ساعدوني في بحث الفيزياء/المادة في الكون

[الماسة*ميمي*الزرقاء]

السلام عليكم
اعضاء المنتدى من فضلكم ساعدوني في ايجاد مضمون البحث
باقصى سرعة لانه طلب منا كتابته باليد و احضاره غدا


1/ابعاد و مكونات المادة
2/تركيب المادة
3/تماسك المادة

وشكرا مسبقا للمحاولاتكم

[الماسة*ميمي*الزرقاء]

انا وجدت ابعاد الكون هل هي نفسها ابعاد المادة
اعني الطول والعرض والارتفاع والزمن
وابعاد ستة غير معروفة


في الزمن الأول كان الإنسان يتعامل مع بعد واحد في حياته هذا جاء من احتياجه
للبحث عن طعامه فكان يستخدم رمحه لاصطياد فريسته وبالتالي كان يقذف رمحه في
اتجاه الفريسة حيث ينطلق الرمح في خط مستقيم وحركة الرمح هنا تكون في بعد
ومن ثم احتاج الإنسان ليزرع الأرض وبالتالي احتاج إلى x. واحد وسنرمز له بالرمز
x التعامل مع مساحة من الأرض تحدد بالطول والعرض وهذا يعد استخدام بعدين هما
لأنه بدونهما لاستطيع تقدير مساحة الأرض المزروعة. وعندما احتاج الإنسان y و
للبناء أخذ يفكر ويحسب في البعد الثالث وهو الارتفاع. وهذه هي الأبعاد الثلاثة
والتي كانت الأساس في حسابات الإنسان الهندسية، وحتى مطلع القرن x,y,z
العشرين اعتبرها الإنسان كافية لحل كل المسائل التي تقابله على سطح الكرة
الأرضية. وحتى يومنا هذا نعتمد على الأبعاد الثلاثة في تنقلاتنا وسفرنا
وحساباتنا.....والبعد الرابع وهو الزمن .
فالبعد فيزيائياً: هو مصطلح يقوم بالأساس على وصف حالة ما في هذا الكون بغض
النظر عن هذه الحالة أو هذا البعد ما دامت الحالة موجودة. فلا يمكن أن نحدد
لجسم مختفيا أو معدم أبعاداً خاصة به لتعذر إمكانية تحديد موقعه في الفراغ أو تعيين
وقت تواجده. وكلما تعددت هذه الأبعاد زادت الدقة في تعيين الحالة أياً كانت .
فنحن نعرف أننا إذا سرنا الأمام وللخلف فهذا يسمى بعدا ، وإذا سرنا يمينا أو يسارا
فهذا بعد ثان وإذا ارتفعنا إلى أعلى أو هبطنا إلى أسفل فهذا يمثل البعد الثالث.وبعد
اكتشاف النظرية النسبية أضيف إلى هذه الأبعاد ثلاث الفراغية بعدا رابعا وهو الزمن.
وقد أضاف ألبرت أينشتاين في النظرية ، (X,Y,Z) ويرمز لها في علم الرياضيات
النسبية عام ١٩٠٥ البعد الزماني المختص بالوقت .
تلكهي ، (X,Y,Z,W) فأصبحت جملة الإبعاد التي تصف حياتنا نحن بالشكل
الأربع أبعاد التي نخضع لها في حال كنا وسنكون ، مادمنا

[الماسة*ميمي*الزرقاء]

