الفوتونات والقوى الكهرومغناطيسية
تستقبل حواس الإنسان الضوء والأشعة الدافئة من سيل إشعاع الشمس المستمر فعن
طريق وصف الضوء والحرارة
( الأشعة تحت الحمراء / Infrared ) وجميع صور
الإشعاع الكهرومغناطيسى بأنها موجات اهتزازية أى تذبذبات اندماج مجالى الكهرباء
والمغناطيسية ولكن نظرية الكم فى ( ق / 20 ) حيث توجد نظرية أخرى للضوء باعتباره
يتكون من جسيمات عديمة الوزن ( الفوتونات ) .
نظرية الكهروديناميكا الكمية :
ففى طيف الكهرومغناطيسية من أشعة جاما ذات التردد العالى للموجات القصيرة
إلى الموجات الراديوية ذات التردد المنخفض
للموجات الطويلة حيث أن التردد وطول الموجه ( موجات الضوء ) .
أما ( الفوتونات ) فتوصف بطاقتها وكمية حركتها وتحتوى أشعة جاما على
فوتونات ذات طاقة عالية بينما تحتوى الموجات الراديوية على فوتونات ذات طاقة ضعيفة
.
حيث أن الفوتونات مسئولة عن إرسال القوى الكهرومغناطيسية حيث تحمل
الفوتونات القوى الكهربية حيث تنتقل بسرعة هائلة جدا للأمام والخلف بين شحنات
الذرة الكهربائية التى توحد الذرات معا كما توجد الفوتونات بصفة مؤقتة داخل الذرة حيث
تتواجد فى زمن أقل مما تستقبله حواس الإنسان البصرية ( العيون ) ( الفوتونات
الحقيقية ) .
وبعد وصف قوى الكهرومغناطيسية بالفوتونات إحدى نتائج نظرية الكم أو نظرية (
الكهروديناميكا الكمية ) ولقد تحققت تنبؤات نظرية ( الكهروديناميكا الكمية ) عدة
مرات حيث كانت نسبة الخطأ أقل من ( 1 / المليار ) وكان لدقتها أثر فعال فى
النظريات اللاحقة والقوى الأساسية ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية / القوة النووية
القوية / القوة النووية الضعيفة ) حيث أن الفوتونات وقياس البوزونات حيث تنتمى
الفوتونات لطائفة الجسيمات الأولية أو الجسيمات دون الذرية حيث تتميز عن
الإلكترونات فالإلكترون جسيم مادى بينما الفوتون جسيم طاقى كما أن للإلكترون كتلة
سكونية بينما ليس للفوتون كتلة سكونية ويعتبر الفوتون من بوزونات القياس أى جسيم
أولى يعمل كحامل للقوى الأساسية ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية / القوة النووية
القوية / القوة النووية الضعيفة ) بين الجسيمات دون الذرية أو الأولية حيث أن
الفوتونات هى بوزونات القياس للقوة الكهرومغناطيسية وعن طريق القيام بشحن الذرة
وتم إطلاق إلكترونات عليها أو جسيمات ذات شحنة حيث تهتز الفوتونات بطاقات خاصة
بالذرة الأم عاكسة نموذجا لمستوى طاقة الإلكترونات الخاصة بكل عنصر ولأن موجة
الضوء لها صلة بالطاقة فسيكون الطيف الناتج بصمة العنصر فيتوهج الضوء من بخار
الصوديوم باللون الأصفر ومن النيون باللون الأحمر بينما يلون النحاس اللهب باللون
الأخضر .
ويمكن للذرات أن تبعث بالفوتونات بل إنها تقوم بإمتصاصها فعندما يصدم
الفوتون ذرة فإنه يعطى طاقته للإلكترون مما يؤدى لرفع مستوى طاقته عاليا وعندما
تتماثل طاقة الفوتون طاقة أحد الجسيمات داخل نواة الذرة فعن طريق تحليل عناصر
المادة مما أدى إلى أول اكتشاف للعناصر فى المناطق الخارجية من الشمس .
ويحمل سيل الفوتونات الخارجة من الشمس جميع مقادير الطاقة التى تماثل بعض
خطوات الطاقة لعناصر خاصة فتمتص العناصر الفوتونات وتتمكن الفوتونات خصوصا فى أشعة
( اكس ) ( الأشعة السينية ) ذات الطاقة العالية وأشعة جاما حيث أن تعطل عمل
الإلكترونات فى الذرة حيث يتم تحطيم نوى الذرات إلى مكوناتها ( البروتونات /
النيوترونات ) .
الأشعة الكونية الغامضة :
إن معظم الجسيمات دون الذرية عبارة عن نوى نشطة أو ذرات خلعت عنها جميعا
إلكتروناتها وعندما كان رواد الفضاء فى طريقهم للقمر على متن المركبة الفضائية (
أبوللو / 11 ) والذى حملها للفضاء الصاروخ الفضائى ( ساترن / 5 ) عام
( 1969 ) حيث قام رائد الفضاء الأمريكى ( نيل آرم استرونج ) بوضع العلم
الأمريكى على سطح القمر وقام باستخدام العربة القمرية من أجل جمع عينات من تربة
القمر وصخوره لتحليلها على الأرض ولمعرفة طبيعة المواد الداخلة فى تركيب سطح القمر
حيث شاهد رواد الفضاء تأثير القوى النشطة عندما حاول رواد الفضاء الخلود إلى النوم
فكلما اصطدمت إحدى النوى الثقيلة بين الحين والآخر بشبكية العين المغلقة لأحد رواد
الفضاء وهو على وشك النوم حيث تراءت له
ومضات خفيفة من الضوء حيث أن انسياب الجسيمات دون الذرية أو الأولية ذات الطاقة
العالية بالإشعاع الكونى حيث أنه شعاع يختلف بدرجة كبيرة عن إشعاعات ( ألفا / بيتا
) الناتجة عن النوى ذات النشاط الإشعاعى إذ أن جسيمات الإشعاع الكونى لها طاقات
أعلى بكثير من إشعاعات ( ألفا / بيتا ) كما أنها تنتشر فى طبقات رقيقة وبسبب هاتين
الخاصيتين أصبح اكتشاف طبيعة الأشعة الكونية صعبا .\وعلى سطح الأرض فالبشرية محمية
بطبقات الغلاف الجوى العليا لكوكب الأرض فإنها تولد تيارا من الجسيمات الدون
الذرية والتى تكون سلسلة من الإشعاعات الثانوية وتمتص غالبية الإشعاعات فى طبقات
الغلاف الجوى الخارجى قبل وصولها لسطح كوكب الأرض تاركة رذاذا رقيقا من الإشعاعات لتمر
داخل الجسم البشرى دون أن تسبب أى أضرار حيث أن الإشعاعات تتكون أساسا من
الإلكترونات وجسيمات ( الميونات ) وهى جسيمات أولية دون ذرية مشابهة للإلكترون
بشحنة كهربائية سالبة ودوران مغزلى ( 1 / 2 ) حيث تنتمى لعائلة الليبتونات وهى
تنشأ على ارتفاع ( 10 كم ) وتكون ( 90 % ) من الجسيمات دون الذرية أو الأولية المتولدة
فى الغلاف الجوى الأرضى .
وقد اكتشفت ( الميونات ) عند دراسة الأشعة الكونية وجسيمات متعادلة
كالنيوترونات المتعادلة فى نواة الذرة حيث أن الجسيمات المتعادلة ( نيوترينوات ) والفوتونات
النشطة حيث يصل ( 20 جسيما / ث ) على ( 1 سم مربع ) من سطح الغلاف الجوى الأرضى
الخارجى وعلى مستوى سطح البحر ينخفض العدد إلى جسيم واحد فى ( 1 سم / ث )
وبالمقارنة فإن
( 1 جم ) من مادة مشعة كالراديوم يشع ( 1000 الملايين ) من الجسيمات دون
الذرية أو الأولية فى الثانية الواحدة .
حيث أن البشرية تجهل مصدر الأشعة الكونية وكيفية وصولها للأرض إلا أنه من
المعروف وبتفصيل كبير مما تتكون الأشعة الكونية وما الذى تحدثه فى الغلاف الجوى
الأرضى .
حيث أن الأشعة الكونية ما زالت غامضة وتحتاج للمزيد من الدراسة وهذا ما يقوم
به العلماء فى مختبر ( سيرن ) بعد اكتشاف ( بوزون هيجنز ) عام ( 2012 ) باستخدام
مصادم الهادرونات الكبير .
رءوف وصفى
تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
3 / 3 / 2022
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق