ذرات بنیادی (سازندگان جهان مرئی) به زبان ساده

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

ذرات بنیادی (سازندگان جهان مرئی) به زبان ساده

پست توسط Enjoy-physics »

ذرات بنیادی.jpg
ذرات بنیادی.jpg (39.7 کیلو بایت) مشاهده 256 مرتبه
دانشمندان یونان باستان حدس زده بودند که اشیای جهان باید از ترکیبات بسیار ریز و غیر قابل برشی تشکیل شده باشند. آنها این اجزای غیر قابل برش را اتم می نامیدند و بر این باور بودند که در تشابه با زبان که از ترکیب های بی شمار حروف الفبا به وجود می آید، گسترۀ عظیم مواد موجود در جهان نیز حاصل ترکیب های متنوعی از بلوک های سازنده ی جدا ازهم است.

این حدس بسیار هوشمندانه بود، بطوری که پس از گذشت 2000 سال از آن زمان هنوز به قوت خود باقی است. احترام به سنت یونانیان باستان، این ذرات اتم خوانده شدند. امروزه می دانیم اتم ها قابل تفکیک به اجزای کوچک تری هستند، تا اوایل 1930، مجموعه ی کارهای تامسون، رادرفورد، نیلز بور و چادویک منجر به معرفی یک مدل اتمی منظومه ای شد که بیشتر ما با آن آشنا هستیم. مدلی که در آن اتم ها بسیار بزرگتر از واحدهای سازنده ی پایه ای هستند. در واقع یک اتم ترکیب از هسته ( ترکیبی از نوترون ها و پروتون) و دسته ای از الکترون های در حال چرخش به دور هسته است.

برای مدتی فیزیکدانان گمان می کردند پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها، همان ذرات تفکیک ناپذیری هستند که در جست و جویشان بودند، اما در سال 1968 در مرکز شتاب دهنده خطی استنفورد، با کمک تکنولوژی ای که در آن زمان بسیار پیشرفته بود و امکان بررسی ماده در حوزه ی میکروسکوپی را فراهم می کرد، مشاهده شد پروتون ها و نوترون ها نیز بنیادی نیستند.
این ذرات هر کدام از سه ذره ی کوچکتر به نام کوارک تشکیل شده بودند. دانشمندان تایید کردند کوارک ها در دو نوع متفاوت دیده شده اند و این دو نوع را بعنوان کوارک های بالا و کوارک های پایین نام گذاری کردند. یک پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین ساخته شده است در حالی که یک نوترون حاوی دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است.
جدول ذرات بنیادی .png
جدول ذرات بنیادی .png (106.39 کیلو بایت) مشاهده 256 مرتبه
پس به نظر می رسد هر چه روی زمین و جهان بیرون آن دیده می شود، از الکترون ها، کوارک های بالا و کوارک های پایین ساخته شده است. در میانه ی دهه ی 1950، فردریک رینز و کلاید کوون براساس مدارک تجربی قطعی به این نتیجه رسیدند که ذره ی بنیادی دیگری به نام نوترینو نیز در جهان وجود دارد؛ ذره ای که پاولی وجودش را در سال 1930 پیش بینی کرده بود.
یافتن نوترینوها بسیار دشوار است، زیرا این ذرات شبه وار به ندرت با انواع شناخته شده ی ماده برهمکنش دارند. همچنین اواخر دهه ی 1930، فیزیکدان هایی که پرتوهای کیهانی را بررسی می کردند، ذره ی دیگری به نام میون را کشف کردند، ذره ای که مانند الکترون اما 200 برابر سنگین تر از آن بود.

دانشمندان هم اکنون به کمک دستاوردهای گوناگون تکنولوژی که قدرتمندتر از گذشته شده است، ذرات را با انرژی های بسیار بالا به یکدیگر کوبیدند و با این کار سعی داشتند تا بطور لحظه ای شرایطی را که پس از بیگ بنگ پدید آمده بود را بازسازی کنند. آنها در تکه پاره های حاصل از برخورد این ذرات به هم، در جست و جوی ذرات جدیدی بودند تا آنها را به فهرست ذرات شناخته شده اضافه کنند.
طبق شواهد دانشمندان همه ی مواد از دو ذره ی بنیادی موسوم یه «کوارک» و «لپتون» ساخته شده اند. در انرژی های خیلی بالا ذراتی مانند پروتون ها را نمی توانیم ذرات واقعا بنیادی ماده در نظر بگیریم. در انرژی های کم مثلا 9^10×6 درجه ی کلوین می توانیم پروتون ها و نوترون ها را به عنوان ذرات بنیادی پایدار در نظر بگیریم.

