في عام (1956) تقدم ساكاتا Sakata باقتراح وذلك بعد اكتشاف جسيمة، هو أن جميع الباريونات والميزونات متكونة من أجزاء يطلق عليها تحت الوحدات (subunits) وهي ثلاثية ومتكونة من P ,n ,λ مع جسيماتها المضادة لها.

في هذا النموذج الميزونات تتكون من زوج من الجسيمات (الجسيمة وضديدها) وكما قلنا سابقا ونسبة إلى نظرية المجموعة (نظرية الزمر) فأن حاصل الضرب المباشر للثلاثيات يكون الميزونات:

إما الباريونات فأنها تتكون من ثلاث جسيمات وذلك لحفظ العدد الكمي الباريوني. أما ناتج الضرب المباشر للثلاثيات فيكون الباريونات:

وبعد ذلك، ولأول مرة، لاحظ كل من كلمان و زيواك Zweig – Gellmann عام (1965) بأن نموذج ساكاتا Sakata لم يعطي البناء الصحيح للباريونات وأن النموذج البديل له هو:

والذي يعطي النتيجة الصحيحة والمطلوبة. لقد أطلق كلمان أسم الكوارك (Quarks) على هذه الجسيمات والتي تؤلف الباريونات. ومن علاقة كلمان نيشيجيما أمكن تخمين شحنة هذه الجسيمات الافتراضية (الكواركات) وكما يأتي:

وقد وجد أن شحنة الكوارك هي: شحنة جزئية (fractional) من شحنة الإلكترون وبهذا تكون قيمة شحنة الإلكترون ليست بأصغر وحدة أساسية كما نعرفها.

جميع الأعداد الكمية والخواص الأساسية لجسيمات الكوارك موضحة بالجدول (1–3) أما الأعداد الكمية للكوارك المضاد فهي نفسها مع عكس الإشارات.

 وقد أستطاع كلمان أن يميز الكواركات بعضها عن البعض بالتعبيرات (فوق up) و (تحت down) و(غریب (strange ورمز لها بالرموز على التوالي. وأفترض أن برم كل منها هو 2ħ/1 = S، بينما تختلف الشحنة عليها فهي جزء من شحنة الالكترونات يساوي 1/3 ± أو 2/3 ±.

ونظرا لضعف التحقق عمليا من وجود الكوارك، لذلك فمن المعتقد أن الكوارك لا يستطيع الظهور منفردا، ربما بسبب وجود قوة غير عادية من ناحية الكبر تربطها ببعض داخل الجسيمات مما يمنع هروبها فرادى. ويسمى هذا النوع الجديد من القوى بقوى اللون (color forces) ولأسباب خاصة بميكانيك الكم وجد العلماء أن:

1– الكوارك يوجد على ثلاث صور تميزها الألوان الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق (RBG).

2– ومن البديهي أن هذه العلامات التي تميز الكوارك لا تمت بصلة للألوان المألوفة، وإنما تكون هذه العلامات صفات مميزة للمادة. وتبقى دائما هذه العلامات مختفية داخل الجسيمات، إذ أن جميع الجسيمات لا لون لها، فهي تتكون من خليط من الكوارك له الألوان الثلاثة، فمثلا يحتوي البروتون على ثلاثة كواركات ألوانها الأحمر والأخضر والأزرق ولذلك فالبروتون لا لون له.

3– يرجح العلماء مصدر هذه القوى غير المعتادة بين الكوارك إلى لونها،

مثلما ترجع قوى الجاذبية إلى الكتلة والقوى الكهرومغناطيسية إلى الشحنة. لذلك يدخل مجال القوة اللونية ضمن مجالات القوى الأساسية كالجاذبية والكهرومغناطيسية، ويسمي العلماء هذه النظرية الجديدة لقوى اللون بديناميكا اللونية الكمية (Quantum Chromodynamic QCD).

