الحلقة الثالثة: فيزياء الجسيمات

موقع الفيزياء التعليمي تأسس في العام 2002 ويهدف إلى توفير المادة العلمية باللغة العربية. يمتاز الموقع بالشرح السلس والواضح والبعيد عن التعقيد، والجزء الأساسي من الموقع مخصص لشرح مقررات الفيزياء الجامعية في صورة محاضرات. وشرح كيف تعمل الأشياء والتي تغطي مختلف التخصصات، هذا بالإضافة إلى النشرة العلمية المتجددة والمقالات والكتب والكثير الكثير.

اتمنى ان تجدوا الفائدة وتسعدوا بزيارتكم للموقع

جديد مكتبة الكتب

مجلة الفيزياء العصرية العدد الثامن (31355)
مجلة الفيزياء العصرية العدد السابع (175925)
مجلة الفيزياء العصرية العدد السادس (35090)
مجلة الفيزياء العصرية العدد الخامس (125187)
مجلة الفيزياء العصرية العدد الرابع (84506)
برنامج التحميل داونلود مانجر (3054)
برنامج مشغل الفلاش (6603)

التسجيل

الحلقة الثالثة: فيزياء الجسيمات

الكاتب مشرف منتدى الفلكية QuArK

الأحد, 25 مارس 2007 19:13

من المعلوم أن قوانين الحفظ كلها مهمة للغاية في فهم لماذا تحدث عمليات تحلل اشعاعية وتفاعلات نووية لذرات مادة معينة ولا تحدث لذرات مادة أخرى..وبشكل عام فإن قوانين حفظ الطاقة، الزخم الزاوي، الزخم الخطي، والشحنة الكهربائية، تضع قواعد تتبعها كل التفاعلات المعروفة ،،وفي حال دراستنا للجسيمات الأساسية، فإن عدد قوانين الحفظ سيزداد، وعلى الرغم من أن القوانين التي ستتم مناقشتها لاحقا نظرية، إلا أنها قد وضعت اعتمادا على براهين وأدلة أولية..

القانون الأول : قانون حفظ العدد الباريوني:Baryon Number

قانون حفظ العدد الباريوني يخبرنا أن الباريون في حالة تكونه او تحلله او حتى في التفاعلات النووية، فإن مضاده يتكون ايضا،،هذه الفكرة يمكن فهمها باعتبار ان كل باريون له عدد باريوني قيمته (B=1)،وكل مضاد باريون له عدد باريوني قيمته (B=-1)، بينما باقي الجسيمات(غير الباريونات) لها عدد باريوني قيمته (B=0).

العدد الباريوني له قانون بسيط وصغير هو: العدد الباريوني = عدد الكواركات- عدد مضادات الكواركات /3..

لماذا الثلات بالذات؟؟

لأننا اتفقتنا مسبقا ان الباريون (مثل البروتون والنيترون) مكون من 3 كواركات، ومضاده من 3 مضادات للكواركات.

الآن قانون الحفظ بسيط للغاية في نصه فهو يشبه كل القوانين المتعلقة بالحفظ الأخرى..: عندما يحصل تفاعل نووي او عملية تحلل تضم باريونات فإن العدد الباريوني قبل وبعد التفاعل يظل محفوظا..

لكن، لو كان العدد الباريوني محفوظ مطلقا (بشكل كامل) لكان البروتون مستقر أبدا..ولو لم يكن كذلك لتحول البروتون الى بوزيترون وبيون متعادل، على كل لم يرصد هذا التفاعل مطلقا، في الحقيقة كل ما قدره العلماء هو ان عمر النصف للبروتون هو ³³10!!!، بينما عمر الكون نفسه هو ¹⁰10 سنة!!!..

النظريات الحديثة مصرة على أنه ما دام هناك عمر نصف للبروتون، على الرغم من طوله، لذا فإن قانون حفظ العدد الباريوني يمكن خرقه احيانا، رغم انه لم يخرق لغاية الآن...

القانون الثاني : قانون حفظ العدد الليبتونيLepton Number:

لو شئنا الدقة، فإن هناك ثلاثة قوانين حفظ ليبتوني لكل زوج ليبتونات، وعلى سبيل المثال فإن قانون الحفظ الليبتوني للاليكترون هو: العدد الليبتوني للاليكترون قبل وبعد التفاعل متساو ومحفوظ..

عائلات الليبتونات الثلاث :

(1) الاليكترون، ونيترينو الالكيترون المصاحب.

(2) الميون، ونيترينو الميون المصاحب.

