مقدمة حول الكون :
توصلالعلماء إلى أن كل شيء في هذا الكون مكون أساسا من أساس بنائي أوليويسمىبالجسيمات الأولية يربط بين هذه الجسيمات قوى أولية. بعض هذهالجسيماتالأولية مستقر و يكون المواد و بعضها غير مستقر يعيش لأجزاء منالثانية. ويعتقد أن هذه الجسيمات الأولية قد تواجدت مباشرةقبل الانفجار العظيم و الذي يعتقد أنه أصل تكونالكون.
منالمعلوم أن الكون مؤلف من مجرات , وحشود مجرات وأن أهم هذه المجرات مجرتنا ويقال لها درب التبانة ) وهي تشتمل على أكثر من 100,000مليوننجم شكل ، من هذه النجوم شمسنا ولها عدد من الكواكب تتبعها وتدور حولها ،ولكل كوكب تابع أو أكثر يتبعه ويدور حوله ، وأهم كواكبها أرضنا ولها تابع واحد هوالقمر.
نعلم أن قوانين الفيزياء في الكون قد نشأت بعد الانفجار العظيم وتستند هذه القوانين إلى ''القوى الأساسية الأربعة'' المعروفة في الفيزياء الحديثة اليوم وقد تكونت هذه القوى مع تكون أول جسيمات دون ذرية في أزمنة محددة و هذه القوى هي: قوة الجاذبية والقوة الكهربائية . والقوة النووية الضعيفة
والقوة النووية الشديدة
والقوة النووية الضعيفة وتتسم كل واحدة من هذه القوى بشدة مميزة ومجال مؤثر ولا تعمل القوى النووية الشديدة والضعيفة إلا عند النطاق دون الذري وتقوم القوتان المتبقيتان - القوة التجاذبية والقوة الكهرومغناطيسية- بالتحكم في تجمعات الذرات، وفي عبارة أخرى في ''المادة''· وقام اسحق نيوتن في العام 1686 بنشر قانونه في الجذب العام والذي ينص على ما يلي : " كل جسم في الكون يؤثر بقوة جذب على جسم آخر، ومقدار هذه القوة يتناسب طردياً مع حاصل ضرب الكتلتين وعكسياً مع مربع المسافة بينهما" حيث:
m1: كتلة الجسم الأول
m2: كتلة الجسم الثاني
r : المسافة بين مركزي الجسمين
F : قوة الجذب المتبادلة بين الجسمين
G : ثابت الجذب العام ويساوي 6.672 × 10-11 نيوتن.م2 / كغ
القوى الأساسية:
1- ''القوة النووية الشديدة":
وتضمن هذه القوة بقاء البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض في نواة الذرة دون أن تتطاير بعيداً وتتكون نواة الذرة بهذه الطريقة وهذه القوة من الشدة بمكان بحيث إنها تكاد تجعل البروتونات والنيترونات تلتصق ببعضها البعض داخل النواة ولهذا السبب يطلق على الجسيمات الدقيقة التي تمتلك هذه القوة اسم ''gluon'' وهي تعني ''اللصق'' باللاتينية وقد ضبطت قوة الربط هذه بدقة بالغة، إذ تم ترتيب شدة هذه القوة بشكل دقيق للإبقاء على مسافة معينة بين البروتونات والنيوترونات فلو كانت هذه القوة أشد قليلاً، لتصادمت البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض أما لو كانت هذه القوة أضعف قليلاً، لتشتت البروتونات والنيوترونات لقد بلغت هذه القوة القدر المناسب اللازم لتكوين نواة الذرة بعد الثواني الأولى من الانفجار العظيم، وتبين لنا تفجيرات هيروشيما وناكازاكي كيف يمكن أن تصبح القوة النووية الشديدة مصدراً للتدمير بمجرد تحريرها.
2- (القوة النووية الضعيفة):
إن أحد أهم العوامل في استمرار النظام على الأرض هو التوازن الموجود داخل الذرة إذ يضمن هذا التوازن عدم انهيار الأشياء فجأة وعدم انبعاث أشعة ضارة منها وتتحمل ''القوة النووية الضعيفة'' مسؤولية الحفاظ على هذا التوازن بين البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة وتؤدي هذه القوة دوراً مهما في الحفاظ على توازن النوى التي تحتوي على أعداد عالية من النيوترونات والبروتونات وإذا تمت المحافظة على هذا التوازن، يمكن أن يتحول النيوترون، إذا لزم الأمر، إلى بروتون وبما أن عدد البروتونات في النواة يتغير في نهاية هذه العملية، فإن الذرة تتغير معه أيضا وتصبح ذرة مختلفة وهنا، تكون النتيجة في غاية الأهمية؛ لأن الذرة تتحول إلى ذرة أخرى مختلفة دون أن تتفتت وتستمر في الحفاظ على وجودها ويحمي حزام الأمان هذا الكائنات الحية من الأخطار التي كانت ستنشأ لولا وجوده من جراء تحرر الجسيمات بشكل غير قابل للسيطرة ومؤذ للبشر.
