جسيم أولي

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، يُعرَّف الجسيم الأولي أو الجسيم الأساسي بأنه جسيم دون ذري لا يتكون من جسيمات أخرى. [ 1 ] يُقرّ النموذج القياسي بسبعة عشر جسيمًا متميزًا - اثنا عشر فرميونًا وخمسة بوزونات . ونتيجةً لتأثيرات النكهة واللون والمادة المضادة ، يُعرف أن للفرميونات والبوزونات 48 و13 نوعًا مختلفًا على التوالي. [ 2 ] تشمل هذه الجسيمات الأولية الـ 61 الإلكترونات واللبتونات الأخرى ، والكواركات ، والبوزونات الأساسية . أما الجسيمات دون الذرية، مثل البروتونات والنيوترونات ، التي تحتوي على جسيمين أوليين أو أكثر، فتُعرف بالجسيمات المركبة .

تاريخ

لا يعتمد مفهوم الجسيم الأولي على القياسات، بل على إطار نظري. [ 3 ] تتكون المادة العادية من ذرات ، كانت تُعتبر في السابق جسيمات أولية غير قابلة للتجزئة. اسم "ذرة" مشتق من الكلمة اليونانية القديمة ἄτομος ( أتوموس ) والتي تعني غير قابل للتجزئة أو غير قابل للقطع . على الرغم من وجود نظريات حول الذرات لآلاف السنين ، إلا أن وجودها الفعلي ظل محل جدل حتى عام 1905. في ذلك العام، نشر ألبرت أينشتاين بحثه حول الحركة البراونية ، واضعًا حدًا للنظريات التي اعتبرت الجزيئات مجرد أوهام رياضية. حدد أينشتاين لاحقًا أن المادة تتكون في نهاية المطاف من تراكيز مختلفة من الطاقة . [ 1 ] [ 4 ]

تم تحديد المكونات دون الذرية للذرة لأول مرة في أواخر القرن التاسع عشر ، بدءًا بالإلكترون ، ثم البروتون في عام 1919، والفوتون في عشرينيات القرن العشرين، والنيوترون في عام 1932. [ 1 ] وبحلول ذلك الوقت، أدى ظهور ميكانيكا الكم إلى تغيير جذري في تعريف "الجسيم" من خلال طرح فهم مفاده أن الجسيمات تتواجد في آن واحد كموجات مادية . [ 5 ] [ 6 ]

منذ وضع النموذج القياسي في سبعينيات القرن الماضي، ظهرت العديد من التوسعات النظرية، بل وتجاوزته . وتشمل هذه التوسعات مفاهيم التناظر الفائق ، التي تضاعف عدد الجسيمات الأولية بافتراض أن كل جسيم معروف يرتبط بنظير "ظلي" ذي كتلة أكبر بكثير. [ 7 ] [ 8 ] ومع ذلك، وكما هو الحال مع بوزون أولي إضافي يساهم في الجاذبية، لا تزال هذه الجسيمات الفائقة غير مكتشفة حتى عام 2026. [ 9 ] [ 10 ] [ 1 ]

ملخص

جميع الجسيمات الأولية إما فرميونات أو بوزونات . ويتم التمييز بين هاتين الفئتين من خلال إحصاءاتهما الكمومية : تخضع الفرميونات لإحصاءات فيرمي-ديراك ، بينما تخضع البوزونات لإحصاءات بوز-أينشتاين . [ 1 ] ويتم تحديد عزم الدوران لكل منهما عبر نظرية إحصاءات الدوران : فهو نصف عدد صحيح للفرميونات، وعدد صحيح للبوزونات.

  • v
  • ت
  • هـ
الجسيمات الأولية
الفرميونات الأولية ذات اللف المغزلي نصف الصحيح تخضع لإحصاءات فيرمي-ديراكالبوزونات الأولية ذات اللف المغزلي الصحيح تخضع لإحصاءات بوز-أينشتاين
الكواركات والكواركات المضادة: اللف المغزلي = 1/2 ، شحنة كهربائية جزئية ، شحنة لونية ، تشاركفي كل من التفاعلات القوية والتفاعلات الكهروضعيفة .الليبتونات والمضادات الليبتونات: اللف المغزلي = 1/2 ، شحنة كهربائية صحيحة، لا شحنة لونية، تشارك فيالتفاعلات الكهروضعيفةبوزونات القياس، اللف المغزلي = 1، 2  [ ‡ ] حاملات القوةبوزونات قياسية، اللف المغزلي = 0
نوع واحد من بوزون هيغز ( H0 ))

ملحوظات : [†]إلكترون مضاد ( e +)يُطلق عليه عادةً اسم " بوزيترون ". [ ‡ ]جميع البوزونات الحاملة للقوة المعروفة لها دوران = 1. أما الجرافيتون الافتراضي فله دوران = 2؛ ومن غير المعروف ما إذا كان بوزون قياس أيضًا.