بنية المادة وتركيبها

الجزيئات والذرات

كل المواد في العالم تتكون من أجسام متناهية الصغر تسمى "الذرات". كل ذرة تتشكل من نواة (تتكون من نيوترونات وبروتونات) وتدور حولها أجسام تسمى الإلكترونات. وما يَحكم نوع الذرة (أي العنصر الذي تنتمي إليه) هو عدد البروتونات فيها، بينما الإلكترونات لا تؤثر إلا على استقرار الذرة وبعض الأمور الأخرى التي لا تحكم نوعها. أما النيوترونات فهي أيضاً لا يُمكن أن تغير نوع العنصر الذي تنتمي إليه الذرة إن تغير عددها، لكن لها بعض التأثير، وإذا ما كانت هناك ذرتان لنفس العنصر بعددي نيوترونات مختلفين فحينها يُسمّيان "نظيرين"[14][15]. وكل عنصر يملك العديد من النظائر، والتي تُسمى بالأرقام (أي لا توجد لها أسماء أو رموز خاصة، بل يُشار إليها بالأرقام مثل "نظير الهيليوم-3").
الذرات لا يُمكن أن تستقر بأي عدد لكل من الجسيمات الثلاث التي تكوّنها. وإلا لكانت توجد ملايين العناصر في الكون، لكن في الواقع، العناصر الطبيعية في الكون هي 92 فقط (وتوجد بعض العناصر التي أنتجت في المختبرات). والسبب أنه لا يُمكن للذرة أن تحظى بالاستقرار بعدد بروتونات أعلى من 92، حيث تنحلّ إلى عناصر أخف. وأيضاً، في معظم الذرات يكون عدد الإلكترونات والبروتونات متساوياً، وذلك لأن شحنة الإلكترون هي 1- ش.أ، بينما شحنة البروتون هي 1+ ش.أ. وبما أن النيوترونات متعادلة الشحنة، فعندما يستاوى عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة تصبح متعادلة الشحنة، وهذا يجعلها مستقرة. بينما تميل معظم الذرات غير متعادلة الشحنة إلى الانقسام إلى عناصر أبسط[14]. وإضافة إلى ذلك، فلاستقرار الذرة يجب أن يكون هناك عدد كاف من النيوترونات في النواة. والسبب هو أن البروتونات موجبة الشحنة ومن ثم فإنها تتنافر، وتحتاج عدداً من النيوترونات لكي تحفظها معاً[16]. أما عن طريقة حفظ النيوترونات للبروتونات متجمعة في النواة، فهذا يتم بالتفاعل بالقوة النووية الشديدة والتي يحملها كلا البروتونات والنيوترونات (بحملهم للغلوونات).
وتكون الذرات مترابطة مع بعضها في ما يُعرف بـ"الجزيئات". كل مادة لها جزيء مختلف عن المواد الأخرى. وتشكيلة الذرات في الجزيء هي التي تحكم خصائص المادة. أحيانا يحتوي الجزيء على ذرات لعناصر مختلفة، وحينها يُسمى "مركباً". فمثلاً، الهواء هو مركب[17]، لأن جزيء الهواء يحتوي على عناصر عديدة منها الأوكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون[18]. وهناك جزيئات بسيطة بحيث تتكون من بضع ذرات فقط، مثل جزيء الماء الذي يتكون من ثلاث ذرات (ذرتا هيدروجين وذرة أوكسجين)[19]. بينما توجد جزيئات غاية في التعقيد، وأعقد الجزيئات المعروفة هو جزيء البروتين، حيث يتكون من عشرات أو حتى مئات آلاف الذرات[17].

[jalil d.k]

اختي لقد وجدت بحثك الرجاء تفضلي الى مراجعة رياضيات و فيزياء للجادين فقط

[jalil d.k]

اختاري ما يعجبك

[الماسة*ميمي*الزرقاء]

الله يخليك
جاري الاستطلاع

[djamel-bitam]

