کورتەی مێژووی چەمکی گەردیلە

لە کۆندا ئەم بابەتە لەلای فەیلەسووفە گریکییەکانەوە سەری هەڵدا، کاتێک پرسیاریان دەکرد دەربارەی پێکهاتەی گەردوون و چییەتی ماددە بنەڕتییەکەی، یاخۆ بۆچی ماددەکان جیاوازییان هەیە لەگەڵ یەکدی، بۆ دار وەک بەرد، یان ئاسن نییە؟
فەیلەسووف تالیس (Thales of Miletus) لەپێش هەمووانەوە دێت، لەو باوەڕەدا بوو ماددەکان گشتیان لە ئاو پێک هاتوون، گۆڕانی دۆخی ئاو هۆی بوونی جیاوازی شتەکانە، پاشان ئاناکسیمنس (Anaximenes of Miletus)، دەبێژێت، بنچینەی هەموو شتێک هەوایە، لە دوای ئەمانەوە هێراکلیتس (Heraclitus)، پێی وا بوو ئاگر ماددەی سەرکی شتگەلەکانە. دەرەنجام فەیلەسووفی ناودار ئێمپیدۆکلیس (Empedocles)، بۆ ئەوەی بۆچوونی خۆی و سەرجەم بیروڕاکان یەک بخات گوتی، ئەوەی ئێوە دەیڵێن ڕاستە، بەڵام جگە لە ئاو و هەوا و ئاگر، خۆڵیش بەشدارە لە دیارکردنی چییەتی ئەم گەردوونە، بەبوونی ڕێژەی ئەم چوار توخمە جۆراوجۆری لە ماددەکان دێتە کایەوە. ئەم تێڕوانینە لەلایەن دوو فەیلەسووفی فرەمەزنی وەک ئەریستۆ (Aristotle) و ئەفلاتون (Plato) پشتەوانی لێکرا. هەرچەندە ئێمە ئەمڕۆکە بیرۆکەی بوونی چوار توخم بە سەیر و ناوازەش ببینین، دەبێ بزانین کە بەدرێژایی نێزیکەی 1000 ساڵ هیچ کەسێک هێندە بوێر نەبوو خۆی لێ بدات، یان ڕەخنەی لێ بگرێت.
لەگەڵ بوونی هاوڕاییەکی تەواوی فەیلەسووفان بۆ گریمانەی چوار توخمەکی، کەچی کێشەیەکی گەلەگ گەورە سەری هەڵدا کاتێک پرسیاریان دەکرد، چی ڕوو دەدات ئەگەر ئێمە ئەو توخمانە دابەش بکەین بۆ پارچەی بچووکتر، ئایە دەتوانین هەتاهەتایە بەردەوام بین، یان دەگەینە ئاستێک کە نەکارین وردتریان بکەین؟ ئەریستۆ و گروپەکەی دەیان گوت، دەشێ ماددە بێکۆتا دابەش بکرێت، کەچی دێمۆکریتس (Democritus) و هاوەڵەکانی پێیان وا بوو، دابەشکردنەکانمان تا ڕادەیەک درێژە دەکێشێ و پاشان دەوستێت، ئەو بەشە بچووکە، یاخۆ تەنۆلکەیە یەکجار بچووکەشیان ناو نا بە گەردیلە (Atom). ئەم وشەیەی ئەتۆم سەرچاوەکەی دەگەڕێتەوە بۆ زاراوەی ئەتۆموس (atomus)، واتە نەبوونی توانای دابەشکردن، ئەمەش یەکەمین جار بوو کە گەردیلە کرایە چەمکێکی زانستی.
