9523_7_or_1494631182

يتكوّن الغلاف الجوي للأرض من مجموعة مناطق، تحوي عددًا كبيرًا نسبيًا من الذرات و الأيونات والجزيئات المشحونة كهربائيًا، تسمى هذه المناطق مجتمعةً (المتكوّر المتأين أو الأيونوسفير - Ionosphere). تصطدم الأشعّة السينية عاليةُ الطاقة، والأشعّة فوقَ البنفسجية – القادمتان من الشمس على هيئة ضوء – بذرّات وجزيئات الغاز المتواجدة في الغلاف الجوي العلوي للأرض، وبشكل مستمرّ.

تُحرّر بعض هذه الاصطدامات إلكتروناتٍ من الذرات والجزيئات، وتخلق أيوناتٍ مشحونةً كهربائيًا (ذرات أو جزيئات بها إلكترونات مفقودة) وإلكترونات حرّة. تتصرّف الأيونات والإلكترونات المشحونة كهربائيًا بشكل مختلف عن الذرّات والجزيئات الطبيعية المتعادلة كهربائيًا.

تتواجد المناطق ذات التركيز العالي من الأيونات والإلكترونات الحرة على ارتفاعات مختلفة عديدة، وتُعرف – بصفتها مجموعة – بالأيونوسفير، أو المتكوّر المتأيّن.

توجد ثلاثُ مناطقَ رئيسية من الأيونوسفير، تسمى: الطبقة (D)، والطبقة (E)، والطبقة (F). ليس لتلك المناطق حدود واضحة؛ لاختلاف الارتفاعات التي تحدث فيها خلال اليوم الواحد، أو من موسم إلى آخر. تعتبر (D) الطبقة الدنيا، وتبدأ من حوالي 60 أو 70 كم، (37 أو 43 ميلًا) فوق سطح الأرض، وتمتدّ لأعلى إلى حوالي 90 كم (56 ميلًا).

[caption id="attachment_64987" align="aligncenter" width="360"]<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/مناطق-طبقات-المتكور-المتأين،-تبيّن-الطبقات-D-و-E-و-F..jpg"><img class="size-full wp-image-64987" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/مناطق-طبقات-المتكور-المتأين،-تبيّن-الطبقات-D-و-E-و-F..jpg" alt="ما هي طبقة المتكور المتأين الأيونوسفيرالأيونات الذرات الجسيمات المشحونة كهربائيا طبقات الغلاف الجوي للأرض الأشعة فوق البنفسجية" width="360" height="485" /></a> مناطق (طبقات) المتكور المتأين، تبيّن الطبقات D و E و F.[/caption]

تعلوها المنطقة (E)، حيث تبدأ من حوالي 90 أو 100 كم (56 أو 62 ميلًا)، وتمتد إلى 120 أو 150 كم (75 أو 93 ميلًا). أما المنطقة (F)، فتبدأ من حوالي 150 كم (93 ميل)، وتمتد لأعلى، ليصل ارتفاعها أحيانًا إلى 500 كم (311 ميل) فوق سطح كوكبنا. لا تُعتبر مناطق الأيونوسفير طبقاتٍ منفصلة، مثل طبقتي التروبوسفير والستراتوسفير، لكنها تعدّ مناطق متأيّنة مُضمّنة في طبقات الغلاف الجوي.
<h3>أين تتشكل ؟</h3>
تتشكل المنطقة (D) عادةً في الجزء العلوي من الميزوسفير، بينما تظهر المنطقة (E) عادةً في الجزء السفلي من الثرموسفير، أما المنطقة (F) في الأجزاء العليا من الثرموسفير. وتطرأ على جزيئات الذرّات المتأيّنة، وتواجدها في المناطق المختلفة من الأيونوسفير، اختلافاتٌ بمرور الزمن.

