تويت
المادة المضادة هى أحد أسرار كوننا الجميل , قضى عددٌ من عُلماء الفيزياء الفلكية و الفيزياء النَظرية كثيراً من الوقت و الجُهد فى محاولات لفهم الجُسيمات المُضادة و المادة المُضادة من حيثُ تركيبها , سلوكها , سبب وجودها و البحث عنها و محاولة اصطيادها , و نبدأ رحلتنا الآن بتعريف هذه المادة .
فى الفيزياء النَظرية , المادة المُضادة هى تِلك المادة التى تتكون من الجُسيمات المُضادة (Anti-Particles) حيث أن هذه الجُسيمات لها نَفس كُتلة الجُسيمات المُعتادة المُكونة للمادة التَقليدية لكن مُقابلة لها فى الشُحنة الكهربية و اتجاه الدوران المَغزلى الكمومى (quantum spin ) حيث تترابط هذه الجسيمات المُضادة لتكوين المادة المُضادة كما تفعل الجُسيمات العادية لتكوين المادة المعروفة و بِنفَس الكَيفية تقريباً فعلى سبيل المثال :
الجُسيم المُضاد للألكترون يسمى بوزيترون”Positron” و يُرمز له بالرمز e+ (له نفس كُتلة الألكترون و لكن يحمل شُحنة موجبة ) و الجُسيم المضُاد للبروتون يُسمى انتي بروتون “ِAntiproton” و يُرمز له بالرمز p- و عند اتحاد هَذين الجُسّيمين المُضادين تَنتُج ذَرة هَيدروجين مُضادة (Antihydrogen) , و تتلاشى كل من الجُسّيم و الُجسّيم المُضاد عند َتقابلهمُا أو اندماجهما كما ايضاً تتلاشى المادة و المادة المضادة عند تقابلهما مع بعضهما .
و الآن تأتى تلك الأسئلة الهامة , من الفيزيائى الذى توقع وجودها ؟ و لماذا كان وجود مثل تلك الجسيمات ضرورياً ؟
اثناء محاولات الفيزيائى البريطانى (باول ديراك – Paul Dirac) للتوفيق بين كل من النظرية النسبية الخاصة للفيزيائى البرت اينشتين و قوانين الكّم سنة 1928 قادته محاولاته الجريئة عن طريق سلسلة من الحسابات الرياضية المعقدة جداً الى تفسير سلوك الجسيمات الصغيرة جداً و السريعة جداً ( فى هذه الحالة كانت الكترونات متقاربة مع سرعة الضوء )
و قد كان ذلك انجاز رائع لهذا الفيزيائى لكنه لم يتوقف عند ذلك فلقد لاحظ هذا العالم الفذ أن حساباته لن تعمل –فقط- بصورة صحيحة عند تطبيقها على الالكترون ذو الشحنة السالبة بل سوف تعمل بشكل صحيح ايضاً مع فرض أن شحنة هذا الألكترون موجبة ,
و على هذا الأساس توقع ديراك أن هذا الجسيم الذى فرضه ذو الشحنة الموجبة هو الألكترون المضاد ذو الشحنة المقابلة بل و أكد ايضاً أن كل جسيم له جسيم مضاد و كما تكون الجسيمات العادية من الكترونات و بروتونات و نيترونات المادة المعتادة فأن الجسيمات المضادة (antiprotons, antineutrons, and antielectrons) تكون هى الآخرى مواد …لكن مواد مضادة .
و كانت معادلات ديراك من أوائل المعادلات التى افترضت وجود أشياء فى الكون بناء على دراسات نظرية و اثباتات رياضية و ليس دلائل تجريبية و لكنه كان فيزيائى ذو بصيرة نفاذة حيث تم تأكيد وجود الألكترون الموجب Positron عن طريق التجارب التى أُجريت من قبل الفيزيائى الأمريكى (كارل أندرسون ) سنة 1932 م و نال كلاً من العالمين جائزة نوبل تقديراً لمجهودهما .
قد فهم الفيزيائيون أشياء عديدة عن سلوك المادة المضادة بعد إكتشاف “أندرسون” و من اهم هذه الأشياء أن المادة و المادة المضادة ينجذبون لبعضهم و ذلك يرجع الى الإختلاف فى الشحنة الكهربية و عند الإلتحام يدمر كل منهما الآخر , و يكون ناتج تلاشى المادتين اشعاع من فوتونات عالية الطاقة (آشعة جاما) او أزواج مختلفة من جزيئات او جزيئات مضادة و على أى حال يخضع تلاشى كتلة المادة و المادة المضادة و أنتاج طاقة الى معادلة أينشتين الشهيرة E=MC^2 ..