وتفسير وجود قوى اللون بين الكوارك إلى رابطة كبيرة يحدثها تبادل الكواركات فيما بينها لجسيم معين أطلق عليه الجليون (Gluon). وقد شبه هذا الانتقال إلى حد ما بتبادل الفوتون بين جسیمین مشحونين، وان كانت العملية هنا أعقد من ذلك. فالجسيم الجديد (جليون) له لون يأخذه معه عند انتقاله من كوارك إلى أخر تاركا الكوارك الابتدائي بلون أخر. فالجليون ذرة حاملة للون.

ولكي تتفق نظريات العلماء مع المشاهدات التجريبية كان من الضروري افتراض وجود كوارك رابع غير الثلاثة المعروفة u, d, s سمي (تشارم (charm ويرمز له بالرمز c وتوجد عليه شحنة 2/3 وكتلته 1500 MeV. ثم بعد ذلك أكتشف في مختبر فيرمي الكوارك الخامس وأطلق عله أسم قاع (بوتوم bottom) نظرا لكتلته الضخمة ومن ثم جاءت البحوث النظرية بعد ذلك تؤكد ضرورة وجود كوارك سادس يسمى قمة توب (top) وقد تم التحقق من وجوده عمليا عام 1984 في مختبرات سيرن بسويسرا.

وبوجود ستة كواركات وستة ضديدات لها، كما أن لكل كوارك يمكن أن يكون له ألوان ثلاثة أحمر وأخضر وأزرق لذلك يكون العدد الكلي للكوارك هو ستة وثلاثين.

من النماذج الأخرى للكوارك، هو أنه ظهرت فكرة جديدة وهي أن الكوارك يكون حاملا لشحنة كاملة (1e) بدلا من جزء من الشحنة (e) وقد عرض هذا النموذج من قبل باكري (Bacry) عام 1964 ولي (Lee) عام 1965.

أما النموذج الأخير الذي قدم من قبل فاينمان (Feynman) عام (1964)، في هذا النموذج لخص فاينمان بأن النيوكليونات والهيدرونات الأخرى عند ارتباطها تكون جسيمات البارتون (Partons). هذا النموذج أستخدم بصورة واسعة ولاقى بعض النجاحات في استطارة اللبتون – هايدرون على كل حال، جميع هذه النماذج درست تجريبيا ووجد أن لكل نموذج صعوباته الخاصة والمعينة. الشكل (8–3) يوضح بأن الهايدرونات مكونة من ثلاثة كواركات بينما الميزونات مكونة من كوارك – ضديد الكوارك.

الشكل (8–3)

هنالك تجارب عديدة استخدمت فيها المعجلات الكبيرة والحديثة وذلك لإنتاج جسيمات الكوارك والجسيمات الأولية الأخرى. ففي هذه التجارب كانت تقذف بروتونات ذات طاقة عالية جدا على هدف ما. أذن، البحث عن هذه الجسيمات الجديدة كان يجري من خلال دراسة نواتج التفاعلات. أن الطرق التجريبية التي أجريت للتعرف على هذه الجسيمات اعتمدت على حساب الشحنة أو الكتلة ففي النوع الأول كانت فكرة الطاقة الضائعة هي التي تحدد الشحنة للجسيمات. لذلك استخدمت العدادات الوميضية أو الكواشف المرئية الأخرى مثل غرفة الفقاعة لهذا الغرض. أما النوع الثاني فهو لإيجاد الكتلة بغض النظر عن الشحنة الكتلة تم قياسها من خلال السرعة (عندما يكون الزخم ثابتا وذلك بواسطة عدادات شرنكوف مثلا.

مواضيع ذات صلة

Normal modes

Waves in three dimensions

Probability amplitudes for particles

The random walk

Nuclei and particles

الزخات الهوائية Air Showers

النيوترينات Neutrinos

النيوكليونات Nucleons

النوى الثقيلة Heavy Nuclei

المركبة الكهرومغناطيسية

الميونات Mouns

الأشعة الكونية الثانوية Secondary Cosmic Rays