تختلف مناطق الأيونوسفير في النهار عنها في الليل، فخلال النهار، توفّر الأشعّة السينية – وهي أشعّة فوق بنفسجية مُنبعثة من الشمس – الطاقة اللازمة، التي تُحرّر الإلكترونات من الذرّات والجزيئات، وتُنتج إمدادًا مستمرًا من الأيونات والإلكترونات الحرّة.

في الوقت نفسه، تصطدم بعض الأيونات والإلكترونات، وتَجتمع مرّة أخرى لتشكّل ذرّات وجزيئات طبيعية متعادلة كهربائياً، فخلال النهار، ينشأ عدد أكبر من الأيونات عن التي تُدمر، وبالتالي يزداد عدد الأيونات في المناطق الثلاث. أما في الليل، فتتم عملية إعادة التركيب في غياب أشعة الشمس، وينخفض عدد الأيونات.

يحدث ذلك على مدار معظم الليالي، لتَختفي المنطقة (D) تمامًا، وتَضعُف المنطقة (E)؛ نظرًا لانخفاض عدد الأيونات في تلك الطبقة، ليُعاد في الصباح تعبئة المناطق (D) و(E) بالأيونات؛ بسبب عودة الأشعة الشمسية والأشعة فوق البنفسجية. خلال الليل تصل المنطقة (F) إلى أعلى ارتفاعٍ لها، ولكنّها تنقسم عمومًا إلى طبقتين: عُليا (F2) وسفلى (F1) خلال النهار.

قبل أن يصبح الاتّصال عبر الأقمار الصناعية أمرًا شائعًا، استخدم مشغلو أنظمة الاتصالات الراديويّة الأيونوسفير غالبًا لتوسيع نطاق إرسالهم، تنتقل الموجات الراديوية عمومًا في خطوط مستقيمة، لذا، ما لم تكن أبراج الإرسال طويلة بما يكفي لتتمكن من «رؤية» قمم أبراج الاستقبال، فإن انحناء الأرض يحد من نطاق الإرسال اللاسلكي إلى المحطات التي لا تتجاوز الأفق، بالرغم من ذلك، هناك بعض التردّدات في الموجات الراديوية ترتدّ أو تنعكس على الجزيئات المشحونة كهربائيًا في طبقات معيّنة من الأيونوسفير.

فاستغلت الاتصالات الراديوية، قبل استخدام الأقمار الصناعية، هذه الظاهرة في كثير من الأحيان، بجعلِ الموجات الراديوية ترتدّ في "السماء" لتوسيع نطاق الإرسال. ولكن كي يُستفاد بشكلٍ فعّال من هذه الانعكاسات، التي تشبه المرآة في الموجات الراديوية، كان على مُشغّلي الراديو أن يأخذوا في الحسبان التغيُّرات المستمرّة في الأيونوسفير، وخاصّة التفاوتات في تغييرأو اختفاء الطبقات بين النهار والليل.

يمكن لمناطق الأيونوسفير أن تمتصّ الإشارات الراديوية وتُضعِفها، أو يمكن أن تَحرِفها، وكذلك تُعكس الإشارات (كما تم شرحهُ أعلاه)، وتعتمد هذه الخاصية على كلّ من تردد الموجة الراديوية، وخصائص منطقة الأيونوسفير المعنية.

وبما أن الأقمار الصناعية الخاصّة بنظام تحديد المواقع (GPS) تستخدم الإشارات الراديوية لتحديد المواقع، فقد تَقل دقّة النظام بشكل كبير عند انحناء الإشارة المُرسلة خلال عبورها مناطق الأيونوسفير. فبعض الاتصالات الراديوية يمكن أن تتَبدّد إذا تمكّنت طبقة الأيونوسفير من امتصاص جميع الترددات المُستَخدمة، ما يؤدي إلى ضعفٍ في الإشارة، أو حتى خسارةٍ تامّة للاتّصال.

ويستمر العلماء بحساب وإنتاج نماذج حاسوبية للتغيُّرات الحاصلة في الأيونوسفير، كي يتمكّن الأشخاص المسؤولون عن الاتصالات الراديوية من توقّع الاضطرابات التي يمكن أن تحدث.

