CALM/arwiki huggingface dataset:
امكن تثبيت ظهور الكواركات الغريبة بطريقة غير مباشرة في المختبر المسرّع الوطني في تجربة التصادم غير المرن العميق: فهي لم تكن فقط العنصر الأساسي لنموذج الكواركات الثلاث لجيلمان وسويج، ولكنها أعطت تفسيرا للهادرونات المكتشفة في الأشعة الكونية سنة 1947 وهي كاون () والبيون ().
في سنة 1970 قدم كلا من جون ايليوبولوس وشيلدون جلاشو وماياني ورقة عرضت الكثير من الاستنتاجات في وجود كوارك لم يكتشف بعد ويسمى بالكوارك الساحر. ثم ارتفع عدد الكواركات الافتراضية إلى ستة في سنة 1973، عندما لاحظ كلا من ماكوتو كوباياشي وتوشيهيده ماساكاوا في رصد لتجربة خرق تناظرالشحنة السوية بأنه يمكن تفسيرها إذا كان هناك زوجا إضافيا من الكواركات. وقد سمي هذا الزوج بكوارك قمي وقعري
تم إنتاج الكواركات الساحرة في نفس الوقت بشهر نوفمبر سنة 1974 — إحداهما عن طريق المختبر سالف الذكر على يد بورتون ريختر، والآخر في مختبر "BNL" على يد صموئيل تينج. للكواركات الساحرة المكتشفة حدود مع ضديد الكواركات الساحرة في داخل الميزون. فكلا الطرفين كان له ميزونات محددة برموز مختلفة، J وψ; وبذا فالميزون المشكل أصبحت تسميته بميزون. وعندها فقط أقتنع مجتمع الفيزيائيين بصحة نظرية نموذج الكوارك.
تمت ملاحظة الكوارك القعري في سنة 1977 بمختبر فيرميلاب عن طريق فريق بقيادة ليون ليدرمان. وكانت تلك علامة قوية على وجود كوارك القمة: فعدم وجود كوارك القمة يعني بأن الكوارك القعري لن يكون له شريك. لكن لم يتم اكتشاف الكوارك القمي إلا سنة 1995 بواسطة فريق من مختبر فيرميلاب أيضا حيث تبين أن له كتلة كبيرة جدا لم تكن متوقعة من قبل— وهو تقريبا بحجم ذرة الذهب.
سمّى جيل مان الكوارك بهذا الاسم بعيد سماعه لصوت البط. وقد استغرق بعض الوقت لصياغة التهجئة الصحيحة للمصطلح الجديد، حتى وجد كلمة كوارك "Quark" في كتاب جيمز جويس المسمى "استيقاظ فينغانز" (1939):
وقد أسهب جيلمان بتفاصيل أكثر عن مصطلح الكوارك في كتابه، "الكوارك والياغوار" . أما سويج فقد فضل كلمة ""ace"-الآس" كمصطلح للجسيم الذي افترضه، لكن مصطلح جيلمان أخذ حظه من الشهرة بمجرد ماتم القبول بنموذج الكوارك.
أما في اللغة العربية, فيُدعى الكوارك الرِّكِّين وهي من كلمة رُكن كناية عن كونه أحد الجسيمات البانية الذي يرتكن إليها بناء الجسيمات الأكبر منه كالبروتون.
للكواركات ست نكهات. تتعدد أسباب تسمية نكهاتها بمسمياتها الحالية، فمصطلح ركّين علوي وسفلي كان بسبب عناصر حمل اللف النظائري العلوية والسفلية، والركّين الغريب فقد أعطي اسمه بسبب أنه قد تم اكتشافه ليكون من عناصر الجسيمات الغريبة المكتشفة في الأشعة الكونية قبل ظهور نموذج الرِّكينات بسنوات؛ فقد اعتبرت تلك الجسيمات «غريبة» لأن عمرها غير عادي وطويل جدا. أما الركّين الفاتن فقد جائت تسميته بعدما اقتبس العالم جلاشو -وهو الذي افترض وجود هذا الركّين بالتعاون مع بيوركن- قائلا: "سوف نعطي منظومتنا لقب 'ركّين فاتن' لأننا مفتونون ومعجبون من التناظر الذي جيئ به من عالم دون الذرة".." أما القمي والقعري فقد تم اختيار أسمائهم لأنهم "منطقيا شركاء للكواركات العلوية والسفلية" وقد كانت مسمياتهم بالسابق هي "الحقيقة" و"الجمال"' على التوالي، ولكن تم إلغائها من معجم المصطلحات الفيزيائية المستخدمة عند اختيار المسميات الجديدة.
