النظرية الديناميكية الكمية اللونية و نظرية الاوتار

[الصادق]

اسمح لي أخي العزيز نيوتن أن أوضح الأمر لك على قدر معلوماتي :

بالنسبة للبروتونات والنيوترونات ( في النواة فقط ) فلا يمكن تحديد البروتون بعينه أو النيوترون بعينه ، وذلك مبدئياً عائد لمبدأ اللاتحديد ، لأن هذه الجسيمات خاضعة لميكانيكا الكم .

ثانياً وبسبب تبادل الميوزون بين النيوكليونات ( وهو الجسيم الناقل للقوة النووية ) فإن هوية النيوكليون تنتقل مع هذا الجسيم كالتالي :

إذا انتقل الميوزون من البروتون إلى النيوترون ، فإنّ الميوزون ينتقل حاملاً معه الشحنة الموجبة ، عندئذ يتحول البروتون إلى نيوترون لأنه فقد الشحنة الموجبة ، بينما يتحول النيوترون إلى بروتون لأنه اكتسب الشحنة وذلك في زمن يساوي تقريباً 10^-22 من الثانية ، وهكذا .

لكن البروتون الحر مستقر تماماً ، أما النيوترون الحر فإنه غير مستقر ومتوسط عمره تقريباً 15 دقيقة ، حيث ينحل إلى بروتون وإلكترون ، ويترافق ذلك مع إطلاق جسيمات نيوترينو .

شكراً لك اخى العزيز مراد على الاجابة الرائعة و الاضافة القيمة
بارك الله فيك وجزاك كل خير

[الصادق]

السلام عليكم...
بعد ما قرأت ما أضفته أخيرا عن الكواركات ،،اسمح لي أخي الصادق بإضافة صغييييييييرة ... تتعلق بالتدويم ..

هي ليست لي ،، وإنما لستيفن هوكنغ ، اقتطعته من كتاب "موجز تاريخ الزمن"..




تحياتي..

بالفعل اللف المغزلى او التدويم فى ميكانيكا الكم هو خاصية تحققها الدالة الموجية للجسيم و ليس حركة فعلية للجسيم حول نفسه و ذلك لان الجسيم الاولي ليس له محور دوران حول نفسه (نقطة مادية ليس لها ابعاد) وبالتالى لا يوجد معنى لهاكذا حركة

شكراً لك عزيزى Newton على هذه الاضافة القيمة

[الصادق]

-7-

الشحنة اللونية

من المعروف جداً ان هناك نوعان من الشحنات الكهربية وهما الشحنة الموجبة (+) والشحنة السالبة (-) (لاحظ ان "موجب" و"سالب" ما هى الا اسماء ارتبطت بخاصية الشحنات الكهربية تماماً مثلما ارتبطت شمالى وجنوبى بخاصية الشحنات المغنطيسية ) و هناك ملاحظتان همتان وهما

1- الشحنات الموجبة والسالبة هى شحنات مضادة لبعضها البعض (مضاد الشحنة السالبة هو الشحنة الموجب ومضاد الشحنة الموجبة هو الشحنة السالبة) . اذن اذا كان الجسيم يحمل شحنة كهربية موجبة فان الجسيم المضاد له يحمل شحنة سالبة
2- مجموع شحنتان متساويتان فى المقدار احداهما موجبة والاخرى سالبة يعطى شحنة كهربية متعادلة اى شحنة صفرية
شحنة موجبة+ شحنة سالبة= شحنة متعادلة كهربياً (شحنة صفرية)
3- اذا نزعنا من جسم متعادل كهربياً شحنة سالبة (موجبة) فان شحنة الجسم تصبح موجبة (سالبة) و هكذا نفهم ان الشحنة الموجبة هى

لعل ما سبق هو كلام بديهى جداً و يوافق الحدس العام . ولذلك سوف نستخدمه كمفهوم عام يمكن الركون اليه
قلنا فى المشاركة السابقة ان هناك ثلاثة شحنات النووية وهى الشحنة الحمراء red ويرمز لها بـ (r) و الشحنة الخضراء Green ويرمز لها بـ (g) و الشحنة الزرقاء Blue ويرمز لها بـ (b) (لاحظ ان احمر- اخضر - ازرق ماهى الا اسماء لخاصية الشحنة, تماماً كما هو فى الحال فى تسمية موجب - سالب و شمالى – جنوبى)