لە ساڵی 1803دا، جۆن داڵتۆن (John Dalton)، گوتەکەی دێمۆکریتسی پشتڕاست کردەوە، لەوی دابەشکردن سنووری هەیە و ناکرێ ماددە وردتر بکرێتەوە، گەردیلەش شتێکی پتەوەی ڕەقە وەک هەڵماتی یاریکردن. دوای ئەمەیان بە نێزیکەی 75 ساڵ زانا تۆمسن دێ و دەیسەلمێنێت کە لەناو گەردیلەدا تەنۆلکەیەکی بارگەدار هەیە ناوی لێنا ئەلیکترۆن (Electron)، گەردیلەش تۆپێکی پتەو نییە، بگرە هاوشێوەی شووتییەکە، ئەلیکترۆنی بارگە نەرێیی تۆوەکانییەتی و ئەوەی دەمێنێتەوە پێکهاتەیەکی بارگە ئەرێییە. ئەم تێڕوانینەش زۆری نەبرد و بەلاوە نرا لەلایەن زانای بەناوبانگ ڕەزەرفۆرد کە گەردیلەی وەک کۆمەڵەی خۆر ناساند، بەوەی لە چەقەکەیدا بارگەیەکی ئەرێیی هەیە، ئەلیکترۆنە نەرێییەکانیش بە شێوەی هەسارەکان بەدوری ئەو ناوکەیە دەسووڕێنەوە. ئەم بابەتە جارێکی دی لەسەر دەستی زانا نیلز بۆر هەموار کرایەوە و گوتی، یەکەمیان ئەوەیە خولگەکانی ئەلیکترۆن هێلکەیین نەک بازنەیی، دووەمیش ئەلیکترۆنەکان دەتوانن لە خولگەیەک بۆ یەکێکی دیکە بچن، بەپێچەوانەی خولگەی نەگۆڕی هەسارەکان. بەڵام ڕەزەرفورد بەوەش نەوەستا و سەلماندی کە ناوکەی (Nucleus) گەردیلەش لە تەنۆلکەی خڕی بارگە ئەرێیی پێک دێت، ناوی پرۆتۆنی (Proton) پێ بەخشی. دوای ئەمانە زانایەک هات بە ناوی جێمس چادویک (James Chadwick) بۆی دەردەکەوێت، ناوکەی گەردیلە تەنۆلکەیەکی دی هاوبارگەی تێدایە ناوی نا بە نیۆترۆن (Neutron). دەرەنجام ئەم شێوەیەی گەردیلە، ناوکەیەک لە ناوەڕاست بە پرۆتۆنی ئەرێی و نیۆترۆنی هاوبارگە، ئەلیکترۆنی بارگە نەرێی بەدەوری دەسووڕێتەوە، بەتەواوی لەلای هەموومان ناسرا. ئەوەی جێی سەرنجە، ئەم وێنەیەی گەردیلە بۆ ساڵێ 1932 دەگەڕێتەوە، ئەمەش بوو مەبەستمان کاتێک گوتمان ئەوەی ئێستەش ئاوای دەبینێت، دەبێ دەستبەجێ پێداچوونەوە بۆ زانیارییەکانی بکات.

گەردیلە و کێشەی نێوان فیزیای تەنۆلکەیی و فیزیای کوانتەم

زاناکانی فیزیای تەنۆلکەیی دەیانەوێت بگەنە وەڵامێکی یەکلاییکەرەوە بۆ زانینی ئەوەی، پێکهاتەکانی گەردیلە بنەڕەتین، ئایە ناکرێ بشکێندرێن؟ بێگومان بۆ سەلماندنی ئەمەش پێویستە هەوڵی شکاندنی گەردیلە بدەین. باشە چۆن دەتوانین گەردیلە پارچە پارچە بکەین؟ ئاشکرایە بەوە ناکرێت بێین و شتێکی پیا بکێشین تا وردی بکەین، چارەسەر تەنیا ئەوەندەیە بەخێراییەکی یەکجار زۆر دوو گەردیلە بەیەکدا بدەین.
