m f s 1,727 اشتراک گذاری ارسال شده در 14 تیر، ۱۳۹۰ مقدمه اي بر ذرات بنيادي همانطور که از نام اين علم مشخص است شاخه اي از علم بزرگ فيزيک است . اين علم به بررسي ذرات ساختاري جهان مي پردازد و به ما مي گويد که اين ذرات چگونه با هم در کنش و واکنش هستند . اين علم تحقيق هايي بر روي ذرات زير اتمي و ساختار آنها نيز دارد . اين تحقيقات توسط شتاب دهنده هاي بزرگ صورت مي گيرد . قبل از بحث در مورد تقسيم بندي ذرات بنيادي بايد چند نکته ي خاص در مورد اين ذرات توجه کنيم ؛ به نکات زير توجه کنيد : اسپين اسپين مي تواند به اين صورت شرح داده شود که « اسپين ميزان حرکت زاويه اي يک ذره است » . حرکت زاويه اي يکي از واقعيت هايي است که در دل ذره جاي دارد و يکي از خواص آن به شمار مي آيد ، مانند : جرم يک ذره . اسپين اندازه ي حرکت در تمام مراحل درحرکت و انرژي ثابت به نظر مي رسد . ميزان اسپين مي تواند به صورتهاي زير باشد : 1- اگر اسپين يک ذره صفر باشد ذره قادر است در يک حالت بماند spin = 0 2- اگر اسپين ذره يک دوم باشد ذره مي تواند در دو حالت بماند spin = 1/2 3- اگر اسپين ذره يک باشد آنگاه ذره مي تواند در سه حالت بماند spin = 1 4 – اگر اسپين ذره دو باشد آنگاه ذره قادر است در سه حالت بماند spin = 2 براي مثال فرميون ها ( دسته اي از ذره ها هستند که در بخشهاي بعدي در مود آنها به بحث خواهيم پرداخت ) داراي اسپين يک دوم هستند spin = 1/2 رنگ خاصيت ديگري که از ذرات بنيادي به نمايش در مي يايد ويژگي است که به رنگ معروف است . اين خاصيت در کوارکها تعريف مي شود ( در قسمت هاي بعدي در مورد کوارک ها بحث مي کنيم ) از اين جهت کوارک ها را به سبز و قرمز و آبي دسته بندي مي کنند . ممکن است در ذهن شما اين موضوع تداعي شود که واقعا" اين موضوع در مورد کوارک ها صدق مي کند ، اما اين تفکري نا آگاهانه است ، اين تقسيم بندي از لحاظ بار آنها است . مي دانيم که هر ذره ي آزاد در طبيعت رنگ سفيد دارد ، هرچند که کوارک ها به طور آزاد يافت نمي شوند . 3 نقل قول لینک به دیدگاه
m f s 1,727 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 14 تیر، ۱۳۹۰ پاد ماده و ذرات مجازي هر ذره داراي ذره اي مشابه خود ولي با بار مخالف خود است که ضد ذره يا پاد ذره نام مي گيرد . براي مثال بار الکترون منفي است ولي ذره اي همانند الکترون وجود دارد که پوزيترون ناميده مي شود و بار آن بر خلاف الکترون است يعني مثبت است . پاد ماده يک اصطلاح است و هر دو اين ذرات ماده هستند . حال ممکن است که بگوئيم در اين صورت پروتوني داريم در بخش تقسيم بندي ذرات متوجه پاسخ اين سؤال خواهيد شد . براساس اصل عدم قطعيت مکانيک کوانتوم خلاء هيچ گاه به طور مطلق خالي نيست بلکه در آن ذرات و پاد ذراتي وجود دارد که مجازي هستند و قابل رؤيت نيستند پس اين فضا به طور % 100 خالي نيست . تقسيم بندي ذرات بنيادي حال که مقدمه اي از بعضي خواص ذرات را دريافتيم مي توانيم آنها را تقسيم بندي کنيم . ذرات به طور کلي به دو دسته فرميون ها Fermions يا ماده سازها و بوزون ها Bosons و يا ذرات حمل کننده ي نيرو تقسيم مي شوند همانطور از نام فرميون ها بر مي