نموذج الكوارك The Quark Model

أن كماً هائلاً من الجسيمات وفي الواقع كلما وصلنا إلى طاقات أعلى فإننا نستطيع أن نكتشف قمماً رنينية جديدة، ومن ثم جسيمات جديدة. وأمام هذا الحشد الهائل من الجسيمات بذلت عدة محاولات لتصنيف هذه الجسيمات من الناحية النظرية والعملية. وذلك في ضوء كتلها وشحناتها وزمن حياتها وغير ذلك، وعندما حاول العلماء تصنيف هذه الجسيمات في ضوء زخمها (J) وانعكاسيتها (π) وجد ما يلي :

1)     تترتب الميزونيات في مجموعات من تسعة جسيمات.

2)     تترتب الباريونات في مجموعات من (8) أو (10) جسيمات أو من جسيم واحد.

3)     هناك شكلاً هندسياً لهذه المجموعات عندما ترسم في فضاء (I_z) (S) .

ولتفسير هذه الظواهر ولمحاولة وضع نظرية شاملة للقوى في الطبيعة (أنظر فيما بعد) فقد افترض العلماء وجود جسيمات بنائية أصغر من الجسيمات الأولية السابقة بل هي اللبنات الأساسية لبناء المادة مهما اختلفت صورها وأشكالها، ويعرف الواحد من هذه الجسيمات بالكوارك (Quark) (q). والكوارك جسيم يحمل جزءاً من الشحنة الكهربية الأساسية (e). وقد تم اقتراح وجود ثلاثة أنواع من هذه الكواركات في البداية وهي الكوارك (s), (d), (u). كما افترض وجود ضديد لكل كوارك. ومن ثم فإنه يمكن بناء جميع الجسيمات الأولية السابقة (حتى عام 1974) من هذه الكواركات بحيث:

1)     تتركب الميزونات من كواركين .

2)     تتركب الباريونات من ثلاثة كواركات (q3) .

3)    تتركب ضديدات الباريونات من ثلاثة ضديدات للكواكات (3) يبين الجدول (1) خواص الكواركات والأعداد الكمية لكل منها ولضديداتها يبين الشكل (1) الشكل الهندسي للكواركات الثلاثة الأساسية وذلك في فضام (I_z) و(S). لاحظ التماثل والتضاد لكل من الكوارك وضديده. نبين فيما بلي كيف يمكن بناء بعض الجسيمات الأولية باستخدام الكواركات.

الشكل (1)

الجدول (1)

S الرقم الكمي للغرابة

B الرقم الكمي للباريونات، ويساوي 1 للباريونات. أما الباريونات الغريبة (0 = S) فإنها تعرف بالهايبرونات.

Y شحنة الهايبرون، حيث: Y = B + S.

Q الشحة الكهربية، حيث: