ما هو النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات؟

التعريف بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات

يُعرف النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات (بالإنجليزية: tandard Model of Particle Physics) بأنه نظرية فيزيائية مهمة تشرح كيف أن جسيمات تسمى الكواركات (التي تتكون منها البروتونات والنيوترونات) واللبتونات (التي تشمل الإلكترونات) تشكل كل المواد الموجودة على الأرض، والتي نعرفها ونتعامل معها في حياتنا اليومية والعملية، وتشرح النظرية أيضًا كيفية تأثير القوة الحاملة للجسيمات على الكواركات واللبتونات، وتجدر الإشارة إلى أن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات يعد أفضل نظرية وضعها العلماء حتى الآن لوصف اللبنات الأساسية للكون.^[١][٢][٣]

يمكن القول إن النموذج القياسي هو مجموعة من الأفكار التي تخبرنا عن الطبيعة، وكيف تتفاعل جميع الجسيمات في الكون مع بعضها البعض، حيث يصف النموذج القياسي سلوك أصغر لبنات البناء التي نعرفها؛ ستة أنواع من الكواركات، وستة أنواع من اللبتونات، بالإضافة إلى بوزون هيغز.^[٣]

متى وُضِع النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات

استغرق بناء النموذج القياسي الكامل لفيزياء الجسيمات زمنًا طويلاً للغاية، حيث بدأ ذلك من خلال اكتشاف العالم الإنجليزي جوزيف جون طومسون للإلكترون، وذلك في عام 1897 م، ووصولًا إلى المرحلة التي وجد فيها العلماء في مصادم الهادرون الكبير الجزء الأخير من اللغز، وهو بوزون هيغز (بالإنجليزية: The Higgs Boson)، وذلك في عام 2012م.^[١]

القوى الأربعة الرئيسية في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات

حسب النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات؛ يوجد أربعة من القوى الرئيسية التي تحكم الكون، وتعبر عن تفاعلات الجسيمات دون الذرية الأساسية مع بعضها البعض في الطبيعية، وهذه القوى هي:^[٢]

القوة النووية الشديدة

القوة النووية الشديدة (بالإنجليزية: Strong nuclear force) هي عبارة عن قوة جاذبة قوية للغاية تعمل فقط على مسافات قصيرة جدًا، أي مسافات تقدر بحوالي 10^-15 م، وتجدر الإشارة إلى أن القوة النووية الشديدة هي القوة المسؤولة عن ربط البروتونات والنيوترونات معًا في النوى الذرية، والمحافظة على استقرار هذه النوى.

القوة الكهرومغناطيسية

القوة الكهرومغناطيسية (بالإنجليزية: Electromagnetic force) هي قوة مختلفة عن القوة النووية الشديدة، حيث يمكن أن تعمل القوة الكهرومغناطيسية على مسافات كبيرة جدًا، حتى إن لها نطاقاً غير محدود، ولكنها أضعف منها، إذ إنها تساوي 1/100 فقط من قوة القوة النووية الشديدة، ويقال إن الجسيمات التي تتفاعل من خلال القوة الكهرومغناطيسية تمتلك شحنة محددة، موجبة كانت أم سالبة، حيث تعتمد القوة المغناطيسية بطريقة أكثر تعقيدًا على الشحنات وحركاتها.

القوة النووية الضعيفة

القوة النووية الضعيفة (بالإنجليزية: Weak nuclear force) هي عبارة عن قوة نووية تعمل على مسافات قصيرة جدًا، أي مسافات تقدر بحوالي 10^-15 م، وهي كما يوحي اسمها ضعيفة جدا، فهي تساوي تقريبًا 10^-6 من قوة القوة النووية الشديدة فقط، وتظهر هذه القوة بشكل ملحوظ في تحلل الجسيمات الأولية وتفاعلات النيوترينو، فمثلًا، يمكن أن يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون ونيوترينو إلكتروني من خلال هذه القوة.

قوة الجاذبية

قوة الجاذبية (بالإنجليزية: Gravitational force) هي قوة مشابهة للقوة الكهرومغناطيسية، حيث يمكن لقوة الجاذبية أن تعمل على مسافات كبيرة جدًا وبلا حدود؛ ومع ذلك، فهي تشكل فقط 10^-38 من قوة القوة النووية الشديدة، وهذه القوة هي قوة جاذبة تعمل بين جميع الجسيمات ذات الكتلة.