وأخيرًا الكوارك. كل شيء حولنا يتكون من برتونات ونيوترونات، وهم يتكونوا من جسيمات أصغر تُسمى بالكواركات.
نشأ الغموض في عام 1960 عندما وجد باحثون باستخدام مركز مُسَرّع ستانفورد الخطي (SLAC) أن الإلكترونات تفرقت عن بعضها البعض على نطاق أوسع من المتوقع من الحسابات، ومع المزيد من البحث وجدوا أن هناك على الأقل ثلاثة مواقع تفرقت الإلكترونات فيهم أكثر من المتوقع.
ظهر أول كوارك بعد تكون الكون (الإنفجار الكوني) بـ 10-12 ثانية، في نفس الفترة التي انفصلت فيها القوة الضعيفة (التي هي اليوم أساسًا لبعض النشاط الإشعاعي) عن القوة الكهرومغناطيسية، كما أن الجسيمات المضادة من الكواركات ظهرت في نفس الوقت تقريبًا.
الكواركات 6 أنواع، ولكن علماء الفيزياء صنفوهم إلى 3 أزواج: لأعلى ولأسفل، ساحر وغريب، قمي وقعري، في الحقيقة هذه التصنيفات هي أسماء الكواركات، أي أن أسماء هذه الكواركات هي أب، داون، تشارم، استرانج، توب وبوتوم. ومن المُبهج أن يكون لها مثل هذه الأسماء المميزة لكي يكون تذكرها سهلًا.
ولكن من أين أتت هذه الأسماء؟ حسنًا، فلنبدأ بلفظ الكوارك نفسه، في عام 1964 اقترح كلًا من موري جيلمان وجورج زفايج أن مئات الجسيمات المعروفة في ذلك الوقت يمكن أن تُفَّسر كمزيج من ثلاث جسيمات جوهرية، عندها اختار جيلمان لفظ “الكوارك” لهذه الجسيمات الثلاثة.
الآن سننتقل إلى تسمية أنواع الكواركات. ذكرنا ان الكواركات ستة أنواع، فأخف اثنين هما أب وداون. الكوارك الثالث يُسمى استرانج (غريب)، وقد تم تسميته بهذا الإسم بسبب طول العمر الغريب لجسيم K الموجود فيه هذا الكوارك (هو اول جسيم مركب وُجد فيه هذا الكوارك). الكوارك الرابع هو تشارم، تم اكتشافه في عام 1974 في كلًا من مركز ستانفورد مُسَرِّع الخطي ومعمل بروكهافن القومي في آن واحد. الكوارط الخامس والسادس كان يُطلق عليهم أحيانا الحق والجمال في الماضي ولكن حتى علماء الفيزياء اعتقدوا أن هذا لطيفًا جدًا. الكوارك القعري (بوتوم) تم اكتشافه في معمل فيرمي القومي عام 1977 في جسيم مركب يُسمى أبسيلون(Y). الكوارك القمي (توب) تم اكتشافه مؤخرًأ في عام 1995 وهو الكوارك الأضخم.
الكوارك له خصائص فريدة، حيث أن شحنته عدد كسري على عكس البروتون والنيوترون فشحنتهما عدد صحيح سواء +1 أو -1على الترتيب. الكوارك الأول في كل زوج من الأزواج الثلاثة له شحنة تساوي 2/3 من شحنة وحدة البروتون والكوارك الثاني لنفس الزوج يحمل شحنة -1/3، وهكذا في الأزواج الثلاثة
الكوارك أيضًا يحمل نوع آخر من الشحنة يُسمى شحنة اللون، كما أن لها نكهات. تم اختيار هذا التعبير (نكهات) من قِبل علماء الفيزياء لكي يعبروا عن الأنواع المختلفة للكواركات. حقًا إنه لأمر عجيب أن يكون للكوارك نكهة، ولكن هذا لا يعني شيئًا لأنه لا يُمكن أن يُذاق. هي تحمل ألوانًا أيضًا، ودراسة هذه الألوان تُسمى بكروموديناميكا الكم، ولكن من العلم أن ليس لها لونًا يمكننا رؤيته.
حسنًا! قلنا لها ألوان، فألوانها هي الأزرق والأخضر والأحمر، وتتحد هذه الكواركات معًا لتكون جسيمات عديمة اللون (على نفس طريقة اتحاد الأضواء ذات الألوان المختلفة لتكوين الضوء الأبيض).
الكواركات لا يمكن قياسها، لأن الطاقة المطلوبة تُنْتِج ما يعادل المادة المضادة (الجسيم المضاد للكوارك) قبل أن يمكن ملاحظتها على حدى، وذلك كان سبب من عدة أسباب قد مُهِّد من قِبَل جامعة ولاية جورجيا. من الأفضل أن تُحسب كتلة الكوارك باستخدام تقنيات كالحاسوب العملاق لمحاكاة التفاعلات بين الكوارك والجلون، حيث أن الجلونات تعمل على لصق الكواركات ببعضها البعض.
في النهاية، الكواركات غامضة جدًا لما تمتلك من خصائص غير مألوفة بالنسبة لما تعلمنا من قبل في الفيزياء. أفضل طريقة لفهم الكواركات، أنه بدلًا من أن اعتبارها غريبة، اعتبار أنها بمثابة وسيلة لتبسيط وتنظيم العالم الذري الكبير. هل سيعثر العلماء على شيء أصغر؟ من يدري، ولكن إذا فعلوا، فلنأمل أن يكون اسمه شيئًا مفهوما.
وهكذا قد انتهينا من شرح كافة أجزاء الذرة ومُكوناتها.
المصادر:
إعداد: Amira Esmail
مراجعة: Esraa Adel
تصميم: Bothaina Mahmoud
#الباحثون_المصريون