*تعريف الكون :
الكون هو مفهوم كلامي تم تأويله بطرق شتى ووفقاً لنظريات مختلفة ومتعددة. وأحد الإتفاقات القليلة حول ماهية الكون من بين النظريات العدة المتبناة من قبل الفلاسفة وغيرهم هو أن "مفهوم" الكون يدل على الحجم النسبي لمساحةالفضاءالمكاني )الزمانيوالمكاني (الذي تتواجد فيه المخلوقات العاقلة وغير العاقلة؛ وهذا كالنجوم والمجرات والكائنات الحية .في تحديد طبيعة هذا الكون تختلف الآراء. فمن هنا تصور الفلسفات المختلفة والعقائد قديماً الكون بصورة معينة، ومن هنالك تظهر الفلسفاتوالعقائد الجديدة لتأويل مفهوم الكون بصورة أخرى مختلفة. وهذا على صعائد عدة، من ناحية النشوء والتطور وكذلك من ناحية هل للكون نهاية أم لا، وإلخ...
*مكونات الكون:
Cluster وحشود مجرات Galaxies , من المعلوم أن الكون مؤلف من مجرات " Milky Way ( وأن أهم هذه المجرات مجرتنا " درب اللبانة of Galaxies وأحياناً يقال لها درب التبانة ) وهي تشتمل على أكثر من 100,000 مليون نجم planets ولها عدد من الكواكب Sun شكل ( ١ ) ، من هذه النجوم شمسنا تتبعها وتدور حولها ، ولكل كوكب تابع أو أكثر يتبعه ويدور حوله ، وأهم كواكبها الذي تغزل به الشعراء ، وحدثه moon ولها تابع واحد هو القمر earth أرضنا الناس ، وسامره المحبين . تشكل كل شمس مع توابعها منظومة يطلق عليها " "Solar System. المنظومة الشمسية
*بنية المادة:
المواد العادية مكونة من ذرّات، والذرة هي: أصغر عنصر يمكنه الدخول في تفاعل كيميائي لتكوين المركب.وتحتوي الذرات على جسيمات تسمى) :البروتونات) و(النيترونات) و(الإلكترونات )وتتكون البروتونات والنيترونات من جسيمات صغيرة يطلق عليها (الكوارات) تربطها
جسيمات تسمى ) القلوانات.(
وتكوِن الذرات جسيمات كبيرة تسمى الجزيئات، وهذه المركبات إما عضوية أو غيرعضوية. والعضوية هي التي يوجد معظمها في الكائنات الحية (حيوانية ونباتية) وتحتوي على ذرة الكربون وتتكون من جزيئات كبيرة قد تحتوي على آلاف الذرات.
أصبح العلم الحديث يعجز ويحار في فقه ذلك ولا يستطيع أن ينفي أي شيء؛ لأنه لم يفقه هذه الحياة الدنيا، ولا هذه السماء الدنيا، فأصبحوا لا يستطيعون أن يوجدوا لغة يفهمونها للأطوال والأبعاد الكونية، ولذلك تجدون الأبعاد الفلكية تختلف جداً عن الأبعاد المعروفة لنا في الأرض، نَحْنُ نقيس المسافات- مثلاً- بالميل وبالكيلو، لكن علماء الفلك يقيسون المسافات بالسنة الضوئية، فالقمر- مثلاً- يستغرق نوره حتى يصل إِلَى الأرض ثانية واحدة تقريباً، لأن القمر يبعد ثلاثمائة ألف كيلو متر، فالقمر في ثانية واحد يصل نوره إِلَى الأرض، لكن الشمس يصل نورها إِلَى الأرض بعد ثمان دقائق، لأنها تبعد " ٩٣ " مليون ميل من الأرض تقريباً، فإذا كَانَ نور الشمس يصل إلينا وهي عَلَى بعد " ٩٣ " مليون ميل من أميالنا المعروفة في الأرض في ثمان دقائق .
فإذا قسناها بالسنة الضوئية فكم ستكون ملايين؟ لا نستطيع أن نُعبر عنها إلا عن طريق الأس أو القوة، يقول إنشتاين : إن حجم الكون تقريباً ١٠ أُس 82 ، يعني: عشرة مضروبة في نفسها اثنين وثمانين مرة، وليس هناك اصطلاح رياضي نعبر عنه،وإنما بلغة الأرقام فقط نعبر عنها، عشرة مضروبة في نفسها اثنين وثمانين مرة من السنين الضوئية، ومع هذا فما يزال هذا الكون في تمدد واتساعٍ ولا يعنون بذلك -أي: أهل العلم الحديث- إلا ما كَانَ دون السماء الدنيا، أي: الفراغ بين هذه الأرض التي نعيش عليها وبين السماء الدنيا هو فقط الذي لا يتمدد، ولذلك أوجدوا وحدات جديدة للقياس.
*أبعاد الكون:
في الزمن الأول كان الإنسان يتعامل مع بعد واحد في حياته هذا جاء من احتياجه للبحث عن طعامه فكان يستخدم رمحه لاصطياد فريسته وبالتالي كان يقذف رمحه في اتجاه الفريسة حيث ينطلق الرمح في خط مستقيم وحركة الرمح هنا تكون في بعد ومن ثم احتاج الإنسان ليزرع الأرض وبالتالي احتاج إلى x. واحد وسنرمز له بالرمز x التعامل مع مساحة من الأرض تحدد بالطول والعرض وهذا يعد استخدام بعدين هما لأنه بدونهما لاستطيع تقدير مساحة الأرض المزروعة. وعندما احتاج الإنسان y و للبناء أخذ يفكر ويحسب في البعد الثالث وهو الارتفاع. وهذه هي الأبعاد الثلاثة والتي كانت الأساس في حسابات الإنسان الهندسية، وحتى مطلع القرن x,y,z العشرين اعتبرها الإنسان كافية لحل كل المسائل التي تقابله على سطح الكرة الأرضية. وحتى يومنا هذا نعتمد على الأبعاد الثلاثة في تنقلاتنا وسفرنا وحساباتنا.....والبعد الرابع وهو الزمن .
فالبعد فيزيائياً: هو مصطلح يقوم بالأساس على وصف حالة ما في هذا الكون بغض النظر عن هذه الحالة أو هذا البعد ما دامت الحالة موجودة. فلا يمكن أن نحدد لجسم مختفيا أو معدم أبعاداً خاصة به لتعذر إمكانية تحديد موقعه في الفراغ أو تعيين وقت تواجده. وكلما تعددت هذه الأبعاد زادت الدقة في تعيين الحالة أياً كانت .
فنحن نعرف أننا إذا سرنا الأمام وللخلف فهذا يسمى بعدا ، وإذا سرنا يمينا أو يسارا فهذا بعد ثان وإذا ارتفعنا إلى أعلى أو هبطنا إلى أسفل فهذا يمثل البعد الثالث.وبعد اكتشاف النظرية النسبية أضيف إلى هذه الأبعاد ثلاث الفراغية بعدا رابعا وهو الزمن. وقد أضاف ألبرت أينشتاين في النظرية ، (X,Y,Z) ويرمز لها في علم الرياضيات النسبية عام ١٩٠٥ البعد الزماني المختص بالوقت .
تلكهي ، (X,Y,Z,W) فأصبحت جملة الإبعاد التي تصف حياتنا نحن بالشكل الأربع أبعاد التي نخضع لها في حال كنا وسنكون ، مادمنا أحياء نرزق
مكونات اللامتناهي في الصغر :
مكونات الذرة: تتكون الذرة Atomتتكون من الكترونات سالبة الشحنة تدور في مدارات متباينة حول نواة صغيرة الحجم ، وذات كتلة كبيرة .
وتتكون النواة بشكل رئيس من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة .
الجدول الآتي يبين أوصاف مكونات الذرة :
مكانه في الذرة الشحنة الكتلة الجسيم
وحدة الشحنة كولوم وحدة كتلة ذرية كيلو غرام
خارج النواة +1 -1.6 ×10-19 0.0005486 9.11 × 10-31 الكترون
داخل النواة -1 +1.6 ×10-19 1.007276 1.67× 10-27 بروتون
داخل النواة لا يحمل شحنة 1.008665 1.67 × 10-27 نيوترون

العدد الذري والعدد الكتلي Atomicnumber & Mass number
يمثل العدد الذري لذرة العنصر المتعادلة عدد البروتونات أوالالكترونات ، فالذرة المتعادلة تحتوي على عدد متساو من الالكترونات سالبة الشحنة والبروتونات موجبة الشحنة .
أما العدد الكتلي للذرة فيمثل مجموع البروتونات والنيوترونات ( مجموع ما داخل النواة ) .

مكونات اللامتناهي في الكبر :
الكون : ـ فضاء واسع جدا , لانهائي الابعاد , لا نملك معلومات دقيقة ومؤكدة عن كينونته وصيرورته وبدايته وحجمه .
المادة الكونية : ـ كل ما يحتويه الكون من نجوم وكواكب وأقمار وتوابع أخرى ومذنبات ونيازك وغبار كوني , متناثرة جميعها في أرجاء الكون اللامتناهي .
تماسك المادة :
أوجد الفيزيائيون و المكتشفون خلال القرون الماضية صورة متعارف عليها للتركيب الأساسي للمادة و الذي يسمى ب: النموذج الاعتيادي للجسيمات و القوى الأربع. حيث يفترض النموذج وجود 12 نوع لجسيمات المادة هي: فوق و تحتup/ down )، ساحر و غريب " Charm / Strange )، أعلى و أسفل ( Top / Bottom)، الإلكترون (Electron) و الميون (Muon)والتاو ( Tau)،إلكترون نيوترينو ( Electron-neutrino) وميون نيوترينو (Muon-neutrino ) وتاو نيوترينو(Tau-neutrino).
و أربع قوى هي: الجاذبية ( Gravitation)، القوة الضعيفة (Weak Force )، القوة القوية ( Strong force ) و القوة الكهرومغناطيسية ( Electromagnetic Force).
و تفسر كلها مجتمعة مكونات المادة وتفاعلاتها.
إن فرضية النموذج الاعتيادي للمادة تم اختبارها بعدة طرق للتأكد من صحتها حيث تم بفضلها تفسير العديد من الظواهر الفيزيائية المهمة مما يؤكد أكثر على صحتها. لكن هذا لا يشبع الفيزيائيين حيث أنهم يعمدون الآن لاكتشاف ما وراء النموذج الاعتيادي للمادة لثقتهم العمياء أن مجال العلوم واسع ولا ينضب.
الفعل المتبادل التجاذبي :
* قانون نيوتن :
لعلك تتذكر دوماً القصة التي تروى عن اسحق نيوتن عندما كان مستلقياً في ظل شجرة ، ثم سقطت على رأسه التفاحة التي
ربما تكون قد نبهته إلى أن كل الأجسام في الكون تتجاذب مع بعضها البعض . وقد قام نيوتن بعد ذلك بتحليل بعض البيانات المتعلقة بحركة القمر حول الأرض ، وتوصل إلى أن القوانين الرياضية التي تنظم حركة الكواكب هي نفسها التي تحدد قوة جذب الأرض للتفاحة .
وقام اسحق نيوتن في العام 1686 بنشر قانونه في الجذب العام والذي ينص على ما يلي :
" كل جسم في الكون يؤثر بقوة جذب على جسم آخر ، ومقدار هذه القوة يتناسب طردياً مع حاصل ضرب الكتلتين وعكسياً مع مربع المسافة بينهما"
حيث :
ك1 : كتلة الجسم الأول
ك2 : كتلة الجسم الثاني
ف : المسافة بين مركزي الجسمين

ق جـ : قوة الجذب المتبادلة بين الجسمين
ج : ثابت الجذب العام ويساوي 6.672 × 10-11 نيوتن.م2 / كغ
ويُسمى هذا القانون عادة بقانون التربيع العكسي وذلك لأن القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين مركزي الجسمين .
وإذا نظرت أدناه :
فإن الكتلة ( ك2 ) تؤثر على الكتلة ( ك1) بقوة مقدارها ( ق21 )، والكتلة ( ك1 ) تؤثر بقوة مقدارها ( ق12 ) على
الكتلة ( ك2 )
إذا أردت رفع حقيبة عن سطح الأرض فيجب أن تؤثر عليها بقوة إلى أعلى, وإذا أراد سائق تغيير اتجاه سير العربة التي يقودها فإنه يؤثر بقوة على مقود السيارة .
ولعلك تلاحظ من الأمثلة السابقة ومن أمثلة حياتية عديدة أنه لكي تغير الحالة الحركية للجسم فلا بد من وجود قوة وهذا ما ينص عليه القانون الأول لنيوتن :
" يبقى الجسم الساكن ساكناً, ما لم تؤثر فيه قوة , يبقى والجسم المتحرك متحركاً وبسرعة ثابتة وفي خط مستقيم, ما لم تؤثر عليه قوة محصلة تعمل على تغيير مقدار سرعته أو اتجاهها أو الاثنين معاً ".
وينبثق عن هذا القانون مفاهيم عديدة أهمها :
1- القصور الذاتي :
والقصور هو ممانعة الجسم لأي تغيير في حالته الحركية, أو عدم قدرته على إحداث تغيير في حالته الحركية, فالجسم لا يستطيع ( بنفسه ) أن يغير حالته الحركية, ولا بد من وجود قوة خارجية تعمل على ذلك.
2- كتلة الجسم :
وكتلة الجسم هي كمية فيزيائية , كلما ازدادت ازداد القصور الذاتي للجسم, فتحريك صخرة كبيرة يحتاج إلى قوة أكبر من تلك اللازمة لتحريك صخرة صغيرة .
3- القــــــوة :
والقوة هي المؤثر الذي يؤثر في الأجسام فيؤدي إلى تغيير حالتها الحركية. والقوة تعمل على إحداث التغييرات التالية :

1- إيقاف الجسم المتحرك.
2- تحريك الجسم الساكن .
3- زيادة سرعة الجسم المتحرك.
4- تقليل سرعة الجسم المتحرك
5- تغيير اتجاه الجسم المتحرك.
* تجربة كافنديش :
هل سمعت عن قانون نيوتن لقوة الجذب بين الكتل الكبيرة؟ إنه أحد القوانين الشهيرة المستخدمة بكثرة في العلوم الفلكية. ورغم بساطته، فإنه يمثل قاعدة الحسابات الفلكية الخاصة بتحديد أوزان الكواكب.
وهذا القانون ينص على أن قوة الجذب بين جسمين تتناسب طرديا مع وزنيهما وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين مركزيهما . فكلما زادت الكتلة زادت قوة الجذب، وكلما زادت المسافة، قلت قوة الجذب، ولنبدأ بتحديد وزن كوكب الأرض طبقا لهذا القانون، فلأننا نعرف نصف قطر الأرض يمكن أن نستخدم القانون الأرضي للجاذبية لحساب وزن الأرض بعلاقة قوة الجاذبية لجسم معين (وزنه) على سطح الأرض باستخدام نصف قطر الأرض كمسافة بينهما.
ونحتاج هنا أيضا إلى قيمة ثابتة تناسب قانون الجاذبية الكوني (يرمز له بالحرف ج). هذه القيمة قد حددت معمليا بواسطة هنري كافنديش في القرن الثامن عشر وذلك بقياس القوة الأفقية بين كرات معدنية وزن كل منهما واحد كيلوجرام والمسافة بينهما واحد متر وكانت النتيجة هي القوة المتناهية في الصغر 67 ،6 x 10 11 نيوتن. وقد حدد كافنديس هذا الثابت بقياسات دقيقة في التجربة التي تسمى «تجربة وزن الأرض».
وبمعرفة وزن الأرض ونصف قطرها، والمسافة بين الأرض والشمس يمكن حساب وزن الشمس وذلك باستخدام نفس قانون الجاذبية السابق بين الكتل الكبيرة، والذي يحدد قوة الجذب بين الأرض والشمس بأنها تساوي وزن الأرض مضروبا في «ج» مضروبا في وزن الشمس مقسوما على مربع المسافة بينهما وهذه القوة هي نفسها القوة الطاردة المركزية التي تجبر الأرض على دورانها في فلكها شبه المستدير حول الشمس والتي تساوي وزن الأرض مضروبا في مربع سرعتها مقسوما على المسافة بينها وبين الشمس.
وبتحديد المسافة بين الأرض والشمس بالقياسات الفلكية، يمكن قياس سرعة دوران الأرض حول الشمس ومنها يمكن تحديد كتلة الشمس وبتحديد كتلة الشمس يمكن تحديد كتلة أي كوكب في المجموعة الشمسية.
إن الأمر يبدو معقدا بعض الشيء، ولكن ترتيب الحسابات فيه مسألة أساسية. أولا نحدد نصف قطر الأرض، ثانيا نحدد قيمة «ج» ثالثا نحسب المسافة بين الأرض والشمس ثم نحسب سرعة دوران الأرض، وبعد ذلك نحسب كتلة الشمس ثم نحسب كتلة أي كوكب بعد ذلك.

