ما هي الجسيمات دون الذرية

كتابة: نورهان ناصر آخر تحديث: 06 سبتمبر 2021 , 05:37

تعريف الجسيمات دون الذرية

عند الحديث عن الجسيمات دون الذرية، يجب أن يكون عندنا علم بمصطلح مهم، ألا وهو الكوارك، فالكوارك هو جسيم دون ذري يوجد داخل البروتونات والنيوترونات، وهو أصغر بكثير من البروتونات، مما يترك مساحة فارغة كبيرة داخل البروتونات والنيوترونات، الكواركات هي 2٪ كتلة و 98٪ طاقة، لكنها تخلق الكتلة الثقيلة من النكليونات، بناءً على نظرية النسبية لأينشتاين، ومعادلة النسبية لأينشتاين، أي E = mc2 ، تدعي أن الطاقة والكتلة متكافئتان، وبالتالي، فإن 2٪ من كتلة أي جسم هي كتلة كواركات، و 98٪ المتبقية هي طاقة فقط، في الأساس، كل شيء هو في الأساس حقول قوة، وليس أشياء لها كتلة.

يوجد المزيد في الذرة: جسيمات افتراضية للمادة والمادة المضادة تدوم لحظة واحدة فقط، وهي تزيد من تعقيد الصورة، كما تظهر في كل مكان في الكون، من الفضاء السحيق إلى جوهر الذراتن كما ستكون الصورة النهائية لجسم ما عبارة عن طاقة متماسكة معًا بواسطة حقول القوة في البروتونات والنيوترونات والنوى والذرات والجزيئات التي تشكل الجسم ، وهذا يمكن تفسيره في عالم الكم، هذا العلم لديه الكثير ليفعله لإكمال تلك الصورة ومعرفة ما يحدث حقًا على أي نطاق في العالم حولنا أو في داخلنا.

كم عدد الجسيمات دون الذرية الموجودة

حتى الآن، تم اكتشاف 36 جسيمًا أساسيًا مؤكدًا، وهي تشمل الجسيمات المضادة كذلك الجسيمات دون الذرية تتكون من نوعين: الجسيمات الأولية والمركبة، يمكن أن تستمر لفترة قصيرة مثل لحظة ويمكن العثور عليها في كل مكان في الكون، وليس فقط داخل نواة الذرة.

ما نوع القوى التي تربط الجسيمات دون الذرية معًا

تتماسك الجسيمات دون الذرية معًا بواسطة نوعين من القوى: القوة النووية والقوة الكهرومغناطيسية، هذه هي أقوى قوة عرفتها البشرية حتى الآن، يجب أن تحافظ على الجسيمات تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا في مساحة صغيرة للغاية، لذا فهي أقوى قوة تم اكتشافها حتى الآن.

القوى في عالم الكم

ليس من السهل تخيل وفهم الأشياء في عالم الجسيمات دون الذرية مثل الأشياء التي تحدث على الأرض، في الأربعينيات من القرن الماضي، بدأ الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فاينمان بالتحقيق في القوى دون الذرية، اكتشف أنه لا يوجد مجال جاذبية في البروتون على سبيل المثال، بدلاً من ذلك، تم دفع الجسيمات عن طريق انبعاث الجسيمات وامتصاصها.

تخيل إطلاق النار على بندقية: عندما تترك الرصاصة البندقية، يشعر من أطلق النار بالارتداد، وعندما تصطدم الرصاصة بجسم ما، سيطير الجسم نتيجة للقوة، يحدث الشيء نفسه في البروتون، ففي البروتون أو النيوترون، يوجد جسيم يحمل القوة ويحافظ على تماسك البروتون، إنه يعمل مثل الغراء وبالتالي يسمى الغلوون، الغلوون هو ما تنبعثه الكواركات وتمتصه، وبالتالي، داخل البروتون لا توجد الكواركات فقط التي تدور حولها، هناك أيضًا الغلوونات التي تقفز ذهابًا وإيابًا بين الكواركات، وتتفاعل بعض الغلوونات مع الغلوونات الأخرى، ولا يزال الفضاء الفارغ في البروتونات والنيوترونات والذرة موجودا، إذن، من أين تأتي الكتلة؟

الكتلة والطاقة

كل شيء مصنوع من الذرات، وكل شيء له كتلة، ومع ذلك فإن الذرة هي في الأساس مساحة فارغة، والجسيمات الموجودة في نواة الذرة كالبروتونات والنيوترونات لها نفس الكتلة تقريبًا وتسمى نيوكليونات بشكل عام، تبلغ كتلة النوكليون حوالي 1836 ضعف كتلة الإلكترون، إذا تم تقريب الكتلة إلى 2000، يمكن تجاهل الإلكترونات، وتكون كتلة الجسم مساوية تقريبًا لمجموع كتلة النيوكليونات، مما يؤدي إلى تكوين ذلك الجسم، لكن النكليونات لديها أيضًا مساحة فارغة كبيرة بالداخل.

