ماده جهان از ذرات بنیادی تشکیل شده است. اجسام، بدن انسان، ستارگان و ... سیستم‌هایی متشکل از ذرات بنیادی هستند که از نظر تعداد و نحوه جفت و جور شدن با هم تفاوت دارند. بنابراین، وجود ذرات بنیادی باید در تمام پدیده‌های جهان ملموس باشد.
  • 1396/4/13 7/4/2017 12:42:53 PM 7/4/2017 12:42:53 PM
  • 0
  • 98

جهان، بزرگ‌ترین مجموعه ممکن است که از ذرات بنیادی شکل یافته است. این ذرات توسط نیروهای گرانشی، الکترومغناطیسی و هسته‌ای به هم پیوند یافته‌اند. سلسله مراتب ساختمانی آن در فضا ( از هسته‌های اتم گرفته تا ابر کهکشانها) و سیر تکاملی آن (از گوی آتشین تا اشکال کنونی) توسط ویژگیهای ذرات بنیادی و برهمکنش آنها اداره می‌شود. بنابراین، تشریح ساختمان جهان و تکامل آن بر اساس خواص و برهمکنش ذرات بنیادی صورت می‌گیرد.
ماده جهان از ذرات بنیادی تشکیل شده است. اجسام، بدن انسان، ستارگان و ... سیستم‌هایی متشکل از ذرات بنیادی هستند که از نظر تعداد و نحوه جفت و جور شدن با هم تفاوت دارند. بنابراین، وجود ذرات بنیادی باید در تمام پدیده‌های جهان ملموس باشد. فیزیک ذرات بنیادی درک عمیق تر و دید بالایی را در مورد ساختمان و تکامل اجسام منفرد مانند اتم‌ها، مولکول‌ها، بلورها، صخره‌ها، سیارات، ستارگان، منظومه‌های ستاره‌ای و کل جهان ارائه می‌دهد. برای همین مطالعه ذرات بنیادی برای فیزیک معاصر و بخصوص اختر فیزیک و کیهان شناسی اهمیت اساسی دارد. ذرات بنیادی دیده نمی‌شوند. فقط از اثری كه می‌گذارند و یا پدیده‌هایی را كه سبب می‌شوند ، پی به وجودشان برده می‌شود
برخی خواص ذرات بنیادی با تعمیم مفاهیم فیزیك كلاسیك ناشی می‌شود. مانند ؛ جرم ، انرژی و بارالكتریكی برخی دیگر از خواص ذرات بنیادی ریشه در مكانیك نسبیتی دارد. مانند ؛ زمان ویژه ، طول ویژه.
عمده خواص ذرات بنیادی با تئوری‌های مكانیك كوانتومی تشریح می‌شوند. برای درك این رفتارها ، پدیده‌های كوانتومی از جمله اسپین ، بار لپتونی ، بار باریونی ، اسپین ایزوتوپی ، زوجیت ، نابودی زوج ، تولید زوج ، اصل طرد پاولی ، اصل دوگانگی موج و ذره و ... بایستی بررسی شوند.



هر ذره، توسط مجموعه‌ای از اعداد مشخص می‌شود كه آن را از دیگر ذرات مجزا می‌كند. و ویژگیهای آنرا توضیح می‌دهد. ویژگیهایی همچون جرم سكون ، بارالكتریكی ، اسپین ، بار باریونی ، بار لپتونی ، شگفتی ، اسپین ایزوتوپی ، زوجیت برای ذرات بنیادی ساكن هستند اما خواص اندازه حركت خطی ، اندازه حركت زاویه‌ای ، انرژی كل به دنیای اطراف ارتباط دارند.
 
اسپین
اسپین می تواند به این صورت شرح داده شود که « اسپین میزان حرکت زاویه ای یک ذره است » . حرکت زاویه ای یکی از واقعیت هایی است که در دل ذره جای دارد و یکی از خواص آن به شمار می آید ، مانند : جرم یک ذره . اسپین اندازه ی حرکت در تمام مراحل درحرکت و انرژی ثابت به نظر می رسد .
 
میزان اسپین می تواند به صورتهای زیر باشد :

  • اگر اسپین یک ذره صفر باشد ذره قادر است در یک حالت بماند  spin = 0
  • اگر اسپین ذره  یک دوم باشد ذره می تواند در دو حالت بماند  spin = 1/2
  • اگر اسپین ذره یک باشد آنگاه ذره می تواند در سه حالت بماند spin = 1
  • اگر اسپین ذره دو باشد آنگاه ذره قادر است در سه حالت بماند spin = 2

 
برای مثال فرمیون ها ( دسته ای از ذره ها هستند که در بخشهای بعدی در مود آنها به بحث خواهیم پرداخت ) دارای اسپین یک دوم هستند  spin = 1/2
  
رنگ
خاصیت دیگری که از ذرات بنیادی به نمایش در می یاید ویژگی است که به رنگ معروف است . این خاصیت در کوارکها تعریف می شود از این جهت کوارک ها را به سبز و قرمز و آبی دسته بندی می کنند . ممکن است در ذهن شما این موضوع تداعی شود که واقعا" این موضوع در مورد کوارک ها صدق می کند ، اما این تفکری نا آگاهانه است ، این تقسیم بندی از لحاظ بار آنها است . می دانیم که هر ذره ی آزاد در طبیعت رنگ سفید دارد ، هرچند که کوارک ها به طور آزاد یافت نمی شوند .

پاد ماده و ذرات مجازی 
هر ذره دارای ذره ای مشابه خود ولی با  بار مخالف خود است که ضد ذره یا پاد ذره نام می گیرد . برای مثال بار الکترون منفی است ولی ذره ای همانند الکترون وجود دارد که پوزیترون نامیده می شود و بار آن بر خلاف الکترون است یعنی مثبت است . پاد ماده یک اصطلاح است و هر دو این ذرات ماده هستند . حال ممکن است که بگوئیم  در این صورت پروتونی داریم در بخش تقسیم بندی ذرات متوجه پاسخ  این سۆال خواهید شد. براساس اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتوم خلاء هیچ گاه به طور مطلق خالی نیست بلکه در آن ذرات و پاد ذراتی وجود دارد که مجازی هستند و قابل رۆیت نیستند پس این فضا به طور % 100 خالی نیست.
 
ساختار فیزیک ذرات بنیادی

  • از بازتاب و پخش این فیزیک امواج برای اندازه گیری ذرات داخل هسته استفاده می شود. اگر الکترونی تا انرژی یک یا دو هزار میلیون الکترون ولت شتاب یابد طول موج الکترون چندین مرتبه کوچکتر از قطر ذرات هسته ای می شود. این فیزیک امواج تحقیق ساختمان پروتون هاو نوترون ها را ممکن می سازد از روزی که دانشمندان به یک "توپخانه اتمی قوی" مسلح شدندذرات جدید اتمی یکی پس از دیگری کشف گردید.
  • انرژی معادل با یک میلیون الکترون ولت موجب کشف الکترون مثبتی به نام پوزیترون شد. شتاب دهنده هایی با صدها میلیون الکترون ولت تهیه مصنوعی مزون ها را ممکن ساخت. مزون ها اولین بار در پرتوهای کیهانی کشف شدند.توسعه شتابدهنده های با انرژی بسیار زیاد موجب کشف ضد ذرات گردید.ضد ذرات تشکیل دهندگان اصلی ضد ماه می باشد که عمده ترین انها عبارتند از: ضد پروتون ، ضد نوترون و غیره. 
  • بسیاری از ذرات کشف شده ، ذرات ناپایدارند آنها پس از یک دوره زمانی بسیار کوتاه تجزیه شده و به تعدادی ذرات کوچکتر و پایدارتر تبدیل می شود این ذرات کوچکتر پایدارتر شامل : الکترون ها ، نوترون ها ، اشعه گاما و یا نوترینو ها می باشند.
  • ذرات ناپایدار ممکن است به ضد ذرات معادل خود که اصولا پایدارترند ، تبدیل می گردند.
  • همانگونه تا بحال معلوم شده هیچیک از ذرات بنیادی شناخته شده نمی توانند به اجزا کوچکتر شکسته شوند. آنها همگی به نام ذرات بنیادی معرفی شده است به همین دلیل نشان می دهد که ساختمانی ندارند.

محمد انصاری

من به عنوان طراح و برنامه نویس در شرکت توسن در حوزه ی بانکداری فعالیت می کنم. بیشتر زمانم رو به مطالعه پیرامون طراحی نرم افزار اختصاص میدم. همچنین علاقه ی زیادی به فعالیت های ورزشی دارم و زمان کافی به ورزش اختصاص می دهم.

نظرات 0
برای ارسال دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود به حساب کاربری ایجاد حساب کاربری
محمد انصاری
فیزیک ذرات بنیادی
زیگماوب