أساسيات فيزياء الجسيمات، الفيزياء من العلوم المهمة التي احتلت مكانة مهمة عبر التاريخ. يمكن اعتبار الفيزياء من أهم العلوم العلمية، لأنها علم يشرح الظواهر الطبيعية التي تحدث على سطح الكرة الأرضية. ، ويمكن أن تحتوي الفيزياء على أقسام وأقسام عديدة، وهناك الكثير من المصطلحات الأساسية في الفيزياء، خاصة في فيزياء الجسيمات، لذلك ننتقل إلى موضوع بعنوان “أساسيات فيزياء الجسيمات”.
ما المقصود بفيزياء الجسيمات؟
في فيزياء الجسيمات، الجسيم الأولي أو الجسيم الأساسي هو جسيم مجهول البنية، وبالتالي ليس من المعروف ما إذا كان يتكون من جسيمات أخرى. تشمل الجسيمات الأولية المعروفة الفرميونات الأساسية والبوزونات الأساسية. يتكون العالم المادي من مجموعات من جزيئات أساسية أو دون ذرية مختلفة. هذه هي أصغر اللبنات الأساسية للمادة. تتكون كل المادة، باستثناء المادة المظلمة، من جسيمات تتكون في حد ذاتها من ذرات. الذرات من جزأين. نواة الذرة وسحابة إلكترونية، تدور الإلكترونات حول نواة الذرة، وما بداخل نواة الذرة، عادة ما تتكون النواة نفسها من البروتونات والنيوترونات. ، ولكن حتى هذه أجسام مركبة، وداخل البروتونات والنيوترونات نجد الكواركات.
الجسيمات الأساسية في الفيزياء
الكواركات والإلكترونات هي بعض الجسيمات الأولية الأساسية، وقد تم اكتشاف عدد من الجسيمات الأساسية في تجارب مختلفة كان على الباحثين تنظيمها، كما فعل منديليف مع جدوله الدوري، ويتلخص هذا في نموذج نظري (متعلق بالنووية). والتفاعل الكهرومغناطيسي والضعيف والقوي) يسمى النموذج القياسي.
أساسيات فيزياء الجسيمات
غالبًا ما يُقال أن الإغريق القدماء كانوا أول من حدد الأشياء التي ليس لها حجم، لكنهم كانوا قادرين على بناء العالم من حولنا من خلال تفاعلاتهم، وكما يمكننا أن نلاحظ العالم بتفاصيل أقل وأقل من خلال المزيد والمزيد من الصغر. تفاصيل. – زيادة قوة المجاهر، فمن الطبيعي أن نتساءل عن ماهيتها. يعتقد العلماء أنهم اكتشفوا بعض هذه الأشياء: الجسيمات دون الذرية أو الجسيمات الأساسية التي ليس لها حجم أو بنية تحتية، ويسعون لشرح خصائص هذه الجسيمات وإظهار كيف يمكن استخدامها لشرح محتويات هذه الجسيمات. يوجد نوعان رئيسيان من الجسيمات في الكون: جسيمات المادة، بعضها يتحد لإنتاج العالم من حولنا، وجسيمات القوة، أحدها الفوتون المسؤول عن الإشعاع الكهرومغناطيسي المصنف في المعيار. نموذج لفيزياء الجسيمات، نظرية حول كيفية تفاعل اللبنات الأساسية للمادة، والتي تنظمها القوى الأساسية. جسيمات المادة هي الفرميونات، وجسيمات القوة هي البوزونات.
التركيب الجسيمي للمادة في الفيزياء
تنقسم جسيمات المادة إلى مجموعتين، كواركات ولبتونات، ويوجد ستة منها، ولكل منها شريك مماثل، وتنقسم اللبتونات إلى ثلاثة أزواج، كل زوج يحتوي على جسيم أولي به شحنة وجسيم بدون شحنة، وهو أسهل بكثير. ومن الصعب جدًا اكتشافها، وأخف هذه الأزواج هو إلكترون ونيوترينو إلكترون. الإلكترون المشحون مسؤول عن التيارات الكهربائية، وشريكه غير المشحون، المعروف باسم إلكترون نيوترينو، ينتج بكثرة في الشمس ويتفاعل معها بشكل ضعيف. بيئته التي تمر دون عوائق عبر الأرض. يمر مليون منهم عبر كل سنتيمتر مربع من جسمك كل ثانية، ليلا ونهارا. يتم إنتاج النيوترينوات الإلكترونية بكميات لا يمكن تصورها أثناء انفجارات المستعر الأعظم، وهذه الجسيمات هي التي تشتت عناصر الاحتراق النووي في الكون. تشمل هذه العناصر الكربون الذي نصنعه، والأكسجين الذي نتنفسه، وكل شيء تقريبًا على الأرض. تتفاعل مع الجسيمات الأساسية الأخرى، فهي حيوية لوجودنا، ويبدو أن الأزواج الأخرى من النيوترينوات هي مجرد نسخ أثقل من الإلكترون. لمدة عشر ثوانٍ من وجود الكون بعد الانفجار العظيم، كان من الضروري إنشاء بنية الكون. … نحن نعيش في عصر اللبتون، وستة كواركات مقسمة أيضًا إلى ثلاثة أزواج بأسماء غريبة. تلتصق الكواركات العلوية والسفلية معًا لتشكيل البروتونات والنيوترونات التي تكمن وراء كل ذرة. مرة أخرى، أوضح العلماء أنه في المادة العادية لا يوجد سوى أزواج الكواركات الأخف وزنا، ولكن مثل اللبتونات الأثقل، لعبت دورًا في اللحظات الأولى من الكون وساعدت في إنشاء واحدة قابلة للحياة لوجودنا.
