في عالم الفيزياء، تشكل الجسيمات تحت الذرية أساس كل ما نختبره في حياتنا اليومية. من البروتونات والنيوترونات التي تشكل العناصر الكيميائية، إلى الفوتونات التي نراها كضوء، وصولاً إلى تدفقات الإلكترونات التي تشغل أجهزتنا الذكية، هذه الجسيمات هي اللبنات الأساسية لكل شيء. ومع ذلك، نظرًا لصغر حجمها، فإن هذه الجسيمات غالبًا ما تفلت من ملاحظتنا وفهمنا.
ما هي الجسيمات تحت الذرية؟
نحن عادةً ما نتخيل الجسيمات ككرات صغيرة وملونة، كما لو كانت أشياء صلبة يمكن قياس أبعادها. لكن في الواقع، لا تبدو الجسيمات تحت الذرية بهذا الشكل على الإطلاق. بالنسبة للجسيمات الأكبر، يمكن قياس ‘الحجم’ بشكل عام، لكن بالنسبة للجسيمات الأصغر والمفترض أنها أكثر ‘أساسية’، يصبح مفهوم الحجم بحد ذاته غير ذي معنى تقريبًا.
تنقسم الجسيمات إلى فئات منها الفيرميونات، التي تعتبر جسيمات المادة مثل البروتونات والإلكترونات، والبوزونات، التي تعتبر جسيمات حاملة للقوى مثل الفوتونات. الجسيمات الأساسية هي تلك التي لا يمكن تقسيمها إلى أجزاء أصغر باستخدام التكنولوجيا الحالية، مثل الكواركات التي تشكل البروتونات.
تحديات قياس الحجم
يقول الفيزيائي خوان بيدرو أوتشوا-ريكو، وفقًا للنموذج القياسي للفيزياء الجسيمية، أن جميع الجسيمات الأساسية ليس لها حجم على الإطلاق. هذا يعني أن السؤال عن كون أحد الجسيمات أكبر أو أصغر من الآخر هو سؤال غير منطقي، يشبه التساؤل عن ما هو شمال “الأعلى” أو محاولة القسمة على صفر.
يعتبر الفيزيائيون هذه الجسيمات كنقاط إقليدية، بدون أبعاد محددة. بدلاً من التفكير في الإلكترونات ككرات صغيرة تدور حول نواة ذرية، يجب علينا التفكير فيها كسحابة من الاحتمالات.
الجسيمات عديمة الكتلة
من حيث البوزونات أو الجسيمات الحاملة للقوى، الفوتون عديم الكتلة يعتبر بوضوح الفائز في مسابقة “أصغر جسيم في الكون”. الجلوونات، التي تربط الكواركات، تعتبر أيضًا عديمة الكتلة لكنها أصعب في الدراسة لأنها عادة ما تكون محاصرة داخل البروتونات والنيوترونات.
أما بالنسبة للفيرميونات، الجسيمات التي تشكل المادة، فإن النيوترينو يعتبر تخميناً معقولاً لأصغر جسيم في الكون. وزنه أقل من واحد في المليون من وزن الإلكترون.
الخاتمة
في النهاية، فهمنا للجسيمات تحت الذرية معقد ومتعدد الطبقات. يعتمد الجواب الذي نحصل عليه بشكل كبير على كيفية طرح السؤال. هذه الجسيمات، رغم صغرها، تحمل في طياتها أسرار الكون المدهشة والمعقدة التي لا تزال تحير العلماء وتدفعهم للبحث والتقصي.