يعتبر النموذج القياسي الإطار النظري الذي يعطي وصفا لجميع الجسيمات الأولية المعروفة حاليا، فضلا عن بوزونات هيغز. المخفية فهذا النموذج يحتوي على ست نكهات من الكواركات ورمزها: ()، وهي الكوارك العلوي ()، والسفلي ()، والفاتن ()، والغريب ()، والقمي ()، وأخيرا القعري (). تسمى الأجسام المضادة للكواركات "بضديد الكوارك" ويرمز لها بخط فوق رمز الكوارك المطابق، مثل لضديد الكوارك العلوي. وكما هو حال المادة المضادة بشكلها العام، فإن ضديد الكوارك له نفس الكتلة، ومتوسط العمر واللف الذي يوجد بالكوارك، ولكنه معاكس بالشحنة الكهربائية والشحنات الأخرى.
الكوارك هو جسيم ذو دوران مغزلي -، مما يعني ضمنا أنه فرميون حسب مبرهنة إحصاء اللف. وتلك تكون خاضعة لمبدأ استبعاد باولي، والتي تقول بأنه لايمكن لأكثر من فرميون أن يحتل حيزا في نفس الحالة الكمومية. وهو على النقيض من بوزونات (وهي جسيمات لها عدد صحيح باللف)، التي يمكن أن يكون أي كمية منها في نفس الحالة. وخلافا للبتونات، فالكواركات تستحوذ على الشحنة اللونية، التي تجعلها تنخرط في التفاعل القوي. فبسبب التجاذب بين الكواركات المختلفة، تتشكل جسيمات مركبة تسمى بالهادرونات.
يحدد الكوارك الأرقام الكمية للهادرونات وتسمى بتلك الحالة كوارك مكافئ؛ وبصرف النظر عن هذا، فإن الهادرون قد يحتوي على عدد غير محدد من الكواركات الافتراضية (أو "بحر") وضديدها الغلوونات التي لاتؤثر على أرقامها الكمية. وهناك عائلتين من الهادرونات؛ الباريونات وبها ثلاث كواركات مكافئة، والميزونات وبها كوارك مكافئ مع ضديد الكوارك. وأشهر الباريونات قاطبة البروتون والنيوترون، وهما أعمدة الأساس لنواة الذرة. معظم الهادرونات معروفة، وأغلبها متباينة بما تحتوي من الكوارك والخصائص التي تضفيها كواركاتها الأساسية. أما وجود هادرونات شاذة مع مزيد من كواركات مكافئة، مثل التترا كواركات () والبنتا كواركات () فقد تم تخمينه، ولم يتم اثبات وجوده حتى اليوم.
تنقسم الفرميونات الأولية إلى ثلاث أجيال فيزيائية، يحتوي كل جيل منها على اثنين من اللبتونات واثنين من الكواركات. والجيل الأول يحتوي على كواركات علوية وسفلية، والثاني يضم الكوارك الساحر والغريب، أما الجيل الثالث فيحتوي على الكوارك القمي والقعري. وقد فشلت جميع المحاولات والأبحاث لإيجاد جيل رابع من الكواركات أو فرميونات أولية، وقد كانت هناك علامات غير مباشرة ولكن قوية للإيحاء بعدم وجود أكثر من ثلاث أجيال. تكون الأجيال الأعلى من الكواركات أكير كتلة وأقل ثباتا، مسببة بتحلل الكوارك إلى جسيمات الجيل الأدنى عن طريق تفاعلات ضعيفة. أما الذي يحدث بشكل عام في الطبيعة هو الجيل الأول (العلوي والسفلي). فالكواركات الثقيلة لا تنشأ إلا في تصادمات عالية الطاقة (مثل تلك المرتبطة بالأشعة الكونية)، ثم تضمحل بسرعة؛ مع ذلك فهناك اعتقاد سائد بأنها كانت موجودة بالجزء الأول من الثانية الأولى بعد حدوث الانفجار العظيم، عندما كان الكون في حالة حرارة وكثافة قصوى (ويسمى بعصر الكوارك). لذا فدراسة الكواركات الثقيلة تجري دائمًا في ظروف صناعية، مثل معجلات الجسيمات
بما أن للكواركات شحنة كهربائية وشحنة لونية وكتلة ونكهة، لذا فهي الجسيمات الأولية الوحيدة المعروفة التي تتشارك في القوى الأساسية الأربع في الفيزياء المعاصرة: الكهرومغناطيسية، الثقالة أو الجاذبية، القوة النووية القوية، ثم القوة النووية الضعيفة. وعلى الرغم من ذلك، فالجاذبية عادة لا علاقة لها مع المستويات دون الذرية، وليس لها وصف بالنموذج القياسي.
الشحنة الكهربائية.
قيم الشحنة الكهربائية الكسرية للكوارك تكون إما − أو + من قيمة الشحنة الأولية حسب النكهة. فالكواركات العلوية والساحرة وكواركات القمة (تعتبر كمجموعة كواركات العلوية) لها شحنة +، بينما الكواركات السفلية والغريبة والقعريّة (كواركات المجموعة السفلية) لها −. ضديد الكوارك لها الشحنة المعاكسة للكوارك المطابق لها؛ بمعنى شحنة ضديد كواركات المجموعة العلوية هي −، وشحنة ضديد كواركات المجموعة السفلية تكون +. بما أن الشحنة الكهربائية للهادرون هي مجموع شحنات الكواركات الأساسية، فعليه تكون شحنة الهادرونات عددا صحيحا: فشحنة تمازج ثلاث كواركات (باريون)، وثلاث ضديد كواركات (ضديد باريون)، أو كوارك وضديد كوارك (ميزون) تكون نتيجتها دائمًا عدد صحيح. فعلى سبيل المثال، الهادرون عنصر أساسي في نواة الذرة، شحنة النيوترونات والبروتونات تكون 0 و+1 بالترتيب؛ يتكون النيوترون من كواركين سفليين وكوارك علوي واحد، والبروتون يحتوي كواركين علويين وكوارك سفلي واحد.
لف مغزلي.
اللف المغزلي هي خاصية جوهرية للجسيمات الأولية، واتجاهها هو درجة الحرية المهمة. وتُصور أحيانا كدوران الجسم حول محوره، وهذا المفهوم مضلل نوعا ما في جداول تحت الذرية لأنه يعتقد بأن الجسيم الأولي هو جسيم نقطي نوعا ما.
يمثل اللف المغزلي بواسطة متجه ويقاس طوله بوحدة خفض ثابت بلانك "ħ" (تنطق خط هاء "h bar"). في الكوراكات قياس متجه عنصر اللف المغزلي حول أي محور لا يسفر إلا على القيم التالية +"ħ"/2 or −"ħ"/2; لهذا السبب فالكواركات تصنف كجسيمات لف مغزلي-. يرمز لعنصر اللف المغزلي حول محور معين -ويعرف بالمحور السيني- برمز سهم علوي ↑ للقيمة + وسهم سفلي ↓ للقيمة −، ويوضع بعد شارة النكهة. فعلى سبيل المثال، يرمز لكوارك علوي بلف + حول المحور السيني بالرمز u↑.
لا تتحول نكهة كوارك إلى نكهة آخرى إلا عن طريق القوة النووية الضعيفة، أحد القوى الأساسية في فيزياء الجسيمات، وذلك بواسطة امتصاص أو انبعاث بوزون و، حيث يصبح بالإمكان لكوارك من المجموعة العلوية (علوي، ساحر، قمي) الانتقال إلى كوارك المجموعة السفلية (سفلي، غريب، قعري) والعكس صحيح. فميكانيكية تحويل تلك النكهة تسبب عملية نشاط إشعاعي لتحلل البيتا، حيث ينشطر النيوترون () إلى بروتون () وإلكترون () ونيوترينو إلكتروني مضاد (). وتحدث تلك عندما يتحلل أحد الكواركات السفلية في النيوترون () إلى كوارك علوي بواسطة بعث بوزون الافتراضي ومحولا النيوترون إلى بروتون (). فيتحلل بعدها بوزون إلى إلكترون و نيوترينو إلكتروني مضاد ().
ملحوظة: توجد صعوبة أحيانا في نقل المعادلات الإنجليزية إلى العربية ، فهنا اقترنت e مع p ولكنها تنتمي إلى ، كذلك في المعادلة الثانية اقترنت الـ e مع uud , ولكنها تتبع النيوتربنو الإلكتروني المضاد .
تستخدم كلا من عملية تحلل البيتا وعكسهاــ وهي عملية انعكاس تحلل بيتا ــ في المجالات الطبية مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتجارب عالية الطاقة مثل كشف النيوترينو.
بما أن عملية انتقال النكهة هي نفسها لكل الكواركات، فكل كوارك له الأفضلية بالانتقال إلى كوارك آخر من نفس جيله. فالميول النسبية لجميع تحويلات النكهات مذكورة في جدول رياضي، يسمى مصفوفة كابيبو-كوباياشي-ماسكاوا (CKM matrix). فالمقادير التقريبية لإدخالات "مصفوفة سي كي ام" هي كالتالي:
حيث V"ij تظهر ميل كوارك النكهة i للتحول إلى كوارك النكهة j"' (والعكس صحيح).
يوجد مايعادل مصفوفة القوة النووية الضعيفة للبتونات (يمين بوزون و في الرسم البياني لتحلل البيتا)، وتسمى مصفوفة PMNS . فكلا المصفوفتين (سي كي أم) و(بي أم أن أس) تشرحان جميع تحولات النكهات، ولكن لم تتضح الوصلات فيما بينهما حتى الآن.
التآثر القوي والشحنة اللونية.
يمتلك الكوارك خاصية تسمى "الشحنة اللونية". وتتكون تلك الشحنة من ثلاث أنواع، سميت عشوائيا بالأزرق والأخضر والأحمر. لكل نوع من تلك الأنواع مكمل من ضديد اللون - ضديد الأزرق، ضديد الأخضر، وضديد الأحمر. فإذا كان الكوارك يحمل لونا ما، فإن ضديد الكوارك يحمل ضديد اللون.
يعبأ نظام التجاذب والتنافر فيما بين الكواركات بتركيبات مختلفة من الألوان الثلاثة ويسمى التفاعل القوي، وهو يتوسط قوة تحمل الجسيمات وتسمى بالغلوونات. فالنظرية التي تشرح التفاعلات القوية هي ديناميكا لونية كمومية اختصارا. يشحن الكوارك بقيمة لونية واحدة يمكن أن تشكل نظام حاجز مع الكوارك المضاد له الحامل لضديد اللون المطابق؛ ثلاث من مضاد الكواركات كل منها له ضديد اللون، سيكون لها نظام حاجز مماثل. فعند جذب كواركين يكون الحاصل هو لون محايد: فمثلا كوارك له شحنة لون "ξ" مع ضديد كوارك له شحنة لون -"ξ" فالناتج هو شحنة لونية 0 (أو اللون الأبيض) فيتشكل الميزون بالتالي. فالمماثل لنموذج اللون الجمعي في علم البصريات، هو الجمع لكواركات ثلاث أو ضديد الكواركات كل منهم له شحنة لون مختلفة، ليكون الحاصل هو نفس شحنة اللون الأبيض مع تشكيل للباريون أو ضديد الباريون.
في فيزياء الجسيمات الحديثة، فإن التناظر القياسي -هو أحد أنواع مجموعة التناظر- يصل ما بين تفاعلات الجسيمات. شحنة اللون (3)SU وهو تناظر قياسي يربط ما بين شحنة اللون في الكوارك والتناظر الظاهر في ديناميكا لونية كمومية. كما أن قوانين الطبيعة تكون مستقلة عن الاتجاهات التي يتم تحديدها في فضاء "س"، "ص"، "ع"، ولا تتغير إذا استدارت محاور التنسيق إلى وجهة أخرى، ففيزياء ديناميكا لونية كمومية مستقلة عن اتجاه فضاء اللون ثلاثي الأبعاد والمعرف بالأحمر والأزرق والأخضر. يتطابق تحول اللون c(3)SU مع دوران في فضاء اللون (والتي تسمى رياضياتيا بالفضاء المركب . لكل نكهة كوارك "f" مطابق فرعي لألوان الكوارك "f"B، "f"G، "f"R، تشكيل ثلاثي: ثلاثة عناصر مجال كمي والتي تتحول تحت تمثيل c(3)SU الأساسي. فالشرط ليكون c(3)SU موضعي— أي؛ أن تسمح تحولاتها بالتغير حسب المساحة والزمن— يحدد خصائص التفاعل القوي، لا سيما في وجود ألوان غلوون الثمانية بصفتها حوامل القوة.
يستخدم مصطلحين للإشارة إلى كتلة الكوارك: كتلة كوارك جاري وتشير إلى كتلة الكوارك ذاته، وكتلة كوارك أساسي وتشير إلى كتلة الكوارك مع كتلة مجال جسيم الغلوون المحيط بالكوارك. وعادة ما يكون الاختلاف في قيم تلك الكتل كبيرا. فمعظم كتل الهادرونات تأتي من الغلوونات التي تربط الكواركات الأساسية ببعضها البعض، بدلا من الكواركات نفسها. وبما أن الغلوونات بطبيعتها تكون عديمة الكتلة، إلا أنها تمتلك طاقة أكبر—بشكل أدق طاقة ربط ديناميكا لونية كمومية (QCBE)—وهذا الذي يساهم إلى حد كبير في الكتلة الكلية للهادرون. فعلى سبيل المثال، كتلة البروتون تساوي 938 MeV/c2، من كتلة المتبقية حيث تسهم الكواركات الثلاث المكافئة بحوالي 11 MeV/c2 فقط؛ ويمكن أن يعزى الكثير من الكمية المتبقية إلى طاقة ربط الغلوونات QCBE.
يفيد النموذج القياسي بأن كتلة الجسيمات الأولية تستمد من آلية هيغز، ذات الصلة ببوزون هيغز الافتراضي. ويأمل الفيزيائيون بأن مزيدا من الأبحاث عن أسباب ضخامة كتلة كوارك القمة، والتي وجد أنها تعادل نواة الذهب (~171 GeV/c2)، قد تكشف عن مزيد من المعلومات عن نشأة كتل الكواركات وغيرها من الجسيمات الأولية.
جدول الخصائص.
يلخص الجدول التالي خصائص للكواركات الست. نكهات أعداد الكم وهي: (اللف النظائري ("I"3)، السحر (C)، الغرابة (S)، القمة ("T")، وأخيرا القعر ("B"′)) قد اسندت إلى بعض نكهات الكوارك، وللدلالة على جودة النظم القائمة على الكوارك والهادرونات. فرقم باريون ("B") هو + لجميع الكواركات، لأن الباريون مكون من 3 كواركات. أما بالنسبة لضديد الكوارك فإن الشحنة الكهربائية ("Q") وجميع نكهات أعداد الكم ("B" ،"I3" ،"C" ،"S" ،"T"، و"B‘") لديها الإشارة المعاكسة. الكتلة والزخم الزاوي الكلي ("J"؛ تساوي لف الجسيمات النقطية) لذا فإن إشارتها لا تتغير عند ضديد الكوارك.
كواركات متفاعلة.
كما في وصف الديناميكا اللونية الكمومية، فإن التآثر القوي يتوسط الكواركات بواسطة الغلوونات، وبوزونات قياسية ناقلة عديمة الوزن. كل غلوون يحمل شحنة لونية واحدة وشحنة ضديد اللون. ففي إطار العمل المقياسي لتفاعلات الجسيمات (وهو جزء من صياغة عامة تعرف بنظرية الاضطراب) فإن الغلوونات تنتقل باستمرار ما بين الكواركات خلال عملية انبعاث وامتصاص افتراضية. فعندما يتحول الغلوون ما بين الكواركات، فإنه يحدث تغير باللون في كلا الطرفين، فعلى سبيل المثال: عندما يبعث الكوارك الأحمر غلوون أحمر-ضديد أخضر، فإنه سيصبح أخضر، وأيضا عندما يمتص الكوارك الأخضر غلوون أحمر-ضديد أخضر، فإنه سيصبح كوارك أحمر. لذا بما أن كل لون كوارك يتغير بسرعة فإن التآثر القوي في ما بينهم لا يتأثر.
وحيث أن الغلوونات تحمل شحنة لونية، فإن لها القدرة على بعث أو امتصاص الغلوونات الأخرى. وتسبب تلك ما يسمى "بالحرية المتقاربة" : وبما أن الكواركات تتقارب جدا من بعضها البعض فإن ذلك يضعف من قوة الربط للديناميكا اللونية بينها، والعكس صحيح، فكلما تباعدت الكواركات عن بعضها فإن قوة الربط تزداد. فالمجال اللوني سيتعرض للإجهاد، اشبه بشريط مطاطي عند سحبه، فلتقوية هذا المجال ينشأ تلقائيا كمية غلوونات أكثر للألوان الملائمة. ويحدث إنتاج زوج كوارك وضديدها عند بداية حاجز الطاقة. فيتم فصل أزواج كواركات عن بعضها البعض متسببة بتشكيل هادرونات جديدة. وتعرف هذه الظاهرة باسم حجز اللون: فلا يمكن ظهور الكواركات بشكل منفرد. تكون عملية تشكيل الهادرونات، التي تحدث قبل تشكيل الكواركات عند حالات الاصطدام عالية الطاقة، تكون قادرة على التفاعل بأي طريقة أخرى، ولكن يستثنى منها كوارك القمة، الذي يتحلل قبل أن يتهادرن.
بحر الكواركات.
تحتوي الهادرونات التي تساهم مع الكوارك المكافئ () في أعداد الكم على أزواج كوارك-ضديد كوارك افتراضية () معروفة باسم "بحر الكواركات" (). ويتشكل بحر الكواركات من تصدع غلوونات مجال لون الهادرونات؛ ويمكن أن تتفاعل تلك العملية أيضا في الاتجاه المعاكس حيث أن إفناء اثنين من بحار الكواركات ينتج غلوون. فتكون النتيجة هي التدفق المستمر للغلوونات المجزأة المكونة لهذا "البحر". يقل استقرار تلك البحار بكثير عن نظرائها المكافئة، وهي تفني بعضها البعض ضمن الأجزاء الداخلية للهادرون. لكن على الرغم من ذلك بإمكان بحر الكوارك أن تتهادرن إلى جزيئات باريونية أو ميزونية في ظروف معينة.
مراحل أخرى لمسألة الكوارك.
تتحرر الكواركات في الظروف القصوى وتظهر كجسيمات حرة. ففي سياق التقارب الحر فإن التآثر القوي يكون ضعيفا في درجات الحرارة العالية. وبالنهاية يختفي حجز اللون وتتشكل بلازما ذات حرارة عالية من الكواركات والغلوونات حرة الحركة. وتسمى تلك المرحلة النظرية للمادة باسم بلازما كوارك-غلوون. ولا يعرف ماهية الظروف اللازمة التي تؤدي إلى إنشاء تلك الحالة، وإن كان موضوعا لقدر كبير من التخمينات والتجارب. فالتقييم الحالي قدر درجة الحرارة اللازمة بحوالي كلفن. لكن لم يتم الحصول على حالة كاملة من الكواركات أو الغلوونات الحرة (على الرغم من تعدد المحاولات في سيرن خلال عقد الثمانينات والتسعينات من القرن العشرين). وقد أسفرت التجارب الحديثة في مصادم الأيون الثقيل النسبي مصادم ايونات ثقيلة بسرعات النسبية عن شواهد لحالة شبيه سائل الكوارك تكشف عن حركة سوائل شبه مثالية.
تتميز بلازما كوارك-غلوون بزيادة كبيرة في عدد أزواج الكواركات الثقيلة مقارنة بعدد أزواج الكواركات العلوية والسفلية. وهناك اعتقاد أنه في الفترة التي سبقت 10−6 ثوان بعد الانفجار العظيم (حقبة الكوارك) بأن الكون امتلأ من بلازما كوارك-غلوون، حيث درجات الحرارة مرتفعة جدا للهادرونات كي تستقر.
نظرا للكثافة الباريونية العالية ودرجات الحرارة المنخفضة نسبيا -مقارنة مع ماهو موجود بالنجوم النيوترونية- يكتوقع أن تتحلل حالة الكوارك إلى لكواركات التفاعل الضعيف. ويتميز هذا السائل بواسطة تكثيف الأزواج المساهمة للكوارك الملون، وبالتالي يكسر التناظر الداخلي SU(3)c. وبما أن الأزواج المساهمة للكوارك تأوي شحنة اللون، ففي تلك المرحلة لحالة الكوارك سيكون لديها توصيل فائق للون؛ لذا فإن شحنة اللون ستمر خلالها بدون أي عوائق.
هندسة الاتصالات هي الهندسة التي تتعلق بكل مواضيع الاتصالات الرقمية والتناظرية. وهي تشمل ضمن طياتها الإشارات الكهربائية والكهرومغناطيسية وطرق انتقالها ومعالجتها.
ويتكون نظام الاتصال عادة من :
الاتصالات ومجالات الهندسة.
تتداخل هندسة الاتصالات في الهندسة مع فروع عديدة أبرزها هندسة الإلكترونيات ويمتد نطاق هذا المجال من تصميم الدوائر الأساسية إلى التطورات الإستراتيجية الشاملة..
مهندس الاتصالات هو المسؤول عن تصميم معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية والمرافق والإشراف على تركيبها، مثل مجمع نظم التحويل الإلكتروني، ومرافق الهاتف النحاسية والألياف البصرية. هندسة الاتصالات تتداخل أيضا بشكل كبير مع الهندسة الإذاعية.
الاتصالات السلكية واللاسلكية هي مجال هندسي متنوع يشمل الهندسة الالكترونية والمدنية والهيكلية، والهندسة الكهربائية فضلا عن كونها سفيرا سياسيا واجتماعيا، وتشمل قليلا من المحاسبة والكثير من إدارة المشروعات. لذا جوهريا مهندسو الاتصالات مسئولون عن توفير الطريقة المناسبة للعملاء للحصول على خدمات الهاتف والانترنت.
يستخدم مهندسو الاتصالات مجموعة متنوعة من وسائل الإعلام والمعدات اللازمة المتاحة من العديد من الشركات المصنعة لتصميم البنية التحتية لشبكة الاتصالات.
المواد الأكثر شيوعا، وغالبا ما يشار إليها بكونها أساس في صناعة الاتصالات، وتستخدم من قبل شركات الاتصالات السلكية واللاسلكية اليوم هي النحاس والكابلات المحورية والألياف والراديو.
غالبا ما يتوقع من مهندسي الاتصالات، مثل معظم المهندسين، تقديم أفضل الحلول الممكنة لأدنى تكلفة للشركة.
.وهذا يؤدي في كثير من الأحيان إلى حلول للمشاكل التي غالبا ما كانت تصمم بشكل مختلف دون قيود الميزانية التي يمليها المجتمع الحديث.
في الأيام السابقة من صناعة الاتصالات كميات هائلة من الكابلات التي تم صناعتها لم تستخدم أو قد حلت محلها التكنولوجيا الحديثة مثل كابلات الألياف البصرية. والتقنيات الرقمية المتنوعة.
مهندسو الاتصالات مسؤولون أيضا عن حفظ سجلات معدات وأجهزة الشركات وتعيين رموز المحاسبة المناسبة لأغراض الضرائب والصيانة.
كما أن مهندسي الاتصالات مسؤولون عن الميزانية والإشراف على المشاريع وحفظ سجلات المرافق والمعدات إضافة على ذلك فان مهمة مهندس الاتصالات ليست فقط كمهندس لكن كمساعد محاسبة أو مسئول عن الحسابات (إن لم يكن محاسبا)، وكذلك مدير المشروع.
مهندس معدات الاتصالات.
مهندس معدات الاتصالات هو مهندس إلكترونيات، يصمم المعدات مثل أجهزة التوجيه والمحولات وأجهزة الإرسال، وغيرها من المعدات المتخصصة في الكمبيوتر والالكترونيات المصممة لاستخدامها في البنية التحتية لشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية.
مهندس سنترال مركزية الهاتفى.
مهندس الاتصالات المركزي مسئول عن تصميم والإشراف على تنفيذ معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية في السنترال المركزي، (كما يشار إليه على أنه تبادل الاتصال أو مركز تجمع الأسلاك).
مهندس الاتصالات المركزي هو المسؤول عن دمج التقنيات الحديثة في الشبكة القائمة، وتعيين مواقع المعدات في مركزتجمع الأسلاك، وتوفير معدات الطاقة، وضبط وتنبيه وسائل الرصد والتقنيات الرقمية في المعدات الجديدة ما لم تكن هناك المتاحة حاليا بما يكفي لدعم ييسر تركيب المعدات الجديدة.
وأخيرا، فإن المهندس المركزي هو المسؤول عن تصميم كيفية توزيع كميات هائلة من الكابلات إلى مختلف المعدات وإطارات الأسلاك في جميع أنحاء السنترال المركزي، والإشراف على التركيب وتحضير جميع المعدات الجديدة اللازمة.
كحال مهندسي الإنشاء فإن مهندسي الاتصالات المركزيين مسئولون عن التصميم الانشائى والتنسيب من الإجهادات للمعدات الكهربائية اللازمة وتركيبها فضلا عن وضعها على محطة الكهرباء الموجودة بالسنترال..
أيضا كحال مهندسي الكهرباء فإن مهندسي الاتصالات المركزيين مسئولون عن تصميم المقاومة والسعة والحث (RCL) لكل محطة طاقةجديدة لضمان الخدمة الهاتفية واضحة ونقية ونظيفة فضلا عن موثوقية خدمة البيانات.
التوهين والحسابات الدقيقة مطلوبة لتحديد طول ومقاس الكابل المطلوب لتقديم الخدمة المطلوبة.
وبالإضافة إلى ذلك، متطلبات الطاقة يجب أن تكون محسوبة ومدروسة لإمداد أي معدات الكترونية موضوعة في السنترال المركزي.
وعموما، شهد مهندسو الاتصالات المركزيين تحديات جديدة ناشئة في مجال الاتصالات المركزية.
فمع ظهور مراكز البيانات،مرافق بروتوكول الإنترنت ومواقع الراديو الخلوية، وغيرها من بيئات المعدات التكنولوجية الناشئة ضمن شبكات الاتصالات، فإنه من المهم أن يتم تنفيذ مجموعة متسقة من الممارسات أو المتطلبات المعترف بها قانونيا.
قد ترتبط هذه الخدمات مع تركيب معدات جديدة أو موسعة، فضلا عن نقل المعدات الموجودة.
يجب النظر في عدة عوامل أخرى مثل :
مهندس الاتصالات (الوصف الوظيفي).
إنّ مهندسي الاتصالات يعملون في العديد من الصناعات، بما فيها الإنترنت وتكنولوجيا التشبيك والشبكات الحاسوبية والرّاديو والبث الإذاعي، بعض المهندسين يركزون اهتمامهم على معرفة تطبيق التقنيات، بينما يركز البعض الآخر على الأنشطة الإدارية، وهناك وظائف عديدة تشمل عناصر في كل من الإدارة والتقنية معا.
الجانب التقني يتضمّن استخدام المعرفة المتخصصة في تصميم وتقديم الحلول، فضلا عن تقديم التوجيهي التقني للموظفين داخل المؤسسة التي يعملون فيها.
الجانب الإداري ينطوي على التخطيط وإدارة المشاريع، وضمان تسليمها في وقتها المحدد، في حدود الميزانية وضمن عوامل الجودة المتفق عليها.
الاتصالات الرقمية هي الاتصالات التي تتعامل بمبدأ النظام الثنائي. يتصف هذا النوع من الاتصالات بقوتها وجودتها العالية مقارنة بالاتصالات التناظرية؛ حيث أن هناك ما يسمى بالضوضاء الكهرومغناطيسية في الطبيعة، هذه الضوضاء تسبب تشوشًا في الإشارة التناظرية التي تعتمد على شدة التيار وتردده، لكن في حالة استخدام النظام الثنائي، فإن الإشارات تحسب بمرور نبضة أو عدم مرورها، فلا تتأثر بالتشويش الذي تسببه الضوضاء الكهرومغناطيسية.
من أمثلة الأجهزة التي تعتمد الاتصالات الرقمية: التلفاز الرقمي، اتصالات السواتل، والحواسيب.
يشار إلى إن الإشارات الرقمية تنتج من تقطيع الإشارات التناظرية إلى أجزاء كل جزء يمثل هو يمثل مجموعة من 0 و 1 وتسمى أيضا بتقنية الدجيتال ويمكن التحويل من النظام الثنائي إلى النظام التناظري عن طريق جهاز يعرف بالمحول الثنائي التناظري، والتحويل من التناظري إلى الثنائي عن طريق المحول التناظري الثنائي، أما عن طريقة التحويل من كلا النظامين إلى الآخر دون استخدام أجهزة التحويل سالفة الذكر باستخدام طريقة التحويل اليدوية فقد استخدمت هذه الطرق في التعليم وفي التطبيق العملي للتحويل حال عدم وجود هذه الأجهزة، فعن الطريقة تحويل من النظام الثنائي إلى عشري كالتالي:
تحويل 1.1.0.0.1 من النظام الثنائي إلى العشري يتم وضع قيمة صغرى فوق العدد بدأ من صفر وانتهاء بعشرة: فقيمة الرقم 1=0 و 0=1 و 0=2 و 1=3 و 1=4 ويتم جمع الأعداد التي لها قيمة (أي تملك الرقم (1) فينتج من النظام الثنائي 1.1.0.0.1 العدد العشري 7 وللتحويل من النظام العشري إلى الثنائي نقسم العدد على (2) فإذا كان هناك باقي للقسمة نعطي الرقم 1 وإلى 0 كالتالي: تحويل الرقم 7 من النظام العشري إلى الثنائي: بتقسيم العدد 7 على 2 ينتج 3 والباقى 1 وبتقسيم العدد 3 على 2 ينتج 1 والباقي 1 وهكذا حتى ينتج 1.1.1
مزايا الاتصالات الرقمية.
