وبعيدًا عن الجسيمات المألوفة مثل الإلكترونات والبروتونات، اكتشف العلماء حديقة حيوانات من “أشباه الجسيمات” ذات أسماء غريبة، مثل المجنونات، والأنجولينات، والقطيرات، والبولاريتونات. لكن ما هي أشباه الجسيمات بالضبط؟ وبالنظر إلى “شبه” في أسمائها، فهل تعتبر جسيمات حقيقية؟
إحدى الطرق لفهم أشباه الجسيمات هي استكشاف ماهية الجسيم. الصورة الذهنية القياسية للجسيم هي “جسم منفصل، مثل الكرة”. دوغلاس ناتلسونوقال عالم فيزياء المواد المكثفة في جامعة رايس في هيوستن لموقع Live Science: ومع ذلك، فإن هذه الصورة الكلاسيكية للجسيمات تغيرت مع ظهور فيزياء الكموالتي كشفت أن الكون يصبح غامضا في أصغر مستوياته. على سبيل المثال، في عام 1924، أظهر الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي ذلك يمكن للجسيمات مثل الإلكترونات أيضًا أن تتصرف كموجات – الاكتشاف الذي أكسبه أ جائزة نوبل.
حديث الفيزياء يقترح أن الجسيمات عبارة عن إثارة في مجالات تتخلل الكون بأكمله، تشبه إلى حد ما تموجًا في بركة، روس ماكنزيقال عالم فيزياء المادة المكثفة النظرية وأستاذ فخري بجامعة كوينزلاند في أستراليا لموقع Live Science. كل نوع من الجسيمات له مجاله الخاص. على سبيل المثال، فوتونات الضوء هي تموجات من المجال الكهرومغناطيسيوأشار ماكنزي.
أحدث مقاطع الفيديو منالعلوم الحية
إن الطبيعة الكمومية للجسيمات تعني أنها لا تستطيع الطيران عبر الفراغ الفارغ فحسب، بل يمكنها أيضًا التموج عبر المادة. على سبيل المثال، يمكن للفوتونات أن تنتقل عبر المواد الشفافة والنصف شفافة، ويمكن أن تتدفق الإلكترونات داخل الأسلاك.
إذا كان بإمكانك تصور جسيم قياسي، مثل الإلكترون، باعتباره تموجًا ينتقل داخل المادة، فيمكنك أيضًا تصور أنواع أخرى من الإثارة داخل المادة. هذه الأنواع الأخرى من التموجات هي أشباه الجسيمات.
على سبيل المثال، فكر في “الموجة” التي تم إجراؤها في حدث رياضي. وقال ناتلسون: “يمكنك مشاهدته وهو ينتشر حول ملعب كرة قدم، فهو يتمتع بموقع وسرعة”. “إنها موجودة فقط داخل الملعب، وهي مكونة من الاستجابة الجماعية لجميع المشجعين المتفاعلين.”
وبنفس الطريقة تقريبًا، “لا يمكن لأشباه الجسيمات أن تتواجد إلا داخل وسط أو مادة ما، لأنها مبنية من استجابة مكونات تلك المادة أو وحدات بنائها”، كما قال ناتلسون. وفي المقابل، فإن الجسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات “يمكن أن توجد في الفضاء الحر”.
تمتلك الإلكترونات شحنة سالبة وتدور حول نواة الذرة.
(حقوق الصورة: أجونج فاتريا عبر Getty Images)
بمعنى آخر، لا يمكن لأشباه الجسيمات أن توجد في الفراغ، ولا يمكنها أن توجد بمفردها. إنهم يعتمدون على الجسيمات التي تعمل معًا وتكون في مادة يمكن أن تظهر فيها، تمامًا كما لا يمكن للموجة التي يتم تنفيذها في الملعب أن توجد إلا عندما يكون هناك مجموعة من الأشخاص يمكنهم القيام بها.
وأشار ماكنزي إلى أن السؤال الفلسفي المتعلق بأشباه الجسيمات هو ما إذا كانت حقيقية. بعد كل شيء، “شبه” في اللاتينية يعني “تقريبا”.
