أقرأ أيضاً
التاريخ: 2023-11-18
1170
التاريخ: 2023-02-28
1135
التاريخ: 2023-11-14
887
التاريخ: 2023-02-16
829
|
حين كنت أدرس أُعطيت جدولا بكتل الجسيمات دون الذرية المختلفة وقيل لي: «هذا ما هي عليه. وكانت التساؤلات عن السبب وراء هذه الأرقام، ولماذا لا تكون الأرقام مختلفة تعتبر محض هراء. لكن اليوم من المقبول المطالبة بنوع من التفسير لهذه الكتل. في الحقيقة لدينا مثل هذا التفسير، ويطلق عليه آلية هيجز. هي جزء أساسي من النموذج المعياري. باختصار، تسير آلية هيجز على النحو التالي: ليست للإلكترونات والكواركات كتلة ذاتية، بل تكتسب كتلتها بالتفاعل مع مجال غير مرئي يتغلغل في الفضاء، أشبه بالأثير لدى القدماء. إن مجال هيجز هو ما يعطي هذه الجسيمات كتلتها. ويعتمد مقدار الكتلة التي يحملها الجسيم في نهاية المطاف على المدى الذي يستشعر به الجسيم مجال هيجز، أي مقدار القوة التي يقترن بها الجسيم بالمجال، إذا استخدمنا المصطلح العلمي السليم. لا يتفاعل الفوتون مع مجال هيجز، بشكل أقوى بكثير من الإلكترون؛ إذ إن الكوارك العلوي هو أكثر ما يستشعره، وينتهي به الحال بكتلة أكبر بمئات الآلاف من المرات عن الإلكترون. تكتسب الجسيمات W وZ أيضًا، التي توصل القوة الضعيفة، كتلتها الضخمة عن طريق الاقتران بمجال هيجز.3
أغلب الفيزيائيين النظريين مقتنعون بأن مجال هيجز موجود بالفعل، رغم عدم قدرتنا على إدراكه إدراكًا مباشرًا. وقد انصبت آمالهم في العثور على دليل إثبات على مصادم الهدرونات الكبير؛ المعجل الضخم الذي يجري بناؤه حاليا في سيرن. تقضي الخطة بأن يستخدم المصادم تصادمات البروتون ومضاد البروتون عالية الطاقة لتكوين جسيم هيجز بحلول عام 2010 من المفترض أن يكون لمجال هيجز جسيم كمي، كما هو الحال مع المجال الكهرومغناطيسي الذي يرتبط به جسيم كمي على صورة فوتون، وهذا يسمى بوزون هيجز.4 لكن في الوقت الذي لا يحمل فيه الفوتون أي كتلة، فإن بوزون هيجز يتنبأ له بأن يحمل كتلة ضخمة، أعظم من كتلة ١٨٠ بروتون، ولهذا السبب استحال تخليقه في التجارب قبل هذا (يكتسب جسيم هيجز كتلته الضخمة للغاية بالتفاعل مع مجاله الخاص.)
في الوقت ذاته بالعودة إلى الإطار النظري، ما زلت بحاجة لتفسير كيف قد تتباين كتل الجسيمات من منطقة كونية إلى أخرى من الطرق الواضحة لذلك هو أن تتغير قوة مجال هيجز من منطقة لأخرى. هناك أسباب تجعل حدوث ذلك ممكنا، وقد نشر العديد من النماذج الرياضية التي تربط مجال هيجز بجوانب أخرى للفيزياء بحيث تحقق هذا التباين لكني لا أود الدخول في تفاصيل فنية الآن. أريد فقط أن أؤكد على الفكرة العامة التي تقضي بأنه لو اختلف مجال هيجز من مكان لآخر فستتباين كتل الإلكترون والكواركات بالتبعية هنا سيكون للإلكترون كتلة نطلق عليها الاختصار K، وهناك سيكون له كتلة سنسميها K¯. إضافة إلى ذلك ستتباين نسبة كتلة البروتون إلى الإلكترون هي الأخرى، فرغم أن كتلتي الإلكترون والكوارك ستختلفان بشكل ثابت، فإن البروتون هو مجموعة من ثلاثة كواركات متحركة؛ أي حزمة صغيرة تحتوي على قدر كبير من الطاقة الحركية والكهربية وطاقة الجلوون أيضًا. في الواقع، القدر الأعظم من كتلة البروتون يكون على صورة هذه الطاقة الإضافية. وهذه المجموعة لن تستطيع مواكبة التباين في كتلة الإلكترون والكوارك. لذا، على سبيل المثال، إذا تضاعف مجال هيجز في القوة فستتضاعف كتلة الإلكترون، لكن البروتون سيصير أثقل بقدر بسيط. بناء على ذلك ستتغير النسبة بين كتلتي البروتون والإلكترون، وإذا تغيرت بما يكفي فقد تطيح بذلك التوازن المرهف المشجع على الحياة وذلك بأن تغير مثلا من التفاعلات النووية في الكون المبكر وداخل النجوم.
هوامش
(3) Neutrinos fall outside this scheme. Experiments show that they do have a tiny mass, but its explanation lies beyond the Standard Model.
(4) The Higgs particle is a boson because it has spin 0.
|
|
تفوقت في الاختبار على الجميع.. فاكهة "خارقة" في عالم التغذية
|
|
|
|
|
أمين عام أوبك: النفط الخام والغاز الطبيعي "هبة من الله"
|
|
|
|
|
قسم شؤون المعارف ينظم دورة عن آليات عمل الفهارس الفنية للموسوعات والكتب لملاكاته
|
|
|