نظرية الإلكتروديناميكا الكمية ليست واحدة من تلك النظريات التي يستنبطها فرد واحد. فقد ساهم في إنشائها فيزيائيون كثيرون. والحقيقة أنها ذات تاريخ متقلب. وقد تم استخلاص الأفكار الأساسية للإلكتروديناميكا الكمية خلال العشرينيات والثلاثينيات على أن الفيزيائيين لاقوا آنذاك مصاعب بدا أنها تجعل النظرية غير صالحة وكنتيجة لذلك فإن النظرية وضعت ثانية على الرف، وصرف الفيزيائيون النظريون انتباههم إلى مشاكل أخرى أكثر طواعية. وعاد إحياء الانتباه إلى نظرية الإلكتروديناميكا الكمية أثناء الأربعينيات، وذلك بعد أن تبين عدد من

الفيزيائيين، وكل منهم يعمل على حدة كيف يمكن تفادي تلك المصاعب. وهكذا فإنه في 1950 كان الموقف كالتالي لدى الفيزيائيين نظرية عن الجاذبية هي نظرية النسبية العامة لآينشتين. ولديهم نظرية صالحة للعمل عن التفاعل الكهرومغناطيسي، هي الإلكتروديناميكا الكمية. وهناك أيضاً نظرية عن القوة الضعيفة طرحها الفيزيائي الإيطالي أنريكو فيرمي على أن نظرية فيرمي كانت قادرة فحسب على توصيف هذه العملية على نحو تقريبي جداً. وأخيراً فإن الفيزيائيين لم يفهموا مطلقاً القوة القوية فهماً جيداً تماماً. وعلى وجه التأكيد، فإن الفيزيائي الياباني هيدكي يوكاوا كان قد طرح في 1935 نظرية تبين أن تبادل الميزونات ينتج القوة التي ما بين البروتونات والنيوترونات. على أن نظرية يوكاوا رغم ما كان لها من نجاحات، إلا أنها لم تبد قادرة على توصيف القوة القوية بالدقة التي يحب الفيزيائيون أن تكون عليها.

وحتى لو أنه كان هناك أربع نظريات مرضية إرضاء كاملاً، واحدة منها لكل قوة من القوى الأربع، فليس في هذا ما يدعو للكثير من البهجة. وإذا كانت قوانين الطبيعة هي أساساً قوانين بسيطة، فإنه ينبغي إذن أن يكون ممكناً إيجاد نظرية واحدة قادرة على تفسير كل القوى. والتصور بأن الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوى القوية والضعيفة كل منها يعمل بطريقة مختلفة، لهو أمر يجعل الكون يبدو جد معقد.

وكما رأينا، فقد ثبت أثناء الستينيات أن الباريونات والميزونات مصنوعة من الكواركات، ولكن هذا لم يؤد في التو إلى ما يخفف من الموقف غير المرضي بشأن القوى الأربع. والحقيقة أنه جعل الأمور أشد . صعوبة، لأن ا الفيزيائيين لم يكن لديهم في أول الأمر أي فكرة عن شكل القوى التي فيما بين الكواركات.

وأول خطوة نحو توحيد القوى تم اتخاذها في 1967، عندما طرح الفيزيائي الأمريكي ستيفن واينبرج والفيزيائي الباكستاني «عبد السلام»، كل منهما مستقلاً عن الآخر، نظرية مشتركة للقوى الكهرومغناطيسية والضعيفة. ونظرية واينبرج وسلام الكهرو ضعيفة نظرية توصف بالفعل القوة الضعيفة بدقة أكثر من النظرية التي أنشأها فيرمي. على أنها كانت تعاني من مشاكل نظرية تشبه تلك التي اعتلت بها أول الأمر النظرية الإلكتروديناميكية. ولحسن الحظ حدث في 1971 أن بين الفيزيائي الهولندي جيرارد هوفست كيف يمكن إزالة هذه المشاكل.

وحسب النظرية، فإن القوة الكهرو ضعيفة هناك الآن قوة واحدة بدلاً من قوتين، بمعنى أنه يمكن النظر إلى القوة الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية على أنهما مظهران مختلفان لنفس التفاعل لها وسطاء نقل من مجموعة من أربعة جسيمات. وأحد هؤلاء الوسطاء هو الفوتون المعروف، أما الأخرى فخصص لتسميتها حرفا دبليو W وزد Z. وهناك جسيمان من نوع دبليو، لأحدهما شحنة كهربية موجبة وللآخر شحنة سالبة. ورمزا ذلك هما ⁺W^- W. ولما كان جسيم زد متعادلاً كهربياً، فإنه يمثل بالرمز Z⁰ (زد صفر).