في النموذج القياسي ، تُمثَّل الجسيمات الأولية لأغراض التنبؤ كجسيمات نقطية . ورغم نجاحه الباهر، إلا أن النموذج القياسي محدودٌ بسبب إغفاله للجاذبية، واحتوائه على بعض المعاملات المضافة بشكل تعسفي دون تفسير. [ 11 ]

الوفرة الكونية للجسيمات الأولية

وفقًا للنماذج الحالية لتخليق العناصر في الانفجار العظيم ، يُفترض أن يكون التركيب البدائي للمادة المرئية في الكون حوالي 75% هيدروجين و25% هيليوم-4 (من حيث الكتلة). تتكون النيوترونات من كوارك علوي واحد وكواركين سفليين، بينما تتكون البروتونات من كواركين علويين وكوارك سفلي واحد. ولأن الجسيمات الأولية الشائعة الأخرى (مثل الإلكترونات والنيوترينوات والبوزونات الضعيفة) خفيفة جدًا أو نادرة جدًا مقارنةً بنوى الذرات، يمكننا إهمال مساهمتها الكتلية في الكتلة الإجمالية للكون المرئي. لذلك، يمكن الاستنتاج أن معظم الكتلة المرئية للكون تتكون من البروتونات والنيوترونات، والتي بدورها ، مثل جميع الباريونات ، تتكون من كواركات علوية وكواركات سفلية.

تشير بعض التقديرات إلى وجود ما يقرب من 1080 باريون (معظمها بروتونات ونيوترونات) في الكون المرئي. [ 12 ]

يُطلق على عدد البروتونات في الكون المرئي اسم عدد إدينجتون .

من حيث عدد الجسيمات، تشير بعض التقديرات إلى أن جميع المادة تقريبًا، باستثناء المادة المظلمة ، توجد في شكل نيوترينوات، والتي تشكل غالبية الجسيمات التي يبلغ عددها حوالي 1086 جسيمًا أوليًا للمادة موجودة في الكون المرئي. [ 13 ] وتشير تقديرات أخرى إلى أن حوالي 10يوجد 97 جسيمًا أوليًا في الكون المرئي (باستثناء المادة المظلمة )، معظمها فوتونات وناقلات قوى أخرى عديمة الكتلة. [ 13 ]

النموذج القياسي

يحتوي النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات على 12 نوعًا من الفرميونات الأولية، بالإضافة إلى جسيماتها المضادة ، فضلًا عن البوزونات الأولية التي تنقل القوى، وبوزون هيغز ، الذي أُعلن في 4 يوليو 2012 عن احتمالية رصده من خلال التجربتين الرئيسيتين في مصادم الهادرونات الكبير ( ATLAS و CMS ). [ 1 ] ومع ذلك، يُعتبر النموذج القياسي على نطاق واسع نظرية مؤقتة وليست نظرية أساسية، نظرًا لعدم معرفة مدى توافقه مع النسبية العامة لأينشتاين . قد توجد جسيمات أولية افتراضية لا يصفها النموذج القياسي، مثل الجرافيتون ، وهو الجسيم الذي يحمل قوة الجاذبية ، والجسيمات الفائقة التناظر ، وهي الجسيمات المتناظرة الفائقة للجسيمات العادية. [ 14 ]

الفرميونات الأساسية

 تنقسم الفرميونات الأساسية الاثنا عشر إلى ثلاثة أجيال ، كل جيل يتكون من أربعة جسيمات. نصف هذه الفرميونات هي ليبتونات ، ثلاثة منها تحمل شحنة كهربائية مقدارها -1e ، وتسمى الإلكترون ( e⁻ ).   ) الميون ( μ −)، و تاو ( τ −أما الليبتونات الثلاثة الأخرى فهي نيوترينوات ( νe ,νμ ،ντ )، وهي الفرميونات الأولية الوحيدة التي لا تحملشحنة كهربائية ولا لونية. أما الجسيمات الستة المتبقية فهيالكواركات(سيتم مناقشتها أدناه).