إضافةً إلى التقلُّبات اليومية، هناك أيضًا اختلافاتٌ بعيدة المدى، واختلافات موسمية في مناطق الأيونوسفير المعقّدة، فقد تختلف درجات الحرارة في خطوط العرض المختلفة (بعضها قد يكون دافئاً والبعض الآخر باردًا) خلال الموسم الواحد؛ لاختلاف شدّة أشعّة الشمس من مكان إلى آخر، كما يتغير الأيونوسفير موسميًا مع التغيير الحاصل في نقاط التركيز الأشعة (السينيّة X-Ray) والأشعة فوق البنفسجية، التي بدورها تغُير تشكيل الأيونات حول الأرض.

كما تلعب التغيرات الموسمية في كيمياء الأيونوسفير دوراً في التأثير على معدل (أحداث إعادة التركيب-recombination events) التي تُزيل الأيونات من الجو.

فعلى المدى الطويل، تؤثّر دورة البقع الشمسية (التي تبلغ 11 عامًا) تأثيرًا قويًا على الأجزاء العُليا للغلاف الجوي، بما في ذلك الأيونوسفير، فيتغير التفاوت في سطوع الشمس في الأطوال الموجية للضوء المرئي الذي يمكننا رؤيته، بأقل من 0.1٪؜ بين النقطة العليا والنقطة المنخفضة لدورة البقع الشمسية، ومع ذلك، تختلف الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية القادمتان من الشمس بشكل أكبر خلال الدورة الشمسية الواحدة، وتعتمد على 10 عوامل أو أكثر.

ونظرًا لأن الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية تتحكم في معدل تكوين الأيونات التي تكُون الأيونوسفير، فإن الاختلافات الكبيرة في هذه الأنواع من الإشعاعات تؤدي إلى تغيّرات كبيرة في كثافة الأيونات في مناطق الأيونوسفير، كما أن العواصف المغناطيسية الكبيرة الناتجة عن التوهّجات الشمسية والانبعاثات الكُتلية الاكليليّة من الشمس يمكن أن تُسبب اضطرابات شديدة مؤقتة في الأيونوسفير.

<strong>مقالات ذات صلة:</strong>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=57436">التجارب التي أجرتها الصين وروسيا لتعديل الغلاف الجوي!</a>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=63757">ما هي طبقات الغلاف الجوي ؟</a>

<a href="https://scied.ucar.edu/ionosphere">المصدر</a>

ترجمة: أزهر البكري

تدقيق: عبد الرحمن عبد

ما هي طبقة المتكور المتأين - الأيونوسفير ؟

111717_MT_self-driving-car_main_FREE

باتَ واضحًا أنّ سياراتنا ستكون قادرةً على اصطحابنا أينما نُريد ونحن مُسترخون. فخلال بضع سنوات، سوف تُحسّن هذه القدرة نوعيةَ حياتنا بشكلٍ كبير. قد يبدو ذلك خيالًا أو وَهمًا، لكن ثورة المركبات ذاتية القيادة تستمرّ في التقدّم. الأمر المُثير للأعجاب، أنّ إنتاج سيّاراتٍ ذاتيةِ القيادةِ بدأَ بالفعل من طرف جوجل وتيسلا، ما يجعل مُستقبل وسائل النقل مُشرقًا، ويمكّن السيارات ذاتية القيادة من شقّ طريقها بقوّة.
<h3>ولكن في خضمّ كل هذا قد تتساءل، كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة ؟</h3>
تتمتّع بعض السيارات اليوم بميزات خاصّة، كالاصطفاف (الرَّكن) الذاتي، ما يجعلها – نوعًا ما – شبه مستقلّة عن السائق، أو ذاتيّة القيادة بشكلٍ جزئي، أما السيارات ذاتيّة القيادة بشكل كامل، فقد بدأت دخولها إلى المشهد أيضًا. فشركة Tesla بدأت بالفعل في بيع حلولٍ ذاتيّة التحكم، بينما تخطّط Google لطرح خطّ إنتاجٍ للمركبات ذاتية القيادة في السوق بحلول 2020.

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/maxresdefault-186.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-65126" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/maxresdefault-186.jpg" alt="كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة جوجل تيسلا إيلون ماسك سيارة ذاتية التحكم كيف تعمل السيارة ذاتية القيادة المشاكل التبعات الخوارزميات البرمجية" width="1024" height="576" /></a>
<h3>الخطأُ هو فعلٌ بشريّ: لمَ السيارات ذاتية التحكم إذًا؟</h3>
تُظهر دراسةُ حديثة أنّ أكثر من 90% من حوادث الطرق، ناتجةٌ عن أخطاءٍ بشريّة، نعلمُ أن الخطأ هو فعلٌ بشريّ، ولكنّ أغلب الأخطاء خلفَ المِقوَد هي أخطاءٌ كارثيّة، تودي بأعدادٍ هائلةٍ من الأرواح، أرواحٍ كان من الممكن إنقاذُها بطريقة أخرى، من خلال قيادةٍ أكثرَ أمانًا. هنا تأتي الحاجة إلى السيارات ذاتية القيادة. ماذا في جعبتها لتقدمهُ؟

1- لا تتأثّر السيارات ذاتيّة القيادة بالعوامل التي تصيب السائق كالتعب، أو الانفعال، أو الأمراض، ما يجعلها أكثر أمانًا من السيارات التي يقودها الإنسان.

2- دائمًا ما تكون السيارات ذاتيّة القيادة مُنتبهةً ونشطة، تراقب بيئاتها وتفحص الاتجاهات، لذا، سيكون من الصعب اتّخاذ خطواتٍ لم تتوقعها السيارة.

3- الاعتماد على السيارات ذاتيّة القيادة يعني طرقًا أكثر أمانًا، ما يقلّل الحاجة إلى خدمات الطوارئ، وأقساط التأمين باهظة الثمن، ناهيك عن التوفير في الرعاية الصحية المتعلّقة بالحوادث.
<h3>كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة ؟</h3>
بلغت التطورات في مجال التكنولوجيا حدًا كبيرًا في جعل السيارات ذاتية القيادة أمرًا حقيقيًا، وتُعدّ التقنيات الثلاث الآتية أحد الأسباب في وجودها:
<h4>1- المستشعرات الخاصة بإنترنت الأشياء – IoT sensors</h4>
جعلت أجهزة الاستشعار العديدة المتوفرة اليوم من السيارات ذاتية القيادة حقيقةً لا يمكن إنكارها، فتعمل أجهزة الاستشعار على رصد المناطق العمياء، التحذير من الاصطدام الأمامي، الرادار، الكاميرا، (الليدار - LIDAR)، والموجات فوق الصوتية. جميعها تعمل لجعل التنقل في سيارة ذاتية القيادة ممكنًا.

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Voyage-G2-vehicle-waiting-to-leave.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-65125" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Voyage-G2-vehicle-waiting-to-leave.jpg" alt="" width="1024" height="768" /></a>
<h4>2- إمكانية الاتصال بإنترنت الأشياء - IoT connectivity</h4>
تَستخدم السيارات ذاتيّة القيادة الحوسبة السحابية (cloud computing) للعمل، اعتمادًا على بيانات المرور، والحالة الجوية، والخرائط، والسيارات المجاورة، وظروف السطح وغيرها.

