رتبها

القوى التي تحكم كل التفاعلات في الكون!
سلسلة تغريدات عن القوى الأساسية في الطبيعة…

حسب فهمنا الحالي للطبيعة، كل تفاعل يحدث في الكون من تماسك الجسيمات الصغيرة في قلب الذرة إلى حركة الكواكب والنجوم في الفضاء الواسع، يعود بطريقة ما إلى هذه القوى الأربعة. في هذه السلسلة سنتعرف على هذه القوى بشكل مبسط. لذا احضر كوبًا من مشروبك المفضل واستمتع معنا بالرحلة.
1/16

تتنبأ أحدى أفضل النظريات الحالية لوصف نشأة وتطور الكون -نظرية الانفجار العظيم- بأن الكون في لحظاته الأولى كان شديد الكثافة والحرارة، ويعتقد العلماء أن التفاعلات بين الجسيمات في تلك المرحلة كانت محكومة بقوة موحدة عبارة عن قوة مدمجة من القوى الأربع الأساسية التي نراها اليوم.
2/16

وبعد برهة من نشأة الكون، انخفضت درجة حرارته، وانفصلت الجاذبية عن بقية القوى، ثم تلاها انفصال القوى الثلاث الأخرى -القوة النووية الضعيفة, القوة النووية القوية, والكهرومغناطيسية- عن بعضها البعض، في عملية تسمى كسر التناظر التلقائي (Spontaneous symmetry breaking)
3/16

وبهذا أصبحت التفاعلات في الكون محكومة بأربع قوى أساسية وهم:
- الجاذبية.
- الكهرومغناطيسية.
- القوة النووية القوية.
- القوة النووية الضعيفة.
سنتعرف في التغريدات التالية على هذه القوى عن قرب…
4/16

لماذا تسقط الأشياء نحو الأرض؟
من رحم هذا التساؤل وُلِدت أول وأشهر قوى الطبيعة: الجاذبية وهي عملية التجاذب بين جسمين لهما كتلة أو طاقة. تحافظ الجاذبية على بقائنا على الأرض، وتُبقي الكواكب في مدارها حول الشمس، وتعمل على نطاق لا نهائي، رغم أنها أضعف القوى الأساسية.
5/16

وضع نيوتن أول الأفكار حول الجاذبية، وكانت تُعتبر في عصره مجرد قوة جذب بين جسمين، وبعد حوالي 200 عام، صححت نسبية آينشتاين هذا المفهوم بوصف الجاذبية أنها نتيجة لانحناء النسيج الزمكاني تحت تأثير جسم له أو طاقة، وبهذا أصبح لدينا نظرية دقيقة تصف القوة الأولى من القوى الأساسية.
6/16

اعتقد علماء السابق أن القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية مستقلة بذاتها، لكن في عام 1820، كان الفيزيائي هانز أورستد يعد المواد اللازمة لإحدى محاضراته، فقام بوضع بوصلة بالقرب من دائرة كهربائية دون قصد، ليندهش بتحرك إبرة البوصلة، أعاد التجربة مرارًا، وحصل على نفس النتيجة!
7/16

أثبت أورستد وماكسويل وغيرهم من العلماء أن الكهرباء والمغناطيسية مرتبطتان، وولد فرع جديد في الفيزياء يعنى بدراسة القوة الثانية من قوى الطبيعة وهي الكهرومغناطيسية.
8/16

تنتقل الكهرومغناطيسية بين الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات سالبة الشحنة والبروتونات موجبة الشحنة، من خلال تبادل جسيمات عديمة الكتلة تسمى الفوتونات (جسيمات الضوء). وتخبرنا بأن الشحنات المعاكسة تتجاذب، بينما تتنافر الشحنات المتشابهة.
9/16

تعتمد الكثير من التقنيات الحديثة على القوة الكهرومغناطيسية، مثل عملية تسخين الطعام بواسطة المايكرويف، أو أجهزة الأشعة الطبية X-ray، أو التواصل بواسطة الهواتف المحمولة، واتصالات الأقمار الصناعية وغيرها…
10/16

كل شيء مكون من ذرات، تحتوي كل ذرة على نواة، تضم النواة بروتونات موجبة الشحنة، ونيوترونات متعادلة الشحنة، لكن القوة الكهرومغناطيسية تخبرنا أن الجسيمات التي لها شحنات متشابهة تتنافر، والجاذبية تأثيرها شبه معدوم على المستوى الذري، فكيف تضم النواة عدة بروتونات لها نفس الشحنة؟
11/16

وهنا ظهرت دلالات على وجود قوة جديدة من القوى الأساسية وهي -القوة النووية القوية-. في حين أن القوة الكهرومغناطيسية تدفع البروتونات بعيدًا عن بعضها البعض، تحافظ القوة النووية القوية على البروتونات مرتبطة ببعضها البعض، لتضع النوى الذرية في توازن دقيق ومثير للدهشة.
12/16

القوة النووية القوية هي أقوى القوى الأساسية، وهي أقوى من الجاذبية بـ6 آلاف تريليون تريليون تريليون مرة (6 متبوعة بـ39 صفر)، وتعمل على المستوى دون الذري فقط وتنتقل من خلال تبادل جسيمًا حاملًا لها يسمى الغلوون.
13/16

تتكون كل من البروتونات والنيوترونات من ثلاثة جسيمات أصغر تسمى الكوارات، تحافظ القوة النووية القوية على بقاء هذه الكوارات معًا، لكن القوة النووية الضعيفة تدير عملية تغيير نوع واحد من الكواركات في البروتون أو النيوترون إلى نوع آخر من خلال تبادل جسيمات تسمى W بوزون وZ بوزون…
14/16

وبذلك تتسبب القوة النووية الضعيفة ببعض أشكال النشاط الإشعاعي، كما تحكم عملية تحلل الجسيمات الغير مستقرة، وتلعب دورًا مهمًا في تفاعل الاندماج النووي، وهو التفاعل الذي يمد الشمس والنجوم بالطاقة، وبهذا يكون لها فضل في تطور الكون، وتوفير الطاقة لمعظم أشكال الحياة على الأرض.
15/16

وهكذا نكون انتهينا من معرفة القوى الأساسية الأربع، لكن هل هناك قوى أخرى؟
في الوقت الحالي لا توجد قوى مثبتة علميًا، لكن ربما يجد العلماء فيزياء جديدة تُظهر أن هناك أكثر من أربع قوى في الكون. التحدي الحالي هو توحيد القوى الأربع الأساسية في نظرية واحدة تعرف بنظرية كل شيء!
** تمت **