أجيال

توليد الجسيمات
اللبتونات
الجيل الأولالجيل الثانيالجيل الثالث
اسمرمزاسمرمزاسمرمز
إلكترونe −موونμ −تاوτ −
نيوترينو الإلكترونνهـنيوترينو الميونνμنيوترينو تاوντ
الكواركات
الجيل الأولالجيل الثانيالجيل الثالث
الكوارك العلويuسحر الكواركجالكوارك العلويت
الكوارك السفليدكوارك غريبsالكوارك السفليب

كتلة

يُبين الجدول التالي الكتل المقاسة حاليًا وتقديرات الكتلة لجميع الفرميونات، باستخدام نفس وحدة القياس: ملايين الإلكترون فولت نسبةً إلى مربع سرعة الضوء (MeV/ c² ) . على سبيل المثال، الكتلة الأكثر دقة المعروفة للكوارك هي كتلة الكوارك العلوي ( t ) عند172.7 GeV/ c 2  ، تم تقديرها باستخدام مخطط الغلاف .

القيم الحالية لكتل ​​الفرميونات الأولية
رمز الجسيماسم الجسيمالقيمة الكتليةمخطط تقدير كتلة الكوارك (نقطة)
νe ,νμ ،ντالنيوترينو (أي  نوع)<0.8 إلكترون فولت/ ثانية 2  [ 15 ]
e −إلكترون0.511 ميغا إلكترون فولت/ c 2 
uالكوارك العلوي1.9 ميغا إلكترون فولت/ c 2 مخطط MSbar ( μ MS =2  جيجا إلكترون فولت )
دالكوارك السفلي4.4 ميغا إلكترون فولت/ c 2 مخطط MSbar ( μ MS =2  جيجا إلكترون فولت )
sكوارك غريب87  ميغا إلكترون فولت/ c 2مخطط MSbar ( μ MS =2  جيجا إلكترون فولت )
μ −الميون ( ليبتون الميون )105.7 ميغا إلكترون فولت / ثانية 
جسحر الكوارك1320 ميغا إلكترون فولت/ c 2 مخطط MSbar ( μ MS = m c )
τ −تاوون ( تاو ليبتون )1780 ميغا إلكترون فولت/ c 2 
بالكوارك السفلي4240 ميغا إلكترون فولت/ c 2 مخطط MSbar ( μ MS = m b )
تالكوارك العلوي172700 ميغا إلكترون فولت / ثانية مخطط على الغلاف

تعتمد تقديرات قيم كتل الكواركات على نسخة الديناميكا اللونية الكمومية المستخدمة لوصف تفاعلات الكواركات. تُحصر الكواركات دائمًا في غلاف من الغلوونات التي تُضفي كتلة أكبر بكثير على الميزونات والباريونات التي تتواجد فيها الكواركات ، لذا لا يمكن قياس قيم كتل الكواركات مباشرةً. ونظرًا لصغر كتلها مقارنةً بالكتلة الفعالة للغلوونات المحيطة، فإن أي اختلاف طفيف في الحساب يُحدث اختلافات كبيرة في الكتل.

الجسيمات المضادة

يوجد أيضًا 12  جسيمًا مضادًا أساسيًا من جسيمات الفرميون، والتي تتوافق مع هذه  الجسيمات الـ 12. على سبيل المثال، الإلكترون المضاد (البوزيترون) e +هو الجسيم المضاد للإلكترون وله شحنة كهربائية مقدارها +1 e . 

توليد الجسيمات
أنتيليبتون
الجيل الأولالجيل الثانيالجيل الثالث
اسمرمزاسمرمزاسمرمز
بوزيترونهـ +مضاد الميونμ +أنتي تاوτ +
مضاد النيوترينو الإلكترونيνهـمضاد النيوترينو للميونνμمضاد نيوترينو تاوντ
التحف القديمة
الجيل الأولالجيل الثانيالجيل الثالث
مضاد الكواركuسحر عتيقجمضاد الكوارك العلويت
مضاد الكوارك السفليدمضاد كوارك غريبsمضاد الكوارك السفليب

