بحلول نهايات ثلاثينيات القرن العشرين اكتشفت العديد من الجسيمات، التي لا يقتصر وجودها على الذرات. هناك جسيم مطابق في كل جوانبه للإلكترون، فيما عدا أنه يحمل شحنة موجبة مقابل الشحنة السالبة للإلكترون. أُطلق على هذا الجسيم البوزيترون.² أيضًا يوجد جسيم آخر يشبه الإلكترون إلى حد بعيد، غير أنه أثقل منه 207 مرات، أطلق علماء الفيزياء عليه اسم الميوون. علاوة على ذلك، قد يكون الميوون ذا شحنة موجبة أو سالبة، بحيث يمثل انعكاسا للإلكترون أو البوزيترون. هناك أيضًا جسيم شبحي يعرف باسم النيوترينو، وهو لا يحمل أي شحنة كهربية لكن له قدرة اختراق استثنائية، وهو يسافر بسرعة تقترب بشدة من سرعة الضوء. وهو يفصح عن وجوده بالأساس بفقد الطاقة الذي يحدث أثناء تحلل المواد المشعة. لم يتم التأكد من وجود النيوترينو إلا في أواخر الخمسينيات. وبحلول ذلك الوقت كان الموقف قد صار أكثر تعقيدا بسبب جميع أنواع الجسيمات دون الذرية الأخرى التي اكتشفت، والكثير منها يوجد في الأشعة الكونية (جسيمات سريعة تضرب الأرض من الفضاء، إن كلمة «أشعة» تستخدم هنا في غير محلها الصحيح، بيد أنها لا تزال مستخدمة). على سبيل المثال هناك البيون، الذي قد يحمل هو الآخر شحنة كهربية موجبة أو سالبة، وهو أثقل من الإلكترون بـ 273 مرة، إلى جانب نوع آخر من البيونات، هذه المرة ذو شحنة كهربية محايدة، أخف بقليل. وهناك عائلة بأكملها من الجسيمات الأثقل من البروتونات والنيوترونات.

لم تتسم هذه الجسيمات بهذا القدر من المراوغة؟ يعد البوزيترون مثالا جيدًا على هذا الأمر، فبوصفه صورة معكوسة من الإلكترون من شأنه أن يختفي إذا قابل إلكترونا؛ إذ يُفني الإلكترون والبوزيترون أحدهما الآخر ويتلاشيان، مطلقين كتلتهما / طاقتهما على صورة فوتونات لأشعة جاما. بشكل معزول يكون البوزيترون مستقرا بدرجة كبيرة، إلا أن الأرض مكونة من ذرات مليئة بالإلكترونات، ولهذا لا تبقى البوزيترونات الواردة من خارج الأرض لفترة طويلة. ظلت الميوونات غير مكتشفة لسبب آخر، وهو أن أغلبها يَفْنَى بعد أجزاء قليلة من الألف من الثانية، بحيث يتحول كل ميوون سالب الشحنة إلى إلكترون، فيما يتحول كل ميوون موجب الشحنة إلى بوزيترون.³ وبهذا لا تبقى لفترة تكفي لترك أثر ملحوظ في العالم العادي. لم يتم الكشف عن النيوترينو قبل ذلك لأنه لا يتفاعل المادة إلا تفاعلًا ضعيفًا للغاية، ونادرًا ما يترك أثرًا يدل على وجوده. على سبيل مع المثال، تعد الشمس مصدرًا غنيًّا بهذا النوع من الجسيمات، غير أن أغلبها يمر مباشرة من المادة العادية. وكل ثانية يخترق جسدك مليارات من النيوترينوات دون أي أثر. وفي الواقع أغلب النيوترينوات الشمسية التي تصلنا تمر من كوكب الأرض بأكمله إلى الجانب الآخر من الفضاء دون أن تترك إلا أثرًا يسيرًا. هذه الجسيمات العجيبة المراوغة ليست نادرة الوجود بأي حال، بل هي في حقيقة الأمر أكثر الجسيمات عددًا في الكون بأسره؛ إذ تفوق الإلكترونات والبروتونات بنسبة المليار إلى واحد. لكنها غير ملحوظة حتى إنها لم تكتشف دون معدات خاصة.

هوامش

(2) Positrons are today familiar from their role in medical imaging in the form of positron emission tomography (PET) scans.

(3) These decay schemes also involve neutrinos.

(4) When heavy particles decay into lighter ones, the excess mass energy appears in the form of kinetic energy: the decay products are created moving at high speed.