(3) التاو، ونيترينو التاو المصاحب.

فالإليكترون والنيترينو المصاحب له لهما عدد ليبتوني يساوي(L_e= 1)،،بينما مضاداهما -البوزيترون ومضاد نيتروينو الاليكترون - لهما عدد ليبتوني يساوي(L_e =-1)،،

يعني على سبيل المثال nàp +e^- +v_e^-

قبل التفاعل العدد الليبتوني للنيترون=0 ، بعد التحلل :0 + 1 +(-1)=0..

وهذا القانون البسيط ينطبق على تحلل ليبتون الميون والتاو ونيترينواتهما..

لكل قاعدة شواذ!!، وقاعدتنا لا تشذ عن القاعدة!!،

ما معنى هذا، معناه ان هناك جسيمات لا ينطبق عليها ايا من هذه القوانين، او ان فيها خرقا واضحا graphic: proton containing two up quarks & a down quark; neutron containg one up and two down; sigma-plus containing two up and one strange quark للقانون.

الجسيمات الغريبة والغرابة Strange Particles and Strangess

الكثير من الجسيمات التي تم اكتشافها في خمسينيات القرن الماضي ،كانت نتيجة تفاعل اللبيونات مع البروتونات والنيترونات في طبقات الجو العليا..

هناك فئة من الجسيمات التي تم رصدها،

وهي الكيون (kaon) K ،

وجسيم لامبدا L (Lambda) ،

وجسيم سيجما (Singma) S،

حملت خصائص غريبة وغير عادية سواء عند استحداثها او تفككها وانحلالها،،وكنتيجة لذلك اطلق عليها الجسيمات الغريبة .

جسيم لامبدا تم رصده لأول مرة في الاشعة الكونية عام 1947، وهو مكون من ثلاث كواركات هي (فوق، تحت ، غريب )، بينما جسيم سيجما مكون ثلاث كواركات ايضا من نوع ( غريب).

أحد الخصائص الغريبة التي تتميز بها هذه الجسيمات هو أنها دائما تنتج على شكل ازواج، على سبيل المثال، لو اخذنا تفاعل اصطدام البيون مع البروتون، هناك احتمالية عالية لإنتاج زوج من الجسيمات الغريبة حسب التفاعل الآتي

K + Là p + p⁰

وعلى كل، هذا التفاعل

K + Nà p + p⁰

مستحيل الحدوث لأنه لا يوجد فيه الا جسيم غريب واحد، ناهيك ان احدا من قوانين الحفظ الثلاث لا يطبق ابدا عليه، على الرغم من ان طاقة جسيم البيون p كافية لبدأ التفاعل...

الخاصية الثانية المثيرة للدهشة في هذه الجسيمات، انه وعلى الرغم من انها تنتج في التفاعلات النووية بمعدل عال، إلا انها لا تتحلل الى الجسيمات التي تنتج ايضا في تلك التفاعلات النووية.

معامل CPLEAR حيث يتم دراسة تفاعلات الجسيمات الغريبة حاليا

بالإضافة الى ذلك، فهي تتحلل وتتفكك في زمن طويل وببطأ كبير، وهذه خاصية من خصائص التفاعلات النووية الضعيفة وليس القوية. عمر النصف لهذه الجسيمات يتراوح ما بين 10^-10 ثانية الى10^-8 ثانية. ينما معظم الجسيمات التي تدخل في التفاعلات النووية القوية لها عمر نصف تقريبي هو 10^-23 ثانية .

ولتفسير هذه الخصائص الغريبة للجسيمات الغريبة، تم ابتكار رقم كمي جديد سمي الغرابة ،،وفي التفاعلات يحمل احد نواتج التفاعل (من الجسيمات الغريبة طبعا) قيمة للغرابة =1، بينما الجسيم الآخر يحمل قيمة =-1، أما الجسيمات الأخرى كلها تحمل قيمة للغاربة تساوي الصفر.

قانون حفظ الغرابة ينص على أن في التفاعلات النووية وفي تفاعلات الانحلال، مجموع الغرابة قبل التفاعل يساوي ذات القيمة بعد التفاعل.

من الجدير بالذكر كما مر في مناقشات المنتدى سابقا ان عدد الغرابة محفوظ في كل التفاعلات باستثناء التفاعلات الضعيفة، وذلك لأن انحلال الجسيمات الغريبة يتضمن انتاج جسيم غريب واحد فقط مما يكسر قانون حفظ الغرابة.

Set as favorite

Bookmark

Email This

Trackback(0)

TrackBack URI for this entry