نعلم أن للكون أربعة أبعاد معروفة، ولكن هل تعلم أن الكون تحت هيمنة أربعة قوى أساسية أيضًا؟ -بعد قوة الخالق عز وجّل- ، تؤثر هذه القوى على كل شي من حولنا إبتداءً على المستوى الذري ويصل تأثيرها على الكواكب والنجوم. هذه القوى الأربع هي التي تمسك نواة الذرة والذرات وتمسك الكواكب بالنجوم، فلولاها لما وجدنا، بل لما وجد الكون كله -بعد الله – .
القوى الأربع الأساسية هي:
–
قوة الجاذبية.
– القوة الكهرومغناطيسية.
–
القوة النووية القوية.
–
القوة النووية الضعيفة.
وتأثر كلا من القوى النووية القوية والضعيفة داخل نواة الذرة. أما قوة الجاذبية والكهرومغناطيسية، تأثيرهما يقع على الأجسام الأكبر حجمًا.
هذه القوى الأربع تعمل معًا ومن دون أحد القوى ينهار الكون، فلا يمكن الاستغناء عن واحدة !.
لنبدأ بأول القوة وأضعفها بين القوى الأربع، وهي قوة الجاذبية. تؤثر قوة الجاذبية بين الكُتل و الأجسام الكبيرة وهي التي تجذب الأجسام مع بعضها البعض. ويظهر تأثيرها عبر المسافات الفلكية بين الكواكب والنجوم وهي السبب في تماسك النظام الشمسي، بالإضافة إلى تأثيرها على المخلوقات الحية و انجذابها نحو الأرض. أما على المستوى الذري فتأثيرها ضعيف جدًا مما يجعلنا نتجاهلها في تجارب الفيزياء.
في عام 1687م قدم نيوتن قانون الجاذبية الكونية، وهو قانون يحسب قوة الجاذبية بين أي جسمين يحملا كتلة. وينص القانون: على أن قوتَيْ التجاذب بين جسمين ماديين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيا مع مربع المسافة بين مركزيهما.
حيث F هي قوة الجاذبية بين الجسمين، وm1 هي كتلة الجسم الأول وM2 هي كتلة الجسم الثاني وr هي المسافة بينهما. وG هي ثابت الجاذب العام.
وفي عام ١٩١٥م طرح أينشتاين نظريته النسبية العامة وقد أحدثت ثورة هائلة في فهمنا في ماهية الجاذبية. حيث فسرت النسبية العامة أن الجاذبية هي انحناء نسيج الزمكان ( الزمان – المكان).
ولنفهم نسيج الزمكان، لنتخيل قطعة قماش مشدودةً من جميع الجهات. ثم وضعنا كورة كبيرة الكتلة نلاحظ أنها سببت إنحناء في القماش، ثم نضع كورة صغيرة الكتلة نلاحظ أنها انجذبت نحو الكورة الأكبر كتلة بسبب انحناء القماش التي سببته الكورة الأكبر كتلة. هذا مايسمى نسيج الزمكان، حيث تنجذب الكُتل بسبب إنحناء في نسيج الزمكان.
القوة الثانية من القوى الأربع الأساسية، القوة الكهرومغناطيسية. وهي القوى التي تجذب الأجسام مختلفة الشحنة وتتنافر الأجسام متماثلة الشحنة. ويظهر تأثيرها على الذرة حيث تظل الإلكترونات السالبة في مدارها حول نواة الذرة بفعل الجذب الكهربي تجاه النواة موجبة الشحنة.
القوة الكهرومغناطيسية هي أقوى من قوة الجاذبية بمقدار عشرة وأمامه ٣٦ صفر. فإذا أخذنا دبوساً ورميناه في الهواء سيقسط نحو الأرض ولكن إذا وضعنا قطعة مغناطيس فإنها ستجذب الدابوس نحوها، متفوقةً على قوة الجاذبية.
