اقرأ في هذا المقال
- ما هو الجسيمات دون الذرية الميونات – Muons؟
- انبعاث الميونات من الجسيمات وفقًا لفيزياء الكم
- حقائق عن الجسيمات دون الذرية الميونات
ما هو الجسيمات دون الذرية الميونات – Muons؟
الميون (Muon): هو من الجسيمات الأولية دون الذرية، يشبه الإلكترون ولكنّه أثقل منه بمقدار (207) مرة، وله نوعين وهما: الميون سالب الشحنة والجسيم المضاد له ذو الشحنة الموجبة، تمّ اكتشافه كإحدى مكونات جسيمات الأشعة الكونية والتي يطلق عليها اسم “الزخات” (showers)، في عام (1936) من قبل الفيزيائيين “كارل دي أندرسون” و”سيث نديرماير”، بسبب كتلة الميون، كان يعتقد العلماء أنّه الجسيم الذي توقع وجوده الفيزيائي “يوكاوا هيديكي” في عام (1935)، ليشرح من خلال اكتشافه القوة الشديدة التي تربط البروتونات والنيوترونات معًا داخل النوى في الذرات.
لاحقًا، تم اكتشاف، أنّ الميون أحد أعضاء مجموعة اللبتونات من الجسيمات دون الذرية، أي أنّه لا يحدث له تفاعل أبدًا مع النوى أو الجسيمات الأخرى بسبب التفاعلات القوية، الميون يعتبر جسيم غير مستقر نسبيًا، حيث يبلغ عمره الافتراضي (2.2) ميكروثانية، قبل أن يتحلل بسبب القوة الضعيفة ويصبح إلكترون ونوعين من النيوترينوات.
لأنّ الميونات هي جسيمات مشحونة، لذلك فهي تفقد الطاقة قبل أن تتحلل بسبب إزاحة الإلكترونات من الذرات، عملية “التأين”، وعند سرعات الجسيمات العالية التي تقترب من سرعة الضوء، يبدد التأين الطاقة بكميات صغيرة نسبيًا، لذلك فإنّ الميونات في حالة الإشعاع الكوني تمر بشدة ويمكن أن تنطلق بمسافة آلاف الأمتار تحت سطح الأرض.
شرح الجسيمات دون الذرية الميونات:
الميون هو أحد الجسيمات دون الذرية الأساسية، وهو من اللبنات الأساسية للكون كما هو موصوف في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، تتشابه الميونات مع الإلكترونات ولكنها تزن أكثر من (207) مرة، يتعلق الأمر بالفرق بين الشخص البالغ والفيل الصغير، الميون جزء من مجموعة “اللبتون”، اللبتونات هي نوع من الجسيمات الأساسية، هذا يعني أنّها ليست مصنوعة من أجزاء أصغر من المادة، مثل اللبتونات الأخرى، يتأثر الميون بثلاث فقط من القوى الأساسية الأربعة في الكون.
تنتج الميونات التي تضرب الأرض عن اصطدام الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض بالأشعة الكونية، بروتونات عالية الطاقة ونواة ذرية تتحرك عبر الفضاء بسرعة أقل بقليل من سرعة الضوء، توجد الميونات لمدة (2.2) ميكروثانية فقط قبل أن تتحلل إلى إلكترون ونوعين من النيوترينوات، ومع ذلك، نظرًا لأنّها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، تتحرك الميونات كثيرًا قبل أن تتحلل، تصطدم الميونات التي نشأت في الغلاف الجوي باستمرار بكل بوصة من سطح الأرض وتمر عبر أي مادة تقريبًا، إنّها لا تتوقف حتى تخترق بعيدًا تحت سطح الأرض، يحتمل أن يزيد عن ميل واحد.
انبعاث الميونات من الجسيمات وفقًا لفيزياء الكم:
وفقًا لفيزياء الكم، تنبعث الميونات باستمرار من الجسيمات وتمتصها في حالة (frenzy)، تجعل الحسابات النظرية للشذوذ المغناطيسي معقدة للغاية، قام فريق دولي مكون من أكثر من (170) عالمًا فيزيائيًا، بوضع اللمسات الأخيرة على التنبؤ النظري في ديسمبر (2020) في تقارير الفيزياء.
يعتقد العديد من الفيزيائيين أنّ هذا التنبؤ النظري قوي، ومن غير المرجح أن يتزحزح مع مزيد من الاكتشافات، لكن بعض الجدل ما زال قائمًا، قدم الفيزيائي “زولتان فودور” وزملاؤه تقريرًا في (7) أبريل في مجلة (Nature)، باستخدام تقنية حسابية تسمّى (lattice QCD) لجزء شائك بشكل خاص من الحساب، ممّا يعطي تقديرًا أقرب إلى القيمة المقاسة تجريبياً.
إذا كان حساب “فودور” وزملائه صحيحًا، “يمكن أن يغير الطريقة التي نرى بها التجربة”، كما يقول “فودور”، من جامعة ولاية بنسلفانيا، وربما يسهل شرح النتائج التجريبية باستخدام النموذج القياسي، لكنّه يشير إلى أنّ تنبؤات فريقه تحتاج إلى تأكيد من خلال حسابات أخرى قبل أن تؤخذ على محمل الجد مثل تنبؤات “المعيار الذهبي”.
الميونات اللحظية – Momentous Muons:
السبب الذي جعل علماء الفيزياء ينتظرون بفارغ الصبر قياس “فيرميلاب” الجديد هو أنّ العزم المغناطيسي للميون، أساسًا قوة مغناطيسيته الجوهرية، يشفر كمية هائلة من المعلومات حول الكون، قبل قرن من الزمان، افترض الفيزيائيون أنّ اللحظات المغناطيسية للجسيمات الأولية ستتبع نفس الصيغة مثل الأجسام الأكبر.
وبدلاً من ذلك، وجدوا أنّ الإلكترونات تدور في مجالات مغناطيسية ضعف ما كان متوقعًا، يبدو أنّ “النسبة الجيرومغناطيسية” أو “عامل g” – الرقم الذي يربط عزمهم المغناطيسي بخصائصهم الأخرى، هو (2)، وليس (1)، وهو اكتشاف مفاجئ تمّ تفسيره لاحقًا من خلال حقيقة أنّ الإلكترونات تدور (1 / 2) من الجسيمات، والتي تعود إلى نفس الحالة بعد إجراء دورتين كاملتين بدلاً من دورة واحدة.
حقائق عن الجسيمات دون الذرية الميونات:
- يضرب ميون واحد تقريبًا كل سنتيمتر مربع من الأرض كل دقيقة عند مستوى سطح البحر، يزيد معدل إشعاع الخلفية الطبيعية في الارتفاعات العالية.
- يتم وضع أجهزة الكشف فائقة الحساسية، بما في ذلك بعض تجارب النيوترينو والمادة المظلمة، في أعماق الأرض لتقليل تأثير الميونات في الغلاف الجوي.
- يمكن أن تساعد الميونات (Muons) في الكشف عن المواد النووية الخطرة ورؤية محطات الطاقة النووية التالفة.
- يستخدم العلماء الميونات للكشف عن الآثار، للنظر داخل الأجسام الكبيرة الكثيفة مثل الأهرامات في مصر.