آيد در ساختن ماده نقش دارند . فرميون ها خود به دو دسته ي کوارک ها Quarcks و لپتون ها Lepton تقسيم مي شوند . در اينجا خاصيت اسپين را به ياد آوريد ؛ تمام فرميون ها داراي اسپين يک دوم هستند Fermions have spin 1/2 حال به شرح کوارک ها که خود دسته اي از فرميون ها هستند مي پردازيم . کوارک ها خود به 6 دسته تقسيم مي شوند که عبارتند از : 1- کوارک up يا بالا : اين کوارک جرمي معادل 0/004 GeV/c² دارد و بار الکتريکي آن دو سوم است . charge = 2/3 2- کوارک down يا پائين : اين کوارک جرمي معادل GeV/c² 0/08 دارد و بار آن منفي يک سوم است . charge = -1/3 3- کوارک charm يا افسون : اين کوارک جرمي معادل 1/5 GeV/c² است و باري در حدود دو سوم دارد charge = 2/3 4- کوارک strange يا عجيب : اين کوارک جرمي برابر با 0/15 GeV/c² دارد و بار آن منفي يک سوم است charge = -1/3 5- کوارک top يا سر : اين کوارک جرمي معادل 176 GeV/c² دارد و بارش برابر دو سوم است charge = 2/3 6- کوارک bottom يا زير : اين کوارک جرمي برابر با 4/7 GeV/c² دارد و بار الکتريکي آن برابر منفي يک سوم است charge = -1/3 اين اطلاعات در زير قابل مشاهده است : نام کوارک اسپين جرم GeV/c² بار الکتريکي Up يا بالا 1/2 0/004 2/3 Down يا پائين 1/2 0/08 -1/3 Charm يا افسون 1/2 1/5 2/3 Strange يا عجيب 1/2 0/15 -1/3 Top يا سر 1/2 176 2/3 Bottom يا زير 1/2 4/7 -1/3 3 نقل قول لینک به دیدگاه
m f s 1,727 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 14 تیر، ۱۳۹۰ همانطور که مي دانيم کوارک ها ذرات سازنده ي نوکلئون ها ( نوترون ها و پروتون ها ) هستند . اما از ميان اين شش نوع کوارک فقط دو نوع از آنها که بالا و پائين هستند در ساختمان نوکلئون ها هستند . براي مثال يک نوترون از يک کوارک بالا و دو کوارک پائين ساخته شده است . حالا که ما اطلاعات بار کوارک ها را داريم مي توانيم ثابت کنيم که يک نوترون خنثي است . 2/3 – 1/3 – 1/3 = 0 پس بار نوترون خنثي است به طور کلي ذراتي که از کوارک ساخته مي شوند به هادرون نام دارند . ذراتي که از کوارک تشکيل شده به شرح زير هستند 1- مزون ها Mesons اين ذرات از دو کوارک تشکيل شده اند . و ناپايدار هستند . پيون ها و کاوون ها از اين دسته اند براي مثال يک پيون از يک آنتي کوارک پائين و يک کوارک بالا ساخته شده است 2- باريون ها Baryons اين ذرات از سه کوارک تشکيل شده اند مانند پروتون ها و نوترون ها . يک پروتون از دو کوارک بالا و يک کوارک پائين تشکيل شده است 3- به تازگي گفته مي شود که ذره اي پنج کوارکي نيز کشف شده است البته چون طول عمرش بسيار کوتاه است به آن ذره ي تشديدي گفته مي شود ذره ي تازه کشف شده 1/5 GeV/c² جرم دارد . البته وجود اين ذره توسط دانشمندان آلماني ، ژاپني و آمريکايي نيز تأييد شده است . هنوز براي اين ذره جاي تحقيق وجود دارد حال به بازگو کردن دسته ي ديگر فرميون ها يعني لپتون ها مي پردازيم . لپتون ها درست همانند کوارک ها به 6 دسته تقسيم مي شوند . به تقسيم بندي زير توجه کنيد . 