نظرية النموذج العياري

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
نظرية النموذج العياري
Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg
النموذج العياري

تقوم نظرية النموذج العياري أو القياسي Standard model في فيزياء الجسيمات على توصيف ثلاث قوى أساسية في الطبيعة هي : الضعيفة والقوية والكهرومغناطيسية كما تقوم بوصف مجال هيغز الذى يعطى للجسيمات الاولية كتلتها و تصف الجسيمات الأولية التي تدخل في تركيب المادة. تم تطوير هذه النظرية بين 1973 و1974 كأحد نظريات الحقل الكمومي المتوافقة مع نظرية النسبية الخاصة وميكانيكا الكم، ولهذا التاريخ تؤكد جميع التجارب المجراة صدق تنبؤات هذه النظرية، إلا أن النقص الأساسي في هذه النظرية يكمن في عدم احتوائها للقوة الأساسية الرابعة وهي قوة الثقالة أو الجاذبية. فكل جهود الفيزياء النظرية الآن تنصب على صياغة نظرية كاملة تنبع منها القوى الأساسية الأربع بما فيها قوة الثقالة، فعملية إدخال النظرية النسبية العامة التي تعالج الثقالة مع ميكانيكا الكم تعد من أهم المعضلات التي تواجه الفيزياء الحديثة ولكن هذه المشكلة تم حلها نظريا عن طريق نظرية الأوتار الفائقة التى تشرح الكون على احجام اصغر من حجم الجسيمات الاولية المعروفة فى النموذج العيارى (the standard model) .

النموذج العياري لفيزياء الجسيمات[عدل]

النموذج العياري يتضمن نوعين من الجسيمات الأولية :فرميونية وبوزونية. الفرميونات عبارة عن جسيمات لها عزما مغزليا=1/2 وتخضع مبدأ باولي في الاستبعاد، الذي ينص على أنه لا يمكن لفرميونين أن يتشاركا في الحالة الكمومية ذاتها (الحالة الكمومية تعتبر وصف حالة الالكترون رياضيا من حيث اعداد الكم الاربعة و هى 1.عدد كم رئيسي 2.عدد كم مداري او الثانوى 3.عدد كم مغناطيسي 4.عدد كم مغزلي) ، و نجد على سبيل المثال أن إلكترونين في الذرة المشتركان فى عدد كم الرئيسى و عدد كم الثانوى و عدد كم المغناطيسى يتخذ أحدهما الحالة المغزلية الكمومية + 1\2 وويتخذ الإلكترون الآخر الحالة المغزلية الكمومية -1\2 لختلاف اتجاهما فى الاوربيتال الواحد .

  • بالمقابل تملك البوزونات لف مغزلي او عدد كم المغزلى صحيحا (عزمها المغزلي = 0 أو 1) ولاتخضع لمبدأ باولي بالاستبعاد. بكلام آخر : الفرميونات جسيمات مادية تشكل أساس المادة، في حين أن البوزونات هي الجسيمات التى تنقل القوى الثلاث ، مثل الفوتونات هى التى تحمل القوة الكهرومغنطاسية

في النموذج العياري، تندمج نظرية التآثر الإلكتروني-الضعيف electroweak interaction (القوة الإلكترونية الضعيفة) التي تصف (التآثرات الضعيفة والكهرطيسية) مع نظرية الكروموديناميك الكمومي. جميع هذه النظريات هي نظريات غيجية gauge theories، أي أنها تنمذج model القوى بين الفرميونات بمزاوجتهم مع البوزونات التي تتوسط (تحمل) القوى المتبادلة بين الجسيمات المادية.

اللاغرانغي Lagrangian لكل مجموعة من البوزونات الوسيطة يكون لامتباينا بالنسبة لتحويل يدعى التحويل الغيجي gauge transformation، لذلك فإن البوزونات الوسيطة (الحاملة للقوى) mediating bosons يشار لها بالبوزونات الغَيجية gauge boson.

في أوائل أبريل، 2011 أكدت نتائج مصادم الهدرونات الكبير اكتشاف سابقه، تيفاترون التي كان قد لاحظها عام 2008. وجد العلماء أن الكوارك العلوي وهو الكوارك الأثقل بين الكواركات الستة يتصرف على نحو شاذ عند الطاقات العليا (فوق 450 غيغا إلكترون فولت) حيث أن 45% من الكواركات العلوية تعبر مسار حزمة البروتونات بينما المتوقع 9%. إن صحت هذه التأكيدات فإن العلماء بذلك قد اكتشفوا قوة أساسية جديدة إضافة للقوى الأربعة المألوفة مسؤولة عن تآثر الكواركات العلوية وهذا يستدعي إعادة نمذجة النموذج العياري.[1][2]

تصنيف الجسيمات فى النموذج القياسى[عدل]

Standard modelof elements ar.png

تنقسم الجسيمات الاولية بشكل اساسى الى الفرميونات(فرميون) و التى بدورها تنقسم الى شقين اولهم الكواركات (كوارك) و التى تتكون من 6 جسيمات منها العلوى كوارك (up quark) و السفلى كوارك (down quark) و الساحر كوارك (charm quark) و الغريب كوارك (strange quark) و ايضا القمى كوارك (top quark) و القعرى كوارك (bottom quark)

و لكل عمود موجود بالجدول نتطلق عليه اسم الجيل الاول و الثانى و الثالث بالترتيب من الايسر الى الايمن مثل u and d quarks هم الجيل الاول | و c and s quarks هم الجيل الثانى || و t and b quarks هم الجيل الثالث |||

و للمعرفة اكثر عن خصائيص الكواركات يمكن الدخول على كوارك بالضغط على الاسم

'و ثانيهم هى اللبتونات (لبتون (فيزياء)) و تتكون من 6 جسيمات و هى الالكترون (إلكترون) و الميون (ميوون) و التاو (تاوون) و ايضا النيوترينو الالكترونى و هو ما يدعى بالنيوترينو الطبيعى (إلكترون نيوترينو) و النيوترينو الميون (ميوون نيترينو) و النيوترينو التاو (تاو نيترينو)'

من اهم خواص الفرميونات هى بان جميع الفرميونات لها شحنة و تتاثر بالحقل المغناطيسى ما عدا النيوترونات ليس لها شحنة و لا تتاثر بالحقل المغناطيسى

تنقسم الجسيمات الاولية ايضا الى اربع البوزونات (بوزون) هى تعتبر حاملات القوى للطبيعة و منها

  1. بداية ببوزون بالقوى النووية القوية و هو الغلوون بوزون (غلوون) و هو القوة المسئول عن تغير لون الكوارك و لون الكوارك ما هو الا خاصيه للكواركات فقط و يطلق على هذه الخصية اسم الشحنة اللونية و تفسرها نظرية ديناميكا لونية كمومية
  2. بوزون القوة النووية الضعيفة هو z و -w و +w و هم يتفاعلوا مع جميع الفرميونات و الفوتون
  3. بوزون القوة الكهرومغنطيسية هو الفوتون و يتفاعل مع جميع الجسيمات التى لديها شحنة ماعدا الغلوون و الهيغز بوزون لعدم حملها لشحنة كهربية
  4. بوزون الجاذبية و يطلق عليه اسم الجرافيتون و حتى الان على الرغم من ان اكتشافنا للبوزونات الباقية يجعلنا نتنبا بوجود بوزون للجاذبية و حاليا يعتبر اكتشافه كارثة نظرا الى ان ميكانيكا الكم لا تتوافق مع الجاذبية على الرغم انها صحيحة حتى الان

5. يوجد بوزون خامس تم اكتشافة عام 2012 يطلق عليه اسم الهيغز بوزون مما يجعلنا متاكدون من وجود حقل هيغز الذى يفسر وجود الكتلة للجسيمات

Gluon boson.gif

المراجع[عدل]

اقرأ أيضا[عدل]

وصلات خارجية[عدل]