ئەم ئەزموونە بە کردارەکی لە کارگەیەکدا ئەنجام دەدرێ ناو دەنرێت بە، پێکدادەری هادرۆنی مەزن (Large Hadron Collider)، ئەمیان مەزنترین ئامێرە لە مێژووی مرۆڤایەتیدا، لە لایەن ڕێکخراوەی ئەوروپایی بۆ تۆژینەوە ناوەکییەکان (CERN)، بەڕێوە دەچێت. لێرەدا دوو گەریلە کە خێراییان نێزیکە لەوەی تیشک بەیەکدا کێشا و وردوخاشیان کردن، کاتێک سەیری دەرنجامەکەیان کرد، بینییان پرۆتۆن و نیۆترۆنەکان هەریەکەیان لە سێ بەشی بچووکتر پێکدێن و ناویان نا بە کوارکەکان (Quarks). کوارکەکانی پرۆتۆن دووانیان سەروون و یەکێکیان ژێروو (u u d)، ئەوانەی نیۆترۆن یەک سەروو و دوو ژێروون (d d u)، ئەمانەش بەهۆی شتانێکی دیکەوە بە ناوی گلوونەکان (Gluons) پێکەوە دەلکێن. خودی کوارکەکان هاوشێوەی ئەلیکترۆن، بەگوێرەی بیردۆزی ژێیەکان (String theory)، دواجار لە ژێیەکان پێک دێن. جگە لەمانە چەندان پارچە و تەنۆلکەی دی بەدەست هاتن، بەڵام لێرەدا بە پێویستی نازانین ئاماژە بە گشتیان بدەین.
لەگەڵ ئەو هەموو پێشکەوتنەی زانای تەنۆلکەکان، لەبەرانبەردا زاناکانی فیزیای کوانتەم هەر لە بنچینەوە دانیان نەدەهێنا نەک بە بوونی ماددە و گەردیلە، بگرە بوونێکی ڕاستی و تەواوی شتگەلەکان. وەک چۆن هایزنبێرگ دەیگوت، کەس ناتوانێت شوێن و خێرایی ئەلیکترۆن لەیەک کاتدا دیار بکات، دی برۆی لە نامەی دکتۆراکەی پێی ڕاگەیاندین ئەلیکترۆن تەنیا شەپۆلێکە و هیچی دی، شرۆدینگەر هاوکێشەی دانا بۆ شەپۆلەکەی دی برۆی، ماکس بۆرنیش پێی گوتین، هەتا ئەو شەپۆلەی دی برۆی لێی دەدوێت، شەپۆلێکە لە ئەگەرەکان و بوونێکی ڕاستەقینە نییە. دیسانەوە دوا شێوەی گەردیلە گۆڕانی بەسەردا هات، بوو بە ناوکەیەک لە کوارکەکان و ئەلیکترۆنەکان بەدەوریاندا هەن، لەو شوێنانەی کە دەوستنە سەر بنەما ئەگەرییەکان. بەمەش گەیشتینە کۆتا شێوەی گەردیلە کە پێکهاتووە لە ناوکەیەک لە چەقەکەیدا، بەدەوریشی هەورێک هەیە ناتوانین شوێنی ئەلیکترۆنی تێدا بەوردی دیار بکەین، بەڵام دەکارین بزانین لە کوێدا نییە، ئەو هەورەش بە هەوری ئەلیکترۆنەکی ناسرا و بووە شێوەیەکی نموونەیی فیزیای کوانەتەم بۆ گەردیلە (The Electron Cloud Model).

دیراک و دوا شێوەی گەردیلە

پاشان زاناکانی بواری تەنۆلکەیی جارێکی دیکە لەگەڵ زاناکانی کوانتەم تێک گیران، بەتایبەتیش لەسەر هاوکێشەی شەپۆلەکی شرۆدینگەر، چونکە هاوکێشەکە کات لەخۆ دەگرێت، بەڵام پێمان ناڵێت مەبەستی کامە کاتە. لەو دەمەشدا بەهۆی بیردۆزی ڕێژەیی، ناوبانگی ئەینشتاین بە هەموو جیهاندا بڵاو ببووەوە. لەو بیردۆزەدا ئەینشتاین سەلماندی خێرایی کاریگەری هەیە لەسەر کات، بەوەی چەندە خێرایی پتر بێت، هێندەش کات لەسەرخۆتر تێدەپەڕێت، بەپێچەوانەکەشی ڕاستە. ئایە ئەمە لە هاوکێشەکەی شرۆدینگەر لەبەرچاو گیراوە؟ نەخێر! پرسیارێکی دی، ئێمە دەزانین ئەم هاوکێشەیە لەسەر ئەلیکترۆن پێڕەو دەکرێت، ئایە بۆ تەنۆلکەکانی دیکەی ناو گەردیلەی وەک، نیۆترۆن و پرۆتۆن و کوارکەکانیش دەست دەدات؟ دیسانەوە نەخێر! وەک گوتمان هاوکێشەکە بۆ ئەلیکترۆن دەشێت، ئەی ئەو دەمەی ئەلیکترۆنێکمان خستە نێو بوارێکی موگناتیسی، ئایە هاوکێشەکە دەکارێت لەو بارودۆخەدا پێشبینی جووڵەکەی بکات؟ ئەم جارەشیان نەخێر!