يُساعد هذا على مراقبة المحيط بشكل أفضل، واتخاذ قرارات صائبة. لذا، يجب على السيارات ذاتية القيادة أن تكون متصلة بالإنترنت حتى وإن كان بإمكان أجهزة الحاسوب الطرفية (edge computing hardware) حلّ المهام البسيطة محليًا.
<h4>3- الخوارزميات البرمجية</h4>
لتحديد أفضلِ مسارٍ للعمل؛ يجب تحليل جميع البيانات التي تجمعها السيارة ذاتية القيادة، هذه هي الوظيفة الرئيسية لخوارزميات التحكم البرمجية، وهو الجزء الأكثر تعقيدًا في السيارة ذاتية القيادة، لأنه يتعين عليها اتخاذ القرارات الصائبة، فقد يكون الخلل – كما هو الحال في حادث القيادة الذاتية لشركة أوبر – مميتاً.
<h3>جوجل وتسلا تقودان المهمة</h3>
أشهر السيارات ذاتية القيادة الموجودة تصنعها تِسلا،أو جوجل. تعمل سيارات تسلا عن طريق تحليل بيئاتها باستخدام نظام برمجيات يعرف باسم «الطيّار الآليّ» أو autopilot، يَستخدم الطيار الآلي كاميرات ذات تقنية عالية لعرض وجمع البيانات من العالم الخارجي، باستخدام ما يسمى "رؤية الكمبيوتر" أو (تقنية التعرّف على الصور المتطورة - Sophisticate Image Recognition)، ومن ثمّ، تُفسَّر هذه المعلومات، ويُتّخذ القرار الأفضل بناءً على ذلك. كما ذكرنا آنفًا، فإن تقنية تسلا ذاتية القيادة بيعَت بالفعل.

من جهةٍ أخرى، تتّبع جوجل طريقةً مختلفةً تمامًا في سياراتها، تستخدم السيارات ذاتية القيادة التي تُنتجها جوجل تقنية اللادار أو الليدار (LIDAR)، والتي تشابه الرادار، لكن بدلًا من موجات الراديو، يستعمل الليدار الضوء، تمكّن تقنيةُ الاستشعار هذه سياراتِ جوجل من تجاوز الحاجة إلى عجلات التوجيه والدوّاسات.

بدأنا هذا المقال بسؤال، كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة ؟ لنُنهي هذا المقال بهذا السؤال: ما العقبات التي تقف في طريق السيارات ذاتية القيادة؟

كحال جميع الاختراعات العظيمة، يمتلئ الطريق نحو السيارات ذاتية القيادة بالعقبات، بعضها تكنولوجية، لكن الكثير منها سياسيّ رقابيّ، فالسيارات ذاتيّة القيادة غير قانونية في العديد من الولايات الأمريكية، إضافةً إلى صعوبة دمج السيارات ذاتيّة القيادة بأمان في عالم المركبات التي يقودها البشر. ولكن تذكر! من يرتكب الأخطاء، هم البشر.

باستطاعة التكنولوجيا تغيير حياتنا، فسواء أكنّا نمتلك سيارةً ذاتيّة القيادة أم لا، يمكن لمجتمعنا أن يستفيد منها في مجالات عدّة، مثل القيادة للمسنين والمعاقين جسديًا. وقريباً ، سيتمكّن الجميع من امتلاك سيارة ذاتيّة القيادة، متمنين أن يكون هناك عدد أقلّ من السائقين المجانين على طرقاتنا.
<h3>اقرأ أيضًا:</h3>
<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=63131">تاريخ ومستقبل أسرع السيارات في العالم</a>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=44028">لماذا تزود بعض السيارات بماسحة للزجاج الخلفي؟</a>

ترجمة: أزهر البكري

تدقيق: عبد الرحمن عبد

<a href="https://www.iotforall.com/how-do-self-driving-cars-work/amp">المصدر</a>

كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة ؟

070418_higgsopener_from07-28-12

بوزون هيغز هو جسيم أولي دون ذري يعتبر المسؤول عن اكتشاب ذرات المادة لكتلتها، وتم رصده عام 2011 عبر اختبارات عملية قام بها مصادم الهادرونات الكبير.

في سبعينيات القرن الماضي، لاحظ الفيزيائيون أن هناك روابط وثيقة جدًا بين اثنتين من القوى الأساسية الأربعة في العالم - القوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية. كلتا القوتين يمكن تفسيرهما ضمن نفس النظرية، التي تُمثل أساس النموذج القياسي. هذا «الاتحاد» يعني أن الكهرباء والمغناطيسية والضوء وبعض أنواع النشاط الإشعاعي كلها مظاهر أو أشكال لقوة أساسية واحدة تعرف باسم «القوة الكهربائية الضعيفة».

المعادلات الأساسية للنظرية الموحدة توضح القوة الكهربائية الضعيفة وكذلك الجزيئات الحاملة للقوة المرتبطة بها، ألا وهي الفوتونات (W) والبوزونات (Z)، باستثناء خلل كبير.

كل هذه الجسيمات تظهر دون كتلة، قد يبدو هذا صحيحًا بالنسبة للفوتون، لكننا نعرف أن البوزونات لها كتلة، وهي ما يقارب 100 ضعف كتلة البروتون. لحسن الحظ، قدم الفيزيائيون روبرت بروت (Robert Brout)، وفرانسوا إنغلرت (François Englert)، وبيتر هيغز (Peter Higgs) اقتراحًا لحل هذه المشكلة.

إن ما نُطلق عليه الآن آلية براوت-إنغلرت-هيغز (Brout-Englert-Higgs) تعطي كتلة للبوزونات والفوتونات عندما يتفاعلان مع حقل غير مرئي يعم الكون كله، يُسمى «حقل هيغز».

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/ماكسيميلين-برايس-ولوران-إغلي-في-سيرن.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-65845" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/ماكسيميلين-برايس-ولوران-إغلي-في-سيرن.png" alt="ما هو بوزون هيغز كيف اكتسيت ذرات المادة كتلتها جسيم أولي دون ذري مصادم الهادرونات الكبير في سيرن تجربة أطلس تصادم البروتونات" width="615" height="398" /></a>

في سيرين (CERN)، تعاون مشترك بين (ATLAS) و(CMS) يُقدم دليلًا في بيانات مصادم الهيدرونات الكبير لجُسيم متوافق مع بوزون هيغز، وهو الجسيم المرتبط بالآلية المقترحة في الستينيات لتكوين كتلة للجزيئات (W وZ) والجزيئات الأخرى.

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/image-292894-860_poster_16x9-mijo-292894.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-65844" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/image-292894-860_poster_16x9-mijo-292894.jpg" alt="ما هو بوزون هيغز كيف اكتسيت ذرات المادة كتلتها جسيم أولي دون ذري مصادم الهادرونات الكبير في سيرن تجربة أطلس تصادم البروتونات" width="860" height="484" /></a>

لحظات بعد الانفجار العظيم، كان حقل هيغز يساوي صفرًا، ولكن مع استمرار الكون في البرودة وتراجع درجات الحرارة إلى أقل من القيمة الحرجة، تكوّن الحقل تلقائيًا حتى أصبح لأي جُسيم يتفاعل معه كتلة، كلما كان الجسُيم يتفاعل أكثر مع الحقل كلما كان الجُسيم أثقل.

<strong>تترك جزيئات مثل الفوتون الذي لا يتفاعل معها بلا كتلة على الإطلاق.</strong>

مثل كل الحقول الأساسية، يحتوي حقل هيغز على جسيم مرتبط، بوزون هيغز (Higgs boson)، وبوزون هيغز هو تمثيل مرئي لحقل هيغز، مثل موجة على سطح البحر.

الأحداث المرشحة لبوزون هيغز الناتجة عن الاصطدامات بين البروتونات في مصادم الهيدرونات الكبير.

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/v.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-65846" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/v.png" alt="يُظهر الحدث العلوي في تجربة (CMS) انحلالًا في فوتونين (خطوط صفراء مُضللة وأبراج خضراء). يُظهر الحدث السفلي في تجربة (ATLAS) انحلالًا إلى أربعة مسارات (مسارات حمراء)" width="624" height="666" /></a>

لسنوات عديدة كانت هناك عقبة كبيرة، هي عدم وجود تجربة لاحظت بوزون هيغز لتأكيد هذه النظرية.