الكواركات

لم يتم رصد الكواركات والكواركات المضادة المعزولة مطلقًا، وهو ما يُعزى إلى الحصر . يحمل كل كوارك إحدى الشحنات اللونية الثلاث للتفاعل القوي ؛ وبالمثل، تحمل الكواركات المضادة شحنة مضادة للون. تتفاعل الجسيمات المشحونة لونيًا عبر تبادل الغلوونات بنفس الطريقة التي تتفاعل بها الجسيمات المشحونة عبر تبادل الفوتونات . ومع ذلك، فإن الغلوونات نفسها مشحونة لونيًا، مما يؤدي إلى تضخيم القوة القوية عند انفصال الجسيمات المشحونة لونيًا. على عكس القوة الكهرومغناطيسية ، التي تتضاءل مع انفصال الجسيمات المشحونة، فإن الجسيمات المشحونة لونيًا تشعر بقوة متزايدة. [ 16 ]

مع ذلك، قد تتحد الجسيمات المشحونة بالألوان لتكوين جسيمات مركبة محايدة اللون تُسمى الهادرونات . قد يتزاوج الكوارك مع الكوارك المضاد: للكوارك لون، وللكوارك المضاد اللون المضاد المقابل. يلغي اللون واللون المضاد بعضهما بعضًا، مُكَوِّنين ميزونًا محايد اللون . بدلاً من ذلك، يمكن أن توجد ثلاثة كواركات معًا، كوارك أحمر، وآخر أزرق، وثالث أخضر. تُكَوِّن هذه الكواركات الثلاثة الملونة معًا باريونًا محايد اللون. وبالمثل، يمكن لثلاثة كواركات مضادة بألوان الأحمر المضاد، والأزرق المضاد، والأخضر المضاد أن تُكَوِّن باريونًا مضادًا محايد اللون .

تحمل الكواركات أيضًا شحنات كهربائية كسرية ، ولكن نظرًا لأنها محصورة داخل الهادرونات التي تكون شحناتها جميعها أعدادًا صحيحة، لم يتم عزل الشحنات الكسرية قط. لاحظ أن شحنات الكواركات الكهربائية إما + + 2/3 e أو - + 1/3 e ، بينما شحنات الكواركات المضادة الكهربائية المقابلة إما - + 2/3 e أو + + 1/3 e .     

تأتي الأدلة على وجود الكواركات من التشتت غير المرن العميق : حيث يتم إطلاق الإلكترونات على النوى لتحديد توزيع الشحنة داخل النيوكليونات (وهي الباريونات). إذا كانت الشحنة منتظمة، فسيكون المجال الكهربائي حول البروتون منتظمًا، وبالتالي سيتشتت الإلكترون بشكل مرن. تتشتت الإلكترونات منخفضة الطاقة بهذه الطريقة، ولكن عند تجاوز طاقة معينة، تحرف البروتونات بعض الإلكترونات بزوايا كبيرة. يمتلك الإلكترون المرتد طاقة أقل بكثير، وينبعث منه سيل من الجسيمات . يشير هذا التشتت غير المرن إلى أن الشحنة في البروتون ليست منتظمة، بل موزعة بين جسيمات مشحونة أصغر: الكواركات.

البوزونات الأساسية

في النموذج القياسي، تتوسط البوزونات المتجهة (ذات اللف المغزلي -1) ( الغلوونات ، والفوتونات ، وبوزونات W وZ ) القوى، بينما يُعد بوزون هيغز (ذو اللف المغزلي -0) مسؤولاً عن الكتلة الذاتية للجسيمات. تختلف البوزونات عن الفرميونات في إمكانية وجود عدة بوزونات في نفس الحالة الكمومية ( مبدأ استبعاد باولي ). كما يمكن أن تكون البوزونات أولية، كالفوتونات، أو مركبة، كالميزونات . وتكون اللفات المغزلية للبوزونات أعدادًا صحيحة وليست أنصاف أعداد صحيحة.

الغلوونات

تتوسط الغلوونات التفاعل القوي ، الذي يربط الكواركات لتشكيل الهادرونات ، وهي إما باريونات (ثلاثة كواركات) أو ميزونات (كوارك واحد وكوارك مضاد واحد). البروتونات والنيوترونات هي باريونات، ترتبط بالغلوونات لتشكيل نواة الذرة . ومثل الكواركات، تُظهر الغلوونات اللون واللون المضاد - وهو أمر لا يرتبط بمفهوم اللون المرئي، بل بالتفاعلات القوية للجسيمات - وأحيانًا في تركيبات، ليصبح المجموع ثمانية أنواع من الغلوونات.