اگر کاری کنیم تا دو پروتون با سرعت خیلی زیاد با هم برخورد کنند، می توانیم مجموعه ای از ذرات دیگر را نیز مشاهده کنیم. تولید ذرات جدید عملی است،زیرا انرژی می تواند به جرم تبدیل شود و بالعکس.

بر طبق نظریۀ نسبیت انرژی یک گرم ماده 21^10 ارگ است. چون جرم پروتون 1.67 در 10 به توان منفی 24 گرم است، انرژی معادلش حدود 1.5 در 10 به توان منفی 3 ارگ خواهد بود. این مقدار انرژی معادل 938 میلیون الکترون ولت یا تقریبا هزار الکترون ولت است. بنابراین با استفاده از هم ارزی جرم و انرژی می توان گفت که پروتون دارای جرمی در حدود 1GeV است.
در فیزیک انرژی بالا یک عرف پذیرفته شده است که جرم را بر حسب یکاهای انرژی بیان کنند. اگر دو ذره با انرژی جنبشی خیلی بالاتر مثلا چندین گیگاالکترون ولت برخورد کنند این امکان وجود دارد که بخشی از انرژی جنبشی به ذرات مادی جدید تبدیل شود.


این موضوع باعث طرح چندید پرسش بنیادی می شود: اگر برخورد دو پروتون می تواند ذرات جدید تولید کند آیا می توان تصور کرد پروتون ها واقعا از همین ذرات تشکیل شده اند؟ اگر اینطور است چنانچه زمینه ی برخورد این مجموعه ی جدید ذرات را فراهم کنیم چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ به بیان دیگر آیا بنیادیترین اجزای ماده را می شناسیم؟
ذرات بنیادی .jpg
ذرات بنیادی .jpg (109.61 کیلو بایت) مشاهده 256 مرتبه
فیزیکدانان ذرات بنیادی در راستای پاسخ گویی به چنین سوالاتی پیشرفت های زیادی کرده اند هر چند برخی از نکات اساسی هنوز هم در پرده ی ابهام قرار دارد. شواهد قابل ملاحظه ایی وجود دارد مبنی بر اینکه همه ی مواد از دو ذره ی بنیادی موسوم یه «کوارک» و «لپتون» ساخته شده اند و هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد هر یک از این دو ذره دارای زیر ساختار باشند. نیروهایی که این ذرات به یکدیگر وارد می کنند از طریق مجموعه ایی دیگر از ذرات است موسوم به« بوزون های حامل».

ساده ترین این سه دسته ذرات لپتون ها هستند. در طبیعت شش نوع مختلف لپتون وجود دارد که الکترون مشهورترین آنهاست. دو ذره ی دیگر نیز وجود دارد موسوم به «میون» و« تاو» که مشابه الکترون هستند و فقط جرمشان فرق دارد. میون و تاو به ترتیب 200 و 3000 برابر سنگین تر از الکترون هستند.
می توان به هریک از این سه لپتون(الکترون، میون، تاو) ذره ایی به نام «نوترینو» نسبت داد. بنابراین سه نوع مختلف نوترینو داریم: نوترینوی الکترون، نوترینوی میون و نوترینوی تاو. این سه نوع نوترینو به همراه الکترون، میون و تاو شش عضو خانواده ی لپتون ها را تشکیل می دهند.

همۀ این شش ذره در طبیعت وجود دارند و در شتاب دهنده های انرژی بالا تولید شده اند. البته در شرایط عادی فقط یکی از این شش ذره یعنی الکترون در اتم حضور دارد. این به معنی آن نیست که سایر ذرات غیرواقعی اند. همه ی آن ها اعضای خانواده ی لپتون ها هستند و در فیزیک ذرات در جایگاه یکسانی قرار دارند. همچنین ماده از شش نوع مختلف دیگر ذره موسوم به کوارک ساخته شده است. آنها را با نماد های “u”,”d”,”c”,”s”,”t”,”b” مشخص می کنند.

