مذكرة لنيل شهادة أستاذ التعليم الثانوي تخصص فيزياء

مقدمة:
إن بوزون هيغز الذي أطلق عليه هذا الاسم نسبة إلى "PeterHiggs" من جامعة Edinbrouh هو الناقص الرئيسي في ما يسمى الآن بالنموذج المعياري standard Model. هذا النموذج هو النظرية السائدة التي تصف المكونات الأساسية للمادة والقوى الأساسية التي تتفاعل بموجبها الجسيمات . فوفقا لهذا النموذج المعياري، تتكون المادة كلها من كواركات quarksولبتونات leptonsيتفاعل
بعضها مع بعض من خلال أربع قوى : القوة الثقالية، القوة الكهرومغناطيسية
والقوة الضعيفة والقوة القوية. فالقوة القوية تربط الكواركات ببعضها لتكون
البروتونات والنترونات والقوة القوية المتبقية تربط البروتونات بالنترونات
لتشكل النوى. أما القوة الكهرومغناطيسية فتربط النوى بالإلكترونات التي هي
نوع من اللبتونات لتكون الذرات، والقوة الكهرومغناطيسية المتبقية تربط
الذرات ببعضها لتكون الجزيئات، أما القوة الضغيقة فهي مسؤولة عن بعض
الأنواع من التفككات النووية. وتأثير كل من القوة الضعيفة يمتد لمدى قصير
جدا في حين أن تأثير القوة الكهرومغناطيسية يمتد إلى اللانهاية.
على الرغم من أن النموذج المعياري يوحد
القوى الثلاثة (ماعدا القوة الثقالية) فثمة أسباب تدعو للاعتقاد بأنه غير
كامل، وهذا مايعطى مدخلا لبوزون هيغز تحديدا. إن بوزون هيغز يكسب النموذج
المعياري تناسقا رياضيا ، ويجعله قابلا للتطبيق في مجالات للطاقة أوسع من
إمكانات المسرعات المتوافرة حاليا، ولكن يمكن أن تصلها المسرعات
المستقبلية. إن أكبر عائق أمام بوزن هيغز هو أنه لم يقم حتى الآن أي دليل
على وجوده. ولفهم كيفية توليد بوزون هيغز للكتلة لابد من دراسة مفهوم
الحقل. والحقل بكل بساطة هو كمية مثل درجة الحرارة معرف في كل نقطة من
الفراغ .
وتكشف الحقول عن وجودها عادة بواسطة تبادل جسيم وسيطي(حامل للتفاعل)،فالجسم الذي يقوم بدور الوسيط في الحقل الكهرومغناطيسي هو الفوتون PHOTONوالجسيمات الوسيطة في الحقل الضعيف هي البوزونات و
، بالمثل يعتبر بوزون هيغز الجسيم الوسيطي لحقل هيغز. يفترض وجود حقل هيغز
ثابتا في الفضاء أي أن الفضاء الخارجي ليس فارغا وإنما يحوي هذا الحقل
الثابت، فما هي مميزات حقل هيغز؟
لكي تمنح الجسيمات كتلة، يفترض لحقل هيغز
أن يكون ذا قيمة ثابتة لاتساوي الصفر حتى في الفراغ. وعلاوة على ذلك يجب أن
يكون حقل هيغز سليما وهو أحد نوعي الحقول الهامة في وصف الجسيمات. فالحقل
السلمي هو الذي يرافق كل نقطة منه قيمة مفردة أوعدد. والحقل المهم الآخر هو
الحقل الشعاعي الذي يرسم عند كل نقطة منة سهم وعليه فالحقل الكهرومغناطيسي
والحقل الضعيف كلها مقادير شعاعية. يجب أن يكون حقل هيغز سلميا، لأنه لو
كان حقلا شعاعيا لاعتمدت كتلة الجسم بشكل عام على اتجاه الجسيم بالنسبة
للحقل، بمعنى آخر إن حقل هيغز عديم السبين SPINLESS.
في أيامنا هذه تستعمل النظرية الكمية
للحقول في كل الميادين المختلفة بالفيزياء المتخصصة بالطاقات العالية .
وتلعب دورا هاما في الفيزياء النووية والذرية. ويمكن أن نتساءل لماذا دراسة
الفيزياء النووية، وفيزياء الطاقات العالية تتطلب تكميم الحقول؟ هذا ما
ستعرض إليه في هذا الموجز، وسنرى كيف أن آلية هيغز ترتكز على تكميم الحقول
وإعادة التنظيم.




























الملفات المرفقة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (755.3 كيلوبايت, المشاهدات 94)