ما هو الكوارك؟ وما علاقته بنواة الذرة؟

الكواركات (Quarks) واللبتونات (Leptons) هي لبنات البناء الأساسية للمادة، وتُشاهد على شكل "جسيمات عنصرية". في النموذج القياسي الحالي (standard model)، وهي إحدى مكونات نواة الذرة.

عام ١٩٦٤ قدّم عالما الفيزياء الأمريكيان موراي جيل مان وجورج زويج، تخطيطاً جديداً يمكن فيه تمثيل جميع الهدرونات(الجسيمات ذات الكتلة الثقيلة والمتوسطة) بوصفها مركبات يتكون كل مركب منها من ثلاثة جسيمات أصغر منه ومضادات جسيمات مناظرة لها.

ولقد أطلق على هذه الكواركات الثلاثة (الأولى) اسم كوارك صاعد (ص) وكوارك هابط (هـ) وكوارك غريب (غ)، وحملت شحنات كهربية كسرية وهي +٣/٢، -٣/١، -٣/١ على التوالي، مع شحنات معاكسة لمضادات الكواركات المناظرة.

ابتكر علماء الفيزياء تنظيمات متنوعة للجسيمات على المستوى النظري؛ بحثاً عن أنماط داخل تنظيم هذه الجسيمات، وقد سميت الجسيمات ذات الكتلة الثقيلة والمتوسطة بالهدرونات، وقسمت الهدرونات فيما بعد إلى باريونات وميزونات، وشاركت جميع الهدرونات في التفاعلات القوية، أما الجسيمات ضئيلة الكتلة فقد أطلق عليها اسم اللبتونات، وقد شاركت في التفاعلات الكهرومغناطيسية والتفاعلات الضعيفة.

ولكن مثلما كانت هناك حاجة لوجود الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات لنتمكن من تفسير مجموعة العناصر، كانت أيضاً هناك حاجة ضرورية لشيءٍ ما يكون أولياً لا ينقسم لوحدات أصغر، وذلك من أجل تفسير جميع هذه الجسيمات.

هناك ستة أنواع من الكواركات، وهي: [العلوي – السفلي – القمة – الحضيض ـ الغريب ـ الجذاب]، وهي جزيئات تشكل معظم ما نتعامل معه من (بروتونات – نيترونات) على حد سواء.

ليس للكواركات حجم

إن الكواركات هي أصغر ما تم رصده إلى يومنا هذا، حيث تم ذلك على مستوى قياس10-19 متراً، ولم نجد أي مؤشر على وجود بنية هيكلية مكونة لها.

عموماً، الكواركات توجد جنباً إلى جنب مع الليبتونات (مثل الإلكترونات والنيترونات)، والتي نطلق عليها “الجسيمات الأولية المكونة للمادة”، فعلى المستوى الذي تم القياس به لا يوجد أي دليل على أنها تتكون من جسيمات أصغر، وهناك احتمال ألا يكون لهذه الجسيمات حجم، على الرغم من ذلك فإن هذا الاحتمال من شأنه أن يسبب مشاكل رياضية في الطريقة التي نصف بها هذه الجسيمات.

الكواركات لها ألوان

الكواركات لها شحنة لونية؛ فكما في القوة الكهرومغناطيسية، المسؤولة عن الضوء والكهرباء وقوة الجذب المغناطيسية، والتي لديها شحنة رابطة وهي “الشحنة الكهربائية”، وبالنسبة للقوة النووية القوية (المسؤولة عن ترابط الكواركات)، وهي من القوى الأربعة الأساسية في كوننا، لديها شحنة رابطة ونطلق عليها “شحنة لونية”، ولها ثلاثة ألوان: الأحمر، الأزرق والأخضر. وفي الحقيقة إن الكواركات ليست ملونة ظاهرياً؛ لأن آلية التلوين تتم بانعكاس الضوء عن الجسم بطول موجة معينة مسبباً إحداث اللون، ولكن فيما يخص الكواركات فهي صغيرة جداً لينعكس عنها الضوء؛ حيث ينبغي أن تكون أكبر.