ذراتی مثل پروتون ها و نوترون ها و مجموعه ی عظیمی از سایر ذرات که در برخورد دهنده ی ذرات دیده شده اند از ترکیبات مختلف همین کوارک ها ساخته شده اند. مثلا پروتون از دو کوارک u و یک کوارک d تشکیل شده است در حالی که دو کوارک d و یک کوارک u نوترون را می سازند. چون همه ی مواد دارای پروتون و نوترون هستند می توان گفت که ماده شامل کوارک های u و d است.

چهار نوع دیگر کوارک در حالت عادی ماده حضور ندارند. با این حال وجود آنها به عنوان اجرای تشکیل دهنده ی سایر ذراتی که در برخورد دهنده های انرژی بالا تولید می شوند ضروری است. برای توصیف برهم کنش های انرژی بالا درست مثل لپتون های تاو یا نوترینوها وجود این کوارک ها لازم است.

با این حال یک تفاوت بنیادی بین لپتون ها و کوارک ها وجود دارد: برخلاف لپتون ها هیچ وقت در تجربیات آزمایشگاهی کوارک ها به صورت ذرات آزاد مشاهده نشده اند.این واقعیت که کوارک ها داخل پروتون ها وجود دارند فقط بر اساس برخورد میان پروتون ها و سایر ذرات پرانرژی که بتوانند به داخل آن نفوذ کنند قابل بررسی است.
در چنین آزمایش هایی که اعماق پروتون را می کاوند می توان دید که کوارک ها به عنوان زیرساختار پروتون وجود دارند.
سرن- برخورددهندهٔ ذرات .jpg
سرن- برخورددهندهٔ ذرات .jpg (107.25 کیلو بایت) مشاهده 253 مرتبه
سومین دسته ی ذرات «بوزون های حامل» نام دارند.
این ذرات نقشی اساسی در مبادلۀ برهم کنش های بین سایر ذرات ایفا می کنند. بر طبق نظریه ی کوانتوم همه ی نیروها به دنبال مبادلۀ برخی ذرات بنیادی ظاهر می شوند. به عنوان مثال دافعه ی الکتریکی بین بین دو الکترون را در نظر بگیرید:

فرض می کنیم یک الکترون، ذره ایی را (در این حالت فوتون نام دارد) گسیل می کند و الکترون دیگر آن را جذب می کند. در واقع همین انتقال فوتون است که دافعۀ الکتریکی بین این دو الکترون را ایجاد می کند.
شبیه به اینکه فرض کنید شما و دوستتان درون دو قایق نشسته اید. دوستتان به سمت شما یک هندوانه می‌اندازد. خوب در اینجا قایق او کمی از شما فاصله میگیرد. سپس شما آن هندوانه را میگیرید؛ پس در اینجا قایق شما هم از دوستتان دورتر میشود. پس اگر این عمل را بصورت مداوم انجام دهید میبینید که نیروی دافعه ای بین دو قایق بوجود آمده که مانع از نزدیک شدن شما به همدیگر میشود.


ساده ترین بوزون حامل، «فوتون» است که ذرهٔ تابش الکترومغناطیس محسوب می شود. می توان تصور کرد که همۀ برهم کنش های الکترومغناطیسی بین ذرات باردار ناشی از همین مبادله ی فوتون هاست. برای سایر برهم کنش ها بوزون های حامل دیگری وجود دارند: نیروهای هسته ایی ضعیف بین کوارک ها یا لپتون ها نتیجۀ مبادله ی ذراتی است موسوم به بوزون های “w” و “Z”.

همچنین برهم کنش هسته ایی قوی بین کوارک ها از طریق هشت ذره موسوم به «گلئون» صورت می پذیرد. اعتقاد بر این است که برهم کنش گرانشی هم از طریق مبادلۀ ذراتی انجام می شود به نام «گراویتون». از بین همۀ این ذرات فوتون ها آشناترند. در حالی که بوزون ها ی W و Z واقعا در شتاب دهنده ها تولید شده اند، گلئون ها در برخی از برهم کنش های ذرات به طور غیر مستقیم مشاهده شده اند. بنابراین وجود این ذرات به خوبی تایید شده است.

درحال حاضر فقط گراویتون است که به طور مستقیم مشاهده نشده و باید به آن فقط در حد یک ذره ی نظری نگریست. بنابراین براساس شناخت فعلی می توانیم همۀ نیروهای طبیعت را بر اساس کوارک ها، لپتون ها و بوزون های حامل تعبیر و تفسیر کنیم. کوارک ها و لپتون ها به عنوان اجزای سازندۀ ماده عمل می کنند در حالی که بوزون های حامل برهم کنش های بین ذرات را باعث می شوند.

بوزون هیگز نیز یک ذره بنیادی دارای جرم است که وجود آن توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات اثبات شده‌ است. مشاهده تجربی این ذره باعث شد دانشمندان بتوانند درباره چگونگی جرم‌دار شدن ماده توسط ذرات بنیادی بدون جرم دیگر، توضیح دهند. به طور خاص، بوزون هیگز، می‌تواند دلایلی برای تفاوت‌های بین فوتون که بدون جرم است و بوزون‌های W و Z که نسبتاً پرجرم هستند، ارائه کند. جرم ذرات بنیادی، تفاوت‌های بین الکترومغناطیس (که توسط فوتون‌ها ایجاد می‌شود) و نیروی هسته‌ای ضعیف (که توسط بوزون‌های W و Z ایجاد می‌شود) در ساختار میکروسکوپیک (و به‌ طبع ماکروسکوپیک) ماده مؤثر هستند؛ بنابراین، بوزون هیگز یک مؤلفه بسیار مهم در دنیای ماده‌ است.

نویسنده: سمیر الله وردی/ سایت علمی بیگ‌بنگ

البته این نکته را هم باید در نظر گرفت که این ذرات تنها 5% از تمام جرم جهان را تشکیل میدهند؛ یعنی تمام ماده معمولی و مرئی جهان از این ذرات بنیادی تشکیل شده اند.
اما 95 درصدِ جرم کیهان که از ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل شده است و نامرئیست، همچنان برای بشر بصورت یک راز باقی مانده است.


منابع بیشتر:
-کتاب کوانتوم(حکایت تولد و حیاتی شگفت) نوشتهٔ: بنش هوفمان
-«جهان های موازی» نوشته: میچیو کاکو

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: ذرات بنیادی (سازندگان جهان مرئی) به زبان ساده

پست توسط Enjoy-physics »

چکیدهٔ مطالب:

_ یک پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین ساخته شده است در حالی که یک نوترون حاوی دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است.

_ یک تفاوت بنیادی بین لپتون ها و کوارک ها وجود دارد: برخلاف لپتون ها هیچ وقت در تجربیات آزمایشگاهی، کوارک ها به صورت ذرات آزاد مشاهده نشده اند و فقط در آزمایشگاهها قابل کشف شدن هستند.

_ پروتونها و نوترونها فقط از کوارکهای بالا و پایین ساخته شده اند.

_ ماده، از کوارک ها و لپتون ها ساخته شده است.

_ «بوزون های حامل» باعث برهم کنش های بین ذرات هستند.

_ در مجموع، شش نوع کوارک و شش نوع لپتون وجود دارد که کوارکهای بالا و پایین و تمام لپتونها(برای مثال الکترون) در طبیعت وجود دارند در حالیکه چهار نوع کوارکِ باقیمانده تنها در شرایطی با انرژی خیلی بالا مثل اوایل بیگ بنگ یا در شتابدهنده‌ها، حضور دارند.

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: ذرات بنیادی (سازندگان جهان مرئی) به زبان ساده

پست توسط Enjoy-physics »

مدل استاندارد ذرات بنیادی .png
مدل استاندارد ذرات بنیادی .png (144.59 کیلو بایت) مشاهده 201 مرتبه

کوارک‌ها

در مدل استاندارد ذرات بنیادی، شش گونه کوارک وجود دارد که به صورت دوتایی تقسیم‌بندی می شوند: بالا (Up) و پایین (Down)، افسون (Charm) و شگفت (Strange)، سر (Top) و ته (Bottom). در مواد معمولی که از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده‌اند، تنها کوارک‌های «بالا» و «پایین» حضور دارند.