وثبت في النهاية نجاح النظرية الكهرو ضعيفة نجاحاً مدوياً. فقد تم اكتشاف كل الجسيمات الجديدة الثلاثة في 1983. وبالإضافة، فقد ثبت في النهاية أيضاً أن الجسيمات الثلاثة ثقيلة جداً، فكتلتها تزيد على كتلة البروتون بما يقرب من مائة مثل. وقد كان هذا ما توقعه الفيزيائيون بالضبط؛ وهذا يفسر المدى القصير لبقاء القوة الضعيفة. فتخليق الجسيم الثقيل يتطلب قدراً كبيراً من الطاقة. وحسب مبدأ عدم اليقين كلما زادت كمية الطاقة التي يجب اقتراضها»، زاد قصر الفترة الزمنية التي يسمح بأن يوجد فيها الجسيم التقديري. ولكن إذا كان مدى حياة أحــد الجسيمات قصيراً جداً، فإنه إذن لن يتمكن من الانتقال لمسافة جد بعيدة قبل اختفائه ثانية إلى العدم كما ينبغي. ومن الناحية الأخرى، فإن الفوتون له كتلة من الصفر. وبالتالي فإنه يمكن أن يظل موجوداً لزمن طويل جداً. وهذا هو السبب في المدى الطويل للقوة الكهرومغناطيسية.

يبين الشكل تفاعلين من التفاعلات الكثيرة الممكنة التي تشمل جسيمات دبليو وزد. و(نيو) هنا تمثل النيوترينو . لاحظ أنه حيث أن جسيم دبليو يحمل شحنة كهربائية، فإنه يمكن أن نغير أحد النيوترونات إلى بروتون، والعكس بالعكس. وفي شكل (أ) بيث البروتون ذو الشحنة الموجة جسيم +W ويصبح نيوترونا. والإلكترون ذو الشحنة السالبة يمتص الشحنة ويتحول إلى نيوترينو متعادل كهربائياً. وفي شکل (ب) لا تحدث تحولات كهذه، لأن جسيم القوة لا يحمل شحنة.

والعلاقة التي بين كتلة الجسيم ومدى إحدى القوى تصبح أوضح لو عدنا مرة أخرى إلى التمثيل بالمتزحلقين. هيا نفترض أن المتزحلقين يتقاذفان بكرة جولف. ولما كانت هذه الكرة خفيفة نسبياً، فإنهما سيتمكنان من قذفها لمسافة بعيدة تماماً، بحيث يتفاعلان على مسافات هي نوعاً جد بعيدة. والآن لنفرض أن المتزحلقين قررا أن يتقاذفا بدلاً من ذلك بكرة التريض جيئة وذهاباً. ولما كانت هذه الكرة ثقيلة، ولا يمكن قذفها بعيداً جداً، فإن المتزحلقين يجب أن يكونا قريبين معاً، إذا كان لهما أن يتفاعلا. ولو أنهما ابتعدا بأكثر مما ينبغي، فإن المتزحلق الآخر لن يستطيع الإمساك بالكرة، وستندفع لتتدحرج فوق الثلج.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

تستمر طيلة شهر رمضان.. إقامة ختمة قرآنية تعليمية في مقام الإمام المهدي (عجل الله فرجه)

في مستشفى الكفيل.. جراحة دقيقة بين الأذن والدماغ تنقذ مريضة من التهاب حاد

المجمع العلمي يُطلق مسابقة (فرسان التنزيل الفرقية الأولى) ويقيم ختمات قرآنية في محافظة المثنى

ضمن أنشطته الإنسانية.. قسم الشؤون الفكرية يفتتح البئر الـ 72 في نيجيريا

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة تحذر من الإفراط في ممارسة الرياضة.. كيف يضر دماءك؟

الطهي بزيت الزيتون.. مضر أم مفيد؟

دماغ الرضع في خطر.. دراسة تحذر من "العدو الخفي"

التمر بالحليب عند الإفطار.. "كنز صحي" في رمضان

المزيد

الآخبار التكنلوجية

أثر نفسي غير متوقع للرياضة.. مرتبط بالغضب

القمر يواصل الانكماش.. رصد تشققات حديثة على سطحه

إطلاق أول تطبيق مراسلة "مشفّر".. ثورة في عالم الدردشة

خلل تقني يؤجّل أول رحلة مأهولة إلى القمر منذ عقود

المزيد

مواضيع ذات صلة

النموذج المعياري

مكونات المادة

الطريقة الثمانية

باريونات، ومزونات، ووحوش أخرى

تكاثر الجسيمات

النيوترينو: الجسيم الخفي بين كتلة دقيقة وتحديات اكتشاف المادة المظلمة

كيف سندرس الجسيمات الاولية الان وهي لم تعد حرة

الكواركات Quarks

النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات Standard Model

ماذا عن طبيعة الكون الذي نعيش فيه؟

من الذرة إلى الكوارك: حدود التجريب في فيزياء الجسيمات والكم

الكتلة الغامضة للنيوترينوات: من الفرضيات إلى الأدلة التجريبية