المجموعات

الحياة "الملونة" للكواركات

الحياة

في عام 400 قبل الميلاد ، ظهر الفيلسوف اليوناني ديموقراطيس اقترح مفهومذرة. كان يعتقد أنك إذا أخذت قطعة من المادة وقسمتها مرارًا وتكرارًا ، فستصل في النهاية إلى نقطة لا يمكن تقسيمها أكثر.

اعتقد ديموقريطوس أيضًا أن ذرات المواد المختلفة لها أحجام وأوزان وأشكال مختلفة. اليوم ، نعلم أنه كان محقًا تمامًا.

ذات صلة: جزيئات تحتوي على 5 كواركس تم اكتشافها في مصادم الهايدرون الكبير

بعد حوالي 2000 عام ، في عام 1814 ، كيميائي إنجليزي جون دالتون اقترح أن كل المادة تتكون من ذرات ، وأن العناصر الفردية يمكن تمييزها بوزن ذراتها.

في عام 1911 ، عالم فيزياء مولود في نيوزيلندا إرنست رذرفورد اقترح نموذجًا لذرة تتكون من نواة ذرية موجبة الشحنة تتكون من بروتونات ونيوترونات وتدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة. بحلول عام 1913 ، عالم الفيزياء الدنماركي نيلز بور صقل هذا النموذج ليشمل مدارات محددة للإلكترونات. في عام 1926 ، عالم الفيزياء النمساوي إروين شرودنغر أوضح "نموذج السحابة" للإلكترونات.

"ثلاثة كواركات لمستر مارك!"

اليوم ، نعلم أن البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة تتكون من جسيمات دون الذرية. هذا الاسم أعطاهم الفيزيائي الأمريكي موراي جيل مانالذي أخذ الاسم من الرواية استيقظ فينيغان بقلم جيمس جويس: "ثلاثة كواركات لـ Muster Mark! من المؤكد أنه ليس لديه الكثير من اللحاء. ومن المؤكد أن كل ما لديه هو بجانب العلامة."

جيل مان والفيزيائي جورج زويج توصل بشكل مستقل إلى فرضية الكوارك ، على الرغم من أن زويج أطلق على الجسيمات "الآس". بينما حصل جيل مان ، الذي توفي في مايو الماضي ، على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1969 عن عمله ، لم يتم تكريم زفايج بعد.

وفقًا للنظرية ، تتحد الكواركات لتشكل جسيمات مركبة تسمى الهادرونات. البروتونات والنيوترونات هي أشكال مستقرة من الهادرونات. بسبب ظاهرة تسمىحبس اللون، لا يمكن ملاحظة الكواركات مباشرة ، فهي موجودة فقط داخل الهادرونات.

ستة "نكهات" من كوارك

هناك ستة أنواع ، أو النكهاتمن كوارك يسمىفوق, أسفل, سحر, غريب, أعلى و الأسفل. لكل نكهة كوارك ، هناك جسيم مضاد مناظر يسمى an أنتيكوارك.

تختلف الكواركات المضادة عن الكواركات في أن بعض خواصها ، مثل الشحنة الكهربائية ، لها نفس القدر ولكن إشارة معاكسة.

الكواركات لها خصائص جوهرية معينة:
* الشحنة الكهربائية
* كتلة
* غزل
* تهمة اللون

هذه السمة الأخيرة - شحنة اللون - هي التي تجعل الكواركات تنخرط في تفاعل قوي، والنظرية الكامنة وراء هذا التفاعل تسمى الديناميكا اللونية الكمومية (QCD).

تنص نظرية QCD على أن هناك ثلاثة أنواع من شحنة اللون - الأزرق والأخضر والأحمر ، وثلاثة أنواع من الألوان المضادة - antiblue ، antigreen و antired. يمثل الفيزيائيون هذه الألوان المضادة - antigreen و antiblue - مثل السماوي والأرجواني والأصفر ، على التوالي. كل كوارك يحمل لونًا ، بينما كل كوارك مضاد يحمل لونًا مضادًا.

إن نظام التجاذب والتنافر بين الكواركات المشحونة بمجموعات مختلفة من الألوان الثلاثة هو ما يسمى بالتفاعل القوي ، وتنتقل القوة بواسطة جسيمات تحمل القوة تسمى الغلوونات.

"لون أبيض

"عالم الكوارك له علاقة بجاكوار تدور في الليل" - آرثر سزي

يمكن للكوارك الذي له قيمة لون واحدة ، دعنا نقول ، الأزرق ، أن يشكل نظامًا به كوارك مضاد له اللون المضاد المقابل ، في هذه الحالة ، الأزرق المضاد. والنتيجة هي حيادية اللون ، أو اللون "الأبيض" ، والكوارك الناتج عن ذلك الميزون شحنة لون صافية قدرها صفر. الميزون هو أي عضو في عائلة الجسيمات دون الذرية التي تتكون من كوارك وكوارك مضاد.

باريوناتيتكون البروتون والنيوترون من أكثر الأمثلة شيوعًا ، من ثلاثة كواركات. يجب أن يكون للكوارك شحنة لونية من اللون الأزرق ، ويجب أن يكون للكوارك شحنة لونية من اللون الأخضر ، والكوارك الثالث يجب أن يكون لونه أحمر. والنتيجة هي حيادية اللون أو "الأبيض".

الشيء نفسه ينطبق على مضادات الباريونات، والتي تتكون من كوارك مضاد له شحنة ملونة مضادة للزرقة ، وكوارك مضاد له شحنة لونية من مضاد أخضر ، وواحد مضاد له شحنة لونية مضادة.

في حين أن سمة شحنة اللون للكواركات والغلونات لا علاقة لها تمامًا بالمعنى اليومي للون ، فقد أصبحت نموذجًا شائعًا نظرًا لتشابهها مع الألوان الأساسية. ريتشارد فاينمانأشار الفيزيائي الأمريكي الذي لم يكن معروفًا أنه يعاني الحمقى بسرور ، إلى زملائه بـ "الفيزيائيين الأغبياء" لاختيارهم الاسم المربك ، "اللون".

غلوون

الجسيم الذي ينقل ، أو يتوسط، القوة القوية بين الكواركات تسمى غلوون. للسماح بكل التفاعلات الممكنة بين ألوان الكواركات الثلاثة ، يجب أن يكون هناك ثمانية جلونات ، كل منها يحمل مزيجًا من اللون والألوان المضادة. على سبيل المثال ، الأحمر والأنتيجرين.

بينما يحمل الجسيم القوة للقوة الكهرومغناطيسية ، فإن الفوتون، يمكن أن تعمل على مسافات شاسعة ، يعمل الغلوون من مسافة قريبة - للغاية مسافة قريبة. وهي محدودة لمسافة حوالي 10−15 متر ، وهو أقصر من قطر نواة الذرة.

وهذا يفسر سبب حصر الكواركات في الباريونات ، مثل البروتونات والنيوترونات ، وفي الميزونات ، ولا يمكن ملاحظتها بشكل مستقل. حتى لو بذلت طاقة هائلة وطردت كواركًا واحدًا من البروتون ، فبدلاً من الحصول على الكوارك ، ستحصل على زوج كوارك مضاد كوارك ، أو ميزون.


شاهد الفيديو: هذه الحياة الملونة ماشا والدب Masha and the Bear (شهر اكتوبر 2021).