مشاهدات نشان می‌دهند بجز کوارکهای «بالا» و «پایین»، چهار گونهٔ دیگر کوارک، در ابتدای عالم وجود داشته‌اند و در زندگی روزمره در مواد موجود نیستند. تمام کوارک‌ها جرم و بار الکتریکی برابر با ⅔ یا ⅓- دارند.
برای مثال، بار الکتریکی کوارک‌های بالا برابر با ⅔ است و کوارک‌های پایین بار الکتریکی ⅓- دارند. کوارک‌ها هیچ وقت به تنهایی یافت نمی‌شوند و معمولاً در گروه‌های دوتایی و سه‌تایی هستند.


لپتون‌ها

مانند کوارک‌ها، شش گونه لپتون نیز وجود دارد که به سه جفت تقسیم‌بندی می‌شوند. هر جفت شامل یک ذره باردار با بار الکتریکی 1- و یک ذره بدون بار است. نسل اول لپتون‌ها، شامل الکترون و الکترون-نوترینو است. بار الکترون یک ویژگی است که باعث جریان الکتریکی می‌شود.

جفت الکترون یعنی الکترون-نوترینو در خورشید بسیار زیاد تولید می‌شود و واکنش آن با محیط اطراف آنقدر ضعیف است که به راحتی از جو خارج می‌شود. الکترون-نوترینوها هنگام انفجار ابرنواخترها به تعداد زیادی تولید می‌شوند.
همچنین ابر نواخترها کربن که عنصر تشکیل‌دهنده ماست و اکسیژن و تقریبا هر چیز دیگری روی زمین است را در جهان پراکنده می‌کنند. بنابراین، علیرغم عدم تمایل الکترون-نوترینوها به تعامل با سایر ذرات بنیادی، وجود آن‌ها برای ما بسیار مهم است.

دو جفت دیگر لپتون‌ها به نام‌های «میون» (Muon) و «میون-نوترینو» (Muon-neutrino)، «تاو» (Tau) و «تاو-نوترینو» (Tau-neutrino) نسخه‌های سنگین‌تر و ناپایدارتری از الکترون هستند. لپتون‌ها دارای بار الکتریکی صفر یا 1- هستند. همچنین لپتون‌ها دارای جرم هستند، اگرچه جرم الکترون‌ها بسیار کوچک است.
مثال ۱: پروتون از سه کوارک تشکیل شده است: دو کوارک بالا و یک کوارک پایین. نوترون نیز از سه کوارک تشکیل شده: دو کوارک پایین و یک کوارک بالا. براساس این اطلاعات، بار الکتریکی کل یک پروتون و یک نوترون چقدر است؟

حل: این ترکیب از کوارک‌ها به پروتون‌ها بار الکتریکی 1+ و به نوترون‌ها بار الکتریکی صفر می‌دهد:
بار پروتون : 1 =⅓-⅔+⅔
بار نوترون : 0 =⅓-⅓-⅔


بوزون‌‌ها، حمل‌کننده‌های نیرو

شش نوع ذره مربوط به حامل نیرو در مدل استاندارد وجود دارند که به چهار نیروی بنیادی تقسیم‌بندی شده‌اند. چهار نیروی بنیادی عالم شامل: گرانش، الکترومغناطیس، هسته‌ای ضعیف و هسته‌ای قوی است. فوتون‌ها ذرات تشکیل دهنده پرتو نور و حامل نیروی الکتریکی و مغناطیسی هستند. در حقیقت فوتون‌ها حامل نیروی الکترومغناطیسی هستند. «گلئون‌ها» (Gluon) نیروی لازم برای کنار یکدیگر نگه داشتن کوارک‌ها به منظور تولید پروتون، نوترون و عناصر سنگین‌تر را ایجاد می‌کنند و حامل نیروی هسته‌ای قوی هستند.

سه بوزون «z , +w , -w» مسئول دو فرآیند مهم واپاشی پرتوزا و فعل و انفعالات در خورشید هستند پس موجب درخشش خورشید هستند. در حقیقت، این سه بوزون حامل نیروی هسته‌ای ضعیف هستند. دانشمندان بر این باورند که ذره‌ «گراویتون» (Gravitons) نیز حامل نیروی گرانشی است، ولی تاکنون شواهدی برای وجود این ذره به دست نیامده است.