* الفيزيائي جورجي وقانون نيوتن :
ربما يتساءل البعض عن تطبيق قانون نيوتن لقوى الجذب بين الكتل، وعلاقته بحياتنا اليومية، فجسمنا نفسه معرض لتلك القوى المختلفة، ولكن تأثير هذا القانون يظهر فقط في الكتل الضخمة مثل الكواكب والنجوم والشموس، ولكن في الأجسام على سطح الأرض تأثيره معدوم.
عند حساب كتلة كوكب باستخدام قانون الجاذبية، لابد من الأخذ في الاعتبار قوى الجذب الأخرى المؤثرة عليه من الكواكب الأخرى، فإذا كان للكوكب قمر يدور حوله، فإن الأمر يكون يسيرا بعض الشيء لأنه بمتابعة القمر التابع للكوكب نستطيع تحديد وزنه طبقا لقانون نيوتن. أما إذا لم يكن للكوكب قمر تابع له، فإن الأمر يكون أكثر تعقيدا. فمثلا كوكب عطارد والزهرة ليس لهما أقمار تابعة لهما، ويؤثران على بعضهما البعض، فإن معدلاتهما الرياضية تكون أكثر صعوبة، أما النجوم البعيدة والتي لا نعلم عنها الكثير، تكون أوزانها تقديرية إلى حد كبير.
- الفعل المتبادل الكهرومغناطيسي: وهو مسؤول، بمظهره الكهربائي، عن تماسك الذرات والجزيئات والأطوار المكثفة.

القوى الأساسية في الطبيعة
تتماسك المادة ببعض القوى نذكر منها :
* قوى الجاذبية :
تؤثر في الأجسام المادية كافة ، فنحن موجودون على سطح هذه الأرض بفعل هذه القوة ، وكذلك تحجز المياه في الأنهار وتستقر في البحار والمحيطات بالفعل ذاته ، وينتشر الهواء حول الأرض بتأثير الجاذبية على جزيئات الهواء وتخضع الأجسام المتأثرة بهذه القوة في حالتي الحركة والسكون إلى قوانين نيوتن وما ينتج عنها . ويمتد تأثير فعل الجاذبية هذا من أصغر الجسيمات الموجودة في الطبيعة والتي تدعى " الجسيمات الأولية "
elementary particles - مثل مركبات النواة ، أي البروتونات والنيترونات وجسيمات أخرى إلى أكبر الأجسام الموجودة في الكون ، أي إلى حشود المجرات .
يطلق على العلم الذي يهتم بدراسة التفاعلات أو التأثيرات المتبادل بين الجسيمات الأولية "الفيزياء الصفرية " أو " الميكرو فيزياءmicro physics وعلى العلم الذي يهتم بالتفاعلات على النطاق الأكبر ، أي بمجمل الأجسام المدروسة " الفيزياء الكبرية " أو العيانية أو الماكرو فيزياء macro
" macrophysics .
* القوى الكهربائية :
تؤثرعلى الجسيمات ( الأجسام ) المشحونة فقط وهي إما أنها تنافرية تؤدي إلى ابتعاد الجسيمات ( الأجسام ) المشحونة عن بعضها إذا كان الجسيمان المتفاعلان يحملان شحنة من النوع نفسه ، أو أنها تجاذبيه ( تؤدي إلى اقتراب الجسيمان المتفاعلان من بعضها حتى التلامس إن أمكن ) إذا كان الجسيمان المتفاعلان يحملان شحنتين من نوعين مختلفين ، وذلك لأنه يوجد نوعين من الشحنات ( خاصة أطلق عليها شحنة لها حالتين ) موجبة وسالبة . يعبر قانون كولون في الكهرباء الساكنة عن هذه القوى وتعبر قوانين مكسويل عن الأفعال المتبادلة بين الأجسام في حالة كون الشحنات متحركة ، مثل التيار الكهربائي الذي يسري في الأسلاك الكهربائية.

*القوى النووية الضعيفة :
اكتشف هذا النوع من القوى لأول مرة عند ملاحظة عملية نووية تعرف " بتفكك بيتا " nuclear - decay ، وعلى الرغم من أن كافة الهادرونات (الباريونات) والليبتونات - الجدول (II ) - تشارك في العمليات التي تخضع لهذه القوى إلا أن هذه التأثيرات تكون محجوبة ( لا نشعر بها ) بفعل القوى الكهرطيسية الشديدة وغيرها ومدى هذه القوى قصير جداً– الجدول.

* القوى النووية الشديدة :
مرت هذه التسمية بمرحلتين حيث أطلقت في البداية على القوى الفاعلة بين مكونات النواة ، أي البروتونات والنيترونات ، وتعمل على التغلب على قوة كولون التنافرية المؤثرة على البروتونات كونها مشحونة إيجاباً ، وبالتالي تعمل على تماسك النواة واستقرارها . وبعد أن اكتشف أن كل من البروتونات والنيترونات ليست أجساماً بسيطة إنما مركبة من جسيمات أخرى أطلق عليها " الكواركات " أشير إلى القوى النووية الشديدة على أنها القوى الفاعلة بين هذه الجسيمات.

