المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05
نـسـب الإنـتاجـيـة والغـرض مـنها
2024-11-05
المـقيـاس الكـلـي للإنتاجـيـة
2024-11-05
الإدارة بـمؤشـرات الإنـتاجـيـة (مـبادئ الإنـتـاجـيـة)
2024-11-05
زكاة الفطرة
2024-11-05

وصية الكاظم لهشام بن الحكم
18-10-2015
الاحتياجات المائية للخرشوف
25-4-2021
تصنيف المواد النانوية وتطبيقاتها
2024-07-28
أحمد بن محمد حسن بن جعفر الآشتياني.
26-7-2016
صلاة الجماعة
3-8-2016
تعليب الكابوريا Crab
17-12-2015


القوى المتغيرة في الفراغ  
  
1032   12:21 صباحاً   التاريخ: 2023-02-07
المؤلف : فرانك كلوس
الكتاب أو المصدر : العدم
الجزء والصفحة : الفصل الثامن (ص116- ص119)
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الحديثة / ميكانيكا الكم /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 25-3-2021 1677
التاريخ: 24-1-2023 1428
التاريخ: 2024-04-20 697
التاريخ: 2023-10-15 1097

يتسبب فوران الفراغ في إرباك الإلكترونات المارة بالجوار ومن ثم القوى التي يمارسها كل جسيم مشحون على الجسيم المجاور له. ومع أن قانون التربيع العكسي للقوة الكهروستاتيكية هو القانون الطبيعي للمجالات الكهربية التي تنتشر على نحو متساو عبر الفضاء ثلاثي الأبعاد، فإن البيانات الدقيقة تبين وجود انحرافات طفيفة عن هذا.  فعند التحرك بسرعة تساوي واحدا على المائة من سرعة الضوء، تكون تأثيرات الجاذبية قابلة للقياس. إن تمدد وتداخل الفضاء والزمان يشوه سلوك التربيع العكسي معطيا تأثيرات طفيفة إضافية تنمو على نحو أسرع من التربيع العكسي حين تقترب شحنتان إحداهما من الأخرى. ومثل المغناطيسية، هذه هي التجسيدات المباشرة للنسبية. وحين تقترب شحنتان إحداهما من الأخرى أكثر من ذلك، بحيث تفصلهما مسافة أصغر من طول الذرة، يتسبب الفراغ الكمي في تشويه هاتين القوتين أكثر وأكثر.

كما ذكرت من قبل، تنتقل القوى بواسطة جسيمات تحمل الطاقة والزخم من جسم إلى آخر. في حالة القوة الكهرومغناطيسية فإن تبادل الفوتونات هو ما يؤدي هذه المهمة. فإذا انتقلت الفوتونات مباشرة من جسيم مشحون إلى آخر دون إعاقة، ينطبق قانون التربيع العكسي، أما إذا أعيق انتقال الفوتون بواسطة الفراغ الكمي، على غرار ذلك الذي يتذبذب إلى إلكترون وبوزيترون افتراضيين على الطريق، تتغير شدة القوة على نحو طفيف.

ومن ثم، تعمل الشحنتان الموجبة والسالبة للإلكترون والبوزيترون الافتراضيين بمنزلة غطاء حول الشحنة الصافية التي أحدثت القوة. تبين القياسات التي جرى التوصل إليها في مختبر سيرن أنه إذا اقتربت شحنتان حتى مسافة تصل إلى واحد على المائة مليون من قطر ذرة الهيدروجين، أي أصغر بألف مرة من حجم نواتها، فإن القوة الكهرومغناطيسية ستبدو أقوى مما هي عليه بنحو 10 بالمائة. وتشير الحسابات إلى أن القوة ستزداد أكثر من هذا في ظل المسافات الأقل، مع أنه ليس بالإمكان اختبار هذا تجريبيا بعد. وتقضي الأفكار الحديثة بأن الشدة «الحقيقية» للقوة الكهرومغناطيسية قد تكون أقوى بثلاث مرات مما يمكننا رصده من واقع القياسات على المستوى الأكبر.  وحين تتسبب القوة الكهروستاتيكية في جعل مشط الشعر يجذب قطعة من الورق على مسافة ملليمترات قليلة، أو حتى حين يأسر البروتون إلكترونا على طول الذرة، فإن القوة قد ضعفت بفعل شحنات المجالات الافتراضية الكامنة في الفراغ المتداخل. فقط على أدق المسافات، حيث تستطيع التذبذبات المتفردة وحدها أن تتدخل، يمكن الكشف عن الوجه الحقيقي للقوة المغناطيسية.

غير هذا الاكتشاف نظرتنا للقوى على نحو جذري. فداخل النواة تعمل قوتان أخريان، المعروفتان بالقوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة، وتشي أسماؤهم بمدى شدة قوتهما نسبة إلى القوة الكهرومغناطيسية. القوة النووية الشديدة مسؤولة عن إبقاء الجسيمات موجبة الشحنة داخل النواة، أي البروتونات، على نحو محكم وذلك في مقابل قوى التنافر الكهربي المتبادلة بينها التي تعمل على التفريق بينها. وأيضا داخل البروتونات والنيوترونات نفسها تعمل القوة النووية الشديدة على إبقاء الكواركات في سجنها الدائم. إحدى صور تجسد القوة النووية الضعيفة هي تحلل بيتا الإشعاعي، الذي يحدث حين تتحول نواة أحد العناصر الذرية إلى نواة لعنصر آخر. ومثلما تحمل القوة المغناطيسية بواسطة الفوتونات، تحمل القوة النووية الشديدة بين الكواركات بواسطة الجلوونات، وتنقل القوة النووية الضعيفة بواسطة بوزونات W المشحونة كهربيا أو بوزونات Z متعادلة الشحنة. تتأثر الجسيمات المختلفة بالفراغ بطرق مختلفة على سبيل المثال، لا تتأثر الجلوونات بالإلكترونات والبوزيترونات والفوتونات، لكن يتعين عليها شق طريقها عبر سحب من الكواركات والكواركات المضادة، بل والجلوونات الأخرى الموجودة داخل الفراغ الكمي. أما البوزونات W وZ فتستطيع على النقيض من ذلك أن تتأثر بالجسيمات المشحونة الموجبة والسالبة، إضافة إلى الجسيمات عديمة الشحنة وعديمة الكتلة تقريبا المعروفة بالنيوترينوات والنيوترينوات المضادة.

تظهر الحسابات أنه على الرغم من أن شدة القوة الكهرومغناطيسية تتزايد عند التخلص من التأثيرات الحاجبة للفراغ على المسافات القصيرة، فإن استجابة الجلوونات المختلفة للفراغ تتسبب في إضعاف شدة القوة النووية الشديدة في ظل الظروف المشابهة.  وقد أكدت التجارب ذلك. فالقوى الرابطة القوية التي تسيطر على نواة الذرة، وتمنحها الاستقرار، هي بالتالي نتيجة لتقوية الفراغ لقبضة الجلوونات على مسافات قدرها 10-15 أمتار. ومن ثم فإن كتل البروتونات والنيوترونات في نهاية كل المادة الكثيفة إنما ترجع إلى عمل الفراغ الجلووني عبر الأبعاد النووية. هذا أمر مدهش، غير أنه حقيقي. فالمقارنات الناجحة بين البيانات والاستنتاجات، التي تفترض أن الفراغ الكمي يلعب دورا رئيسيا في الأمر، هي أكثر من مجرد مصادفة. علاوة على ذلك، فهي تمنحنا تلميحا جذابا مفاده أنه لولا تأثيرات الفراغ لكانت مستويات شدة كل هذه القوى متساوية على الأرجح. وإذا صح هذا، فسيستتبع وجود وحدة عميقة لقوى الطبيعة في أصلها، وأن تعدد الظواهر المختلفة التي تقع على المسافات القابلة للرصد، على غرار خبرات حياتنا اليومية، محكومة بواسطة الفراغ الكمي الذي نوجد داخله.

 تتطلب معايشة القوى والطبيعة على مسافات صغيرة للغاية يكون تدخل الفراغ عنده غير ذي قيمة دراسة التصادمات بين الجسيمات في ظل مستويات مرتفعة للغاية من الطاقة. كانت هذه الظروف شائعة في الكون المبكر، حيث كان من شأن الحرارة الشديدة أن تتجسد من خلال الطاقة الحركية للجسيمات. تقضي نظرية القوى والفراغ التي يضمها «النموذج المعياري» لفيزياء الجسيمات بأنه في الكون المبكر، مرت حالة الفراغ في البداية بطور من التناظر كانت كل القوى فيه تملك الشدة نفسها، ومن ثم كانت موحدة في قوة واحدة. مع برودة الكون، وقعت تحولات طورية وبدلا من حالة الفراغ المتناظر حلت حالات غير متناظرة على نحو متزايد. وهكذا انفصلت ما نطلق عليها اليوم القوة النووية الشديدة عن القوة الكهروضعيفة، وهو الاسم الذي سميت به القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة الموحدة، في درجة حرارة تزيد عن 1028 درجات، وهو ما حدث بعد انقضاء نحو 10-34 ثوان على الانفجار العظيم.

أما انفصال القوة الكهروضعيفة إلى القوتين اللتين نعرفهما اليوم باسم القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة فقد حدث في درجة حرارة أقل قدرها نحو 1015 درجات، وهو ما يمكن الوصول إليه في تجارب سيرن، وقد خضع بالفعل لدراسة مفصلة. انكسار هذا التناظر مختلف إلى حد ما عن التغير الطوري الذي حدث قبل ذلك وأدى إلى انفصال القوة النووية الشديدة. فالقوة «الضعيفة» تبدو ضعيفة لأنها قوة قصيرة المدى، إذ تمتد عبر مسافات أصغر من نطاق البروتون، وهذا على العكس من النطاق غير المحدود للقوة الكهرومغناطيسية. وهذا النطاق القصير يعني أن تأثيراتها على النطاق البعيد تبدو ضعيفة، مع أنها في جوهرها لا تقل قوة عن القوة الكهرومغناطيسية، وهو ما يتبدى على النطاق القريب. لماذا إذن نطاق عملها محدود لهذه الدرجة؟ الإجابة تتعلق بطبيعة الجسيمين الحاملين لها، البوزون W والبوزون Z : فمع أن الفوتون عديم الكتلة، فإن هذين الجسيمين ضخما الحجم، إذ تصل كتلتهما إلى مائة مرة قدر كتلة البروتون. وفقط حني تكون طاقات التصادمات، أو حرارة الكون، من العظم بما يكفي لجعل كتلة هذين الجسيمين مضروبة في مربع سرعة الضوء رقما تافها بالمقارنة، يمكن لوحدة القوى أن تتبدى. وهذا يأخذنا إلى أحدث الأبحاث الجارية حاليٍّا عن طبيعة الفراغ، والمعنية بطبيعة وكتلة فراغ هيجز.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.