ه‍.ش. ۱۳۸۸ آبان ۵, سه‌شنبه

کوارک (Quark)

از: دانش‌نامه‌ی آريانا


فهرست مندرجات

[مفاهیم بنیادین فیزیک][ذرات بنیادی]


کوارک (Quark) یک ذره بنیادی و جزی اساسی تشکیل‌دهنده ماده است. کوارک‌ها باهم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به‌نام هادرون (Hadron) را به‌وجود آورند که پروتون و نوترون از معروف‌ترین آن‌ها هستند.[۱] شش نوع کوارک مختلف وجود دارد که هر کدام از آن‌ها «طعم» نامیده می‌شوند.[٢]


[] کوارک چيست؟

بیشتر اجسام مادی که تا کنون در جهان شناخته شده‌، مانند: اتم‌ها، مولکول‌ها، بلورها، صخره‌ها، ستاره‌ها، سحابی‌ها، سیارات، غبارهای میان ستاره‌ای و... از پروتون‌ها و نوترون‌ها ساخته شده‌اند.

تا مدت‌ها گمان بر این بود که این ذرات (پروتون، نوترون و الکترون) ذرات بنیادی سازنده جهان (عالم هستی) هستند و نمی‌توان آن‌ها را به اجزای کوچکتر تقسیم کرد. چنان که این باور هنوز هم در مورد الکترون وجود دارد.

اما تبدیل پروتون و نوترون به یکدیگر در برخی واکنش‌های هسته‌ای و آزمایش‌های پیشرفته‌تری که در شــتاب‌دهنده‌های ذرات بنیادی انجام شــد، نشــان داد که آن‌ها از ذرات ســازنده‌ی کوچکتری به‌نام «کوارک» (Quark) ساخته شده‌اند. البته کوارک‌ها نیز انواع مختلفی دارند که تا کنون شش نوع آن‌ها شناخته شده و با اسامی جالبی نام‌گذاری گرديده‌اند:

  • بالا top
  • پایین bottom
  • افسون Charm
  • شگفت Strange
  • سر UP
  • ته Down

انتخاب این اسامی معنای خاصی ندارد. زیرا کوارک‌ها، در واقع، نه بالا و پایین دارند و نه زیر و ته! پروتون‌ها و نوترون‌ها هرکدام از سه کوارک ساخته شده‌اند. دو کوارک بالا و یک کوارک پایین نوترون را بوجود می‌آورد و یک کوارک بالا و دو کوارک پایین یک پروتون را تشکیل می‌دهند. برای نگه‌داشتن کوارک‌ها در کنار یکدیگر چسب مخصوصی لازم است. این وظیفه بر عهده‌ی ذرات دیگری است که «گلوئون» (Gluon) نام دارند. در حالت طبیعی نمی‌توان کوارک‌ها را به‌صورت آزاد و منفرد یافت.

ساختار کوارکی پروتون

[] جرم کوارک‌ها

کوارک‌ها فقط درون هادرون‌ها وجود دارند. زیرا به‌وسیله میدان نیروی کنش قوی (بار-رنگی) محدود شده‌اند. بنابراین نمی‌توان با منزوی کردن کوارک‌ها جرم آن‌ها را اندازه‌گیری کرد. به‌علاوه جرم هادرون‌ها از از مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل در حین کنش قوی به‌دست می‌آید.

طعمجرم
(GeV/c2)
بار الکتریکی
(e)
u بالاup٠,٠٠۴٣/٢+
d پائینdown٠,٠٠٨٣/۱-
c افسونcharm۱,۵٣/٢+
s عجیبstrange۱۵,٠٣/۱-
t سرtop١٧٦٣/٢+
b تهbottom٧,۴٣/۱-

هادرون‌هایی که از کوارک‌های سبک ساخته می‌شوند، مجموع جرم کوارک‌های تشکیل‌دهنده‌ی هادرون، بیشتر از جرم هادرون است. برای مثال جرم پروتون را با مجموع جرم دو کوارک بالا و یک کوارک پائین (که اجزای سازنده‌ی پروتون هستند) مقایسه کنید.

proton=down+up+up
0.9380.0080.0040.004

بنابراین پرسش این است که منظور از جرم کوارک چیست و چگونه آن را اندازه می‌گیرند؟ کمیتی که به‌عنوان جرم کوارک مطرح می‌گردد، در حقیقت از رابطه‌ی زیر تعریف می‌شود:

F = ma, m = F/a

این معادله به‌خوبی می‌نماید که یک جسم در مقابل اعمال نیرو بر آن چگونه رفتار می‌کند. معادلات فیزیک ذرات بنیادی، حاوی اين روش محاسبه است که هنگام برخورد یک فوتون پر انرژی با کوارک چه اتفاقی روی می‌دهد. جرم کوارک عامل کنترل شتاب آن در مقابل نیروی اعمال شده بر کوارک است. این روش تابت و بهترین راه هماهنگی نظریه و آزمایش است تا هم نسبت جرم انواع هادرون‌ها مطالعه شود و هم رفتار کوارک‌ها را در آزمایش‌هایی با انرژی بالا. در هر صورت، با هیچ‌یک از این روش‌ها نمی‌توان جرم دقیق کوارک‌ها را تعیین کرد.


[] يادداشت‌ها


يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی برشتۀ تحرير درآمده است.



[] پيوست‌ها

پيوست ۱:
پيوست ٢:
پيوست ۳:
پيوست ۴:
پيوست ۵:
پيوست ۶:



[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- کوارک، ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
[٢]- کوارک‌ها، نشریه الکترونیکی سی. پی. اچ. (متعلق به: معاونت پژوهشی و فناوری دانشگاه تهران)



[] جُستارهای وابسته







[] سرچشمه‌ها








[] پيوند به بیرون

[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20]