الجسيمات دون الذرية

في عالم الفيزياء ، فإن الجسيمات دون الذرية لوصف تراكيب المادة الأصغر. في هذه الحالة ، تكون الذرة جزءًا من هذه الهياكل وهي التي تحدد خصائصها. يمكن أن تكون الجسيمات دون الذرية من أنواع عديدة ولها أهمية كبيرة لفهم المادة.

لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول الجسيمات دون الذرية وخصائصها وأنواعها الموجودة.

ما هي الجسيمات دون الذرية

على مر التاريخ ، كان البشر يدرسون المادة ويقترحون نظريات وطرق علمية مختلفة إلى حد ما لأصغر الجسيمات التي يتكون منها كل شيء.

نظرًا لتطور نظرية الكم والكيمياء الكهربائية والفيزياء النووية والتخصصات الأخرى ، فإن النماذج الذرية المختلفة المقترحة منذ العصور القديمة تبدو وكأنها أشكال محددة في نفس الوقت.

لذلك ، كما نعلم جميعًا اليوم ، الذرة هي أصغر وحدة لاكتشاف المادة ولها خصائص العناصر الكيميائية ، يتكون من نواة من الجسيمات في معظم الفراغ وفيه تتركز الجزيئات الأكبر. النسبة المئوية لكتلته والجسيمات الأخرى (الإلكترونات) التي تدور حوله.

إن الأبحاث التجريبية على الجسيمات دون الذرية شاقة ، لأن العديد منها غير مستقر ولا يمكن ملاحظتها إلا في مسرعات الجسيمات. ومع ذلك ، فإن أكثرها استقرارًا ، مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات ، معروفة جيدًا.

الملامح الرئيسية

يمكن تقسيم البروتونات والنيوترونات إلى جسيمات أبسط تسمى الكواركات. يتم تصنيف الجسيمات دون الذرية وفقًا لمعايير مختلفة. على سبيل المثال ، الجسيمات الأكثر شهرة وثباتًا هي من ثلاثة أنواع: الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. الجسيمات التي تختلف عن بعضها البعض من خلال شحنتها (سالبة ، موجبة ، ومحايدة ، على التوالي) وكتلتها ، أو لأن الإلكترونات هي عناصر أساسية وآخر اثنين من المركبات. أيضًا ، تدور الإلكترونات حول النواة ، بينما تشكل النواة البروتونات والنيوترونات.

من ناحية أخرى ، فإن البروتونات والنيوترونات ، كجسيمات مركبة ، يمكن تقسيمها إلى جسيمات أخرى تسمى الكواركات، والتي ترتبط بأنواع أخرى من الجسيمات تسمى الغلوونات. كل من الكواركات والغلوونات هي جسيمات غير قابلة للتجزئة ، أي جسيمات أولية. هناك ستة أنواع من الكواركات: أعلى (أعلى) ، أسفل (أسفل) ، سحر (سحر) ، غريب (غرابة) ، أعلى (أعلى) وأسفل (أدنى).

وبالمثل ، هناك فوتونات ، وهي جسيمات دون ذرية مسؤولة عن التفاعل الكهرومغناطيسي ، والنيوترينوات والبوزونات المقاسة ، المسؤولة عن القوى النووية الضعيفة. أخيرًا ، هناك بوزون هيغز ، وهو جسيم تم اكتشافه في عام 2012 ، وهو المسؤول عن كتلة جميع الجسيمات الأولية الأخرى (كل ما يتكون منه الكون).

يمثل سلوك الجسيمات الأولية تحديًا للعلم. على الرغم من أن ميكانيكا الكم والنموذج القياسي للجسيمات الأولية يصفان الإطار النظري لهذا العالم دون الذري بطريقة ناجحة بشكل مدهش ، لا تزال هناك نظرية يمكنها تفسير كل سلوك الكون، والتي يمكن أن تربط ميكانيكا الكم بنظرية النسبية لأينشتاين. هناك بعض هذه النظريات اليوم ، مثل نظرية الأوتار ، ولكن لم يتم تأكيد صحتها تجريبياً.

ما الجسيمات دون الذرية التي نعرفها؟

من المهم أن نقول "نحن نعلم" بدلاً من "موجود" ، لأن علماء الفيزياء اليوم يواصلون اكتشاف أشياء جديدة. بفضل مسرع الجسيمات ، نكتشف الجسيمات دون الذرية التي تصنع تتصادم الذرات مع بعضها البعض بسرعة تساوي تقريبًا سرعة الضوء (300.000 كيلومتر في الثانية) بينما ننتظر حتى تتحلل إلى هذه الجسيمات دون الذرية.

بفضلهم ، اكتشفنا العشرات من الجسيمات دون الذرية ، ولكن يُقدر أن هناك مئات أخرى لاكتشافها. الجسيمات التقليدية هي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، ولكن مع تقدمنا ​​، نكتشف أنها مكونة من جسيمات دون ذرية أخرى أصغر. لذلك ، يتم تصنيفها وفقًا لما إذا كانت جسيمات دون ذرية أساسية أو جسيمات دون ذرية مركبة.

الجسيمات دون الذرية المركبة

الجسيمات المركبة هي أول كيانات دون ذرية يتم اكتشافها. لفترة طويلة (حتى منتصف القرن العشرين ، تم التنظير بوجود أناس آخرين) ، اعتقد الناس أنهم الوجود الوحيد. ومع ذلك ، فإن هذه الجسيمات دون الذرية تتشكل من اتحاد الجسيمات الأولية التي سنراها في النقطة التالية.

بروتون

تتكون الذرة من نواة ذرية تتكون من البروتونات والنيوترونات ومدار من الإلكترونات حولها. البروتون هو جسيم دون ذري شحنة موجبة أكبر بكثير من الإلكترون. حقيقة، جودته أعلى 2000 مرة من جودته.

وتجدر الإشارة إلى أن عدد البروتونات يحدد العنصر الكيميائي. لذلك ، تحتوي ذرات الهيدروجين دائمًا على بروتونات.

نيوترون

النيوترونات هي جسيمات دون ذرية تشكل النواة مع البروتونات. كتلته تشبه إلى حد بعيد كتلة البروتون ، على الرغم من أنها في هذه الحالة لا تحتوي على شحنة. لا يحدد عدد النيوترونات في النواة العنصر (كما تفعل البروتونات) ، ولكنه يحدد النظير ، وهو نوع من العناصر المستقرة إلى حد ما للعنصر الذي يفقد النيوترونات أو يكتسبها.

هادرون

الهادرونات عبارة عن جسيمات دون ذرية مكونة من كواركات ، وسنرى هذه الجسيمات الأولية لاحقًا. من أجل عدم الدخول في عوالم معقدة للغاية ، دعنا نحتفظ بفكرة أن هذه الجسيمات تتماسك معًا بسبب تفاعلات نووية قوية جدا.

إلكترون

الإلكترون نفسه هو بالفعل جسيم دون ذري ، لأنه يمكن أن يوجد بشكل مستقل عن الذرات ولا يتشكل من اتحاد الجسيمات الأخرى. إنه جسيم أصغر بـ 2.000 مرة من البروتون وله شحنة سالبة. في الواقع ، إنها أصغر وحدة مشحونة في الطبيعة.

كوارك

الكواركات هي جزء من البروتونات والنيوترونات. اليوم ، ستة من هذه الجسيمات دون الذرية معروفة ، لكن لا يبدو أن أيًا منها موجود بشكل مستقل عن الذرة. بعبارة أخرى ، تشكل الكواركات دائمًا البروتونات والنيوترونات.

إذاً هذين الجسيمين دون ذريين موجودان بناءً على نوع الكوارك الذي يتكون منه. بمعنى آخر ، إذا تم تكوين عنصر كيميائي أو عنصر كيميائي آخر هذا يعتمد على تنظيم الكواركات الستة. تم تأكيد وجودها في الستينيات.

بوسون

البوزون هو جسيم دون ذري يشرح طبيعة جميع التفاعلات الأساسية في الكون ، باستثناء الجاذبية. إنها جسيمات تنقل قوة التفاعل بين الجسيمات المتبقية بطريقة ما. إنها جسيمات تحمل القوة التي تربط البروتونات والنيوترونات معًا ، القوة الكهرومغناطيسية (الذي يربط الإلكترونات بالنواة لجعلها تدور) والإشعاع.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الجسيمات دون الذرية وخصائصها.