page contents
مقالات مجلة الفيزياء العصريةمواضيع العدد ٢٣

تطور ظهور الجسيمات

تطور ظهور الجسيمات

هل تطور الجسيمات في الماضي عند ظروف مختلفة للكون تختلف من حيث درجة الحرارة وحجم وطاقة الكون هل هي دليل على ظهور جسيمات جديدة في الكون في المستتقبل هل يمكن إن تتطور جسيمات المادة المعروفه لدينا الآن. حيث اختلف تشكل جسيمات المادة بتعاقب مراحل بداية الكون.




توجد العديد من الجسيمات المكتشفة لدينا منها ما تم اكتشافه ويوجد في ظروف طبيعيه من المادة مثل مكونات الذرة البروتون – النيترون – الالكترون – ومنها ما يتم اكتشافة في ظروف مخصوصة حيث يتم العثور عليه او انتاجه داخل معجلات الجسيمات عندما يتم ضرب المادة بعضها ببعض لينتج عنها جسيمات اخرى لا يمكنها البقاء منفردة حيث تظهر لفترة زمنيه قليله جدا ثم تفنى، في تلك المفاعلات يقوم العلماء والباحثين بمنح جسيمات المادة طاقة كبيرة جدا لتحصل على سرعات كبيره تقارب سرعة الضوء والهدف هو الوصول بالمادة الى حالاتها الاولى التي نشأة عليها او المشابهة لبداية الكون حيث كانت حالات المادة الاولى للكون في البدايةتختلف اخلاف ملحوظ ومتباين لدرجة كبيرة عن ما هي عليه الآن حيث كانت توجد كثافة عالية جدا من المادة على عكس المشاهد في الكون حاليا لأن الفراغ فيما بعد هو من اصبح يسيطر على المادة من المجرات الى الذرات كلها سيطر عليها الفراغ انظر الى الذرة التى تعتبر وحدة بناء المادة معظمها فراغ لهذا معظم كل المادة التي كونتها تلك الذرات يعتبر مكون من الفراغ.

ولكن على الرغم من كثافة الكون المرتفعة في المرحلة الاولي لعمر الكون لم نتعرف على أي جسيمات او تتوصل رياضياتنا او معادلات العلماء الى البرهان بوجود احدى الجسيمات المعروفة لدينا حاليا في النموذج المعياري للجسيمات the stander model of elementary particles كانت موجوده في الوقت المبكر من عمر الكون.

حيث عندما كان الكون في البداية المبكرة من الزمن وحتي زمن 10-43من الثانية تقف قوانين الفيزياء عاجزه غير قادرة عن أي تفسير وماهي إلا تصورات وضعت حيث لم تكن ظهرت بعد القوة الاربعة التي يمكن دراستها وتحليلها والاستدلال على تأثيراتها  كما لم توجد أي جسيمات اخرى لذلك لا يمكن لهذا الوقت من الزمن إن يخضع لاي قوانين نتعامل بها ألآن او لربما له قوانين خاصه به لم تكتشف بعد.

ولكن في المرحلة الثانية وقد تقدم الكون في العمر والتي تبدأ من 10-43 ثانية إلى واحد ثانية كان حجم الكون فى تضخم او توسع مستمر بسبب عملية البيج بانغ وفي زمن 10-36 ثانية ودرجة حرارة تساوي 1028 كلفن وطاقة تعادل 1024ev في هذا الوقت كانت كثافة المادة الكونية مرتفعة جدا حيث كانت تبلغ حوالي 1080kg/mوحسب بعض النظريات تقول بأنه من المفترض إن تكون هناك قوتان في هذا الوقت قد بدأ بالظهور وهما القوة الموحدة وقوة الجذب، ولكن ماذا عن الجسيمات الموجوده في تلك الظروف الكونية المروعه (التي لم نشهدها باعيننا ولن نشاهدها في يوم من الايام)؟ الاجابة بأنه كان يجب أن يكون هناك نوعان من الجسيمات اطلق عليهما (x) و(x) مضاد هنا كان أول ظهور للجسيمات بالرغم  من انها كانت تتمتع بفترت عمر قصيره جدا بسبب عدم استقرارها وفيما بعد يحدث شئ مهم ما بين 10-35 إلى 10-32 ثانية من بدأ عمر الكون وهو اكبر تضخم يحدث للكون حيث أصبح نصف قطره حوالي 10 cm نعم تلك السنتيميترات البسيطة هي اكبر تضخم حدث للكون لقد كان تضخم بمقدار 1050مرة عن حجم البيضة الكونية الاولى التي بدأ عليه، وان كان الكون الآن عملاق وفي توسع مستمر ولكن لم يشهد إن توسع او تضخم بهذا المقدار فيما بعد فهو يحوي حاليا النجوم والمجرات ويتوسع بمقدر يقاس بالسنين الضوئية ولكن بالنسبة لما يتوسع عليه هي اقل بكثير لما كان في البداية، ثم يتقدم عمر الكون وتنخفض درجة حرارته وتنقسم القوة الموحدة الكبره حيث في زمن 10-20 من عمر الكون كانت درجة الحرارة قد اصبحت 1020 درجة كليفن وانقسمت في هذه الظروف والمعطيات الكونية القوة الموحدة ألكبيره إلى قسمين أولا القوة النواوية القوية (الشديدة) والقوة النواوية الضعيفة، في هذا الزمن والمعطيات المحيطة من قوة وطاقة ودرجة حرارة بدأت تتشكل لدينا اولى اشكال الجسيمات المعروفه من فوتونات وكوارك حيث بدأت تتشكل الكوارك التي على اثرها سوف تظهر الفوتونات حيث كان يتكون.

 كوارك عادي + كوارك مضاد ومن بعدها يحدث لهما فناء ومن هذا الفناء تتكون الفوتونات، حتي هذا الوقت لم تولد بعد الذرات او احدي مكوناتها الاساسيه امثال البروتونات والنيترونات او حتي الالكترونات: ومع تقدم عمر الكون ليصل الى حوالي 10-10 ثانية قد مرت على البيج بانغ انخفضت فيها درجة الحرارة لتصل الى 1015 درجة كليفن واخذت القوة الاربعة بالتفكك والتباين عن بعضها البعض وبدأت بداية تكدث الباريونات (البروتونات والنيترونات) في الكون، ومع اكتمال تفكك القوة الكونية الاربعة بدأت الكوارك الباقية من الفناء بالالتحام والاندماج حيث اصبحت النيترونات والبروتونات قادرة على الظهور: ومع تقدم عمر الكون وقد اصبح الآن زمناً معروفاً لدينا ويقترب من الثانية وهو 10-4ثانية هنا كانت كل الباريونات موجوده بشكل مكثف ومكدثه لدرجة انه لا يمكن لبريون إن يشارك باريون اخر في نفس الزمن والمكان حيث كانت كثافت المادة حتي هذا الوقت مرتفعه جدا وتساوي 1019 kg/mوحجم الكون حوالي m1015 او حوالي 100 ضعف المسافة من الشمس إلى بلوتو كما نقدرها حالياً.

ومع تقدم عمر الكون اكثر حيث بدأ يشيخ وبلغ من العمر زمن نعرفه جيداً أي حوالي مللي ثانيه قد مرت على بدأ البيج بانغ وكان قد تباعد اكثر وانخفضت درجة الحرارة كثيرا بسبب توسع قطر الكون، في هذه الظروف بدأت تتناقص كثافة المادة الكونية بشكل ملحوظ وبدأت عملية الانتخاب للجسيمات والبقاء للجسيمات التي لديها القدرة على الاستمرار في وسط تلك المعطيات الاولى للكون حيث لم تكن الجسيمات غير المستقره قادره على العيش (البقاء) بحرية في هذه الظروف الكونية ولكن الفرصة كانت اكبر لكلا من البرتون والنيترون والالكترون حيث يعتبروا من الجسيمات المستقره نسبياً، بعد هذا استمرت درجة الحرارة بالانخفاض لتصل إلى1010 كلفن كانت طاقة فوتونات الكون في هذا الوقت حوالي ev 10لم يكن لتلك الفوتونات القدرة على التأثير على القوة النواوية القوية (الشديدة) ولكن فيما بين الالكترونات والنيترونات يمكنها التأثير على القوة الكهرومغناطيسية وفيما بعد بدأت القوة النواوية الضعيفة باثبات وجودها واظهار تأثيرها وعملها وهو التحلل الاشعاشي وتحول الجسيمات  فهي المسؤلة عن عملية التفكك والتحول لبعض الجسيمات الاولية وبدأت عمليات التفاعل التالية بسبب وجود القوة النواوية الضعيفة في تلك لظروف.

نيترون –B              ←        بروتون + الكترون + نيوترينو مضاد




بروتون +B             ←          نيوترون + بوزيترون + نيوترينو مضاد

بروتون + الكترون    ←          نيوترون + نيوترينو

تلك هي اولى تفاعلات القوة النواوية الضعيفة في الكون وعندما اتم عمر الكون واحد ثانية كانت قد مرت على البيج بانغ بدأت بهذا التوقيت المرحلة الثالثة والتي سوف تستمر الى ثلاثة دقائق قادمة في هذا الزمن كانت درجة الحرارة قد انخفضت قليلا عن ما سبق وتبدأ البروتونات بالظهور بشكل أكثر كثافة عن النيترونات بنسبة تقارب 7/1 ثم تصبح مادة الكون أكثر تعقيدا بظهور أول جسيم يتكون من بروتون ونيترون يطلق عليه دوتيريوم (deuterom) ونوى الهليوم – بعدها مرت تقريباً أول دقيقه علي بدأ الكون اتسع فيها نصف قطره ليصل الى حوالي  1018m وبالطبع يصحب هذا التوسع انخفاض في الكثافة الكونية حيث أصبحت 1000 kg/m (نظرا لأن نفس المادة تم توزيعها علي مساحه اكبر) وانخفاض في درجة الحرارة إلى 10كلفن وطاقة حوالي 10k ev

في تلك الظروف أصبح كلا من نوى الهيدروجين والهليم والدوتيريوم قادر علي الظهور بلا خجل وبشكل ذا كثافة عاليه ناتجة عن اندماج البروتونات والنيترونات في الكون.

بدأت البيضة الكونية الاولى بمادة كثيفة لا نعرف لها مسمى وفيما بعد نتج عنها جسيمات بدائية بسيطة ومع التغير في المعطيات  وبتقدم عمر الكون وانخفاض درجة الحرارة وتغير الطاقة والكثافة ظهرت جسيمات أكثر تعقيداً وتطور ومستقرة عن ما سبق.

فهل تلك الجسيمات المختلفة التي اختلف انتاجها وتواجدها باختلاف المعطيات الكونية هل هي دليل على ظهور جسيمات جديدة في الكون في المستقبل؟ هل يمكن أن تتطور جسيمات المادة المعروفة لدينا؟

المراجع

  1. الدقائق الثلاث الاولي من عمر الكون ستيفن ونبرج (جائزة نوبيل 1979)
  2. المجرات جون جريبين
  3. علم الكونيات بيتر كولز
  4. فيزياء الجسيمات فرانك كلوس
  5. ما الثقوب السوداء باسكال بوردي
  6. الزمن صفر محمد حجازي
الوسوم

‫2 تعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

إغلاق
إغلاق