نظرية النموذج المعياري

النموذج العياري يتضمن نوعين من الجسيمات الأولية:فرميونية وبوزونية. الفرميونات عبارة عن جسيمات لها عزما مغزليا يساوي 1/2 وتخضع لمبدأ باولي في الاستبعاد، الذي ينص على أنه لا يمكن لفرميونين أن يتشاركا في الحالة الكمومية ذاتها (الحالة الكمومية هي وصف حالة الإلكترون رياضيا من حيث اعداد الكم الاربعة وهي 1.عدد كم رئيسي 2.عدد كم مداري أو الثانوى 3.عدد كم مغناطيسي 4.عدد كم مغزلي)، ونجد على سبيل المثال أن إلكترونين في الذرة المشتركان في عدد كم الرئيسي وعدد كم الثانوي وعدد كم المغناطيسي يتخذ أحدهما الحالة المغزلية الكمومية + 1\2 ويتخذ الإلكترون الآخر الحالة المغزلية الكمومية -1\2 لاختلاف اتجاهما في المدار الواحد. وبالمقابل تملك البوزونات لف مغزلي أو عدد كم المغزلى صحيحا (عزمها المغزلي = 0 أو 1) ولاتخضع لمبدأ باولي بالاستبعاد. بعبارة أخرى الفرميونات جسيمات مادية تشكل أساس المادة، في حين أن البوزونات هي الجسيمات التي تنقل القوى الثلاث، مثل الفوتونات التي تحمل القوة الكهرومغنطاسية

في النموذج العياري، تندمج نظرية التآثر الإلكتروني-الضعيف (القوة الإلكترونية الضعيفة) التي تصف (التآثرات الضعيفة والكهرطيسية) مع نظرية الكروموديناميك الكمومي. جميع هذه النظريات هي نظريات مقياسية (gauge theories)، أي أنها تعدّ نموذجا للقوى بين الفرميونات بمزاوجتهم مع البوزونات التي تتوسط (تحمل) القوى المتبادلة بين الجسيمات المادية.

يكون اللاغرانغي (Lagrangian) لكل مجموعة من البوزونات الوسيطة لامتباينا بالنسبة لتحويل يدعى التحويل المقياسي (gauge transformation)، لذلك يشار للبوزونات الوسيطة الحاملة للقوى (mediating bosons) بالبوزونات الغَيجية (gauge boson).

في أوائل أبريل 2011 أكدت نتائج مصادم الهدرونات الكبير اكتشاف سابقه، تيفاترون التي كان قد لاحظها عام 2008. وجد العلماء أن الكوارك العلوي وهو الكوارك الأثقل بين الكواركات الستة يتصرف على نحو شاذ عند الطاقات العليا (فوق 450 غيغا إلكترون فولت) حيث أن 45% من الكواركات العلوية تعبر مسار حزمة البروتونات بينما المتوقع 9%. إن صحت هذه التأكيدات فإن العلماء بذلك قد اكتشفوا قوة أساسية جديدة إضافة للقوى الأربعة المألوفة مسؤولة عن تآثر الكواركات العلوية وهذا يستدعي إعادة نمذجة النموذج العياري.[1][2]

الجسيمات الأولية في النموذج المعياري

تنقسم الجسيمات الاولية بشكل أساسي إلى الفرميونات و الليبتونات.

تنقسم الفرميونات بدورها إلى شقين اولهم الكواركات والتي تتكون من 6 جسيمات منها الكوارك العلوي والكوارك السفلي والكوارك الساحر والكوارك الغريب وأيضا الكوارك القمي والكوارك القعري. نطلق على كل عمود موجود بالجدول اسم الجيل الأول والثاني والثالث بالترتيب من اليسار إلى اليمين. وتنقسم الليبتونات بدورها إلى ستة جسيمات وهي الإلكترون (إلكترون) والميون (ميوون) والتاو (تاوون) وأيضا النيوترينو الالكترونى وهو ما يدعى بالنيوترينو الطبيعى (إلكترون نيوترينو) والنيوترينو الميون (ميوون نيترينو) والنيوترينو التاو (تاو نيترينو).

تتميز الفرميونات بخواص من أهمها أن جميع الفرميونات لها شحنة وتتاثر بالحقل المغناطيسى ما عدا النيوترونات ليس لها شحنة ولا تتاثر بالحقل المغناطيسى

تنقسم الجسيمات الأولية أيضا إلى أربع بوزونات وهي تعدّ حاملات القوى الطبيعبة، ومنها:

1. بداية ببوزون بالقوى النووية القوية وهو الغلوون بوزون (غلوون) وهو القوة المسئول عن تغير لون الكوارك ولون الكوارك ما هو الا خاصيه للكواركات فقط ويطلق على هذه الخصية اسم الشحنة اللونية وتفسرها نظرية ديناميكا لونية كمومية
2. بوزون القوة النووية الضعيفة هو z و -w و +w وهم يتفاعلوا مع جميع الفرميونات والفوتون
3. بوزون القوة الكهرومغنطيسية هو الفوتون ويتفاعل مع جميع الجسيمات التي لديها شحنة ماعدا الغلوون والهيغز بوزون لعدم حملها لشحنة كهربية
4. بوزون الجاذبية ويطلق عليه اسم الجرافيتون وحتى الآن على الرغم من ان اكتشافنا للبوزونات الباقية يجعلنا نتنبا بوجود بوزون للجاذبية وحاليا يعدّ اكتشافه كارثة نظرا إلى ان ميكانيكا الكم لا تتوافق مع الجاذبية على الرغم انها صحيحة حتى الآن

5. يوجد بوزون خامس تم اكتشافة عام 2012 يطلق عليه اسم الهيغز بوزون مما يجعلنا متاكدون من وجود حقل هيغز الذي يفسر وجود الكتلة للجسيمات

• نموذج عياري فائق التناظر الأصغر

• بوابة رياضيات
• بوابة الفيزياء