فهرست مندرجاتفیزیک ذرات بنیادی
همه چیز دربارۀ اتم و ذرات بنیادی
- فیزیك ذرات بنیادی چیست؟
- ماده از چه ذراتی ساخته شده است؟
- پاد ماده
- اسپین
- كوارك‌ها
- لپتون‌ها
- نیروهای اساسی
- نیروی هسته‌ای ضعیف
- بار-رنگ
- مدل استاندارد ذرات بنیادی
- يادداشت‌ها
- پی‌نوشت‌ها
- جُستارهای وابسته
- سرچشمه‌ها
[قبل] [بعد]
[↑] فیزیك ذرات بنیادی چیست؟
فیزیك ذرات بنیادی بخشی از فیزیك است. موضوع مورد مطالعه‌ی فیزیكدانان ذرات بنیادی این است كه بدانند جهان از چه ذراتی ساخته شده و این ذرات چگونه در كنش با یكدیگر هستند. اما این ذرات چه هستند؟
در حدود سال ۱۹٠٠ میلادی، تصور می‌شد كه اتم سنگ‌بنای جهان است و غیر قابل تجزیه می‌باشد. [اما] به‌زودی مشخص شد كه اتم از یك هسته‌ی مركزی با الكتریكی مثبت و تعدادی الكترون كه در اطراف آن در گردشند، تشكیل شده است.
هنگامی‌كه هسته مورد مطالعه قرار گرفت، فیزیكدانان متوجه شدند كه هسته از پروتون با بار الكتریكی مثبت و نوترون كه از نظر الكتریكی حنثی است، تشكیل شده و الكترون‌ها در اطراف آن در گردشند.
 |  |
[↑] ماده از چه ذراتی ساخته شده است؟
هر چه تحقیقات روی هسته بیشتر انجام می‌شد، ذرات جدیدی كشف می‌شدند. هم‌چنین تحقیقات بیشتر نشان داد كه پروتون‌ها و نوترون‌ها نیز از ذرات دیگری كه كوارك نامیده شدند، ساخته شده است.
سرانجام فیزیكدانان ذرات سازنده‌ی ماده را به دو دسته: لپتون‌ها و كوارك‌ها تقسیم كردند. در این تقسیم‌بندی هادرون‌ها از جمله پروتون و نوترون ذره‌ی بنیادی نیستند و از كوارك‌ها ساخته شده‌اند.
[↑] پاد ماده
یكی از كشفیات بسیار جالب، كشف پاد ماده است. برای هر ذره‌ی بنیادی یك ذره دیگری وجود دارد كه آن را پاد ماده‌ی آن می‌نامند. به‌عنوان مثال پاد ماده‌ی الكترون، پوزیترون است كه تنها از نظر الكتریكی با هم تفاوت دارند.
ماده و پاد ماده یكدیگر را جذب كرده و به انرژی تبدیل می‌شوند؛ به‌همین دلیل آن‌ها را پاد ماده می‌نامند. توجه شود كه پاد ماده تنها یك اصطلاح است و از نظر فیزیكی هر دوی آن‌ها ماده می‌باشند.
[↑] اسپین
اسپین یكی از خواص ذرات مانند جرم و بار است. اسپین اندازه‌ی حركت زاویه‌ای ذره است و ساده‌ترین راه برای اندازه‌گیری اندازه حركت زاویه‌ای ذره بر اثر گردش آن است. در واقع سخن از گردش ذره درست نیست، بلكه اندازه حركت زاویه‌ای ذره یكی از خواص ذاتی ذرات است.
اسپین نظیر اندازه حركت و انرژی در تمام مراحل ثابت است
[↑] كوارك‌ها
شش كوارك و شش پاد كوارك وجود دارد كه كه سه دسته دوتایی تشكیل می‌دهند. این گروه‌ها عبارتند از:
بالا-پایین (up-down)
عجیب-افسون (charm-strange)
سر-ته (top-bottom)
 |  |
یك خاصیت دیگر جالب كوارك‌ها این است كه هیچگاه كوارك‌ها به تنهایی مشاهده نمی‌شوند و آن‌ها در كنار یكدیگر قرار دارند و ذرات مركب را می‌سازند. این ذرات مركب هادرون نامیده می‌شوند
كوارك‌ها نطیر الكترون و پروتون دارای بار الكتریكی هستند. اما بار الكتریكی كوارك‌ها كسری از بار الكتریكی پایه است.