قوة الجسيمات الفيزيائية
أساسيات فيزياء الجسيمات، في النموذج القياسي، توجد ستة جسيمات قوى تخلق تفاعلات بين جسيمات المادة، وهي مقسمة إلى أربع قوى أساسية: قوى الجاذبية، والقوى الكهرومغناطيسية، والقوى القوية والضعيفة. يعد الفوتون أيضًا جسيمًا من الضوء وهو مسؤول عن المجالات الكهربائية والمغناطيسية الناتجة عن تبادل الفوتونات من جسم مشحون. بعبارة أخرى، يخلق الغلوون القوة المسؤولة عن تماسك الكواركات معًا لتكوين البروتونات والنيوترونات. عنصر تشكل فيه البروتونات والنيوترونات معًا نوى أثقل.
النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات
هناك آخر جسيم يكمل استدعاء الجسيم في ما يسمى بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات الموصوف حتى الآن، وبوزون هيغز هو جسيم غريب، وهو ثاني أثقل جسيم في النموذج القياسي ويتحدى التفسير البسيط. يقال أن مصدر الكتلة صحيح، فهو يعطي كتلة للكواركات ويؤدي إلى الكواركات والبروتونات. والنيوترونات، ولكن فقط 2٪ من كتلة البروتونات والنيوترونات توفرها الكواركات، وبقية الطاقة تسقط على الغلوونات. على الرغم مما نعرفه عنهم، إلا أن خصائصهم لم يتم قياسها بشكل كافٍ بحيث يمكننا القول بشكل قاطع أن هذه الجسيمات هي كل ما نحتاجه لبناء الكون الذي نراه من حولنا، وبالطبع ليس لدينا جميع الإجابات، ولكن النظرية لا يزال مخطئا. محاولة لبناء نظرية تعطي إجابات معقولة في جميع الطاقات، مع إعطاء نفس إجابة النموذج القياسي. الجسيمات الثقيلة جدًا وغير المكتشفة، وحقيقة أنها ثقيلة تعني الحاجة إلى الكثير من الطاقة لإنتاجها، ويمكن اختيار خصائص هذه الجسيمات الإضافية بحيث تعطي النظرية الناتجة إجابات معقولة في جميع الطاقات. لكنها لا تؤثر على القياسات التي تتفق جيدًا مع النموذج القياسي.
ما هي المادة المضادة؟
أساسيات فيزياء الجسيمات، نحن نعلم أيضًا وجود المادة المضادة – وهو مفهوم يحبه كتّاب الخيال العلمي كثيرًا، لكنه موجود. غالبًا ما يتم ملاحظة جزيئات المادة المضادة، على سبيل المثال يتم استخدام البوزيترون (جسيم مضاد للإلكترون) في الطب لرسم خريطة لأعضائنا الداخلية باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. (PET)، ومن المعروف أنه عندما يلتقي جسيم ما بجسيمه المضاد، فإنهما يبيدان بعضهما البعض وينتجان دفعة من الطاقة، ويتم استخدام ماسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لاكتشاف أن كل جسيم من مادة ما يحتوي أيضًا على شريك جسيم له نفس الكتلة، ولكن بشحنة كهربائية معاكسة، لذلك يمكننا ضرب عدد جسيمات المادة (ستة كواركات وستة لبتونات) للوصول إلى عدد محدود من 24، وإعطاء المادة كواركات +1 والكواركات المضادة -1 إذا كنا أضف عدد كواركات المادة بالإضافة إلى عدد كواركات المادة المضادة، فسنحصل على العدد الصافي للكواركات في الكون، ولن يتغير أبدًا، إذا كانت لدينا طاقة كافية، فيمكننا إنشاء أي كواركات من المادة، طالما أننا في نفس الوقت تخلق كواركات من المادة المضادة، في اللحظات الأولى من وجود الكون، كانت هذه الجسيمات تتشكل باستمرار، والآن يتم تكوينها ببساطة عندما تصطدم أشعة الكون بأجواء الكواكب والنجوم.
في ختام مقالنا سنتعرف على فيزياء الجسيمات الأولية، والتي تعتبر أصغر بنية في المادة، حيث أن الجسيمات هي أحد العناصر الرئيسية للمادة وهي حجر الزاوية في بنائها، ولها أيضًا خصائص وصفات . أمر مهم، وعلى الرغم من أن العلماء استغرقوا وقتًا طويلاً للتعرف عليهم،كذلك بينا أساسيات فيزياء الجسيمات.