في 4 يوليو 2012، أعلن كل من (ATLAS) و (CMSeximents) في مصادم الهيدرونات الكبير أنهما رصدا جسيمًا جديدًا في منطقة الكتلة حوالي 125 إلكترون فولت.

يتوافق هذا الجسيم مع بوزون هيغز، لكن الأمر سيستغرق مزيدًا من العمل لتحديد ما إذا كان هذا هو بوزون هيغز أم لا، والذي تنبأ به النموذج القياسي.

يمثل بوزون هيغز، كما هو مقترح في النموذج القياسي، أبسط مظهر لآلية براوت-إنغلرت-هيغز.

يُتنبّأ بأنواع أخرى من بوزونات هيغز من خلال نظريات أخرى تتعدى النموذج القياسي.

في 8 أكتوبر 2013، مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لكل من فرانسوا إنغلرت وبيتر هيغز عن الاكتشاف النظري للآلية التي تسهم في فهمنا لأصل كتلة الجزيئات دون الذرية، والتي تم تأكيدها مؤخرًا من خلال اكتشاف الجسيمات الأساسية المُتنبأ بها، من خلال تجارب (ATLAS) و(CMS) في مصادم الهيدرونات العظيم في سيرن.

<strong>مقالات أخرى ذات صلة:</strong>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=49443">ضربة حظ قد تكون تاريخية: مصادم الهادرونات الكبير يكتشف بوزون هيجز مرة أخرى</a>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=10635">تجرية ATLAS تظهر أن بوزون هيغز يتحول إلى فرميونات</a>

ترجمة: ازهر البكري

تدقيق: صهيب الأغبري

<a href="https://home.cern/science/physics/higgs-boson">المصدر</a>

ما هو بوزون هيغز ؟

يعتبر إروين شرودنجر واحد من أكبر مؤسسي الفيزياء الكمومية. اشتهر شرودنجر باسهاماته العديدة قي الفيزياء مثل تجربة قطة شرودنجر التخيلية ومعادلة شرودنجر التي حصل من خلالها على جائزة نوبل في الفيزياء تكريمًا لجهوده.

أصبحت تجربته لمفارقة القط (feline paradox) جزءًا أساسيًا من الثقافة الشعبية، لكن ما عزز مكانة إروين شرودنجر في عالم الفيزياء كان عمله في ميكانيكا الكم. هذا الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل كان ليبلغ من العمر 126 عامًا مؤخرًا. وللاحتفال به، كرمت "Google" ولادته من خلال رسومات (ثيمات) رمزية للقط تشيد بمفارقة شرودنجر المقترحة في عام 1935 للتجربة النظرية التالية.
<h3>قطة شرودنجر:</h3>
توضع القطة في صندوق معدني إلى جانب عداد جايجر وقارورة من السم، بالإضافة إلى مطرقة ونظير لمادة مشعة. عندما يتحلل النظير المشع، يكتشف عداد جايجر ذلك ويدق المطرقة لإطلاق السُم في القارورة، الذي يقتل القط بعد ذلك.

يُعتبَر التحلل الإشعاعي عمليةً عشوائيةً، ولا توجد طريقة للتنبؤ بموعد حدوثها. يقول الفيزيائيون إن الذرة موجودة في حالة تُعرف باسم (التراكب)؛ فهي تتحلل ولا تتحلل في الوقت ذاته.

<a href="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/42-73762413.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-66428" src="https://ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/42-73762413.jpg" alt="ما هي قطة شرودنجر الفيزياء الكمومية ميكانيك الكم الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل إروين شرودنجر الجسيمات دون الذرية تجربة القطة" width="800" height="600" /></a>

إلى أن يُفتح الصندوق، لا يعرف الراصد ما إذا كانت القطة حية أم ميتة؛ وذلك لأن مصير القطة مرتبط ارتباطًا جوهريًا فيما إذا كانت الذرة قد تحللت أم لا. وستكون القطة -كما قال شرودنجر- حية وميتة على حد سواء حتى تُرصد.

بتعبير آخر، إلى أن يُفتح الصندوق، فإن حالة القطة غير معروفة تمامًا، وبالتالي، فإن القطة على قيد الحياة وميتة في الوقت ذاته ما لم تُرصد. هذه هي تجربة قطة شرودنجر.

يقول إريك مارتيل، أستاذ مساعد في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ميليكين: «إذا وضعت القطة في الصندوق، وإذا لم تكن هناك طريقة لمعرفة ما تفعله، فعليك أن تعاملها كما لو أنها تفعل كل الأشياء الممكنة -الحياة والموت- في الوقت نفسه.

إذا حاولت التنبؤ وافترضت أنك تعلم بحالة القطة، فمن المحتمل أن تكون مخطئًا. لكن، من ناحية أخرى، إذا افترضت أن القطة في مجموعة من جميع الحالات المحتملة التي يمكن أن تكون عليها، فأنت على حق».

عند النظر إلى القطة، يعرف الراصد على الفور ما إذا كانت القطة حية أم ميتة. وتنهار حالة التراكب للقطة (فكرة أنها في كلتا الحالتين) عند معرفة ما إذا كانت حية أو ميتة، إذ لا يمكن أن تكون في كلتا الحالتين.

طور شرودنغر المفارقة، كما يقول مارتيل، لتوضيح نقطة في ميكانيكا الكم حول طبيعة الجسيمات الموجية.

ويضيف قائلًا: «ما اكتشفناه في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين هو وجود أشياء صغيرة جدًا جدًا لا تخضع لقوانين نيوتن. إذ لا يمكن تطبيق القواعد التي استخدمناها للتحكم في حركة الكرة أو الشخص أو السيارة لشرح طريقة عمل الإلكترون أو الذرة».

جوهر نظرية الكم -والتي تُستَخدم لوصف طريقة تصرف الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والبروتونات- هي فكرة دالة الموجة. تصف دالة الموجة جميع الحالات المحتملة الممكنة للجسيمات، بما في ذلك الخصائص مثل الطاقة والزخم والموضع. يقول مارتيل: «دالة الموجة هي مزيج من جميع دوال الموجة المحتملة».

تشير دالة الموجة لجسيم ما إلى وجود بعض الاحتمالات في إمكانية كونه في أي موضع محتمل. لكن ليس بالضرورة أنك تعرف أنه في موضع معين دون أن ترصد ذلك. إذا وضعت إلكترونًا حول النواة، يمكن أن يكون في أي حالة وفي أي موضع مُحتمل ما لم تنظر إليه وتعرف مكانه». هذا ما كان يوضحه شرودنغر بمفارقة القط، كما يقول.

يقول مارتيل: «في أي نظام فيزيائي، ودون الملاحظة (الرصد)، لا يمكنك أن تصف ما يفعله شيء ما. عليك أن تقول إنه قد يكون أيًا من هذه الأشياء المُتحمل حدوثها حتى لو كان الاحتمال ضئيلًا».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=45643">بعد قرن من ظهورها: قطة شرودينجر ليست حكرًا على فيزياء الجسيمات</a>

<a href="https://ibelieveinsci.com/?p=37523">الفيزياء وراء قطة شرودنجر</a>

ترجمة: أزهر البكري

تدقيق: تسنيم المنجد

<a href="https://news.nationalgeographic.com/news/2013/08/130812-physics-schrodinger-erwin-google-doodle-cat-paradox-science/">المصدر</a>

أزهر البكري

الأعمال

ما هي طبقة المتكور المتأين - الأيونوسفير ؟

كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة ؟

ما هو بوزون هيغز ؟

ما هي قطة شرودنجر ؟