| Electric Charge
(e) |
Mass
(GeV/c2) |
Flavour | |
|---|---|---|---|
| +2/3 | 0.004 | up | u |
| -1/3 | 0.08 | down | d |
| +2/3 | 1.5 | charm | c |
| -1/3 | 0.15 | strange | s |
| +2/3 | 176 | top | t |
| -1/3 | 4.7 | bottom | b |
 |
 |
 |
|---|
[↑] لپتون‌ها
| Electric Charge
(e) |
Mass
(GeV/c2) |
Flavour |
|---|---|---|
| 0 | < 7 x 10-9 | electron neutrino |
| -1 | 0.000511 | electron |
| 0 | < 0.0003 | muon neutrino |
| -1 | 0.106 | muon (mu-minus) |
| 0 | < 0.03 | tau neutrino |
| -1 | 1.7771 | tau (tau-minus) |
[↑] نیروهای اساسی
نیروهای اساسی طبیعت عبارت‌اند از: نیروی الكترومغناطیسی، هسته‌ای ضعیف، هسته‌ای قوی، و گرانش.
همه‌ی این نیروها توسط ذرات تبادلی حمل می‌شوند. به‌عنوان مثال: ذرات تبادلی نیروی الكترومغناطیسی فوتون نامیده می‌شود. الكترون و پروتون با انتشار و جذب فوتون همدیگر را جذب می‌كنند. هم‌چنین نوترینو یك ذره بدون بار الكتریكی است، بنابراین فوتون منتشر یا جذب نمی‌كند
[↑] نیروی هسته‌ای ضعیف
همه‌ی اجسام پایدار موجود در جهان از یك نوع لپتون (الكترون) و دو كوارك (بالا-پایین) ساخته شده‌اند كه تركیب این دو كوارك به‌صورت پروتون و نوترون ظاهر می‌شود. در هر صورت شش تای آن‌ها پیشگویی و مشاهده شده‌اند و شش تای دیگر مشاهده نشده‌اند؛ زیرا، كوارك‌ها و لپتون‌های سنگین به‌دلیل وجود نیروی هسته‌ای ضعیف قابل مشاهده نمی‌باشند.
نیروی هسته‌ای ضعیف باعث می‌شود كه كوارك‌ها و لپتون‌های سنگین به كوارك‌ها و لپتون‌های سبك‌تر واپاشیده شوند.
ذره‌ی حامل نیروی واپاشی لپتون‌ها و كوارك‌های سنگین W+ و W- هر كدام از این‌ها شامل یك ذره‌ی باردار و یك ذره‌ی خنثای Z .است
علاوه بر بار الكتریكی، كوارك‌ها دارای خاصیت دیگری هستند كه بار-رنگ (colour charge) نامیده می‌شود.
[↑] بار-رنگ
نیروی بین ذرات بار–رنگ بسیار قوی است كه آن را نیروی قوی می‌نامند؛ نیروی قوی بسیار سخت و جاذبه است كه روی پروتون‌ها و نوترون‌ها اعمال می‌شود. این نیرو بر نیروی دافعه الكتریكی بین پروتون‌ها غلبه می‌كند و موجب می‌شود هسته پایدار بماند.
در واقع نیروی قوی بین كوارك‌ها اعمال می‌شود ذره‌ای كه این نیرو را حمل می‌كند
گلوئون (gluon) نامیده می‌شود.
[↑] مدل استاندارد ذرات بنیادی
با توجه به مطالب بالا مدل استاندارد ذرات بنیادی به شرح زیر است: شش عدد كوارك، شش عدد لپتون، و چهار بوزون كه نیروها را حمل می‌كنند.
به‌طور كلی ذراتی كه ماده را می‌سازند «فرمیون» و ذراتی كه نیروها را حمل می‌كنند «بوزون». نامیده می‌شوند[۱].
[↑] يادداشت‌ها
يادداشت ۱: اين مقاله برای دانشنامهی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.
[↑] پی‌نوشت‌ها
[۱]- حسین جوادی، همه چیز دربارۀ اتم و ذرات بنیادی، شبكه فيزيك هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
[↑] جُستارهای وابسته
□
□
□
[↑] سرچشمه‌ها
□ شبكه فيزيك هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