وقال ماكنزي: “الجسيمات الأساسية يمكن أن توجد بمعزل عن غيرها في الفراغ، وأشباه الجسيمات تحتاج إلى العديد من الجسيمات المتفاعلة لتتواجد”. “ومع ذلك، أود أن أقول إن أشباه الجسيمات، لجميع المقاصد والأغراض، حقيقية تمامًا مثل الجسيمات، من حيث كيفية اكتشافها والتعامل معها.”
حديقة حيوانات من أشباه الجسيمات
قال ماكنزي إن مفهوم أشباه الجسيمات نشأ مع عالم الفيزياء النظرية ليف لانداو في الخمسينيات من القرن الماضي، وساعدت الفكرة لانداو في النهاية على الفوز جائزة نوبل في الفيزياء عام 1962. يقترح العلماء الآن وجود العشرات من أنواع أشباه الجسيمات، بما في ذلك ما يلي:
وقال ماكنزي إن الفونون، وهو شبه جسيم صوتي، هو أصغر حزمة من الطاقة الاهتزازية التي تشكل الصوت في المادة.
وأشار ماكنزي إلى أن ثقب الإلكترون، والذي غالبًا ما يُطلق عليه ببساطة “الثقب”، هو الفراغ المشحون إيجابيًا الذي يُترك خلفه بمجرد مغادرة الإلكترون مكانه الأصلي.
شبه جسيم الإلكترون، والذي يتكون أساسًا من الإلكترون وتفاعلاته مع البيئة المحيطة به. وأوضح ماكنزي أن هذه الحزمة المدمجة تعني أن شبه جسيم الإلكترون يتطلب قوة أكبر للتحرك، لذلك فهو يتمتع بكتلة أكبر من الإلكترون العادي.
الإكسيتون، وهو شبه جسيم يتكون من إلكترون وثقب يدوران حول بعضهما البعض.
الأنيون، وهو نوع من أشباه الجسيمات لم يتم رؤيته حتى الآن إلا في الأنظمة ثنائية الأبعاد، والتي قد تحمل جزءًا فقط من الشحنة الكهربائية.
“كم عدد أنواع أشباه الجسيمات الموجودة؟” قال ماكنزي. “تمامًا كما أن هناك عددًا لا حصر له من الحالات المحتملة للمادة، أود أن أقول، من حيث المبدأ، هناك عدد لا حصر له من أنواع أشباه الجسيمات.”
وقال ماكنزي إن العلماء يصفون النشاط في المواد بأشباه الجسيمات “لأنه يبسط كل شيء بشكل كبير”. وفي السياق نفسه، قال ناتلسون إنه “في كثير من الأحيان يتم وصف الرياضيات وراء الظواهر الفيزيائية في المواد الصلبة بشكل جيد بواسطة أشباه الجسيمات”.
أشباه الجسيمات ليست مفيدة لمسك الدفاتر فحسب. على سبيل المثال، يصف الباحثون عادة سلوك الكهرباء في الأجهزة الإلكترونية في أشكال أشباه الجسيمات مثل الثقوب والإكسيتونات، كما قال ناتلسون.
وبشكل عام، فإن الإجابة على سؤال ما إذا كانت أشباه الجسيمات حقيقية هي مسألة تفسير. إذا كان السؤال هو ما إذا كان شبه الجسيم هو أم لا الجسيمات الأولية مثل الإلكترون، الإجابة هي لا، فهي لا يمكن أن توجد بمفردها، وتعتمد على المواد التي تظهر فيها.
ومع ذلك، إذا كان السؤال هو ما إذا كانت أشباه الجسيمات ظواهر حقيقية أم لا، فالإجابة هي نعم، فهي أشياء يمكن للعلماء قياسها ويمكن أن تتصرف مثل الجسيمات ولها بشكل فعال العديد من نفس الخصائص التي تمتلكها الجسيمات الأخرى.
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
www.livescience.com
بتاريخ: 2026-07-25 15:00:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “beiruttime-lb.com”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
beiruttime-lb.com — هل أشباه الجسيمات حقيقية؟ | العلوم الحية