الغلوونات تكون عديمة الكتلة، لذلك يجب أن يكون لكل كوارك كتلة تساوي ثلث النواة، لكنها ليست كذلك، حيثريبلغ مجموع كتلة كل الكواركات في جسم ما حوالي 2٪ فقط من المجموع الكلي، وسرعة الكواركات قريبة من سرعة الضوء، مما يعني أنها تحتوي على طاقة حركية كبيرة، تقوم الكواركات بالتكبير في مساحة تتراوح بين 10 و 15 مترًا، ويتطلب الاحتفاظ بمثل هذا الجسم السريع في مثل هذا المكان الصغير قوى هائلة، وبالتالي، خلق طاقة كامنة هائلة.[1]

ما هو حجم الكواركات

في أساسيات فيزياء الجسيمات ليس بالضرورة أن يكون حجم الكوارك 5 * 10-20 م، فقد يكون حجمها صفريًا، لكن هذه أيضًا نظرية، بالنظر إلى هذه النظرية على أنها حقيقة، يمكن أن يكون البروتون بحجم كرة السلة والكواركات الثلاثة صغيرة مثل ثلاث حبيبات صغيرة من الرمل، أو حتى أصغر. تتحرك الكواركات حول البروتون أو النيوترون بسرعة الضوء تقريبًا، تمامًا مثل الذرة ، يتكون البروتون والنيوترون أيضًا بشكل أساسي من مساحة فارغة.

ومع ذلك، فإن القوى التي تحافظ على الكواركات معًا هائلة، على عكس الأرض، لا يوجد مجال ولا جاذبية داخل البروتون.

الذرة والجسيمات دون الذرية

تعتبر الذرة اللبنة الأساسية للمادة وكلنا نعلم ماذا يوجد داخل نواة الذرة، وأي شيء له كتلة، بمعنى أخر أي شيء يشغل مساحة يتكون من ذرات، بينما يشير اسمها في الأصل إلى جسيم لا يمكن تقسيمه بعد الآن أصغر شيء ممكن فإننا نعلم الآن أن كل ذرة تتكون عمومًا من جسيمات أصغر، بالنظر إلى أن هذه الجسيمات تشكل الذرات، غالبًا ما يشار إليها باسم الجسيمات دون الذرية، هناك ثلاث جسيمات دون ذرية: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.

اثنان من الجسيمات دون الذرية لها شحنة كهربائية: البروتونات لها شحنة موجبة بينما الإلكترونات لها شحنة سالبة، من ناحية أخرى ليس للنيوترونات شحنة، القاعدة الأساسية هي أن الجسيمات التي لها نفس الشحنة تتنافر عن بعضها البعض، بينما الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة تنجذب إلى بعضها البعض، لذلك، تمامًا مثل الأطراف المتقابلة للمغناطيس، تنجذب البروتونات والإلكترونات إلى بعضها البعض، وبالمثل، تمامًا كما يحدث عندما تواجه مقاومة تحاول دفع نفس طرفي مغناطيسين معًا، يتم صد البروتونات من البروتونات الأخرى ويتم طرد الإلكترونات من الإلكترونات الأخرى.

تتكون نواة (أو مركز) الذرة من البروتونات والنيوترونات، يحدد عدد البروتونات في النواة، والمعروف باسم “العدد الذري”، في المقام الأول مكان وضع تلك الذرة في الجدول الدوري، كما يحدد عدد البروتونات في النواة أيضًا إلى حد كبير خصائص الذرة – هل هو غاز أم معدن، على سبيل المثال؛ ذرتان بهما عدد مماثل من البروتونات في نواتهما تنتمي إلى نفس العنصر، عنصر، مثل الهيدروجين أو الأكسجين أو الحديد، هو مادة لا يمكن تفكيكها – خارج تفاعل نووي – إلى أي شيء آخر، بمعنى آخر، لا يمكن تحويل عنصر إلى عنصر آخر.

بشكل عام، الذرات التي تتطابق تقريبًا مع أعداد البروتونات والنيوترونات تكون أكثر استقرارًا ضد التحلل، نواة الذرة محاطة بسحابة من الإلكترونات، تذكر أن الإلكترونات سالبة الشحنة وتنجذب إلى البروتونات موجبة الشحنة في النواة، تعتبر الذرة متعادلة كهربائيًا إذا كانت تحتوي على عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات، إذا كانت الذرة تحتوي على عدد مختلف من الإلكترونات والبروتونات، فإنها تسمى أيون.

مبدأ مهم يجب معرفته هو أنه يمكن نقل الإلكترونات من ذرة إلى أخرى أو حتى مشاركتها بين الذرات (مما يسمح للذرات بالارتباط معًا)، تسمح هذه الروابط بتكوين الجزيئات، وتوليفات الذرات (بما في ذلك العناصر المختلفة). كما أن العديد من الذرات تشكل الجزيء، فإن العديد من الجزيئات تشكل مادة كيميائية.[2]

الوسوم

اترك تعليقاً

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

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق