ما هو حجم الكوارك؟

هي أصغر الأشياء التي نعرفها، لكن كيف عرفنا ذلك؟ نتيجة حصلنا عليها عبر تجربة جرت في هامبورغ وضعت الحد الأضيق لحجم الجسيم الأساسي.

في العالم البسيط لفيزياء الجسيمات، حجم الأشياء يقاس بسهولة صدمها، و هو ما يسمى ب “مقطع التصادم”.

فمثلاً كرة القدم تملك مقطع تصادم أكبر من كرة التينس، والبروتون يملك مقطع تصادم أصغر منهما، والكوارك و الغلون اللذان صنع منهما البروتون فمقطع تصادمها أصغر، منذ عام 1992 وحتى 2007، مصادم يطلق عليه HERA في هامبورغ قام بصدم جسيمات دون ذرية ـــ الكترونات ـــ مع بروتونات بطاقة عالية جداً، فوضع قياسات محددة جداً للكواركات والغلونات.

اعتماداً على أفضل نظرية نملكها (النموذج العياري) فإن الكواركات في الحقيقة شبيهة بالنقطية أي أنها صغيرة بشكل لا متناه، هذا لا يعني أنها لا تملك فرصاً للاصطدام مع الكترون، ولكنه يعني أن هذه الفرصة من الممكن توقعها بدقة وذلك عند الأخذ بالاعتبار القوى المؤثرة بما فيها التأثيرات الكمية الغريبة والمفهومة، وعندها سوف يتوجب على الكوارك الظهور بنفس الشكل مهما اقتربت منه.

هذه نظرية، لذلك يجب علينا دائماً التحقق عبر تجربة، خصوصاً الفجوات الكثيرة التي تركها النموذج العياري لنا في فهمنا للفيزياء الأساسية.

فالتغيرات غير المتوقعة في مقطع التصادم قد تكون إشارة إلى أننا قد بدأنا برؤية حجم محدود للكوارك.

بعد إمضاء وقت طويل في فهم بياناتها ـــ أو بالأحرى فهم كيفية توزع الكواركات و الغلونات داخل البروتون ـــ قامت تجربة زيوس بوضع حد جديد لحجم الكوارك.

وهو بالتأكيد كما تتوقعه، صغير جداً، فقد أخبرتنا المعلومات أن نصف قطر الكوارك يقدر بحوالي (0.43 x 10−16 cm)

أي أصغر بنحو 2000 مرة من نصف قطر البروتون، الذي هو أصغر بنحو 60,000 مرة من نصف قطر ذرة الهيدروجين، التي هي أصغر بنحو 40 مرة من الحمض النووي اللولبي المضاعف، الذي هو أصغر بنحو مليون مرة من حبة الرمل، ولذلك فالكواركات ( جنباً إلى جنب مع الالكترونات ) تبقى أصغر الأشياء التي عرفناها، كما أنها ما زالت من الممكن أن تكون صغيرة بشكل لا متناه.

ترجمة: كريم زباد

المصادر: 1