تنبع الميزة الكبرى لاستخدام أنظمة الاتصالات الرقمية من قدرة جهاز الاستقبال على التعامل مع البيانات المستقبلة على أنها "أرقام" وإخضاعها لعمليات حسابية يمكن من خلالها الحصول على فوائد متعددة. وهذا بالمقارنة بالاتصالات التناظرية التي يكون فيها "شكل" الإشارة المستقبلة هو المحتوي على المعلومة، وبالتالي فإن أي تغير في الشكل نتيجة إضافة الضوضاء (الشوشرة) في قناة الاتصال سوف يتحول على الفور إلى فقد أو تشوه في المعلومات التي تحملها هذه الإشارة، مثل تغير في جودة الصوت أو الصورة أو الفيديو الذي تحمله الإشارة.
على وجه التحديد، يمكن إيجاز مزايا الاتصالات الرقمية فيما يلي:
مقاييس جودة الاتصالات الرقمية.
تقاس جودة اتصال أنظمة الاتصالات الرقمية بمعدل حدوث الخطأ أو Bit Error Rate ويرمز لهذا المعدل بالرمز BER ونظرًا لإمكانية تحسين (خفض) معدل حدوث الخطأ بزيادة قدرة الإرسال أو بزيادة عرض نطاق الترددات المستخدم (Bandwidth) فإن المقارنة بين التصميمات المختلفة لأنظمة الاتصالات تتم عادة بمقياسين أساسيين: أولهما هو مدى فعالية استخدام الطيف أو ما يعرف بالإنجليزية بمصطلح (Spectral Efficiency) ويعرف أيضًا بمدى كفاءة استخدام الحيز الترددي (Bandwidth Efficiency) وهو يقاس بكم النبضات الثنائية التي يستطيع النظام إرسالها داخل وحدة الترددات (1 هرتز). أما المقياس الثاني فهو كفاءة استخدام الطاقة (Energy Efficiency) وهو يقيس قدرة النظام على تحقيق معدل حدوث خطأ منخفض عند قيمة معينة لنسبة الإشارة إلى الشوشرة (Signal to Noise Ratio) والتي يرمز لها بالرمز SNR.
براونشفايغ أو براون شفايغ هي ثاني أكبر مدينة في ولاية ساكسونيا السفلى في ألمانيا, عدد سكانها حوالي 250.000 نسمة.
من أشهر معالمها جامعة براونشفايغ التقنية والتي تعتبر من أقدم الجامعات التقنية في أوروبا.
موقعها 52° 16'خط عرض و 10° 31' خط طول.
تمتاز بموقعها الاستراتيجي في وسط شمال ألمانيا, ووقوعها بين مدن مهمة مثل برلين وهامبورغ وهانوفر وغوتنغن.
يؤثر وجود مدينة فولفسبورغ حيث يتم تصنيع سيارات الفولكس فاجن تاثيرا كبيرا يضفي إليها أهمية اقتصادية إضافة إلى دورها الرائد في العلوم.
تم اختيار مدينة براونشفايغ كمدينة العلوم المثالية لعام 2007.
يشكل الاجانب ما مجموعه 16,5% من مجموع السكان, حوالي 19% منهم من اصول تركية, و6% من اصول عربية. وهناك نسبة كبيرة من اصول شرق أوروبية .
لبراونشفايغ (مدينة) اتفاقيات توأمة مع كل من:
محافظة البحر الأحمر هي محافظة من محافظات جمهورية مصر العربية وإحدى محافظات مصر الحدودية، تمتد سواحل محافظة البحر الأحمر بطول 1080 كم، من خليج السويس، على خط عرض 29 شمالاً، إلى حدود السودان على خط عرض 22 شمالاً.
الموانئ القديمة تعرف بأنها من أفضل مراكز الغوص والمنتجعات السياحية والمستحمون في الشمس يرقدون على الرمال البيضاء التي تزين السواحل الزرقاء أو على مراسى الشاطئ.
تنتج محافظة البحر الأحمر 75% من إنتاج مصر من البترول والغاز الطبيعي.
وتحفل المحافظة بالثروات المعدنية ومنها: الفوسفات والتنجستن والذهب والفضة والكروم والمنجنيز والزمرد وغيرهم.