إلا أن التنافس بين التجاذب والتنافر سيتسبب في تحييد تأثيرها عبر المسافات الفلكية. وهو كافي لأن يفسح المجال لقوة الجاذبية أن تهيمن على المسافات الفلكية.
القوة الكهرومغناطيسية تحافظ على تماسك الذرات والجسيمات معًا، مكونة المادة. عندما سقطت التفاحة على الأرض أمام نيوتن، كانت الجاذبية هي من جذبتها نحو الأرض، والقوة الكهرومغناطيسية هي التي جعلت ذرات الأرض متماسكة وصلبة، والتي بدورها أوقفت التفاحة من السقوط نحو مركز الأرض.
إن القوة الكهرومغناطيسية تثير سؤالًا غاية في الأهمية، نعرف أن الشحنات المتماثلة تتنافر والشحنات المختلفة تتجاذب. ولكن ما حال نواة الذرة وإلتصاق جسيمات البروتون موجبة الشحنة مع بعضه البعض مكونًا نواة ذرة موجبة ؟ مناقضًا للقوة الكهرومغناطيسية، وجديرًا بالذكر أن القوى الأربع تختلف في قوة تأثيرها على المادة، لذلك لا بد من موجود قوة أقوى من القوة الكهرومغناطيسية وتأثر على البروتونات وتحافظ على تماسك الذرة وهي القوة النووية القوية.
القوة النووية القوية هي القوة التي تحافظ على تماسك جسيمات البروتون موجبة الشحنة مع بعضه البعض داخل الذرة. وهي أقوى من القوة الكهرومغناطيسية بمئة ضعف ، وإلا لما تمكنت من التغلب عليها، ولتنافرت البروتونات وابتعدت عن بعضها.
طريقة عملها مشابهة للقوة الكهرومغناطيسية ويقع تأثيرها داخل جسيم البروتون، بين الجسيمات الأساسية الأولية المكونة للبروتون والنيترون وهي الكواركات. و لا نشعر بها عبر المسافات الكبيرة لأن مجالها لا يتعدى نواة الذرة.
القوة النووية الضعيفة هي القوة التي تسبب النشاط الإشعاعي للعناصر، وتؤدي إلى تحول العنصر لعنصر آخر.
تسعى أنوية العناصر للاستقرار ويحدث الإستقرار عند تساوي عدد البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة. زيادة عدد النيوترونات يسبب عدم إستقرار للذرة ولأنها غير مستقرة تفقد طاقة من خلال النشاط الشعاعي لتكوين أنوية مستقرة، وتطلق جسيمات ألفا وبيتا.
على سبيل المثال عنصر اليورانيوم 235 يحتوي على 92 بروتونًا و الكترونًا، وبالإضافة إلى 143 نيوترون. إن الزيادة في عدد النيوترون يسبب عدم استقرار النواة مما يجعلها تطلق جسيم البيتا الذي; سيحلل النيوترون إلى بروتون وإطلاق إلكترون مما يجعلها تتحول إلى عنصر آخر. والقوة التي تدمر النيوترون هي القوة النووية الضعيفة.
شمسنا مثال رائع لجمع القوى الأربعة. إن الجاذبية القوية بين البروتونات داخل الشمس تجعلها تتجاذب وبالإضافة إلى السرعة الهائلة للبروتونات، يولد قوة كافية للتغلب على التنافر الكهربائي وعلى هذا تصطدم أحدها بالأخر. ،تحول القوة الضعيفة البروتون إلى نيوترون، ثم تبقي القوى النووية القوية النيوترونات والبروتونات معًا. وتنطق الطاقة وتشع بفضل القوة الكهرومغناطيسية.
انتهى
كاتِب المقال: رضا محمد الملفي
(عضو آستروفايل)
المصادر:
– كتاب مقدمة قصيرة جدًا – فيزياء الجسيمات:
– موقع أنا أصّدق العلم:
– موقع الجزيرة:
– جميع الصور من ناسا:
