انتقل إلى المحتوى

كوارك: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
سطر 121: سطر 121:
}}</ref>.
}}</ref>.


الكوارك هو جسيم له [[دوران مغزلي (فيزياء)| دوران مغزلي]] -[[spin-1/2|{{frac|1|2}}]]، مما يعني ضمنا أنه [[فرميون]] حسب [[مبرهنة إحصاء اللف]]. وتلك تكون خاضعة ل[[مبدأ استبعاد باولي]]، والتي تقول بأن لايمكن لأكثر من فرميون أن يأخذ حيز في نفس [[حالة كمية|الحالة الكمومية]]. وهو على النقيض من [[بوزونات]] (وهي جسيمات لها عدد صحيح باللف)، والتي يمكن أن يكون أي كمية منها في نفس الحالة<ref>
<!--

Quarks are [[spin-½|spin-{{frac|1|2}}]] particles, implying that they are [[fermion]]s according to the [[spin-statistics theorem]]. They are subject to the [[Pauli exclusion principle]], which states that no two identical fermions can simultaneously occupy the same [[quantum state]]. This is in contrast to [[boson]]s (particles with integer spin), of which any number can be in the same state.<ref>
{{cite book
{{cite book
|author=K.A. Peacock
|author=K.A. Peacock
سطر 131: سطر 129:
|year=2008
|year=2008
|isbn=031333448X
|isbn=031333448X
}}</ref>. وخلافا [[ليبتون (فيزياء)|للبتونات]], فالكواركات تستحوذ على [[الشحنة اللونية]]، والتي تجعلهم بأن ينخرطوا في [[تآثر قوي|التفاعل القوي]]. فنتيجة التجاذب بين الكواركات الختلفة تسبب بتشكيل جسيمات مركبة تسمى ب[[الهادرونات]] (أنظر إلى فقرة [[#التآثر القوي وشحنة اللون|التآثر القوي وشحنة اللون]] بالأسفل <!--لم أصل إليها بعد بالترجمة-->)
}}</ref> Unlike [[lepton]]s, quarks possess [[color charge]], which causes them to engage in the [[strong interaction]]. The resulting attraction between different quarks causes the formation of composite particles known as ''[[hadron]]s'' (see "[[#Strong interaction and color charge|Strong interaction and color charge]]" below).

يحدد الكوارك [[رقم كمومي|الأرقام الكمية]] للهادرونات وتسمى بتلك الحالة '''كوارك مكافئ'''؛ وبصرف النظر عن هذا، فإن الهادرون قد يحتوي على عدد غير محدد من الكواركات [[جسيم افتراضي|الإفتراضية]] (أو ''[[#بحر الكواركات|بحر]]'') الكواركات وضديدها وال[[غلوون]]ات التي لاتؤثر على أرقامها الكمية<ref>
{{cite book
|author=B. Povh, C. Scholz, K. Rith, F. Zetsche
|title=Particles and Nuclei
|page=98
|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]
|year=2008
|isbn=3540793674
}}</ref>. وهناك عائلتين من الهادرونات؛ [[الباريونات]] وبها ثلاث كواركات مكافئة، و[[الميزونات]] وبها كوارك مكافئ مع ضديد الكوارك<ref>Section 6.1. in
{{cite book
|author=P.C.W. Davies
|title=The Forces of Nature
|publisher=[[Cambridge University Press]]
|year=1979
|isbn=052122523X
}}</ref>. وأشهر الباريونات قاطبة البروتون و النيوترون، وهما أعمدة الأساس ل[[نواة الذرة]]<ref name="Knowing">
{{cite book
|author=M. Munowitz
|title=Knowing
|page=35
|publisher=[[Oxford University Press]]
|year=2005
|isbn=0195167376
}}</ref>. معظم الهادرونات هي معروفة (أنظر [[قائمة الباريونات]] و[[قائمة الميزونات]])، وأغلبها متباينة بما تحتوي من الكوارك والخصائص التي تضفيها كواركاتها الأساسية. فوجود [[هادرون شاذ|هادرونات شاذة]] مع مزيد من كواركات مكافئة، مثل [[تترا كوارك]]ات ({{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|antiquark}}{{SubatomicParticle|antiquark}}) و[[بنتا كوارك]]ات ({{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|quark}}{{SubatomicParticle|antiquark}}) قد تم تخمينها<ref name="PDGTetraquarks">
{{cite journal
|author=W.-M. Yao ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|title=Review of Particle Physics: Pentaquark Update
|url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/theta_b152.pdf
|journal=[[Journal of Physics G]]
|volume=33 |issue=1 |pages=1–1232
|year=2006
|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001
}}</ref>. ولكن إلى الآن لم يتم اثباتها<ref group="nb">Several research groups claimed to have proven the existence of tetraquarks and pentaquarks in the early 2000s. While the status of tetraquarks is still under debate, all known pentaquark candidates have since been established as non-existent.</ref><ref name="PDGTetraquarks"/><ref>
{{cite journal
|author=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|title=Review of Particle Physics: Pentaquarks
|url=http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/pentaquarks_b801.pdf
|journal=[[Physics Letters B]]
|volume=667 |issue=1 |pages=1–1340
|year=2008
|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018
}} <br />{{cite journal
|author=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|title=Review of Particle Physics: New Charmonium-Like States
|url=http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/rpp2008-rev-new-charmonium-like-states.pdf
|journal=[[Physics Letters B]]
|volume=667 |issue=1 |pages=1–1340
|year=2008
|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018
}} <br />{{cite book
|author=E.V. Shuryak
|title=The QCD Vacuum, Hadrons and Superdense Matter
|page=59
|publisher=[[World Scientific]]
|year=2004
|isbn=9812385746
}}</ref>.

<!--Elementary fermions are grouped into three [[generation (particle physics)|generation]]s, each comprising two leptons and two quarks. The first generation includes up and down quarks, the second charm and strange quarks, and the third top and bottom quarks. All searches for a fourth generation of quarks and other elementary fermions have failed,<ref>
{{cite journal
|author=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|title=Review of Particle Physics: b&prime; (4th Generation) Quarks, Searches for
|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q008.pdf
|journal=[[Physics Letters B]]
|volume=667 |issue=1 |pages=1–1340
|year=2008
|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018
}} <br />
{{cite journal
|author=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|title=Review of Particle Physics: t&prime; (4th Generation) Quarks, Searches for
|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/q009.pdf
|journal=[[Physics Letters B]]
|volume=667 |issue=1 |pages=1–1340
|year=2008
|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018
}}</ref> and there is strong indirect evidence that no more than three generations exist.<ref group="nb">The main evidence is based on the [[resonance width]] of the [[W and Z bosons|{{SubatomicParticle|Z boson0}} boson]], which constrains the 4th generation neutrino to have a mass greater than ~{{val|45|u=GeV/c2}}. This would be highly contrasting with the other three generations' neutrinos, whose masses cannot exceed {{val|2|u=MeV/c2}}.</ref><ref>
{{cite journal
|author=D. Decamp
|title=Determination of the number of light neutrino species
|journal=[[Physics Letters B]]
|volume=231 |issue=4 |pages=519
|year=1989
|doi=10.1016/0370-2693(89)90704-1
}} <br />
{{cite journal
|author=A. Fisher
|title=Searching for the Beginning of Time: Cosmic Connection
|url=http://books.google.com/books?id=eyPfgGGTfGgC&pg=PA70&dq=quarks+no+more+than+three+generations&lr=&as_brr=3&ei=BZjvSeDyKo7skwTFrPnvAw
|journal=[[Popular Science]]
|volume=238 |issue=4 |page=70
|year=1991
|doi=
}} <br />
{{cite book
|author=J.D. Barrow
|title=The Origin of the Universe
|chapter=The Singularity and Other Problems
|pages=
|origyear=1994
|edition=Reprint
|year=1997
|publisher=[[Basic Books]]
|isbn=978-0465053148
}}</ref> Particles in higher generations generally have greater mass and lesser stability, causing them to [[particle decay|decay]] into lower-generation particles by means of [[weak interaction]]s. Only first-generation (up and down) quarks occur commonly in nature. Heavier quarks can only be created in high-energy collisions (such as in those involving [[cosmic ray]]s), and decay quickly; however, they are thought to have been present during the first fractions of a second after the [[Big Bang]], when the universe was in an extremely hot and dense phase (the [[quark epoch]]). Studies of heavier quarks are conducted in artificially created conditions, such as in [[particle accelerators]].<ref>
{{cite book
|author=D.H. Perkins
|title=Particle Astrophysics
|page=4
|publisher=[[Oxford University Press]]
|year=2003
|isbn=0198509529
}}</ref>

Having electric charge, mass, color charge, and flavor, quarks are the only known elementary particles that engage in all four [[fundamental interaction]]s of contemporary physics: electromagnetism, gravitation, strong interaction, and weak interaction.<ref name="Knowing" /> Gravitation, however, is usually irrelevant at subatomic scales, and is not described by the Standard Model.

See the [[#Table of properties|table of properties below]] for a more complete overview of the six quark flavors' properties.
-->
-->

== ملاحظات ==
<references group="nb" />


== المصادر ==
== المصادر ==

نسخة 15:33، 21 يناير 2010

 كوارك
Three colored balls (symbolizing quarks) connected pairwise by springs (symbolizing gluons), all inside a gray circle (symbolizing a proton). The color of the balls are red, green and blue, to parallel each quark's color charge. The red and blue balls are labeled "u" (for "up" quark) and the blue one is labeled "d" (for "down" quark). The color assignment of individual quarks is not important, only that all three colors are present.
بروتون متكون من عدد 2 كوارك علوي وواحد كوارك سفلي.
التكوين جسيم أولي
العائلة فرميون
الجيل أول، ثاني، ثالث
التفاعل كهرومغناطيسية, جاذبية, قوي, ضعيف
جسيم مضاد مضاد الكوارك (
q
)
واضع النظرية موري جيلمان (1964)
George Zweig (1964)
المكتشف SLAC (~1968)
الرمز
q
عدد الأنواع 6 (علوي, سفلي, ساحر, غريب, قمي, وقعري)
الشحنة الكهربائية +2⁄3 e, −1⁄3 e
شحنة لونية Yes
الدوران 1⁄2
رقم باريون 1⁄3
تعديل مصدري - تعديل  طالع توثيق القالب

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. و يوجد 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 انتاجها 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

طالع أيضًا: النموذج القياسي
A يرى في جدول الجسيمات هناك ثلاث أعمدة لأجيال المادة (الفرميونات) والرابع هو قوى البوزونات (باللون الأحمر)، أما المربعات الخضراء فهي اللبتونات. في الأعمدة الثلاث الأول فإن السطرين العلويين هما الكواركات والسفليين هما اللبتونات. يتكون السطرين العلويين للأعمدة من علوي (u) وسفلي (d)، ساحر (c) وغريب (s)، قمي (t) وقعري (b)، ثم الفوتون(γ) والغلوون(g) بالترتيب. أما السطريين السفليين للأعمدة فيتكون من إلكترون نيوترينو (ν sub e) وألكترون (e)، ميون نيوترينو (ν sub μ) و ميون (μ)، وتاو نيوترينو (ν sub τ) وتاو (τ)، ثم بوزونات القوى الضعيفة ز (Z sup 0) و واو (W sup ±). يوجد لكل جسيم قائمة بالكتلة والشحنة واللف.
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 والغلوونات 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 و النيوترون، 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 (
q

q

q

q
) وبنتا كواركات (
q

q

q

q

q
) قد تم تخمينها[14]. ولكن إلى الآن لم يتم اثباتها[nb 2][14][15].


ملاحظات

  1. ^ اعتبارًا من يوليو 2009.
  2. ^ Several research groups claimed to have proven the existence of tetraquarks and pentaquarks in the early 2000s. While the status of tetraquarks is still under debate, all known pentaquark candidates have since been established as non-existent.

المصادر

  1. ^ "Quark (subatomic particle)". Encyclopedia Britannica. اطلع عليه بتاريخ 2008-06-29.
  2. ^ R. Nave. "Confinement of Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. اطلع عليه بتاريخ 2008-06-29.
  3. ^ R. Nave. "Bag Model of Quark Confinement". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. اطلع عليه بتاريخ 2008-06-29.
  4. ^ ا ب R. Nave. "Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. اطلع عليه بتاريخ 2008-06-29.
  5. ^ ا ب B. Carithers, P. Grannis (1995). "Discovery of the Top Quark" (PDF). Beam Line. SLAC. ج. 25 ع. 3: 4–16. اطلع عليه بتاريخ 2008-09-23.
  6. ^ E.D. Bloom (1969). "High-Energy Inelastic e–p Scattering at 6° and 10°". Physical Review Letters. ج. 23 ع. 16: 930–934. DOI:10.1103/PhysRevLett.23.930.
  7. ^ M. Breidenbach (1969). "Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering". Physical Review Letters. ج. 23 ع. 16: 935–939. DOI:10.1103/PhysRevLett.23.935.
  8. ^ C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). "Higgs Bosons: Theory and Searches" (PDF). Physics Letters B. ج. 667 ع. 1: 1–1340. DOI:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  9. ^ S.S.M. Wong (1998). Introductory Nuclear Physics (ط. 2nd). Wiley Interscience. ص. 30. ISBN:0-471-23973-9.
  10. ^ K.A. Peacock (2008). The Quantum Revolution. Greenwood Publishing Group. ص. 125. ISBN:031333448X.
  11. ^ B. Povh, C. Scholz, K. Rith, F. Zetsche (2008). Particles and Nuclei. Springer. ص. 98. ISBN:3540793674.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
  12. ^ Section 6.1. in P.C.W. Davies (1979). The Forces of Nature. Cambridge University Press. ISBN:052122523X.
  13. ^ M. Munowitz (2005). Knowing. Oxford University Press. ص. 35. ISBN:0195167376.
  14. ^ ا ب W.-M. Yao et al. (Particle Data Group) (2006). "Review of Particle Physics: Pentaquark Update" (PDF). Journal of Physics G. ج. 33 ع. 1: 1–1232. DOI:10.1088/0954-3899/33/1/001.
  15. ^ C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). "Review of Particle Physics: Pentaquarks" (PDF). Physics Letters B. ج. 667 ع. 1: 1–1340. DOI:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
    C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). "Review of Particle Physics: New Charmonium-Like States" (PDF). Physics Letters B. ج. 667 ع. 1: 1–1340. DOI:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
    E.V. Shuryak (2004). The QCD Vacuum, Hadrons and Superdense Matter. World Scientific. ص. 59. ISBN:9812385746.

قالب:وصلة مقالة جيدة قالب:وصلة مقالة مختارة

مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=كوارك&oldid=4661372»