لەڕاستیدا ئەم چەند پرسیارە بێوەڵامە بەتەواوی پێگەی فیزیای کوانتەمی هەژاند، بەڵام خۆشبەختانە زانایەک هەرچەندە هاوشێوەی زاناکانی دی بەچاکی نەناسرا بوو هاتە هانایان بە ناوی پۆل دیراک (Paul Dirac)، توانی وەڵامی گشت ڕەخنەکان بداتەوە کە ئارستەی شڕۆدینگەر کرایەوە. دیراک لەڕێی بیردۆزی ڕێژەیی تایبەتی ئەینشتاینەوە، فاکتەری خێرایی تیشکی بۆ هاوکێشەکەی شرۆدینگەر زیاد کرد، ئەمەش وای لەو هاوکێشەیە کرد بۆ هەموو کاتێک و سەرجەم خێراییەکان دەست بدات. جگە لەمە دیراک خوولانەوەی ئەلیکترۆنیشی هێنایە ناو هاوکێشەکە، دەرەنجام وای لێهات بگونجێ بۆ پێشبینیکردنی جووڵەی ئەلیکترۆن، هەتا ئەگەر ئەلیکترۆنەکە لە کایەیەکی موگناتیسیشدا خۆی ببینێتەوە، ئەمەشیان نەک تەنیا بۆ ئەلیکترۆن، بگرە بۆ تەنۆلکەکانی دیکەی ناو گەردیلەش دەکرێ بەکار بهێندرێت.
ئەوەی جێی سەرنجە پاش ماوەیەک ئەم هەموو چاککردن و هەموارکردنەی دیراک بۆ هاوکێشەکەی شڕۆدینگەر، دیسانەوە نەی گەیاندە ئەو ئاستەی بەدوور بێت لە پرسیار و ڕەخنە. بۆ ئەوەی دیراک بتوانێت بە هاوکێشەکەی گشت کێشەکان چارەسەر بکات، ناچار بوو پەنا بباتە بەر گەریمانەی بوونی شتگەلەکی سەیر و ناوازە لە گەردووندا کە تایبەتمەندییان پێچەوانەی ئەوانی ئێمەن، ناوی نان بە دژەماددەکان (Antimatter). بۆ گەردیلە دژەگەردیلە هەیە، کەسانێک هەن پێچەوانەی من و تۆ، بەرانبەر بە خودی گەردوون، گەردوونێکی پێچەوانە هەیە لە گشت تایبەتمەندییەکان. بۆ نموونە، ئەلیکترۆنی ئێمە بارگەکەی نەرێییە و بارستاییەکەی X و وزەکەی Y بێت، ئەوا پێویستە ئەلیکترۆنێک هەبێ بە بارگەی ئەرێیی و بارستایی -X و -Y، لەڕاستیشدا ئەمەیان دۆزرایەوە و بە پۆزیترۆن ناسرا. ئەمە سەرلەنوێ زاناکانی بواری تەنۆلکەیی هێنایەوە ناو بازنەی مشتومڕییەکان و لە دیراکیان پرسی، بوونی ئەلیکترۆنی ئەرێییمان پەسند کرد، ئەی بارستایی و وزەی نەرێیی بەچی لۆژیکێک دەشێ هەبن؟
هەروەک چۆن لە درێژەی ئەم بابەتەدا بۆمان ڕوون بووەوە، پرسیارکردن و داواکردنی ڕاڤەی دیاردەکان لە زاناکانی فیزیای کوانەتەم، هەمیشە بەرەو ئاڵۆزی و سەرسڕمانی پترمان دەبەن. دیراک گوتی، ئەلیکترۆن لەباری ئاساییدا وزەکەی ئەرێییە، لەبەرئەوەی کەوتۆتە سەر گۆمێک لە ئەلیکترۆنەکانی کە وزەکەیان لەنێوان بێکۆتای نەرێیی و سفرە، بەڵام هەستیان پێ ناکەین و ناتوانین بیان