1- نوترينو الکترون : اين ذره ي جرمي معادل GeV/c² 0/000000007 > دارد و بار آن صفر است charge = 0 2- الکترون : اين ذره جرمي برابر با 0/00051 GeV/c² و بار آن منفي يک است charge = -1 3- نوترينو موئون : اين ذره جرمي معادل دارد و بارش برار صفر است charge = 0 4- موئون : اين ذره جرمي معادل 0/106 GeV/c² دارد و بار آن منفي يک است charge = -1 5- نوترينو تاو : اين ذره جرمي معادل دارد و بارش الکتريکي آن صفر مي باشد charge = 0 6- تاو : اين ذره جرمي در حدود 1/7771 GeV/c² دارد و بارش منفي يک است charge = -1 اين اطلاعات را در زير مي توانيد مشاهده کنيد نام لپتون اسپين جرم GeV/c² بار الکتريکي نوترينو الکترون 1/2 0/000000007 > 0 الکترون 1/2 0/00051 -1 نوترينو موئون 1/2 0 موئون 1/2 0/106 -1 نوترينو تاو 1/2 0 تاو 1/2 1/7771 -1 1 نقل قول لینک به دیدگاه
m f s 1,727 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 14 تیر، ۱۳۹۰ حال که طبقه بندي فرميون ها را دريافتيم مي توان اتم را با ساختار فرميوني توصيف کرد ، در هسته ي اتم نوکلئون ها وجود دارند که خود از کوارک ها ساخته شده اند . الکترون ها که نوعي لپتون هستند در گرداگرد اتم در اوربيتال ها در چرخش هستند پس واحد هاي مولکولي که اتم ها هستند از فرميون ها تشکيل شده اند . با اين وجود مي توان تقسيم بندي ديگري نيز انجام داد که به اين صورت است . هر ذره ي سبک از الکترون موزون ناميده مي شود و موزون ها خود سه دسته اند که عبارت است از : 1- مو موزون 2- پي موزون 3- کا موزون اگر ذرات تشکيلي از پروتون سنگين تر باشند در اين صورت يک هيپرون داريم که هيپرون ها خود به دسته هاي زير تقسيم بندي مي شوند . 1- هيپرون لاندا 2- هيپرون کسي 3- هيپرون سيگما 4- هيپرون امگا در بخش لپتون ها از واژه اي به نام نوترينو استفاده کرديم ، خوب است که بدانيم نوترينو ذره اي بنيادي است که با سرعت نور حرکت مي کند گفته مي شود که اين ذره داراي جرم سکون نيست ، ولي به نظر مي آيد که جرمي در حدود 14 تا 16 الکترون ولت داشته باشد . اگر اين جرم تصديق شود در رأي ما درباره ي هستي تغيير داده شود . اين ذره از واپاشي بتاي هسته هاي اتمي به همراه يک زوج الکتروني و پوزيتروني آزاد مي شود . قبل از اينکه در زمينه بوزون ها به بحث بپردازيم لازم است که مطالبي در مورد چهار نيروي بنيادي بدانيم ، پس به مطالب زير توجه کنيد 1- نيرو ي گرانش : اين نيرو در ميان چهار نيروي ديگر که شرح خواهيم داد ضعيف به نظر مي رسد ، همانطور که مي دانيم ميدان گرانش در تمام اجسام جرم دار مشاهده مي شود . براساس يافته هاي نيوتن نيروي گرانش بين دو جسم برابر با حاصل ضرب جرم آنها بر مجذور فاصله ي آنها است . اين ميدان در نجوم کاربرد دارد زيرا اين نيرو در فاصله هاي زياد کارگر است . براي مشخص کردن ضعيفي آن مي توان از دو ذره استفاده کرد اگر نيرو گرانش بين آنها را محاسبه کنيم و با مقدار به دست آمده ي نيرو الکترومغناطيسي در رابطه کولن مقايسه کنيم در مي يابيم که اين نيرو حدود ده به توان چهل بار از نيرو ي الکترومغناطيسي کوچکتر است . از روي اين ناچيزي بعضي از دانشمندان آن را در نظر نمي گيرند 2- نيروي الکترو مغناطيسي : وقتي قصد بحث از اين نيرو را داريم بايد در مورد بارها