القوى الكونية
والكواركات الملونة
تكون الذرات وحدات البناء الأساسية للحياة عادة ذات فراغ كبير وبفرض أن قطر
نواة الذرة يبلغ ( 1 سم ) لكانت سحابة الإلكترونات التى تحيط بالنواة تقع على بعد
( 1كم ) منها فإن القوة الكهرومغناطيسية التى هى واحدة ضمن ( 4 أنواع ) أساسية من
قوى الطبيعة وهى :
1 ) القوة الكهرومغناطيسية ( Electromagnetic ) .
2 ) القوة النووية القوية ( Strong ) .
3 ) القوة النووية الضعيفة ( Weak ) .
4 ) الجاذبية ( Gravity ) .
القوى الكونية والذرة :
إن القوى الكونية الأربع هى كل ما يحتاجه علماء الفيزياء لشرح الأعمال
المختلفة فى الحياة والكون وداخل الذرات وإن الجاذبية ( Gravity ) التى تربط
المواد ببعضها البعض فى شكل كواكب ونجوم ومجرات والقوة الكهرومغناطيسية Electromagetic
تربط المواد ببعضها البعض على مستوى أصغر كثيرا جدا ( مستوى الذرات ) وتقوم
القوة الكهرومغناطيسية بالمحافظة على مستوى الإلكترونات فى وضعها حول النواة كما
تحافظ على مواقع الذرات بالنسبة للذرات الأخرى المجاورة لها .
فإن القوة الكهرومغناطيسية غير كافية وحدها لشرح سلوك المواد المختلفة على
المستوى دون الذرى بل يوجد قوتان إضافيتان تعملان فى أعماق الذرة فإن القوتين غير
ظاهرتين على المستويات الأكبر إلا أن لهما دورا فى تحقيق الصورة التى تطور إليها
الكون فكيف نعرف أن القوى الكونية الأربع موجودة بالغعل ؟
إن البنية الأساسية للمادة حيث تتكون من سحابة تحتوى على إلكترونات ذات
شحنات سالبة تحيط بنواة مركزية ذات شحنة موجبة فى البروتونات وتوجد النيوترونات
المتعادلة الشحنة والبوزيترونات عكس الإلكترونات ذات شحنات موجبة داخل النواة
المركزية للذرة ويحمل كل بروتون شحنة واحدة موجبة بينما يحمل كل إلكترون شحنة
واحدة سالبة وتحتوى نواة أى ذرة على عدد من البروتونات موجبة الشحنة يحيط بها
سحابة من عدد متساو من الإلكترونات سالبة الشحنة مما ينتج عنه تعادل الشحنة الكلية
للذرة وتنجذب الشحنات المتضادة لبعضها البعض ولا يتعدى حدودا معينة حيث إن هناك
التأثير الكمى الذى يمنع الإلكترونات من السقوط فوق النواة وتعتبر الإلكترونات
الوجه المرئى للذرة والمسئولة لحد كبير عن خواصها الكيميائية وإذا كانت الشحنات
المتماثلة تتنافر عن بعضها البعض فلماذا لا تتسبب القوى الكهربية بين البروتونات
المكدسة فى حيز بالغ الضآلة فى انفجار النواة ؟
إن وجود النيوترونات المتعادلة الشحنة حيث تقوم بتخفيف القوة الكهربية بين
البروتونات ولكن كيف تستقر النيوترونات فى موضعها ؟
لا بد من وجود قوة أخرى أساسية تعمل داخل النواة وهذه القوة لا بد أن تكون
أقوى من القوة الكهربية وهى المسئولة عن استقرار البروتونات والنيوترونات معا داخل
النواة ولكن ليس لهذه القوة أى تأثير خارج النواة فإن تأثيرها بخلاف الجاذبية
والكهرومغناطيسية يكون منحصرا داخل حدود ضيقة ( القوة النووية الشديدة ) وتوضح
التجارب التى أجريت على التصادمات بين جسيمات الذرة أنه بداخل النواة تكون القوة
النووية الشديدة أشد بحوالى ( 100 مرة ) مقارنة بالقوة الكهربية بين البروتونات .
الديناميكا الكهربية الكمية :
من أين تأتى القوة النووية الشديدة ؟
إن علماء الفيزياء فهموا القوة النووية الشديدة باستخدام نفس الوصف الذى
يستخدم فى حالة الكهرومغناطيسية فالقوة الكهرومغناطيسية هى أكثر قوة يفهمها علماء
الفيزياء وقد تم وصفها عن طريق نظرية ( الديناميكا الكهربية الكمية / QED ) التى
تعتمد على نظرية
( المجال الكمى ) حيث يتم وصف المجال الكمى حول جسم ما بأنه عبارة عن
امتصاص وإطلاق مستمر لجسيمات أساسية ( مجال الكمات ) .
وفى نظرية ( QED ) فإن الجسيم عبارة عن أى شىء يحمل شحنة كهربية ويكون المجال هو
المجال الكهرومغناطيسى أما مجال الكمات فتكون الفوتونات وهى جسيمات الضوء وتقوم
الشحنات الكهربية باستمرار بامتصاص وإطلاق وحدات فوتونات فردية وإذا قام جسيم آخر
يحمل شحنة كهربية بامتصاص أحد الفوتونات تكون النتيجة تأثير الجسيمات على بعضها
البعض وأن تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض عن طريق القوة الكهرومغناطيسية ويقوم
علماء الفيزياء بتغيير القوة النووية الشديدة فى ضوء خاصية معينة معادلة للشحنة
الكهربية ومرتبطة بمجال الكميات المعادلة للفوتونات فإن البروتونات والنيوترونات
تتكون من جسيمات أكثر دقة ( الكواركات ) جسيمات أساسية بالفعل بحيث لا يمكن
تقسيمها لجسيمات أصغر منها وتحمل الكواركات شحنات كهربية قد تكون ثلث أو ثلثى حجم
الوحدة القياسية للشحنة التى توجد على الإلكترون أو البروتون وحيث أن الكواركات
توجد فى تجمعات تكون النتيجة المؤكدة إضافة الشحنات لبعضها البعض لتنتج وحدات
كاملة أو صفرا من الشحنات ويحتوى كل بروتون ونيوترون على
( 3 كواركات ) ويطلق على خاصية الكواركات التى تشبه الشحنة الكهربية ولكنها
تتضمن القوة النووية الشديدة ( الشحنة الملونة للكواركات ) لأنه يبدو أن الشحنة
تظهر فى
( 3 أنواع ) كالألوان الأساسية للضوء وقد تم تسمية ( 3 أنواع ) من الشحنة
بالأحمر والأخضر والأزرق والمرتبطة بالقوة النووية الشديدة .
الشحنات الملونة للكواركات :
فعندما تضاف الشحنة الموجبة للشحنة السالبة لتنتج صفرا من الشحنات الكهربية
فإن الشحنات الملونة للكواركات يمكن أن تنضم معا فيختفى اللون .
وهذا ما حدث فى البروتونات والنيوترونات التى تبدو عديمة اللون على الرغم
من احتوائها على كواركات ملونة فيحتوى البروتون على كوارك أزرق وآخر على كوارك
أحمر وثالث على كوارك أخضر وبنفس الطريقة تكون الذرة عديمة الشحنة بالرغم من
احتوائها على بروتونات موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة فإن القوة النووية
الشديدة التى تؤثر على الجسيمات الملونة لا يكون لها تأثير مباشر على البروتونات
والنيوترونات بل على الكواركات بداخلها .
فما زالت القوة النووية الشديدة تستطيع أن تمسك بالبروتونات والنيوترونات
معا بداخل النواة بنفس الطريقة التى تثبت بها القوة الكهرومغناطيسية الذرات
المتعادلة كهربيا وتغطى نواة الذرة ذات الشحنة الموجبة جزئيا بسحابتها الإلكترونية
ويصل إليها تأثير الإلكترونات ذات الشحنة السالبة الموجودة فى السحب المحيطة
بالذرات المجاورة مما ينتج عنه قوى ( فان درفالز) وتحدد معادلة ( فان درفالز )
العلاقة بين حجم الغاز وضغطه وتتأثر الكواركات الملونة داخل البروتون بوجود
الكواركات فى داخل البروتون المجاور
رءوف وصفى
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق