لا يخفى على أحد أن كل الأشياء من حولنا هي في الأساس تتكون من مادة.
وبتحليل أي مادة سنجد أنها تتكون من مجموعة ذرات، والتي تتكون من نواة وبروتونات ونيوترونات مغلفة جميعها بالإلكترونات.
وهذه الأجسام التي تتكون منها الذرات وهي غير قابلة للاختزال، باتت الأساس لتكوين كل المواد.
وخلال النصف الثاني من القرن العشرين، توصل العلماء إلى ما يُسمى بـ “النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات”.
وتم إنشاء هذا النموذج لتحديد أنواع الجسيمات دون الذرية، وكيفية تفاعلها مع بعضها.
ولتوضيح النموذج والجسيمات الموجودة في الكون، أعد موقع Visualcapitalist التصور التالي:
أنواع الجسيمات دون الذرية الأساسية
تنقسم الجسيمات دون الذرية إلى نوعين هما: جسيمات المادة والتي يتشكل من خلالها الذرات وكل شيء آخر في الكون من حولنا.
أما النوع الثاني هو جسيمات الطاقة، والمسؤولة عن إمداد جزيئات المادة بالقوة حتى يمكنها التفاعل مع بعضها.
وبشكل عام، فالعناصر الكيميائية ليست متشابهة، وتمتلك كل منها خصائص فيزيائية مستقلة مثل المظهر والطبيعة وأيضًا طريقة التفاعل.
ولكن على المستوى الذري، فهناك خصائص وعوامل أخرى أكثر وضوحًا يتم من خلالها التفريق بين الذرات مثل الكتلة والشحنة الكهربائية.
ترتيب الجسيمات في النموذج القياسي
داخل النموذج يتم ترتيب وتصنيف الجسيمات الأولية – أصغر من الذرة – على أساس تشابهها في خصائص الذرات.
ويتم ترتيب الجسيمات في 3 مجموعات كالتالي:
جسيمات دون الذرية
أو ما يُطلق عليها “الكواركات” وهي جسيمات تتكون من مجموعات مكونة من زوجين من الجسيمات أو ثلاثة.
وتتصل تلك الجسيمات مع بعضها البعض بقوة وإحكام، مدفوعة بقوة أساسية يُطلق عليها “القوة المُحكمة”.
وينتج عن هذا الارتباط داخل الكواركات كلًا من البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة.
اللبتونات
اللبتونات هي أيضًا جسيمات مادية، ولكنها تختلف عن الكواركات من حيث إنها لا تمتلك “القوة المحكمة”، وتُشكّل اللبتونات الإلكترونات التي تدور حول نواة العنصر.
البوزونات
البوزونات هي الجسيمات الحاملة للقوة أو وسيط القوة، وتعتمد عليها الكواراكات واللبتونات بهدف تكوين قواها الأساسية.
وفي حين أن العلم توصّل إلى 17 نوعًا من الجسيمات المادية، إلا أنه لا يوجد حولنا سوى 4 أنواع فقط.
وهذه الأنواع هي الكواركات العلوية والسفلية، والليبتون الإلكتروني، ونيوترينو الإلكترون.
أما باقي الأنواع الأخرى والتي نشأت بعد الانفجار الكوني الكبير، لم تعد موجودة إلا في الأشعة الكونية البعيدة.
كيف تتفاعل الجسيمات مع بعضها؟
هناك طرق مختلفة يمكن للجسيمات دون الذرية التفاعل من خلالها مع بعضها البعض.
وخلال التفاعل تتبادل الجسيمات البوزونات وهي وسيط القوة، حتى يخرج المنتج النهائي.
ويمكن أن يتم التفاعل كهرومغناطيسيًا من خلال تبادل الفوتونات، وهو ما يؤدي إلى ربط الذرات ببعضها البعض.
وهناك تفاعل القوة الضعيفة والمسؤول عن اضمحلال الذرات، والذي ينتج عن تبادل البوزونات ويحدث هذا النوع في الاندماج والانشطار النووي.
أما تفاعل القوة الشديدة هو المسؤول عن ربط الكواركات ببعضها البعض لتكوين جسيمات أكبر مثل أنوية الذرات.
تطور النموذج القياسي
يُعد النموذج القياسي من أحد الاكتشافات المهمة في علم الفيزياء، ويُقدّره العلماء لأنه ساهم في تفسير حركة الجسيمات.
ولكن هذا النموذج لا يزال في طور التقدم، ويعكف العلماء على دراسة الجسيمات دون الذرية وخصائصها، ونظرية الكم والميكانيكا الحديثة.
اقرأ ايضا :
واحة بريدة.. حلم المليون شجرة يتحقّق
محمية “الملك خالد” الملكية تستقبل 56 كائنًا فطريًا مهددًا بالانقراض