پێوین، تەنیا پێوانەی ئەو ئەیلکترۆنەمان پێ دەکرێت کە وزەکەی ئەرێییە و دەکەوێتە سەر ڕووی ئەو گۆمە، ئەمەش پێناسەیەکی سادەی وزەی نەڕێییە. بۆ تێگەیشتنیش لە بارستایی نەرێیی، دەکرێ هاوشێوەی بۆشاییەک، یاخۆ گێژاوێک لەو گۆمەدا ببیندرێت، کەواتە ئەلیکترۆن تەنێکی سەراوکەوتووی گۆمێکە، دژەئەلیکترۆن، یان پۆزیترۆن گێژاوێکە لەو گۆمەدا. ئەوەشی دەربارەی ئەلیکترۆن دەگوترێت، هاوکات لەسەر گشت تەنۆلکەکانی پێکهاتەی گەردیلە پیادە دەکرێت. ئەم بیرۆکەیەی پۆل دیراک بووە بنچینەیەک بۆ سەرهەڵدانی بیردۆزی کایە کوانتەمییەکان (Quantum Field Theory)، دواجاریش بووە نوێترین و کۆتا شێوەی گەردیلە.
ئەم بیردۆزە دەبێژێت، گەردیلە نە لەشێوەی شووتییە، نە کۆمەڵەی خۆر، نە هەوری ئەلیکترۆنەکی، بگرە هەر لە بنەڕەتەوە بوونی گەردیلەی تەنیا و دابڕاو بۆچوونێکی هەڵەیە. سەرتاپای گەردوون پێکهاتووە لە کۆمەڵە کایەیەکی لەسەریەک دانراو وەک گۆمەکانی دیراک، تەنۆلکەکانیش لەرە و شێوانێکن لەو کایانەدا، هەریەک لەو تەنۆلکانەی گەردیلە لە شوێنی تایبەتی خۆیدا دەژیێت، یاخۆ تێیدا دەلەرێتەوە. ئەگەر بڕوانینە ئەلیکترۆن، دەبینین لەرەیەکە لە کایەی وزەدا، لەکاتی لەرینەوەیدا خۆی دەکێشێت بە کایە کارەباییەکەی سەرووی خۆی و دەبێتە خاوەن بارگە نەرێییەکەی، ئەو دەمەشی خۆی لە کایەی بارستایی ژێرەوەی دەدات، یان کایەی بۆزۆنی هیگز (Higgs boson)، ئەوا بارستاییەکەی لێ وەردەگرێت، هەمان ئەو دیاردانە ڕوو دەدەن بۆ سەرجەم بەش و تەنۆلکەکانی کە گەردیلەی لێ پێکهاتووە. بۆیە چەندجارەی دەکەینەوە بیرۆکەی بوونی گەردیلەیەک بەتەنیا دوورە لەڕاستییەوە، بوونی گەردیلەیەکی دیارکراو بوونی لەرەکانە لە شوێنە دیارکراوەکانی ئەو کایانەی بەسەر یەکەوەن. کەواتە ئێمە هەموومان کایەکانمان پێکەوە بەستراوەتەوە، جیاوازیمان لەوەدایە من لەجێیەک لەرە دروست دەکەم، تۆش لە یەکێکی دی، بەدەربڕینێکی دیکە ئێمە گشتمان لە دەریایەک دەژین بە شەپۆلی جیاجیا و جۆراوجۆر!

پێناسەی بۆشایی

ئێستە با بێینە سەر پرسیاری هەرە گرینگ، خودی ئەو کایانە لەچی پێک دێن؟ مەبەست ئەوەیە ئەگەر تەواوی شتگەلەکان و لەرەکان لەو کایانە لاببەین و بەتاڵی بکەین، ئەوەی دەمێنێتەوە چییە؟ لە وەڵامدا دەڵێین، هیچ، یان بۆشایی، بەڵام زاناکانی فیزیای کوانتەم سەلماندوویانە ئەو بۆشاییە نابێ پێی بگوترێت بۆشایی.
