جسيم

توزيع الجسيمات

وفي هذا الصدد، الجسيمات الغروية هي مكونات الغروانية. المادة الغروية هي مادة مشتتة مجهريًا بالتساوي في جميع أنحاء مادة أخرى. يمكن أن يكون هذا النظام الغرواني صلبًا أو سائلًا أو غازيًا؛ وكذلك مستمرة أو مشتتة. يبلغ قطر جسيمات الطور المشتت ما بين 5 و 200 نانومتر على وجه التقريب. ستشكل الجسيمات القابلة للذوبان الأصغر من هذا محلولًا بدلاً من الغروانية. الأنظمة الغروية (تسمى كذلك المحاليل الغروية أو المعلقات الغروانية) هي موضوع الواجهة وعلم الغروانية. يمكن الاحتفاظ بالمواد الصلبة العالقة في سائل، بينما تشكل الجسيمات الصلبة أو السائلة المعلقة في غاز معًا رذاذًا. يمكن كذلك تعليق الجسيمات على شكل جسيمات في الغلاف الجوي، والتي قد تشكل تلوثًا للهواء. وبالمثل يمكن للجسيمات الأكبر حجمًا أن تشكل حطامًا بحريًا أو حطامًا فضائيًا. يمكن وصف تكتل من الجسيمات الصلبة المنفصلة والجسيمات العيانية على أنها مادة حبيبية.

حجم

وفي هذا الصدد، نظرًا لصغر حجمها، فإن دراسة الجسيمات المجهرية ودون الذرية تقع في عالم ميكانيكا الكم. سيعرضون ظواهر موضحة في الجسيم في نموذج بما في ذلك ازدواجية الموجة والجسيم، وما إذا كان يمكن اعتبار الجسيمات متميزة أو متطابقة هو سؤال مهم في كثير من الحالات.

كذلك، عادة ما يُطَبَّق مصطلح «جسيم» بشكل مختلف على ثلاث فئات من الأحجام. يشير مصطلح الجسيمات العيانية عادة إلى جسيمات أكبر بكثير من الذرات والجزيئات. عادة ما يتم تجريدها كجسيمات شبيهة بالنقاط، على الرغم من أنها تحتوي على أحجام وأشكال وهياكل، وما إلى ذلك. تشمل أمثلة الجسيمات العيانية المسحوق أو الغبار أو الرمل أو قطع الحطام أثناء حادث سيارة أو حتى أشياء كبيرة مثل نجوم المجرة.

كذلك، نوع آخر، الجسيمات المجهرية عادة ما تشير إلى جزيئات ذات أحجام تتراوح من الذرات إلى الجزيئات، مثل ثاني أكسيد الكربون والجسيمات النانوية والجسيمات الغروية. تُدْرَس هذه الجسيمات في الكيمياء، وكذلك الفيزياء الذرية والجزيئية. أصغر الجسيمات هي الجسيمات دون الذرية، والتي تشير إلى جسيمات أصغر من الذرات. قد تشمل هذه الجسيمات مثل مكونات الذرات - البروتونات والنيوترونات والإلكترونات - فضلًا عن أنواع أخرى من الجسيمات التي لا يمكن إنتاجها إلا في مسرعات الجسيمات أو الأشعة الكونية. يتم دراسة هذه الجسيمات في فيزياء الجسيمات.

الخصائص المفاهيمية

وفي هذا السياق، يعتبر مفهوم الجسيمات مفيدًا بشكل خاص عند نمذجة الطبيعة، حيث يمكن أن تكون المعالجة الكاملة للعديد من الظواهر معقدة وتتضمن كذلك حسابًا صعبًا. يمكن استخدامه لعمل افتراضات مبسطة تتعلق بالعمليات المعنية. يعطي فرانسيس سيرز ومارك زيمانسكي، في الفيزياء الجامعية، مثالاً لحساب موقع الهبوط وسرعة كرة البيسبول التي أُلقيت في الهواء. لقد قاموا تدريجياً بتجريد لعبة البيسبول من أغلب خصائصها، عن طريق جعلها مثالية أولاً على أنها كرة ناعمة صلبة، ثم عن طريق إهمال الدوران والطفو والاحتكاك، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل المشكلة إلى المقذوفات الخاصة بجسيم النقطة الكلاسيكي. إن معالجة أعداد كبيرة من الجسيمات هو مجال الفيزياء الإحصائية.

حالته

محاكاة الجسم إن (N)

في هذا الإطار، في الفيزياء الحاسوبية، تعد محاكاة الجسم إن (وتسمى كذلك محاكاة الجسيمات N) عبارة عن محاكاة للأنظمة الديناميكية للجسيمات تحت تأثير ظروف معينة، مثل التعرض للجاذبية. هذه المحاكاة شائعة جدًا في علم الكونيات وديناميكيات السوائل الحسابية.

إضافةً إلى ذلك، من المعروف أن كل من الجسيمات الأولية (مثل الميونات) والجسيمات المركبة (مثل نوى اليورانيوم ) تخضع لاضمحلال الجسيمات. وتلك التي لا تسمى الجسيمات الثابتة، مثل الإلكترون أو نواة الهليوم -4 . يمكن أن يكون عمر الجسيمات المستقرة إما لانهائيًا أو كبيرًا بما يكفي لعرقلة محاولات مراقبة مثل هذه التدهور. في الحالة الأخيرة، تسمى هذه الجسيمات «مستقرة الملاحظة». بشكل عام، يتحلل الجسيم من حالة الطاقة العالية إلى حالة الطاقة المنخفضة عن طريق إصدار بعض أشكال الإشعاع، مثل انبعاث الفوتونات.

وفي هذا الصدد، يشير الجسم إن إلى عدد الجسيمات التي تم النظر فيها. نظرًا لأن عمليات المحاكاة ذات الجسم إن الأعلى تكون أكثر كثافة من الناحية الحسابية، فغالبًا ما تُقَرَّب الأنظمة التي تحتوي على أعداد كبيرة من الجسيمات الفعلية إلى عدد أصغر من الجسيمات، وتحتاج خوارزميات المحاكاة إلى التحسين من خلال طرق مختلفة.

بنية

إضافةً إلى ذلك، يمكن كذلك تصنيف الجسيمات بحسب التكوين. تشير الجسيمات المركبة إلى الجسيمات التي لها تكوين - أي الجسيمات المكونة من جسيمات أخرى. مثلًا، تتكون ذرة الكربون 14 من ستة بروتونات وثمانية نيوترونات وستة إلكترونات. على النقيض من ذلك، تشير الجسيمات الأولية (وتسمى كذلك الجسيمات الأساسية) إلى الجسيمات غير المصنوعة من جسيمات أخرى. بحسب فهمنا الحالي للعالم، يوجد عدد صغير جدًا منها فقط، مثل اللبتونات والكواركات والغلوونات. ومع ذلك، فمن الممكن أن يتحول بعضها إلى جزيئات مركبة بعد كل شيء، ويبدو أنها مجرد عناصر أولية في الوقت الحالي. بينما الجسيمات المركبة يمكن جدا غالبا ما تعتبر نقطة مثل، الجسيمات الأولية هي حقا في الوقت المحدد.