فى الفيزياء النَظرية , المادة المُضادة هى تِلك المادة التى تتكون من الجُسيمات المُضادة (Anti-Particles) حيث أن هذه الجُسيمات لها نَفس كُتلة الجُسيمات المُعتادة المُكونة للمادة التَقليدية لكن مُقابلة لها فى الشُحنة الكهربية و اتجاه الدوران المَغزلى الكمومى (quantum spin ) حيث تترابط هذه الجسيمات المُضادة لتكوين المادة المُضادة كما تفعل الجُسيمات العادية لتكوين المادة المعروفة و بِنفَس الكَيفية تقريباً فعلى سبيل المثال :
الجُسيم المُضاد للألكترون يسمى بوزيترون”Positron” و يُرمز له بالرمز e+ (له نفس كُتلة الألكترون و لكن يحمل شُحنة موجبة ) و الجُسيم المضُاد للبروتون يُسمى انتي بروتون “ِAntiproton” و يُرمز له بالرمز p- و عند اتحاد هَذين الجُسّيمين المُضادين تَنتُج ذَرة هَيدروجين مُضادة (Antihydrogen) , و تتلاشى كل من الجُسّيم و الُجسّيم المُضاد عند َتقابلهمُا أو اندماجهما كما ايضاً تتلاشى المادة و المادة المضادة عند تقابلهما مع بعضهما .
و الآن تأتى تلك الأسئلة الهامة , من الفيزيائى الذى توقع وجودها ؟ و لماذا كان وجود مثل تلك الجسيمات ضرورياً ؟
اثناء محاولات الفيزيائى البريطانى (باول ديراك – Paul Dirac) للتوفيق بين كل من النظرية النسبية الخاصة للفيزيائى البرت اينشتين و قوانين الكّم سنة 1928 قادته محاولاته الجريئة عن طريق سلسلة من الحسابات الرياضية المعقدة جداً الى تفسير سلوك الجسيمات الصغيرة جداً و السريعة جداً ( فى هذه الحالة كانت الكترونات متقاربة مع سرعة الضوء )
و قد كان ذلك انجاز رائع لهذا الفيزيائى لكنه لم يتوقف عند ذلك فلقد لاحظ هذا العالم الفذ أن حساباته لن تعمل –فقط- بصورة صحيحة عند تطبيقها على الالكترون ذو الشحنة السالبة بل سوف تعمل بشكل صحيح ايضاً مع فرض أن شحنة هذا الألكترون موجبة ,
و على هذا الأساس توقع ديراك أن هذا الجسيم الذى فرضه ذو الشحنة الموجبة هو الألكترون المضاد ذو الشحنة المقابلة بل و أكد ايضاً أن كل جسيم له جسيم مضاد و كما تكون الجسيمات العادية من الكترونات و بروتونات و نيترونات المادة المعتادة فأن الجسيمات المضادة (antiprotons, antineutrons, and antielectrons) تكون هى الآخرى مواد …لكن مواد مضادة .
و كانت معادلات ديراك من أوائل المعادلات التى افترضت وجود أشياء فى الكون بناء على دراسات نظرية و اثباتات رياضية و ليس دلائل تجريبية و لكنه كان فيزيائى ذو بصيرة نفاذة حيث تم تأكيد وجود الألكترون الموجب Positron عن طريق التجارب التى أُجريت من قبل الفيزيائى الأمريكى (كارل أندرسون ) سنة 1932 م و نال كلاً من العالمين جائزة نوبل تقديراً لمجهودهما .
قد فهم الفيزيائيون أشياء عديدة عن سلوك المادة المضادة بعد إكتشاف “أندرسون” و من اهم هذه الأشياء أن المادة و المادة المضادة ينجذبون لبعضهم و ذلك يرجع الى الإختلاف فى الشحنة الكهربية و عند الإلتحام يدمر كل منهما الآخر , و يكون ناتج تلاشى المادتين اشعاع من فوتونات عالية الطاقة (آشعة جاما) او أزواج مختلفة من جزيئات او جزيئات مضادة و على أى حال يخضع تلاشى كتلة المادة و المادة المضادة و أنتاج طاقة الى معادلة أينشتين الشهيرة E=MC^2 ..