[11]. وهناك عائلتين من الهادرونات؛ الباريونات وبها ثلاث كواركات مكافئة، والميزونات وبها كوارك مكافئ مع ضديد الكوارك[12]. وأشهر الباريونات قاطبة البروتون والنيوترون، وهما أعمدة الأساس لنواة الذرة[13]. معظم الهادرونات هي معروفة (أنظر قائمة الباريونات وقائمة الميزونات)، وأغلبها متباينة بما تحتوي من الكوارك والخصائص التي تضفيها كواركاتها الأساسية. فوجود هادرونات شاذة مع مزيد من كواركات مكافئة، مثل تترا كواركات (qqqq) وبنتا كواركات (qqqqq) قد تم تخمينها[14]. ولكن إلى الآن لم يتم اثباتها[nb 2][14][15].
تنقسم الفرميونات الأولية إلى ثلاث أجيال فيزيائية، يحتوي كل جيل منهم على عدد اثنين من اللبتونات واثنين من الكواركات. فالجيل الأول يحتوي على كواركات علوية وسفلية، والثاني يضم الكوارك الساحر و الغريب، أما الجيل الثالث فيحتوي على الكوارك القمي والقعري. وقد فشلت جميع المحولات والأبحاث لإيجاد جيل رابع من الكواركات أو فرميونات أولية[16]، وقد كانت هناك علامات غير مباشرة ولكن قوية للإيحاء بعدم وجود أكثر من ثلاث أجيال[nb 3][17]. تكون الأجيال الأعلى من الكواركات أكير كتلة وأقل ثباتا، مسببة بتحلل الكوارك إلى جسيمات الجيل الأدنى عن طريق تفاعلات ضعيفة. أما الذي يحدث بشكل عام في الطبيعة هو الجيل الأول (العلوي والسفلي). فالكواركات الثقيلة لا تنشأ إلا في تصادمات عالية الطاقة (مثل تلك المرتبطة بالأشعة الكونية)، ثم تضمحل بسرعة؛ مع ذلك فهناك اعتقاد سائد بأنها كانت موجودة بالجزء الأول من الثانية الأولى بعد حدوث الإنفجار العظيم، عندما كان الكون في حالة حرارة وكثافة قصوى (ويسمى بعصر الكوارك). لذا فدراسة الكواركات الثقيلة تجري دائما في ظروف صناعية، مثل معجلات الجسيمات[18].
بما أن لدى الكواركات شحنة كهربية وشحنة لونية وكتلة ونكهة، لذا فهي الجسيمات الأولية الوحيدة المعروفة والتي تشارك في القوى الأساسية الأربع في الفيزياء المعاصرة: الكهرومغناطيسية، الثقالة أو الجاذبية، التآثر القوي، ثم التآثر الضعيف[13]. مع ذلك فالجاذبية عادة لا علاقة له مع المستويات دون الذرية، وليس له وصف بالنموذج القياسي..
البداية
موري جيلمان في إحدى المؤتمرات سنة 2007. وهو الذي اقترح نموذج الكوارك مع جورج سويج سنة 1964.
قدم العالم الفيزيائي موري جيلمان مقترح نموذج الكوارك بشكل منفصل[19] هو وجورج سويج[20][21] سنة 1964.[5] فالمقترح جاء بعد ظهور صيغة جيلمان الرياضية عن نظام تصنيف الجسيمات المسمى طريق الثمان لفات أو بمصطلح علمي أكثر SU 3 تناظر النكهة[22]. وقد قدم ايفال نعمان مشروع مشابه ولكنه مطور قليلا في نفس السنة[23][24].
عندما اكتشفت الهادرونات كانت مثل البروتونات والنيوترونات والبيون أي جسيمات أولية، لكن تم اكتشاف هادرونات جديدة فأصبحت من الكثرة أشبه بحديقة حيوان الجسيمات، فبعدما كانت عدة هدرونات في الثلاثينات والأربعينات صارت عدة عشرات في الخمسينات، وكانت الروابط فيما بينها غير واضحة حتى سنة 1961 عندما افترض كلا من موري جيلمان وجورج سويج بأنهما ليست جسيمات أولية، ولكن بدلا من ذلك كانت تتألف من مزيج من الكواركات وضديدها. يشترك في نموذجهم ثلاث أنواع من الكواركات -كوارك علوي وسفلي وغريب- والتي نسبوها إلى خصائص مثل اللف والشحنة الكهربائية[19][20][21]. وقد تباينت ردود الفعل للمقترح عند المجتمع الفيزيائي. كان هناك نوع من الخلاف حول ماإذا كان كوارك كيان مادي أو مجرد فكرة تستخدم لشرح مفاهيم لم تفهم بشكل جيد في ذاك الوقت[25].
وفي أقل من سنة، ظهرت اقتراحات جديدة أضيفت لنموذج جيلمان-سويج. فافترض كلا جيمس بيوركن وشيلدون جلاشو بوجود نكهة لكوارك رابع، وسمي بالساحر. الإقتراح أضيف لأنه يسمح للحصول على وصف أفضل للتفاعل الضعيف ( وهي الآلية التي تسمح بالكواركات بالإضمحلال)، فتساوي عدد كواركات مع عدد ليبتونات، وهي تحتوي على صيغة الكتلة فتنتج وبشكل صحيح كتل للميزونات[26].
avatar
cristiano ronaldo

عدد المساهمات : 7
نقاط : 23953
تاريخ التسجيل : 10/11/2009
العمر : 25

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

مُشاطرة هذه المقالة على: diggdeliciousredditstumbleuponslashdotyahoogooglelive

 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى