يرد ذكر البروتونات والإلكترونات والنيوترونات والنيوترينو وحتى الكواركات كثيرا في أخبار الاكتشافات العلمية. كل هذه الجسيمات والمجموعة الكاملة للجسيمات الاخرى، هي عبارة عن جسميات ذرية صغيرة جدا لا ترى حتى بالمجاهر الالكترونية. في حين ان الجزئيات والذرات هي العناصر الأساسية للمواد المألوفة التي يمكن ان نراها أو نشعر بها، ولكن هنا علينا ان ننظر داخل الذرات للحصول على معلومات حول هذه الجسيمات الأولية الدقيقة للذرة لفهم طبيعة الكون الذي نعيش فيه. العلم الذي يدرس هذا المجال يعرف باسم فيزياء الجسيمات أو الجسيمات الاولية أو في بعض الاحيان فيزياء الطاقة العالية HEP وهي اختصار لـ High Energy Physics.

لقد افترض وجود الذارت من زمن بعيد بواسطة الفيلسوف الاغريقي ديموغرس، وحتى بدايات القرن العشرين، وقد اعتقد ان الذرات هي وحدة البناء الاساسية للمواد والعناصر. وجاءت البروتونات والنيوترونات والالكترونات كمكونات أساسية عندما اكتشفت في مطلع القرن العشرين بواسطة التجارب التي اجراها العالم رزرفورد واخرون حيث اكتشفوا ان الذرات معظمها فراغ والالكترونات تحيط بنواة مركزية ذات كثافة عالية من البروتونات والنيوترونات.

داخل النواة الوسط يعرف بالنواة وتحتوي على البروتونات والنيوترونات والتي هي تتكون من كواركات. سحابة الالكترونات تحيط بنواة الذرة.

حدث تقدم كبير في مجال علم الفيزياء الجسيمية باختراع معجلات الجسيمات التي تعجل البروتونات والالكترونات إلى طاقات عالية جدا وتصدمهم في النواة وقد ذهل العلماء من تولد الكثير من الجسيمات الجديدة التي نتجت عن التصادمات تلك.

في مطلع العام 1960 تمكنت المعجلات من الوصول إلى طاقات عالية جدا تم من خلالها اكتشف المئات من انواع الجسيمات الجديدة. هل هذه الجسيمات هي جسيمات أولية؟ عمت الفوضى الوسط العلمي حتى اصبح واضحا في نهاية القرن الماضي، من خلال سلسلة تجارب طويلة ودراسات نظرية كثيرة، انه يوجد مخطط بسيط لمجموعتين أساسيتين من الجسيمات الاولية هي الكواركات quarks والليبتونات leptons (من بين الليبتونات الإلكترونات والنيوترونات)، ومجموعة من القوة الاساسية التي تمكن هذه الجسميات من التفاعل مع بعضها البعض. بطريقة يمكن ان نعتبر بها هذه القوى تنتقل من خلال تبادل الجسيمات تعرف باسم البوزونات المقياسية gauge bosons . ومثال على ذلك الفوتون، وهو الجسيم الذي يحمل طاقة الضوء المكممة والتي تنتقل من خلال القوى الكهرومغناطيسية التي نشاهدها في كل يوم.

مع بعض هذه الجسيمات الأولية تشكل العديد من المجموعات التي نشاهدها في حياتنا اليومية مثل البروتونات والنيوترونات وكل الجسيمات الأولية التي شوهدت في تجارب المعجلات. وعلينا ان نذكر هنا ان كل هذه المجموعات من الجسيمات particles تشمل ايضا على مضادات الجسيمات anti-particles، أو بمعنى اخر ما يعرف بالمكمالات المتضادة complementary opposites؟ وهذه التي تكون المادة matter ومضاد المادة.anti-matter

المادة مكونة من جسيمات دقيقة تعرف باسم الكواركات الكواركات تأتي بأنواع ستة مختلفة، الاعلى () والاسفل (1) والساحر (c) والغريب (5) والفوقي (1) والسفلي (6) . الكواركات ايضا تمتلك مضاد لها تعرف باسم الكواركات المضادة وتميز بخط أعلى الرمز الذي يعبر عنها. تندمج الكواركات لتكون جسيمات تعرف باسم الباريونات baryons ، والكواركات ومضادات الكواركات تتحد وتكون الميزونات mesons. البروتونات والنيوترونات ، جسيمات تكون نواة الذرات، وهي امثلة على الباريونات. ومن امثلة الميزونات الكاونز kaons الموجب والسالب.

اليوم، النموذج القياسي Standard Model هو النظرية التي تصف دور هذه الجسيمات الاولية والتفاعلات بينها.

ودور علم فيزياء الجسيمات الأولية هو فحص واختبار هذا النموذج بكل الطرق الممكنة للبحث عن اكتشاف شيء اكثر يقع خلف هذا النموذج. 

مواضيع ذات صلة

كيف سندرس الجسيمات الاولية الآن وهي لم تعد حرة

ماذا عن طبيعة الكون الذي نعيش فيه؟

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