مقالات في الفيزياء

هذه هي الطريقة التي اكتشف بها كارل أندرسون Carl Anderson المادة المضادة

أظهر الفيزيائي البريطاني بول ديراك في عام 1928 أن كل جسيم في الكون يجب أن يكون له جسيم مضاد له نفس كتلة توأمه، ولكن بشحنة كهربائية معاكسة. بطريق الصدفة، اكتشف عالم فيزيائي أمريكي أول جسيم من هذا القبيل، بعد أربع سنوات.

قام كارل أندرسون، المستوحى من عمل زميله في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، تشونغ ياو تشاو، بإعداد تجربة لدراسة الأشعة الكونية تحت إشراف الفيزيائي روبرت ميليكان. في عام 1932، حصل كارل أندرسون على جائزة نوبل في الفيزياء عن عمر يناهز 31 عامًا، وأصبح أحد أصغر الفائزين بها.

لم يكن اكتشاف البوزيترون عملاً سهلاً، لكن الآلية التي استخدمها للقيام بذلك كانت بسيطة إلى حد ما وبارعة بما يكفي للتغلب على الميزانية المحدودة التي كانت متاحة له. وجد الجسيم الغامض عن طريق الصدفة تقريبًا بمساعدة نسخته المحسّنة من الغرفة السحابية.

اعلانات جوجل

الغرفة السحابية عبارة عن صندوق مغلق به بخار الماء. عندما يمر جسيم مشحون عبره، يتأين البخار ويترك وراءه أثرًا. وبالتالي، يمكن رؤية مسار الجسيم افتراضيًا. استخدم كارل مزيجًا من الماء والكحول للحصول على صور أكثر وضوحًا.

قام كارل بتضمين لوحة الرصاص في المنتصف لإبطاء الجسيمات وأحاط الغرفة السحابية بمغناطيس كهربائي كبير، مما تسبب في انحناء مسارات الجسيمات المؤينة تحت تأثير المجال المغناطيسي.

هذه هي الطريقة التي اكتشف بها كارل أندرسون Carl Anderson المادة المضادة

كما يتضح من الصورة، فإن نصف قطر انحناء المسار فوق اللوحة أصغر من نصف قطر انحناء المسار أسفلها. وهكذا، دخل الجسيم من القاع، واصطدم بلوحة الرصاص وتوقف فوقها بسبب فقدان الطاقة. ساعد اتجاه المسار المنحني في تحديد أن الشحنة كانت موجبة.

تم تحديد أن هذا المسار ناتج عن جسيم مضادًا للإلكترون وليس بروتونًا من خلال ملاحظة أن المسار العلوي كان أطول بكثير من المتوقع بالنسبة للبروتون. حيث كان من المتوقع أن يتوقف البروتون على مسافة أقصر بكثير والمسار الذي ظهر هو لجسيم أخف بكثير من مسار جسيم البروتون.

لذلك، هكذا تم العثور على المادة المضادة الأولى وتم إثبات صحة فرضية ديراك في غضون بضع سنوات. علاوة على ذلك، تم اكتشاف البروتون المضاد ومضاد النيوترون في عامي 1955 و1956 على التوالي. أنتجت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) أول مضاد ذرة في عام 1996.

لماذا المادة المضادة مهمة؟ لأن الدراسات المتعلقة بالمادة المضادة ستساعد في فهمنا للحظات الأولى للكون. أيضًا، يتم استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني للكشف عن العلامات المبكرة للسرطان. يأمل العلماء أن يتم استخدام المادة المضادة في يوم من الأيام في علاج السرطان.

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

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.

زر الذهاب إلى الأعلى