بۆ ئەم بابەتە زانایەک بەناوی هێندریک کازیمیر (Hendrik Casimir)، ئەزموونێکی گەلەک سەیری ئەنجام دا، کاتێک سندووقێکی هێنا و بەتاڵی کردەوە لە هەوا، دوو تەختەی کانزایی بێبارگەی بەرانبەر بەیەک دانا دووریان بە نانۆمەتر بوو، هیچ کایەیەکی موگناتیسی دەرەکیش کاریگەری لەسەریان نەبوو. پاش ماوەیەک بینی دوو تەختەکە لێک نێزیک دەبنەوە، دوای چەندین جار لە جیاکردنەوەیان، هەمان دیاردە ڕووی دەدایەوە. لەبەرئەوەی ئەو سندووقە بەتەواوی بەتاڵ بوو، بۆیە وەک ڕاڤەیەک بیر لە سێ ئەگەر دەکرایەوە، یان ئەوەتا شتێکی ناشروشتی دەستی تێدا هەیە، یاخۆ شکاندنێکە بۆ یاسای پارێزرانی وزە، یانیش بۆشایی بوونی نییە. بۆ ئەگەری یەکەم، ئاشکرایە شتگەلی ناسروشتی لە زانستدا جێی نابێتەوە، دووەم لەوی یەکەمیش بەدوورتر دەزاندرێت و شکاندنی ئەو یاسایە ئەستەمە و بەهیچ شێوەیەک ناکرێت، کەواتە ئەوەی دەمێنێتەوە ئەگەری سێیەمە، بۆشایی نابێ ناو بنرێت بە بۆشایی، چونکە شتی تێدایە و بۆشایی تەواو نییە. هەر ئەو شتەیە لەدەرەوەی دوو تەختەکە پترە وەک لە نێوانیان، بۆیە پاڵیان پێوە دەنێت و لەیەکیان نێزیک دەکاتەوە.
ئەمانە هەمان ئەو بڕە نەرێییانەن لە دەریاکەی دیراک، ئەوانەی نەمان توانی بیان پێوین و هەستیان پێ بکەین، دوایی بە شێوان و لەرەیەکی شاراوەمان دانا. کاتێکیش لەرەکان بەریەکدی دەکەون، ئەوا لەرەی گەورەتر دروست دەکەن و لە شێوەی تەنۆلکە بەدەر دەکەون، بەڵام بۆ ماوەیەکی یەکجار کورت، پاشان دیسانەوە دەبنەوە بە شێوانە هەست پێنەکراوەکان، ئەم چەشنە تەنۆلکانە پێیان دەگوترێت، تەنۆلکەی ئەندێشەیی، یاخۆ گریمانەکی (Virtual Particle). واتە لە ئەزموونەکەدا ژمارەی تەنۆلکە گریمانەکییەکان لە دیوی دەرەوەی دوو تەختەکە زێدەترە لە ناوەوەیان، بەمەش پەستان دەخنە سەریان و بەرەو یەکدییان دەبەن. دەرەنجام دەکارین بەو ئاڵوگۆڕەی نێوان لەرە هەست پێنەکراوەکان و تەنۆلکە گریمانەکییەکان پێناسەی خودی کایەکان، یان بۆشایی پێ بکەین، هەر ئەو دیاردەیەیە زاناکانی میکانیکی کوانتەم پێی دەڵێن، هەڵگەڕانەوە کوانتەمییەکان (Quantum Fluctuations).
لە کۆتاییدا ئەوەی پێویستی بە ئاماژە پێکردنە کە دەرکێشانی وزە، یان بەدەستهێنانی تەنۆلکە گریمانەکییەکان لە بۆشاییەوە، وەک بابەتێکی فرە سەختی زانستی دەهاتە بەرچاو، بەڵام خۆشبەختانە بە هەوڵی چەند زانایەکی سویدی لەم دواییانەدا بەکردارەکی بەئەنجام گەیێندرا. ئەو زانایانە توانیان کۆمەڵە فۆتۆنێک بهێننە بەردەست، هیواخوازن بکارن بە ئەزموونێکی هاوشێوە، ئەلیکترۆنە گریمانەکییەکان بەند بکەن کە هەرچەندە کارێکی گەلەک ئاڵۆزترە لەوەی فۆتۆنەکان.