الان اذا طرحنا السؤال: ماهى الشحنة اللونية المضادة؟
اسوة بحالة الشحنات الكهربية فاننا نقول ان جمع شحنة لونية وشحنة لونية مضادة لها يُعطى شحنة متعادلة لونياً اى شحنة صفرية.
حسناً... الان ماهى الشحنة المُضادة للشحنة احمر؟
مثل ما قلنا فى الملاحظة (2) عن الشحنة الكهربية, فان مجموع الشحنات اللونية الثلاثة المتساوية فى المقدار يُعطى شحنة متعادلة لونياً (فى الكهربية اطلقنا عليها اسم شحنة صفر) اى شحنة بيضاء
شحنة احمر+ شحنة اخضر + شحنة ازرق= شحنة متعادلة لونياً (بيضاء)
لعل هذا يبرر تسمية هذه الشحنات بالالوان احمر اخضر ازرق لانه اذا قمنا عملياً بمزج كميات متساوية من الالوان (الحقيقية مثل الالوان المائية او الزيتية) الاحمر والاخضر والازرق فان ناتج المزيج هو لون ابيض





فى مثال الشحنات الكهربية (الملاحظة 3) قلنا ان نزع شحنة سالبة من جسم متعادل يُعطى شحنة موجبة (اى الشحنة المضادة للشحنة السالبة). الان بنفس هذا الفهم فاننا اذا نزعنا من جسم متعادل لونياً (شحنة ابيضاء) شحنة حمراء فاننا سوف نحصل على مزيج شحنة خضراء و شحنة ازرقاء اى شحنة مضادة للشحنة احمر

وقلنا ايضاً فى حالة الشحنات الكهربية(الملاحظة 1), ان الجسيم اذا كان يحمل شحنة موجبة فان الجسيم المضاد له سوف يحمل شحنة ضد موجبة اى شحنة سالبة و هكذا تماماً وبنفس الطريقة اذا كانت شحنة الكوارك هى احمر red فان شحنة الكوارك المُضاد له هى شحنة ضد احمر Anti-red

اذن لما كان هناك 6 انواع (نكهات من الكواركات) والكوارك يمكن ان يحمل و احدة من ثلاثة شحنات لونية فمثلاً هناك كوارك فوقي احمر u red وكوارك فوقي اخضر u green وكوارك فوقي ازرق u-blue اى ان هناك اجمالى 18 كواركاً مختلفاً





الصف الاول يمثل الكواركات الفوقية up بشحناتها الونية المختلفة (r,g,b) و فى اقصى اليمين فى الرسم نجد مقدار الشحنة الكهربية 2/3+ للكوارك الفوقي
اما الصف الثانى فيمثل الكواركات السفليةdown بشحناتها اللونية المختلفة (r,g,b) وفى اقصى اليمين نجد مقدار الشحنة الكهربية للكوارك السفلي 1/3-









الصف الاول يمثل الكواركات الساحرة charm بشحناتها الونية المختلفة (r,g,b) و فى اقصى اليمين فى الرسم نجد مقدار الشحنة الكهربية 2/3+ للكوارك الساحر
اما الصف الثانى فيمثل الكواركات الغرئبة strange بشحناتها اللونية المختلفة (r,g,b) وفى اقصى اليمين نجد مقدار الشحنة الكهربية للكوارك الغرئب 1/3-







الصف الاول يمثل الكواركات القمية top بشحناتها الونية المختلفة (r,g,b) و فى اقصى اليمين فى الرسم نجد مقدار الشحنة الكهربية 2/3+ للكوارك القمي
اما الصف الثانى فيمثل الكواركات القعرية bottom بشحناتها اللونية المختلفة (r,g,b) وفى اقصى اليمين نجد مقدار الشحنة الكهربية للكوارك القعري 1/3-





و لما كان لكل كوارك كوارك مضاد يحمل شحنة لونية مُضادة فان هناك 18 كواركاً مضاداَ





الرسم يوضح الكواركات المضادة بشحناتها اللونية المُضادة (الخط فوق الحرف الذى يمثل الون يعنى لون مُضاد) و شحناتها الكهربية المُضادة

وهكذا فان اجمالى عدد الكواركات والكواركات المضادة هو 36

[NEWTON]

قرأته ...

ولكن ،،

أعتقد أنني أحتاج لقراءته مرة اخرى ، لاني لم أركز به جيدا
سأطبعه وأقراه على مهل

لي عودة إن شاء الله...

[الصادق]

-8-

الاحتجاز اللونى
حتى يومنا هذا لم نرى ابداً شحنة لونية مفردة فى الطبيعة والسبب هو طبعاً استحالة عزل الكوارك كجسيم مفرد (راجع الرسم البيانى الذى يوضح العلاقة بين الطاقة و كمية الحركة الزاوية للنُويدة) و لذلك فان الكواركات تتحد مع بعضها البعض لتكون حالات حدية مستقرةbound states بحيث يكون الجسيم الناتج متعادل لونياً. و هذه الظاهرة تُعرف باسم الاحتجاز اللونى وهى تنص على ان جميع الجسيمات فى الطبيعة هى جسيمات متعادلة لونياً. و الامر يشبه تماماً تكون الذرات فمثلاً ذرة الهايدروجين تتكون من الكترون (شحنة سالبة) وبروتون (شحنة موجبة) بحيث تكون الذرة متعادلة كهربياً
الان كيف يمكننا ان نكون جسيمات متعادلة لونياً؟ بالطبع فى حالة الذرارت كانت لدينا شحنات موجبة وسالبة فقط وبالتالى ان ابسط ذرة تتكون من الكترون واحد وبرتون واحد و الذرة التالية تتكون من الكترونين وبرتونين و هكذا فان جميع الذرات فى الطبيعة تحتوى على عدد من الكترونات يساوى عدد البرتونات اى تحتوى على شحنات سالبة وشحنات موجبة تلغى بعضها البعض بحيث تكون الذرة متعادلة كهربياً
و لكن لدينا فى حالة الكواركات ثلاثة شحنات لونية و لذلك و لكى نحصل على جسيم متعادل لونياً فيجب ان:

ندمج لون مع لونه المضاد او ان ندمج الالوان الثلاثة مع بعضها البعض فمثلاً دمج
احمر مع احمر مًضاد او اخضر مع اخضر مُضاد او ازرق مع ازرق مُضاد يُعطى لوناً ابيضاً اى متعادلاً لونياً
ولما كانت الكواركات تحمل الالوان (احمر, اخضر, ازرق ) و الكواركات المُضادة تحمل الالوان (احمر مُضاد , اخضر مُضاد, ازرق مُضاد)
فان ابسط جسيم متعادل لونياً يمكن تكوينه من كوارك وكوارك مُضاد و هذا النوع من الجسيمات يسمى بالميزونات Mesons

الميزون: يتكون من كوارك و كوارك مُضاد


اما الطريقة الثانية للحصول على لون متعادل (ابيض) فهى دمج الالوان الاحمر والاخضر والازرق
وهكذا يمكن دمج ثلاثة كواركات مع بعضها البعض اى كوارك احمر مع كوارك اخضر مع كوارك ازرق لتُعطي جسيم متعادل لونياً
وهذا النوع من الجسيمات التى تتكون من ثلاثة كواركات يسمى بالباريونات Baryons

الباريون: يتكون من ثلاثة كواركات



ايضاً تزكر انه اذا دمجنا جميع الالوان المضادة (احمر مُضاد , اخضر مُضاد, ازرق مُضاد) مع بعضها البعض فاننا ايضاً سوف نحصل لوناً ابيضاً
وهكذا يمكن دمج ثلاثة كواركات مًضادة لتكون جسيم متعادل لونيا و هذا الجسيم هو بالطبع باريون مُضاد

ملاحظة لا يوجد شئ يمنع نظرياً من دمج اربعة او خمسة كواركات لتُعطى جسيماً متعادلاً لونياً و لكن حتى اليوم لم نرى هكذا جسيمات فى الطبيعة وربما السبب هو ان الجسيم الناتج سوف يكون ثقيلاً جداً بحيث يتحلل فى زمن وجيز الى ميزونات وباريونات او جسيمات اخرى (تماماً كما يحدث للذرات الثقيلة)

اذن نلخص ما سبق بالقول ان الجسيمات التى تتكون من كواركات و هى تسمى بالهادرونات Hadrons تنقسم الى قسمين:

ميزونات: وتتكون من كوارك وكوارك مُضاد وهى عبارة عن بوزونات

باريونات: و تتكون من ثلاثة كواركات و هى عبارة عن فيرميونات

قلنا ان الشحنة الكهربية للكواركات هى 2/3+ و 1/3-و بالتالى فان دمج كوارك مع كوارك مضاد يُعطى شحنة اما 0 او 1+ او 1-
اما دمج ثلاثة كواركات يُعطى شحنة اما 2- او 1- او 0 او 1+ او 2+
وهكذا نجد اننا اذا راعينا الاحتجاز اللونى فاننا سوف نحصل دائماً وابداً على جسيمات تحمل مضاعفاً صحيحاً من شحنة الالكترون

[مبتدئ 1]

-2-

كيف نستطيع ان نُحدد ما اذا كان الجسيم (أ) اولياً ام لا؟
لعل ابسط اقتراح هو ان نقوم بجعل جسيمين من الجسيمات (أ) يتصادمان بقوة هائلة و بالتالى اذا كانت الجسيمات (أ) جسيمات غير اولية (جسيمات مركبة) فانها سوف تتهشم و تنقسم الى شظايا صغيرة اى الى جسيمات اخرى اصغر وابسط (جسيمات اولية)
اما

اذا كانت الجسيمات (أ) جسيمات اولية فانها لن تتهشم و تنقسم الى شظايا اخرى. ولكن نتيجة لشدة التصادم فسوف تتكون طاقة كبيرة جداً وهذه الطاقة سوف تكون كافية لخلق جسيمات وجسيمات مضادة اى على سبيل المثال لو جعلنا الكترونين يتصادمان فانه نتيجة لشدة التصادم سوف تنشأ طاقة هائلة و هذه الطاقة تخلق ازواج من الجسيمات و الجسيمات المضادة مثل كواركات وكواركات مضادة و ربما تتكون نويدات او حتى ذرات. هكذا اذن نتيجة لهذا التصادم سوف يتكون حساء من الجسيمات الاولية و الغير اولية مما يجعل مهمة تحليل نتيجة التجربة امر صعب ومُعقد جداً





لذا سوف نبحث عن طريقة آخرى نستطيع من خلالها ان نبين ما اذا كان الجسيم اولياً ام مركباً..

مرحبا استاذ الصادق
شكرا جزيلا على مواضيعك القيمة التي دائما تتحفنا بها
عندي سؤال فيما يتعلق بشدة التصادم للجسيمات الاولية
اليس من المفترض ان يكون التصادم بين تلك الجسيمات فيما بينهما مرنا ,, نظرا لكونها اولية
؟
وثانيا الطاقة التي تنشأ بعد التصادم والتي لها القدرة في ان تخلق جسيمات اضافية
هل يعني ان الجسيمات بعد الاصطدام ستستقر فجأة ان فقدت تلك الطاقة التي تشكلت على شكل جسيمات اضافية ؟

[murad abuamr]

3- اذا نزعنا من جسم متعادل كهربياً شحنة سالبة (موجبة) فان شحنة الجسم تصبح موجبة (سالبة) و هكذا نفهم ان الشحنة الموجبة هى

السلام عليكم أخي الصادق ، كأنّ هنالك انقطاعاً ما في العبارة في القسم السابع من الموضوع ، أليس كذلك ؟ فالعبارة ليست واضحة ، عندما تقول " فالشحنة الموجبة هي " .