[djamel-bitam]

الكواركات . . لبنات المادة
تعلمنا جميعا أن تقسيم أية مادة إلى أجزاء أصغر ينتهي بنا إلى الذرة، وهي أصغر جزء من المادة يحمل صفاتها. فإذا قسمنا الذرة لم يعد ما نحصل عليه يحمل صفات المادة التي بدأنا بها. وهذه الذرة تتكون كما نعلم من نواة تحيط بها إلكترونات، وتتألف النواة من تكتل من البروتونات والنيوترونات. وهكذا فقد انتهى بنا التفتيت والتقسيم إلى هذه الجسيمات الثلاثة. ونعلم أن البروتون والنيوترون يكادان يتماثلان في كل شيء سوى أن البروتون يحمل شحنة بينما النيوترون متعادل. أما الإلكترون فهو القاسم المشترك في كل المواد حيث أنه يتواجد في كل الذرات ابتداء من الهيدروجين الذي تتكون نواته من بروتون فقط إلى اللورانسيوم الذي تتكون نواته من 103 بروتونات و 154 نيوترونا. ويمكن للذرات أن تتبادل الإلكترونات بل ويمكن للإلكترونات أن تتجول بحرية بين الذرات في بعض المواد.

لكن هذه ليست نهاية المطاف، وليست هذه الجسيمات الثلاثة هي اللبنات الأساسية للمادة. فمع التقدم التكنولوجي، ومع بناء مسارعات أكثر تقدما وأعلى طاقة، أمكن تسريع البروتونات إلى طاقات عالية، وعندما وضعت حزمتان بروتونيتان عاليتا الطاقة في وضع تصادمي رأينا جسيمات تتناثر من هذا التصادم ، وهي بالتأكيد ليست تكسر الكرة البوتونية إلى شظايا عشوائية كما لو كسرنا كرة زجاجية. بل إن هذه الجسيمات لها خواصها وشخصيتها و"لونها" بل و"نكهتها" !!. . . . إذن ما هي القصة؟. وما هي اللبنات الجديدة للمادة؟. هذا ما سنحاول الإجابة عليه الآن ، ولعل من المفيد أن نأخذ نظرة عامة وشاملة للوجود المادي ككل.

بادئ ذي بدء تشكل الجسيمات الأولية بما تبنيه من مادة في كل مكان، جزءا من موجودات الكون، بينما يوجد الجزء الآخر على شكل طاقة. وكثيرا ما تتم التحولات بين المادة والطاقة إذا توفرت شروط هذا التحول. وكما جعل الله سبحانه وتعالى الكثير من مخلوقات الكون أزواجا لغاية ما، فقد جعل سبحانه كذلك الجسيمات الأولية أزواجا. فكل جسيم له زوج يسمى ضديد ( أو اختصارا ضد) هذا الجسيم. والضد يماثل ضده في كل شيء ما عدا الشحنة حيث يمتلك الضدان شحنتان متعاكستان. فالسالب ضده موجب والمتعادل ضده متعادل . وإذا التقى الضديدان (بالتصادم مثلا) تحولا فورا إلى طاقة. وإذا نظرنا إلى الطاقة على أنها شكل "منفوش" من أشكال المادة وإلى المادة على أنها شكل مركز ومكثف من أشكال الطاقة، فسوف نعلم أن لا ضياع أو إفناء لهذا أو لذاك. وأن كمية المادة المتحولة لطاقة يمكن أن تعود بالتمام والكمال إلى مادة بنفس الكمية إذا ما تسنى لها ذلك. كما يمكن لجزء من مادة الجسيم أن تتحول إلى طاقة كما هو الحال عندما يفرمل الإلكترون فيطلق حبيبة من الطاقة على شكل أشعة سينية. ويمكن لجسيم أن يمتص جزءا من الطاقة فتزيد كتلته كما يحدث للإلكترون في تصادم أو تأثير كومبتون فكأنما أخذ الإلكترون هذه الطاقة ليضمها إلى كيانه فتصبح جزءا منه.
نعود إلى الجسيمات الأولية التي تبني الوجود المادي لهذا الكون. فكما أن البيت الكبير يشيد من قطع طوب صغيرة، فكذلك تبنى المادة من لبنات أولية . وكما أن بناء البيت لا يكون بالطوب وحده ، بل نحتاج إلى المادة الإسمنتية البينية التي تمسك الطوب بعضه ببعض وتجعل البناء كلا متماسكا، فكذلك تكون الجسيمات؛ منها ما هو هيكل البناء ومنها ما هو الرابط واللاحم للأجزاء الهيكلية بعضها ببعض. وإذن فالجسيمات الأولية ككل تتكون من نوعين وتصنف تبعا لذلك في عائلتين : الخفائف ( اللبتونات ) والثقائل ( الهادرونات ).
الخفائف (اللبتونات):
من أشهر أعضاء هذه العائلة الإلكترون وضديده االبوزيترون . وتملأ الإلكترونات المسافات بين النوى في ذرات المادة كما تسبح بحرية في المعادن لتوصل الكهرباء والحرارة وتحدد الكثير من الصفات الفيزيائية والكيميائية للمواد. تتدرج الخفائف من الخفيف جدا إلى الخفيف إلى الأقل خفة، ويبين الجدول التالي أسماء وبعض صفات عائلة الخفائف :

يرافق كل جسيم من هذه العائلة جسيما يسمى نيوترينو. فالإلكترون يرافقه نيوترينو الإلكترون والميون يرافقه نيوترينو الميون وكذلك التاوون. والنيوترينو جسيم في منتهى الصغر بحيث كان يعتبر عديم الكتلة ، إذ دلت التجارب على أن كتلة نيوترينو الإلكترون لا تكاد تصل إلى 60 لكف أي أقل من 1×10-4 من كتلة الإلكترون . وتزيد كتلة نيوترينو الميون عن ذلك ولا يزال الأمر غامضا بالنسبة إلى نيوترينو التاوون. ويظهر ترافق هذه الجسيمات خلال التفاعلات النووية التي تكون هذه الجسيمات طرفا فيها . والجسيم المستقر في هذه العائلة هو الإلكترون بينما الميون والتاوون جسيمات غير مستقرة إذ أن عمر النصف لهما هو من رتبة 10-6 و 10-12 ثانية على الترتيب . أما النيوترينوات فهي مستقرة إجمالا , وربما كان نيوترينو الإلكترون يعتبر أكثرها استقرارا . وحيث أن لكل جسيم ضديدا فهذا يعني أن عدد الجسيمات في عائلة الخفائف هو 12 جسيما. تعتبر الخفائف من حيث الزخم الزاوي فيرميونات ، ذلك أن غزلها = نصف .
الثقائل ( الهادرونات) :
وأشهرها البروتون والنيوترون اللذان يكونان نوى الذرات لكنهما نادرا ما يوجدان بشكل حر في الظروف العادية ( التي تلائم الإنسان) . على أنهما والثقائل كلها لا تعد جسيمات أولية لأنه أمكن تجزأتها إلى جسيمات أصغر . والأحرى بنا إذن في بحثنا عن الجسيمات الأولية أن نبحث أولا عن اللبنات الأساسية للمادة ، تلك التي تبني أعضاء عائلة الثقائل . فعائلة الثقائل ليست هي لبنات المادة بل هي قطع تبنى من اللبنات وتستخدم ككل في البناء ، ومثال ذلك الجدران التي تستخدم في بناء البيوت الجاهزة . فالجدار يبنى من لبنات ثم يجمع مع جدران أخرى لبناء البيت. وباختلاف حاجتنا للجدار يختلف عدد ونوع الطوب الذي نستخدمه . ولكن كيف نربط هذا بما نحن بصدده من لبنات المادة ؟! دعنا نستجلي حقيقة الأمر. توجد في الطبيعة ستة لبنات أساسية فقط تستخدم في بناء كل أشكال الوجود المادي ، وتسمى كل لبنة من هذه اللبنات كوارك.ويبين الجدول التالي مجموعة الكواركات الموجودة في الطبيعة:



ربما تكون التسميات غريبة لكن استخدامها شاع حتى لم يعد أحد يفكر في معناها بل في الكوارك الذي تمثله كل تسمية . ثم أن الاستغراب لا موجب له إذ نرى من الرجال من يسمى "غريب" ومن النساء من تسمى "فاتن" . والكواركات هي فيرميونات أيضا باعتبار غزلها = نصف . ونلاحظ أن الشحنة الكواركية هي ثلث أو ثلثا شحنة الإلكترون وليست عددا صحيحا منها ، بينما كانت أ صغر شحنة أمكن الحصول عليها تجريبيا هي شحنة الإلكترون أو مضاعفاتها. وربما يعني هذا أنه لا يمكن للكوار ك أن يوجد حرا ، إذ لم يسجل حتى الآن اكتشاف كوارك حر والغالب أنه لا يمكن أن يتواجد إلا في تكتلات من اثنين أو ثلاثة كواركات وبهذا فهو يشكل الكتل اللازمة لبناء المادة . وتقسم التكتلات الكواركية في عائلة الثقائل إلى ثلاث زمر هي : الميزونات ، الباريونات و ضديد الباريونات . ويتواد كل من هذه الزمر على شكل جسيمات مستقلة يمكنها التجمع لتكوين مادة أكبر .
ونتناول فيما يلي كلا من هذه الزمر على حدة:
الميزونات:
يتكون الميزون من كوارك وضديد كوارك ، ويحكم هذا التكوين شرط أن تكون الشحنة الكلية هي من مضاعفات شحنة الإلكترون (لك) موجبة أو سالبة أو صفر . وبذلك فإن ضم أي كوارك وأي ضديد سيحقق هذا الشرط . ويبين الجدول التالي بعضا من أسماء وخصائص هذه

الميزونات :