3. القوة التي تُبقي الإلكترونات في المدار(القوة الكهرومغناطيسية):
لقد بشر اكتشاف هذه القوة بمقدم عصر جديد في عالم الفيزياء فقد تبين بعد ذلك أن كل جسيم يحمل''شحنة كهربائية'' وفقاً لخصائصه التركيبية، وأن هناك قوة بين هذه الشحنات الكهربائية تجعل الجسيمات ذات الشحنات الكهربائية المتناقضة تنجذب نحو بعضها البعض وتجعل الجسيمات ذات الشحنات المتشابهة تتنافر عن بعضها البعض، ومن ثم يضمن ذلك أن البروتونات لقوة الكهرومغناطيسية تجعل الإلكترونات والبروتونات ضمن الذرة الواحدة تنجذب نحو بعضها البعض وبهذه الطريقة، تبقى ''النواة'' و''الإلكترونات''، وهما العنصران الأساسيان في الذرة، مع بعضهما البعض إن أدنى تغيير في شدة هذه القوة من شأنه أن يؤدي إلى انطلاق الإلكترونات بعيداً عن النواة أو إلى وقوعها داخلها وفي كلتا الحالتين، سيؤدي ذلك إلى استحالة وجود الذرة، وبالتالي، استحالة وجود الكون المادي ومع ذلك، فمنذ اللحظة الأولى التي تكونت فيها هذه القوة، قامت البروتونات الموجودة داخل النواة بجذب الإلكترونات بالقوة المطلوبة بالضبط لتكوين الذرة بفضل قيمة هذه القوة.
4.القوة المسؤولة عن تماسك الكون(القوة الجاذبية):
على الرغم من أن هذه القوة هي القوة الوحيدة التي نستطيع إدراكها عادة، فإنها هي أيضا القوة التي نعرف عنها أقل قدر من المعلومات وعادة ما نطلق على هذه القوة اسم الجاذبية، في حين أنها تسمى في الواقع -قوة جذب الكتل- وعلى الرغم من أن هذه القوة هي أقل القوى شدة مقارنة بالقوى الأخرى، فإن الكتل الكبيرة جدا تنجذب بواسطتها نحو بعضها البعض وهذه القوة هي السبب في بقاء المجرات والنجوم الموجودة بالكون في مدارات بعضها البعض ومرة أخرى، تظل الأرض والكواكب الأخرى تدور في مدار معين حول الشمس بمساعدة هذه القوة الجاذبية كما أننا نتمكن من المشي على الأرض بسبب هذه القوة ولو حدث انخفاض في قيمة هذه القوة، لسقطت النجوم، لانتزعت الأرض من مدارها، ولتشتتنا نحن عن الأرض في الفضاء.
القوة النووية الشديدة: 15
القوة النووية الضعيفة : 7.03×10 -10
القوة الجاذبية : 5.90× 10-39
القوة الكهرومغناطيسية : 3.05×10-12
بنيـــــــــــــة المـادة :
تتكون المادة من أجسام والأجسام تتكون من جسيمات وكل جسيم له شحنته سواء أكانت شحنة سالبة أو موجبة كالأيونات أو متعادلة كالذرة لكن الجسيمات التي تتكون منها الذرة لها أيضا شحناتها . ففيها الإلكترونات سالبة والبروتونات موجبة والنيترونات متعادلة لهذا فهي أكثر ثقلا من الإلكترونات والبروتونات وهذه الشحنات بالذرة تعطي للمادة شكلا و الفضاء خواء و هو نسبي و يطلق عليه الفراغ.
فنراه يوجد في أي مادة أو ذرة بالكون و له أثره علي شكل وحجم المادة.حتي الذرة بها فراغ تدور فيه الإلكترونات حول الذرة .
( الكواركات ) :
الكوارك هو جسيم أولي وأحد المكونين الأساسيين للمادة في نظرية النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات (المكون الآخر حسب هذه النظرية هو الليبتونات) لها كتلة ولكن أبعادها صفرية، تتم مشاهدتها عند حدوث تصادم شديد بين البروتون والالكترون. وقد اطلق موري جيلمان هذا الاسم على الكوارك . للكواركات جسيمات مضادة مثل بقية الجسيمات الأولية تدعى (كواركات مضادة)، حيث تتميز الكواركات والكواركات المضادة بأنها الجسيمات الوحيدة التي تتآثر مع بعضها باستخدام القوى الأربع الرئيسة الموجودة في الطبيعة. تشكل الكواركات معظم الجزء الدخلي للمادة، وهي مترابطة مع بعضها بقوى شديدة تجتمع الكواركات معا لتشكل جسيمات مركبة تسمى هادرونات، الأكثر استقرارا التي هي البروتونات والنيوترونات، وهي مكونات نواة الذرة.لا يمكن أن تظهر الكواركات بشكل مفرد حر فهي دائما محتجزة ضمن هادرونات ثنائية (ميزونات) أو ثلاثية (باريونات) مثل البروتونات والنيترونات.
للكوارك ست أنواع وتسمى بالنكهات وهي: علوي, سفلي, ساحر, غريب, قمي, وقعري. كلا من الكوارك العلوي والسفلي لهما الكتلة الأقل من باقي الكواركات الأخرى. فالكواركات الأثقل تتحول إلى علوي وسفلي بسرعة خلال عملية تسمى اضمحلال الجسيم .