سخن گوئيم . براي مثال نيروي جاذبه بين دو بار ناهمنام و ... اين ذره توسط ذراتي که عضو بوزون ها هستند در ادامه مقاله آنها را شرح خواهيم داد حمل مي شوند و بر آنها ذرات نيرو اعمال مي کنند . اين نيرو نسبت به گرانش قوي تر است 3- نيروي پر قدرت کوارک : در ابتدا از رنگ کوارک ها سخن به ميان آمد اين نيرو به نيروي رنگ نيز معروف است . اين نيرو کوارک ها در پروتون ها و نوترون ها و پروتون ها را در هسته در کنار هم قرار مي دهد 4- نيروي ضعيف : اين نيرو در فاصله هاي بسيار کم کارگر است . اين نيرو در ذره هايي مشاهده مي شود که نه حالت دوم و نه حالت سوم بر آنها اثر مي کند . اين نيرو کوارکها و لپتون هاي سنگين به کوارک ها و لپتون هاي سبکتر وا مي پاشاند 1 نقل قول لینک به دیدگاه
m f s 1,727 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 14 تیر، ۱۳۹۰ حالا که مقدمه از نيرو هاي بنيادي به دست آوردم قادريم دسته ي ديگر از ذرات را که بوزون نام دارند و نيرو را حمل مي کنند شرح دهيم ، در واقع شرح بالا به درک بهتر اين مطلب کمک خواهد کرد بوزون ها خود بر هفت دسته اند که عبارتند از : 1- گراويتون : گفته مي شود که اين ذره نيروي گرانش را حمل مي کند هرچند که تاکنون مشاهده نشده است . اين ذره اسپيني برابر با 2 دارد و جرمش صفر است همچنين بار آن نيز صفر است 2- فوتون : اين ذرات نيروي الکترومغناطيسي را حمل مي کنند و در واقع در ميان بارها به پرواز درآمده و موجب ايجاد اين نيرو در ميان آنها مي شود اين نيرو جرم صفر را دارا است بار آن نيز صفر است ، همچنين اسپيني معادل يک دارند . گفتني است که اين ذرات مشاهده شده اند 3- ذرات : W+ and W- که عامل واپاشي لپتون ها وکوارک هاي سنگين هستند هر کدام شامل يک ذره باردار و خنثاي z مي باشند حمل کننده ي نيروي ضعيف مي باشند . گفتني است که ذرات W+ and W- به ترتيب از چپ به راست داراي جرم هاي GeV/c² 80 وGeV/c² -80 هستند . همچنين ذره ي z داراي جرم 91GeV/c² است . بار ذرات w به همان ترتيب بالا برابر 1 و 1- است و بار z نيز 0 است . اسپين همه ي اينها يک است . اين ذرات مشاهده شده اند 4- گلوئون : گفته مي شود که اين ذره حمل کننده ي نيروي رنگ است . البته اين ذره به طور مستقيم مشاهده نشده است بلکه به طور غيرمستقيم رؤيت شده است . اين ذره اسپيني برابر يک دارد و جرم و بارش صفر هستند ذره ي ديگري به نام هگز نيز وجود دارد که هنوز مشاهده نشده است . گفته مي شود که اسپين آن صفر است و و بارش نيز صفر است . همچنين جرمي معادل > 78 GeV/c² دارد گفته مي شود اين ذره در کنش ها ميداني ايجاد مي شود که توسط هگز حمل مي شود . هگز يکي از سه حرف اصلي نظريه ي CPH است که H آخر همان واژه ي Higgs است اين اطلاعات در جدول زير قابل مشاهده است نام بوزون اسپين جرم GeV/c² بار الکتريکي گراويتون 2 0 0 فوتون 1 0 0 W+ 1 80 1 W- 1 -80 -1 Z 1 91 0 گلوئون 1 0 0 هگز 0 78 0 اين خلاصه اي از تقسيم بندي ذرات بنيادي در علم فيزيک بنيادي بود... 2 نقل قول لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده
به گفتگو بپیوندید
هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .