ناسا بالعربي - النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات

النموذج القياسي (Standard Model) هو نوعٌ من الجداول الدورية للعناصر في مجال فيزياء الجسيمات. لكن عوضاً عن وجود العناصر الكيميائية، يُصنف هذا النموذج الجسيمات الأساسية التي تُؤلف الذرات المُكونة للعناصر الكيميائية، إضافةً إلى أي نوع من الجسيمات الأخرى التي لا يُمكن تحطيمها إلى أجزاء أصغر.

تطلّب الوصول إلى نموذج قياسي كامل وقتاً طويلاً؛ وبدأ الأمر مع اكتشاف تومسون للإلكترون في 1897، ومن ثمَّ إيجاد العلماء باستخدام مصادم الهادرونات الكبير للقطعة الأخيرة من اللغز "بوزون هيغز" في العام 2012.

استخدم هذا الرسم التفاعلي لاستكشاف الجسيمات المختلفة التي تُعتبر لبنات البناء الأساسية للكون.

الكوارك العلوي UP QUARK

الاكتشاف:

1968

الكتلة:

2.3 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الأول

مكان الاكتشاف:

SLAC

الشحنة:

2/3

السبين:

1/2

عنه:

يُكون الكواركين العلوي والسفلي البروتونات والنيوترونات، التي تُؤلف بدورها نوى كل ذرة.

الكوارك الساحر CHARM QUARK

الاكتشاف:

1974

الكتلة:

1.275 غيغا إلكترون فولط

الجيل:

الثاني

مكان الاكتشاف:

مختبر بروكهافن وSLAC

الشحنة:

2/3

السبين:

1/2

عنه:

في العام 1974، اكتشفت مجموعتين بحثيتين مستقلتين وموجودتين في مختبرين مختلفين الكوارك الساحر، رابع الكواركات المُكتشفة. أجبر هذا الاكتشاف المفاجئ علماء الفيزياء على إعادة النظر في كيفية عمل الكون عند الأحجام الصغيرة جداً.

الكوارك القمي TOP QUARK

الاكتشاف:

1995

الكتلة:

173.21 غيغا إلكترون فولط

الجيل:

الثالث

مكان الاكتشاف:

مختبر فيرمي

الشحنة:

2/3

السبين:

1/2

عنه:

الكوارك القمي هو أثقل كوارك مكتشف حتى الآن؛ فهو يمتلك وزناً مساوياً لذرة ذهب. لكن على النقيض من الذرة، هذا الكوارك جسيم أساسي أو عنصري؛ وحسب معرفتنا حالياً، فهو لا يتكون من أي جسيمات أصغر.

الكوارك السفلي DOWN QUARK

الاكتشاف:

1968

الكتلة:

4.8 ميغا الكترون فولط

الجيل:

الأول

مكان الاكتشاف:

SLAC

الشحنة:

-1/3

السبين:

1/2

عنه:

لا أحد يعرف السبب الكامن وراء كون الكوارك السفلي أثقل من الكوارك العلوي بقليل. ولو لم تكن الحالة كذلك، لتفككت البروتونات الموجودة داخل النواة، ولظهر الكون بشكلٍ مختلف جداً.

الكوارك الغريب STRANGE QUARK

الاكتشاف:

1947

الكتلة:

95 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الثاني

مكان الاكتشاف:

جامعة مانشستر

الشحنة:

-1/3

السبين:

1/2

عنه:

اكتشف العلماء جسيمات تمتلك خواصاً غريبة قبل وقتٍ طويل من أن يصير من الواضح جداً أن تلك الخواص الغريبة كانت ناتجة عن حقيقة أنها تحتوي نوعاً جديداً وغريباً من الكواركات؛ وحصل عالم الفيزياء النظرية موراي جل-مان على جائزة نوبل في الفيزياء عن عمله المتعلق بتعريف مفاهيم الغرابة (strangeness ) والكواركات (quarks).

الكوارك القاعي BOTTOM QUARK

الاكتشاف:

1977

الكتلة:

4.18 غيغا إلكترون فولط

الجيل:

الثالث

مكان الاكتشاف:

مختبر فيرمي

الشحنة:

-1/3

السبين:

1/2

عنه:

هذا الجسيم أثقل من قريبيه الكواركين الغريب والسفلي؛ وقد أكّد اكتشافه أن لبنات البناء العنصرية للمادة العادة جاءت في هيئة ثلاثة أشكال مختلفة.

الإلكترون ELECTRON

الاكتشاف:

1897

الكتلة:

0.511 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الأول

مكان الاكتشاف:

مختبر كافيندش

الشحنة:

-1

السبين:

1/2

عنه:

يُغذي الإلكترون كامل عالمنا، وهو أخف الجسيمات المعروف عنها امتلاك شحنة كهربائية، وتُعتبر الإلكترونات من لبنات البناء الأساسية لكل الذرات، وتنتمي هذه الجسيمات إلى عائلة اللبتونات المشحونة (charged leptons).

الميون MUON

الاكتشاف:

1937

الكتلة:

105.66 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الثاني

مكان الاكتشاف:

معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة هارفارد

الشحنة:

-1

السبين:

1/2

عنه:

الميون هو أثقل نسخة من الإلكترونات، تُمطر هذه الجسيمات الكرة الأرضية جراء تصادمات الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي للأرض. وعندما اكتُشفت في العام 1937، سأل أحد علماء الفيزياء: "من الذي أمر بذلك؟".

التاو TAU

الاكتشاف:

1976

الكتلة:

1776.82 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الثالث

مكان الاكتشاف:

SLAC

الشحنة:

-1

السبين:

1/2

عنه:

شكّل اكتشاف هذا الجسيم في العام 1976 مفاجأةً كاملة للعلماء، فقد كان أول اكتشاف لجسيم من الجيل الثالث؛ وكان ثالث اللبتونات المشحونة وأثقلها، وهو أثقل من كلٍ من الإلكترون والميون.

نيوترينو الإلكترون ELECTRON NEUTRINO

الاكتشاف:

1956

الكتلة:

<2 إلكترون فولط

الجيل:

الأول

مكان الاكتشاف:

محطة نهر سافانا

الشحنة:

0

السبين:

1/2

عنه:

قادت الحسابات والقياسات، التي جرت في عشرينات القرن الماضي، إلى التنبؤ بوجود جسيم مراوغ لا يمتلك أي شحنة كهربائية "النيوترينو"؛ لكن لم يرصد العلماء هذا الجسيم حتى مجيء العام 1956 عندما حصلوا على إشارة تفاعل نيوترينو إلكتروني مع جسيمات أخرى؛ هذا وتُنتج التفاعلات الحاصلة في الشمس وفي محطات الطاقة النووية النيوترينوهات الإلكترونية المضادة (electron antineutrinos).

نيوترينو الميون MUON NEUTRINO

الاكتشاف:

1962

الكتلة:

<0.19 ميغا إلكترون فولط

الجيل:

الثاني

مكان الاكتشاف:

بروكهافن

الشحنة:

0

السبين:

1/2

عنه:

تأتي النيوترينوهات في ثلاث نكهات، وقد كان نيوترينو الميون أول النيوترينوهات المكتشفة في العام 1962؛ ففي العادة تكون أشعة النيوترينو المُنتجة في المسرعات مؤلفة من نيوترينوهات ميونات ونيوترينوهات ميونات مضادة (muon antineutrinos).

نيوترينو تاو TAU NEUTRINO

الاكتشاف: