تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
النظريات الموحدة العظمى للقوى الاساسية
المؤلف:
بول ديفيز
المصدر:
الجائزة الكونية الكبرى
الجزء والصفحة:
الفصل الخامس (ص127 – ص128)
2023-03-14
1784
يسعى العلم بشتى مناحيه وراء التوحيد؛ فالعلم الذي نعرفه اليوم بدأ حين وجد جاليليو ونيوتن وغيرهما روابط بين حركة الأجسام على الأرض وحركة القمر والكواكب. ومن الروابط البارزة الأخرى اكتشاف ارتباط القوتين الكهربية والمغناطيسية إحداهما بالأخرى وبالضوء، إضافة إلى معادلة أينشتاين «الطاقة = الكتلة × مربع سرعة الضوء» التي بينت أن الطاقة والكتلة شيئان متساويان. إن العثور على الروابط الخفية بين ما يبدو كأنه ظواهر غير مترابطة هو ما يجعل المنهج العلمي بهذه القوة والنجاح. يتفرد العلم بالتوسع والعمق؛ التوسع في طريقة معالجته للظواهر الفيزيائية، والعمق في طريقة ربطه بينها، بشكل حريص، في نظام تفسيري عام يتطلب قدرًا أقل وأقل من الافتراضات. ولا يمكن لأي نظام تفكير آخر أن يضاهي العلم في هاتين الصفتين.
كان دافع الذهاب لما هو وراء النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات واضحًا بالفعل في السبعينيات، وهو الوقت الذي بدأ فيه استخدام مصطلح «النظرية الموحدة العظمى»، ففي أعقاب التوحيد الناجح للقوة الكهروضعيفة نظرية (جلاشو - عبد السلام - واينبرج) نُشرت العديد من النظريات الموحدة العظمى التي تدعي توحيد القوة الكهروضعيفة بالقوة النووية الشديدة، باستخدام نفس الفكرة الأساسية لنظرية جلاشو - عبد السلام - واينبرج لكن مع تضمين الجلوونات الثمانية من الديناميكا اللونية الكمية أيضًا. قدمت نظريات التوحيد العظمى تنبوا واضحًا مثيرًا للاهتمام وهو أن الاختلاف بين القوى الثلاث ينبغي أن يتلاشى مع ارتفاع الطاقة. أشارت الحسابات إلى أن القوى الثلاث ستكون متساوية في طاقة تبلغ حوالي 10 تريليون مرة قدر الطاقة المطلوب لتوحيد الطاقة الكهرو ضعيفة (انظر الشكل 5-1).
شكل 5-1: توحيد القوى. يعتقد الفيزيائيون أنه بالإمكان الجمع بين جميع قوى الطبيعة ربما في نظام موحد على غرار نظرية الأوتار أو النظرية M. من الناحية التاريخية كانت القوتان الكهربية والمغناطيسية هما أول قوتين تتوحدان (على يد ماكسويل في خمسينيات القرن التاسع عشر). بعد ذلك جُمع بين القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة في نظرية للقوة الكهروضعيفة على يد جلاشو وعبد السلام وواينبرج، وتأكدت صحتها تجريبيا. حاولت نظريات توحيد كثيرة الجمع بين القوة النووية الشديدة والقوة الكهروضعيفة، لكن إلى الآن لا يوجد أي دليل تجريبي. تُضَم الجاذبية إلى برنامج التوحيد هذا بوصفها الخطوة الأخيرة، وهناك من النظريات الرائجة ما يضمها على غرار نظرية الأوتار والنظرية M.
لسوء الحظ، من العسير بمكان الوصول لمثل هذه الطاقات الهائلة. وفي الواقع، يقع نطاق نظريات التوحيد العظمى خارج حدود أعلى طاقات الأشعة الكونية، وهو ما يجعل من الصعب، لكن ليس من المحال، اختبار هذه النظريات تجريبيا. على سبيل المثال تسمح بعض نظريات التوحيد بدرجة طفيفة من المزج، أو التداخل بين القوة النووية الشديدة والقوة الكهروضعيفة من تأثيرات ذلك السماح بنوع من التحول في طبيعة الجسيمات بشكل لم يكن مسموحًا به وفق النموذج المعياري؛ فمثلًا، في حالات نادرة، يمكن للكواركات أن تتحول إلى لبتونات أو العكس بالعكس. ومن الصور التي يتجسد بها هذا التحول تحلل البروتونات من تلقاء نفسها إلى بوزيترونات. أُجريت تجارب للبحث عن هذا الأمر، لكن دون نجاح. وإذا حدث مثل هذا التفكك على الإطلاق، فلا بد أن له متوسط عمر يزيد عن 1035 عام، وإلا لكنا لاحظنا حدوثه الآن.1 سيكون لتحلل البروتونات تداعيات عميقة على المصير النهائي للكون؛ إذ إنه يعني ضمنًا أنه عبر فترات مهولة من الوقت ستتبخر المادة العادية ببطء، وستختفي الغازات والغبار والصخور والكواكب، بل حتى البقايا المحترقة للنجوم، بشكل تام مع نهاية الزمان.
هوامش
(1) How might a process that takes on average much longer than the age of the universe show up in an experiment? The answer lies with the statistical nature of quantum mechanics. There is a certain probability that, from among a huge number of protons (many tons of material), one or two protons will decay in, say, a month. The experimenters looked for such occasional isolated decay events, but saw nothing.
الاكثر قراءة في فيزياء الجسيمات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
