تسجيل الدخول

تسجيل

تكاثر الجسيمات

المؤلف:  ريتشرد موريس

المصدر:  حافة العلم عبور الحد من الفيزياء الى الميتافيزيقا

الجزء والصفحة:  ص22

2026-02-23

283

أصبح واضحاً في التو أن هذا التخطيط البسيط ليس وافياً. والحقيقة أنه عام 1932، أي في السنة التي اكتشف فيها النيوترون، عثر الفيزيائي الأمريكي كارل أندرسون على جسيم جديد في ا الأشعة الكونية هو البوزيترون، والبوزيترون يشبه الإلكترون إلا أنه يحمل شحنة كهربائية موجبة بدلاً من الشحنة السالبة.
وسرعان ما اتضح السبب في أن البوزيترونات لم يتم اكتشافها قبل ذلك، فهي لا تستمر في الوجود لزمن جد طويل، وذلك بمجرد أن تلتقي بالمادة العادية. فبمجرد أن يلتقي البوزيترون بأحد الإلكترونات فإن أحدهما يبيد الآخر، وتظهر مكانهما أشعة جاما.
ولو تم اكتشاف البوزيترون في زمن حديث، لكان من المؤكد أن يطلق عليه الفيزيائيون اسم ضـديد الإلكترون ذلك أن البوزيترون هو الجسم( الضديد للإلكترون). واليوم فإن سابقة ضديد anti هي دائماً جزء من اسم ضديد الجسيم. والبوزيترون هو الاستثناء الوحيد، حيث أنه حاز هذا الاسم منذ زمن جد طويل بحيث لم تحدث قط أي محاولة جادة لتغييره.
والعلماء يعرفون الآن أن كل جسيم يوجد له أيضاً ضديد. وهكذا فإن جسیم. هناك بروتونات وضديدات البروتونات ونيوترونات وضديدات النيوترونات. وبالطبع فإن كل الجسيمات التي سنلاقيها لها أيضاً زملاء من ضديدات الجسيمات:
وكمثل، سوف أتكلم فيما بعد عن أشياء مثل ضديد النيوترينو وضديد الكوارك. وبعض ضديدات الجسيمات يمكنها أن تبقى لفترات طويلة إذا حدث أن كانت تتحرك من خلال الفضاء، حيث كثافة المادة قليلة، والبوزيترون مثل جيد لذلك، أو هي تبقى طويلاً إذا ظلت محبوسة في الأجهزة في معامل الفيزيائيين حيث لا تلاقي إلا ضديدات الجسيمات الأخرى فحسب وعلى كل فإنه ما إن يلتقي جسيم وضديده حتى يبيد أحدهما الآخر تماماً مثلما يفعل الإلكترون والبوزيترون. وهذه العملية تصفها معادلة آينشتين المشهورة E=mc2 أو: ط = ك س 2 حيث ط هي الطاقة، ك الكتلة، هي س هي سرعة الضوء وبالوحدات المترية التي يستخدمها العلماء، فإنه يمكن قياس الكتلة بالكيلوجرامات، بينما تعد سرعة الضوء 300 مليون متر في الثانية. وفي هذه الحالة فإن الطاقة يعبر عنها بوحدات الجول. ويعرف الجول بأنه وات واحد لكل ثانية وهو يساوي ما يقرب من جزء من أربعة آلاف من سعر الغذاء". ورغم أن جولاً واحداً ليس بالمقدار الكبير جداً، إلا أن من الواضح أن قدراً عظيماً من الطاقة يمكن أن ينطلق عند إبادة المادة. ومع كل، فإن س2، أو مربع سرعة الضوء، هي 90 مليون مليون، وهذا رقم هائل.
وإذا كان يمكن تحويل المادة إلى طاقة عندما يلتقي جسيم وضديده أحدهما بالآخر، فإن المرء له أن يظن أنه يمكن حدوث العكس، أي أن المادة يمكن أن تتخلق من الطاقة. وهذا هو الحال فعلاً. فزوج الجسيم وضديده يمكن أن يتخلقا بهذا الأسلوب، وكمية الطاقة اللازمة لإنتاجهما هي بالطبع مساوية للكمية التي تنطلق عندما يياد هذا الزوج. وفيما يعرض، فإن الجسيمات وضديداتها تتخلق دائماً في أزواج. والإلكترون هو أو البوزيترون أو ضديد النيوترون أو أي جسيم آخر لا يمكن تخليقه وحده. وهناك أشياء كثيرة يمكن إضافتها عن سلوك الجسيمات وضديداتها، ولكن لعل من الأفضل أن نوفر ذكر ذلك لما بعد، وأن نعود للموضوع الذي نناقشه: وهو محاولات العلماء لتحديد طبيعة المكونات الأساسية للمادة.
وفي 1936، أي بعد أربعة أعوام لا غير من اكتشاف البوزيترون، ما لبث كارل أندرسون أن اكتشف جسيماً جديداً آخر. وهذا الجسيم يشبه الإلكترون، ويحوز نفس شحنته السالبة، ولكنه أثقل منه 207 أمثال وقد سمي الجسيم الجديد في الأصل ميوميزون (ثم أعيد تصنيفه وأعيدت تسميته بأنه ميون) وميو هو أحد حروف الأبجدية الإغريقية. وكثيراً ما يستخدم الفيزيائيون الحروف الإغريقية في المعادلات الرياضية، وهذا أحياناً يجعل هذه المعادلات تبدو أكثر غموضاً مما هي عليه في الحقيقة، وهم كثيراً ما يستخدمون الحروف الإغريقية لتسمية الجسيمات تحت الذرية وميزون تأتي من كلمة إغريقية تعني «متوسط».
وكانت هذه إشارة إلى حقيقة أن الجسيم الجديد له كتلة أعظم كثيراً من كتلة الإلكترون ولكنها أقل كثيراً من كتلة البروتون أو النيوترون. وفيما يعرض، فإن البروتونات والنيوترونات تكاد تتساوى في كتلتها، فكلاهما له كتلة تقرب من أن تكون 1800 مثلاً لكتلة الإلكترون.
وهكذا فإنه في 1936 كان عدد الجسيمات الأولية قد زاد بالفعل من ثلاثة إلى خمسة، ليشمل الإلكترون والبروتون، والنيوترون والبوزيترون، والميون. وبالطبع فإن اكتشاف البوزيترون طرح أنه يمكن أن توجد أيضاً ضديدات جسيمات أخرى. وبالإضافة إلى ذلك، كان ثمة جسيم آخر مازال وجوده افتراضياً. ففي عام 1930 بين الفيزيائي النمسوي ولفجانج باولي أن هناك ملامح محيرة لا ضمحلالات إشعاعية يمكن تفسيرها لو كان يوجد جسيم يسمى النيوترينو. وعلى كل، فقد انتهى الأمر بألا يتم اكتشاف النيوترينو إلا في 1956.