سبع حقائق غريبة عن الكواركات quarks

الكواركات جسيمات ليس من الصعب رؤيتها فحسب، بل أيضًا من المستحيل قياسها. هذه الجسيمات الصغيرة جدًا هي الأساس للجسيمات دون الذرية subatomic particles التي تسمى بالهادرونات hadrons. مع كل اكتشاف في مجال فيزياء الجسيمات في الـ50 سنة الماضية تنشأ المزيد من الأسئلة عن كيفية تأثير الكواركات على نمو الكون ومصيره النهائي. وفيما يلي حقائق غريبة عن الكواركات.

1 ظهرت باشرةً بعد الانفجار العظيم big bang

ظهر أول كوارك بعد قرابة 10-12 ثانية بعد تكوين الكون، في نفس الحقبة التي انفصلت فيها القوة الضعيفة (والتي هي اليوم أساس النشاط الإشعاعي radioactivity) عن القوة الكهرومغناطيسية electromagnetism حيث ظهرت الجسيمات المضادة للكواركات تقريبًا في نفس الوقت.

2 اكتُشفت من تصادم ذري

ظهر الغموض في ستينات القرن الماضي عندما استخدم الباحثون المسرع الخطي linear accelerator في جامعة ستانفورد، ووجدوا انتشار الإلكترونات على نطاق أوسع مما أشارت إليه الحسابات الرياضية. وجدت المزيد من الأبحاث أنه كانت هناك على الأقل ثلاثة مواقع تتناثر فيها الإلكترونات أكثر من المتوقع داخل النواة أو في قلب هذه الذرات، وهذا يعني أن شيئًا ما كان يسبب هذا التناثر، ما كان الأساس لفهمنا الكواركات اليوم.

3 ذكرت من قبل الكاتب جيمس جويس قبل اكتشافها

استلهم موراي جيل-مان، المقترح لنموذج الكواركات في الستينات، اسم الكوارك من كتاب جيمس جويس عام 1939 “استيقاظ فينيجان”Finnegan’s Wake، وصدر الكتاب قبل ظهور الكواركات بفترة طويلة، حيث استخدم كلمة كوارك الانكليزية ذات الأصل الألماني المستعملة للإشارة إلى أحد مشتقات الحليب مما يشبه الجبن أو القشطة، ومن هنا جاءت تسمية هذا الجسيم على سبيل النكتة.

4 تأتي بنكهات (أنواع) مختلفة

يشير الفيزيائيون إلى النكهات المختلفة للكواركات بـ العلوي up والسفلي down والغريب strange والساحر charming والقِمّي top والقَعري bottom . أما الاختلاف الأكبر بين النكهات هو كتلتها وبعضها يختلف أيضًا بالشحنة والدوران. على سبيل المثال، كل الكواركات لها نفس الدوران 1/2، ثلاثة منها (ألأعلى، والساحر، والقمة) لديهم شحنة 2/3، والثلاثة الأخرين (ألأسفل، والغريب، والقعري) لديهم شحنة سالبة 1/3. الكوارك يبدأ كنكهة وهذا لا يعني أنه سيبقى على هذا الشكل فيستطيع الكوارك الأسفل التحول إلى كوارك أعلى بسهولة، ويتغير الكوارك الساحر إلى كوارك غريب.

5 صعبة القياس

لا يمكن قياس الكواركات، ويرجع سبب ذلك إلى أن الطاقة المطلوبة تنتج مكافئ المادة المضادة antimatter ,التي تسمى أيضا بمضاد الكوارك، قبل أن يمكن ملاحظتها بشكل منفصل. ومن بين الأسباب الأخرى، بحسب كتاب مدرسي صادرعن جامعة ولاية جورجيا، يُحدد تصادم الكواركات بشكل أفضل باستخدام التقنيات المتقدمة مثل الكومبيوتر العملاق super computer لعمل محاكاة simulation للتفاعلات بين الكواركات والغلونات gluons، وهذه الأخيرة جسيمات تُلصق الكواركات ببعضها.

6 ما تعلمناه عن المواد بفضل الكواركات

نشر الباحثون في عام 2014 أول رصد لتحلل الكوارك الساحر إلى الجسيم المضاد، مما أعطانا المزيد من المعلومات عن سلوك المادة. إن الجسيمات والجسيمات المضادة تحطم بعضها البعض، إذ يعتقد أن الكون لا يحتوي إلا على الفوتونات والجسيمات الأولية الأخرى، بحيث لا تزال مضادات الفوتونات ومضادات الجسيمات موجودة، ويقودنا هذا المنطق إلى لغز سببية صنع الكون في معظمه من المادة وليس مضادات المادة.

7 قد تحدد مصير الكون

قد يكشف للعلماء سيناريوهات مرعبة: يمكن أن ينتهي الكون بعد 10 مليار سنة، أو يمكن أن يتكون الأشخاص من العدم. إذا كان حجم الكوارك القمة أثقل من المتوقع، يمكن أن تنهار الطاقة المحمولة خلال الفراغ في الفضاء. وإذا كان الحجم أقل من المتوقع تتشكل ظاهرة دماغ بولتزمان Boltzmann brain حيث يمكن عبرها أن نرى كيانات تخرج من مجاميع الذرات العشوائية. إلا أن هذه الظاهرة النظرية تزعم زيادة احتمالية تشكل مجاميع ذرية تشابه تلك المجاميع العشوائية الملحوظة في الفضاء الخارجي.

المصادر: 1