بوزونات الكهروضعيفة

توجد ثلاثة بوزونات قياس ضعيفة : W⁺ و W⁻ و Z⁰ ؛ وهي التي تتوسط التفاعل الضعيف . تُعرف بوزونات W بدورها في الاضمحلال النووي: إذ يحوّل W⁻ النيوترون إلى بروتون، ثم يتحلل إلى إلكترون وزوج من الإلكترون والنيوترينو المضاد. أما Z⁰ فلا يُغيّر نوع الجسيم أو شحنته، بل يُغيّر زخمه؛ وهو الآلية الوحيدة لتشتيت النيوترينوات مرنًا. وقد اكتُشفت بوزونات القياس الضعيفة نتيجة لتغير زخم الإلكترونات الناتج عن تبادل النيوترينو مع Z. ويتوسط الفوتون عديم الكتلة التفاعل الكهرومغناطيسي . تُشكّل هذه البوزونات الأربعة التفاعل الكهروضعيف بين الجسيمات الأولية. 

بوزون هيغز

على الرغم من أن القوتين الضعيفة والكهرومغناطيسية تبدوان مختلفتين تمامًا بالنسبة لنا عند الطاقات اليومية، إلا أنه يُفترض نظريًا أن هاتين القوتين تتحدان في قوة كهروضعيفة واحدة عند الطاقات العالية. وقد تأكدت هذه التوقعات بوضوح من خلال قياسات المقاطع العرضية لتشتت الإلكترون-بروتون عالي الطاقة في مصادم HERA في مركز DESY . أما الاختلافات عند الطاقات المنخفضة فهي نتيجة للكتل العالية لبوزوني W وZ، والتي بدورها ناتجة عن آلية هيغز . فمن خلال عملية كسر التناظر التلقائي ، يختار هيغز اتجاهًا خاصًا في فضاء الكهروضعيفة، مما يؤدي إلى أن تصبح ثلاثة جسيمات كهروضعيفة ثقيلة جدًا (البوزونات الضعيفة)، بينما يبقى جسيم واحد بكتلة سكون غير محددة لأنه دائمًا في حالة حركة (الفوتون). وفي 4 يوليو 2012، وبعد سنوات عديدة من البحث التجريبي عن دليل على وجوده، أُعلن عن رصد بوزون هيغز في مصادم الهادرونات الكبير التابع لمركز CERN. كان بيتر هيغز، الذي افترض وجود بوزون هيغز لأول مرة، حاضرًا أثناء الإعلان. [ 17 ] يُعتقد أن كتلة بوزون هيغز تبلغ حوالي125 جيجا إلكترون فولت  / ثانية . [ 18 ] وقد أُبلغ عن الدلالة الإحصائية لهذا الاكتشاف بمستوى 5  سيجما، ما يعني نسبة يقين تقارب 99.99994%. في فيزياء الجسيمات، يُعد هذا المستوى من الدلالة مطلوبًا لتصنيف الملاحظات التجريبية رسميًا على أنها اكتشاف . ولا يزال البحث جاريًا حول خصائص الجسيم المكتشف حديثًا.

ما وراء النموذج القياسي

على الرغم من أن الأدلة التجريبية تؤكد بشكل قاطع تنبؤات النموذج القياسي ، إلا أن بعض جوانب النظرية لا تزال غير مفهومة جيدًا، مثل سبب التباين الكبير بين القوة الضعيفة والجاذبية (وهو جانب من جوانب مشكلة التدرج الهرمي ). ومن المشكلات الأخرى أن العديد من معايير النظرية قد أُدخلت بشكل ارتجالي بدلًا من أن تنبثق بشكل طبيعي من تفسير فيزيائي أساسي. وتسعى النظريات التي تتجاوز النموذج القياسي إلى معالجة هذه النقائص الملحوظة.

جرافيتون

الجرافيتون جسيم أولي افتراضي ذو لف مغزلي 2، يُقترح أنه يُساهم في الجاذبية. ورغم أنه لم يُكتشف بعد لصعوبة رصده ، إلا أنه يُدرج أحيانًا في جداول الجسيمات الأولية. [ 1 ] الجرافيتون التقليدي عديم الكتلة، مع وجود بعض النماذج التي تحتوي على جرافيتونات كالوزا-كلاين ذات كتلة . [ 19 ]

التوحيد الكبير

يسعى أحد امتدادات النموذج القياسي إلى دمج التفاعل الكهروضعيف مع التفاعل القوي في "نظرية موحدة كبرى" واحدة. وتفترض هذه النظرية أن هذه القوة ستنقسم تلقائيًا إلى القوى الثلاث عبر آلية شبيهة بآلية هيغز . ويُفترض أن هذا الانهيار يحدث عند طاقات عالية، مما يجعل رصد التوحيد في المختبر أمرًا صعبًا. وأبرز تنبؤات التوحيد الكبرى هو وجود بوزونات X وY ، التي تُسبب اضمحلال البروتون . إلا أن عدم رصد اضمحلال البروتون في مرصد سوبر كاميوكاندي للنيوترينو يستبعد أبسط النظريات الموحدة الكبرى، بما في ذلك SU(5) وSO(10).

التناظر الفائق

تُوسّع التناظر الفائق النموذج القياسي بإضافة فئة أخرى من التناظرات إلى لاغرانجيان . تُبدّل هذه التناظرات الجسيمات الفرميونية بالجسيمات البوزونية . يتنبأ هذا التناظر بوجود جسيمات فائقة التناظر ، تُختصر بـ sparticles ، وتشمل السليبتونات ، والسكواركات الفائقة ، والنيوترالينوات ، والشارجينو . لكل جسيم في النموذج القياسي نظير فائق يختلف دورانه عن دوران الجسيم العادي بمقدار النصف . نتيجةً لكسر التناظر الفائق ، تكون الجسيمات الفائقة أثقل بكثير من نظيراتها العادية؛ فهي ثقيلة لدرجة أن مصادمات الجسيمات الحالية لن تكون قوية بما يكفي لإنتاجها. يعتقد بعض الفيزيائيين أن مصادم الهادرونات الكبير في سيرن سيكشف عن الجسيمات الفائقة .

نظرية الأوتار

نظرية الأوتار هي نموذج فيزيائي يُفترض فيه أن جميع "الجسيمات" التي تُكوّن المادة تتألف من أوتار (يُقاس طولها بطول بلانك ) موجودة في كون ذي 11 بُعدًا (وفقًا لنظرية إم ، وهي النسخة السائدة) أو 12 بُعدًا (وفقًا لنظرية إف [ 20 ] ). تهتز هذه الأوتار بترددات مختلفة تُحدد الكتلة والشحنة الكهربائية والشحنة اللونية والدوران. يمكن أن يكون "الوتر" مفتوحًا (خطًا مستقيمًا) أو مغلقًا على شكل حلقة (كرة أحادية البعد، أي دائرة). عندما يتحرك الوتر عبر الفضاء، فإنه يُشكّل ما يُسمى بالسطح الكوني . تتنبأ نظرية الأوتار بوجود أغشية من 1 إلى 10 ( حيث يكون الغشاء 1 عبارة عن وتر، والغشاء 10 عبارة عن جسم ذي 10 أبعاد) تمنع حدوث تمزقات في "نسيج" الفضاء باستخدام مبدأ عدم اليقين (على سبيل المثال، الإلكترون الذي يدور حول ذرة الهيدروجين لديه احتمال، وإن كان ضئيلاً، أن يكون في أي مكان آخر في الكون في أي لحظة معينة).

تقترح نظرية الأوتار أن كوننا ليس سوى غشاء رباعي الأبعاد، يحتوي على ثلاثة أبعاد مكانية وبُعد زمني واحد نرصده. أما  الأبعاد النظرية السبعة المتبقية، فهي إما متناهية الصغر وملتوية (وأصغر من أن تُدرك بالعين المجردة)، أو ببساطة لا توجد/لا يمكن أن توجد في كوننا (لأنها موجودة في نظام أوسع يُسمى "الأكوان المتعددة " خارج كوننا المعروف).

تتضمن بعض تنبؤات نظرية الأوتار وجود نظائر ضخمة للغاية للجسيمات العادية بسبب الإثارات الاهتزازية للوتر الأساسي ووجود جسيم عديم الكتلة ذو دوران 2 يتصرف مثل الجرافيتون .

ألوان زاهية

تحاول نظريات التكنيكولور تعديل النموذج القياسي بأقل قدر ممكن من خلال إدخال تفاعل جديد شبيه بنظرية الكروموديناميكا الكمية. وهذا يعني إضافة نظرية جديدة لما يُسمى بالكواركات التقنية، التي تتفاعل عبر ما يُسمى بالغلوونات التقنية. الفكرة الأساسية هي أن بوزون هيغز ليس جسيمًا أوليًا، بل حالة ارتباط لهذه الجسيمات.

نظرية البريون

وفقًا لنظرية البريونات، توجد رتبة أو أكثر من الجسيمات الأكثر أساسية من تلك الموجودة في النموذج القياسي (أو معظمها). تُسمى هذه الجسيمات الأكثر أساسية عادةً بالبريونات، وهي مشتقة من "الكواركات الأولية". باختصار، تحاول نظرية البريونات أن تُقدم للنموذج القياسي ما قدمه النموذج القياسي لمجموعة الجسيمات السابقة. تفترض معظم النماذج أن كل شيء تقريبًا في النموذج القياسي يُمكن تفسيره من خلال ثلاثة إلى ستة جسيمات أساسية إضافية والقواعد التي تحكم تفاعلاتها. وقد تراجع الاهتمام بالبريونات منذ أن تم استبعاد أبسط النماذج تجريبيًا في ثمانينيات القرن الماضي.

نظرية المعجل

الأكسيليرونات هي الجسيمات دون الذرية الافتراضية التي تربط بشكل أساسي كتلة النيوترينو المكتشفة حديثًا بالطاقة المظلمة التي يُعتقد أنها تسرع من توسع الكون . [ 21 ]

في هذه النظرية، تتأثر النيوترينوات بقوة جديدة ناتجة عن تفاعلاتها مع الأكسيليرونات، مما يؤدي إلى الطاقة المظلمة. وتنتج الطاقة المظلمة نتيجة محاولة الكون فصل النيوترينوات. [ 21 ] ويُعتقد أن تفاعل الأكسيليرونات مع المادة أقل تكرارًا من تفاعلها مع النيوترينوات. [ 22 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 5 6 7 برايبانت، سيلفي؛ جياكوميلي، جورجيو؛ سبوريو، ماوريتسيو (2012). الجسيمات والتفاعلات الأساسية: مقدمة في فيزياء الجسيمات ( الطبعة الثانية). سبرينغر . الصفحات 1-3 . ISBN   978-94-007-2463-1.
  2. ↑ برايبانت، س.؛ جياكوميلي، ج.؛ سبوريو، م. (2009). الجسيمات والتفاعلات الأساسية: مقدمة في فيزياء الجسيمات . سبرينغر . ص 313-314 . ISBN  978-94-007-2463-1أُرشف من الأصل في 15 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه في 19 أكتوبر 2020 .
  3. ↑ واينبرغ، ستيفن (1997). "ما هو الجسيم الأولي؟" . خط الحزمة . المجلد 27، العدد 1. مسرع ستانفورد الخطي.  
  4. ↑ نيوبورغ، رونالد؛ بيدل، جوزيف؛ روكنر، وولفغانغ (2006). "أينشتاين، بيرين، وحقيقة الذرات: إعادة النظر في عام 1905" (ملف PDF) . المجلة الأمريكية للفيزياء . 74 (6): 478-481 . رمز Bibcode : 2006AmJPh..74..478N . doi : 10.1119/1.2188962 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 3 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه في 17 أغسطس 2013 .
  5. ↑ واينرت، فريدل (2004). العالم كفيلسوف: التداعيات الفلسفية للاكتشافات العلمية العظيمة . سبرينغر . ص 43، 57-59 . رمز Bibcode : 2004sapp.book.....W . ISBN  978-3-540-20580-7.
  6. ↑ كولمان، مينارد (24 يوليو 2013). "يناقش الفيزيائيون ما إذا كان العالم مصنوعًا من جسيمات أو حقول - أو شيء آخر تمامًا" . مجلة ساينتفك أمريكان .
  7. ↑ "ألغاز لم تُحل: التناظر الفائق" . مغامرة الجسيمات . مختبر بيركلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2013 .
  8. ↑ كشف الطبيعة الخفية للمكان والزمان: رسم مسار فيزياء الجسيمات الأولية . مطبعة الأكاديميات الوطنية . 2006. ص 68. رمز Bibcode : 2006rhns.book...... . ISBN  978-0-309-66039-6.
  9. ↑ أونيل، إيان (24 يوليو 2013). "اكتشاف مصادم الهادرونات الكبير يُضعف التناظر الفائق، مرة أخرى" . أخبار ديسكفري . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 28 أغسطس 2013 .
  10. ↑ «أحدث بيانات سيرن لا تُظهر أي دليل على وجود تناظر فائق - حتى الآن» . Phys.Org . 25 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2013 .
  11. ^ برايبانت، جياكوميلي وسبوريو 2012 ، ص. 384 
  12. ↑ باديلا، أنطونيو (13 أغسطس/آب 2022). "الكون بالأرقام" . مجلة نيو ساينتست . 255 (3399): 42-45 . رمز Bibcode : 2022NewSc.255...42P . doi : 10.1016/S0262-4079(22)01447-6 . ISSN 0262-4079 . 
  13. 1 2 مونافو، روبرت (24 يوليو 2013). "خصائص بارزة لأعداد محددة" . تم الاسترجاع في 28 أغسطس 2013 .
  14. ↑ هولشتاين، باري ر. (نوفمبر 2006). "فيزياء الجرافيتون". المجلة الأمريكية للفيزياء . 74 (11): 1002-1011 . arXiv : gr-qc/0607045 . Bibcode : 2006AmJPh..74.1002H . doi : 10.1119/1.2338547 . S2CID 15972735 . 
  15. ↑ نافاس، س.؛ وآخرون (مجموعة بيانات الجسيمات) (1 أغسطس 2024). "مراجعة فيزياء الجسيمات". مجلة Physical Review D. 110 ( 3) 030001. Bibcode : 2024PhRvD.110c0001N . doi : 10.1103/PhysRevD.110.030001 . hdl : 11384/149923 . 
  16. ↑ كريستين ساتون. "قوة جبارة" . بريتانيكا.
  17. ↑ ديفيز، ليزي (4 يوليو 2014). "إعلان بوزون هيغز مباشر: علماء سيرن يكتشفون جسيمًا دون ذري" . صحيفة الغارديان . تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2012 .
  18. ↑ تايلور، لوكاس (4 يوليو 2014). "رصد جسيم جديد بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت" . CMS . تم الاسترجاع في 6 يوليو 2012 .
  19. ^ كالميت، كزافييه. دي أكينو، بريسيلا؛ ريزو، توماس ج. (2010). “عديمة الكتلة مقابل جرافيتونات كالوزا كلاين في LHC”. رسائل الفيزياء ب . 682 ( 4 – 5): 446 – 449. أرخايف : 0910.1535 . بيب كود : 2010PhLB..682..446C . دوى : 10.1016/j.physletb.2009.11.045 . اتش دي ال : 2078/31706 . S2CID 16310404 . 
  20. ↑ فافا، كومرون (1996). "أدلة على نظرية F". الفيزياء النووية ب . 469 (3): 403-415 . arXiv : hep-th/9602022 . Bibcode : 1996NuPhB.469..403V . doi : 10.1016/0550-3213(96)00172-1 . S2CID 6511691 . 
  21. 1 2 "نظرية جديدة تربط الكتلة الضئيلة للنيوترينو بتسارع توسع الكون" . ساينس ديلي . 28 يوليو 2004. تم الاطلاع عليه في 5 يونيو 2008 .
  22. ↑ ريدي، فرانسيس (27 يوليو 2004). "أكسيليرون، هل من أحد؟" . علم الفلك . تم الاسترجاع في 20 أبريل 2020 .

للمزيد من القراءة

القراء عموماً

الكتب الدراسية

  • بيتيني، أليساندرو (2008). مقدمة في فيزياء الجسيمات الأولية . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-88021-3.
  • كوفلان، جاي د.؛ دود، جيمس إدموند (1994). أفكار فيزياء الجسيمات: مقدمة للعلماء (الطبعة الثانية المعاد طباعتها  ). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-38677-7.كتاب جامعي مخصص للطلاب الذين لا يتخصصون في الفيزياء.
  • غريفيث، ديفيد جيفري (1987). مقدمة في الجسيمات الأولية . نيويورك، تشيتشستر، بريسبان [وغيرها]: جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-471-60386-3.
  • كين، جوردون ل. (1987). فيزياء الجسيمات الأولية الحديثة (  الطبعة الثانية المطبوعة). ريدوود سيتي، كاليفورنيا: أديسون-ويسلي . ISBN 978-0-201-11749-3.
  • بيركنز، دونالد هـ. (2000). مقدمة في فيزياء الطاقة العالية (  الطبعة الرابعة). كامبريدج؛ نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-62196-0.

إن أهم مصدر للمعرفة التجريبية والنظرية الحالية حول فيزياء الجسيمات الأولية هو مجموعة بيانات الجسيمات ، حيث تقوم مؤسسات دولية مختلفة بجمع جميع البيانات التجريبية وتقديم مراجعات موجزة للفهم النظري المعاصر.

الصفحات الأخرى هي: