نبذة تعريفية عن نظرية “القوة الكهروضعيفة”

2011 مكتبة الفيزياء القوى في الطبيعة

ليز سونبورن

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

نظرية القوة الكهروضعيفة الفيزياء

نشأ الكون منذ حوالي ثلاثة عشر مليار سنة بحدوث "الانفجار العظيم"، ويعتقد الفيزيائيون أنه خلال اللحظات الأولى بعد هذا الانفجار كانت القوى الأساسية الأربع في واقع الأمر عبارة عن قوة واحدة فقط، ولم تنشأ قوى التجاذب والكهرومغناطيسية والشديدة والضعيفة إلا عندما أصبح الكون بارداً .

لقد حاول الفيزيائيون منذ مدة طويلة أن يعودوا بالزمن أملاً باكتشاف الوحدة الأساسية التي جمعت أشكال القوة المختلفة في الطبيعة.

 

ويمكن القول إن الاكتشاف الذي بيّن لنا أن المغناطيسية والكهرباء عبارة عن قوة واحدة كان بمنزلة الخطوط الأولى نحو توحيد أشكال القوة في الطبيعة.

وفي القرن العشرين حاول ألبرت أينشتاين القيام بالخطوة التالية عندما جرّب التوفيق بين قوانين التجاذب بناءً على نظريته النسبية العامة، وقوانين ماكسويل المعلقة بالكهرومغناطيسية، لكن رغم الجهود الممتدة على ثلاثين سنة أخفق أينشتاين في تطوير نظرية ميدانية موحدة وكاملة.

 

نظرية القوة الكهروضعيفة

أحرز العلماء تقدماً مهماً عبر السنوات القليلة الماضية من خلال التركيز على توحيد أشكال القوة، ما جعل البحث عن موضوع التوفيق بين القوى الأربع أحد أكثر المجالات نشاطاً في الفيزياء الحديثة، وتمثل النجاح الأكبر في هذا المجال الدراسي بتطوير نظرية "القوة الكهروضعيفة".

ففي ستينيات القرن العشرين قام ثلاثة من علماء الفيزياء وهم: شيلدون غلاشو وعبد السلام وستيفن واينبرغ، ببذل جهود مستقلة في محاولة منهم للتوفيق بين التناقضات  القائمة في فهمنا للقوة الضعيفة من خلال تطبيق المبادئ المستمدة من نظرية القوة الكهرومغناطيسية.

وقد استطاع هؤلاء العلماء من خلال الحسابات الرياضية أن يبرهنوا على أن القوة الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة وجهان مختلفان لقوة واحدة، وفي العام 1978 أثبتت التجارب صحة هذه النظرية ونال كل من غلاشو وعبد السلام وواينبرغ جائزة نوبل تقديراً لجهودهم الريادية.

 

لقد ساعدت نظرية القوة الكهروضعيفة الفيزيائيين على بناء النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وهذا النموذج القياسي هو عبارة عن نظرية تصف كل الجسيمات المعروفة بالإضافة إلى القوى الثلاث (الكهرومغناطيسية والضعيفة والشديدة) التي تؤثر في تلك الجسيمات.

وبالتالي أسست هذه النظرية ثلاث فصائل للجسيمات الأولية وهي: "الكواركات" و"الليبتونات" و"البوزونات". تُعدّ البوزونات حاملات قوة، وتتألف البوزونات المعروفة من الفوتون (حامل القوة الكهرومغناطيسية)، و"الجلوون" (حامل القوة الشديدة) وجسيمات (W) و(Z) (حاملات القوة الضعيفة).

كما يفترض الفيزيائيون وجود جسيم رابع أطلقوا عليه اسم "جرافتون" مهمته حمل قوة الجذب لكنهم لم يتمكنوا من إثبات وجوده عن طريق الملاحظة.

 

لقد طرحت النظرية الكهروضعيفة العديد من التساؤلات الجديدة أيضاً حول كيفية توحيد ظاهرتين غير مرتبطتين فيما يبدو بأي صلة، وعلى سبيل المثال تعمل القوة الكهرومغناطيسية على نطاق لا محدود، بينما تعمل القوة الضعيفة فقط على مسافات أصغر من نواة الذرّة.

كما أن التفاوت في كتلة حوامل القوتين غير اعتيادي؛ لأن الفوتون لا كتلة له بينما تعدّ جسيمات (W) و(Z) من أكبر الجسيمات الأولية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]