ذرهٔ معروف هیگز بوزون
هیگز بوزون، ذره‌ای که باعث میشود هر جسمی در جهان دارای جرم شود. اگر ذرهٔ هیگز نمیبود همهٔ مواد بی‌وزن بودند.
هیگز بوزون، ذره‌ای که باعث میشود هر جسمی در جهان دارای جرم شود. اگر ذرهٔ هیگز نمیبود همهٔ مواد بی‌وزن بودند.
هیگز بوزون.jpg (133.34 کیلو بایت) مشاهده 201 مرتبه
برای تکمیل فیزیک ذرات در مدل استاندارد ذره‌ای نهایی وجود دارد که آن را هیگز می‌نامند. ذره هیگز 50 سال پیش توسط «پیتر هیگز» (Peter Higgs) پیش‌بینی شده بود و کشف آن در «سرن» (CERN) در سال 2012 منجر به دریافت جایزه نوبل برای هیگز و «فرانسوا انگلرت» (Francois Englert) شد.

هیگز بوزون ذره‌ای عجیب است که از لحاظ جرم دومین ذره سنگین در میان ذرات بنیادی در مدل استاندارد بوده و غالباً گفته می‌شود که منشاء جرم است. این بیان از هیگز بوزون درست ولی گمراه‌کننده است. ذره هیگز موجب می‌شود کوارک‌ها جرم داشته باشند و همچنین کوارک‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌‌ها را به وجود می‌آورند. اما تنها 2٪ از جرم پروتون‌ها و نوترون‌ها توسط کوارک‌ها تأمین می‌شود و مابقی از انرژی موجود در گلئون‌ها است.

تمام ذرات در مدل استاندارد شامل ۶ ذره برای حمل نیرو، ۲۴ ذره برای مواد(شش لپتون+شش کوارک+ پاد ماده هایشان؛ پس در مجموع برابر با ۲۴ذره میشوند) و یک ذره هیگز است که همه اینها مجموعاً شامل ۳۱ ذره می‌شوند.
علیرغم آنچه در مورد این ذرات می‌دانیم، خواص آن‌ها به اندازه کافی دقیق اندازه‌گیری نشده است تا برای ما این امکان را فراهم آورد که به طور قطع بیان کنیم که «این ذرات تمام چیزی است که ما برای توضیح و ساخت جهان اطراف خود نیاز داریم».


مدل استاندارد و سوالهای بی جواب در این مدل

مدل استاندارد مجموعه‌ای از روابط و اندازه‌گیری‌ها به زبان ریاضی است که مانند جدول تناوبی برای عناصر، ذرات بنیادی و برهمکنش آن‌ها را توصیف می‌کند. این مدل و تحقیقات مربوط به آن که از اوایل دهه 1970 شروع شد، از مدل‌های مربوط به نیرو و ذرات در زمان خود استفاده کرد تا نظریه کوانتومی کاملاً سازگاری در مورد ماده ارائه دهد. در نتیجه، این مدل نه تنها توانست مشاهدات عالم تا آن زمان را به خوبی توضیح دهد، بلکه با ارائه تناقض‌هایی وجود ذرات هنوز کشف نشده مانند هیگز‌ بوزون را پیش‌بینی کرد.

مدل استاندارد در حال حاضر دقیق‌ترین تئوری است که پایه‌های فیزیک ذرات را پوشش می‌دهد.
اما پنج سوال بی‌جواب در این مدل وجود دارد که وجود مدل‌های دیگری از عالم را پیشنهاد می‌دهند.

چرا نوترینوها جرم دارند؟
ماده تاریک چیست؟
چرا میزان ماده با توجه به تعریف ماده و پاد-ماده در مدل استاندارد زیاد است؟
چرا انبساط عالم شتابدار است؟
آیا ذره‌ای که حامل انرژی گرانشی باشد، وجود دارد؟

منبع: سایت فرادرس
آخرین ویرایش توسط Enjoy-physics یک‌شنبه ۱۴۰۰/۳/۹ - ۱۱:۳۱, ویرایش شده کلا 2 بار

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

Re: ذرات بنیادی (سازندگان جهان مرئی) به زبان ساده

پست توسط Enjoy-physics »

این هم چندتا سوال مفید که کاربرا تو سایت فرادرس پرسیدن:

باسلام. آیا وجود بار کوارکها که از نظر اندازه مضرب صحیحی از ثلث بار الکترون هستند می تواند این ظن را ایجاد کند که خود کوارکها هم احتمالا از ذرات بنیادی واحد تری (هر کدام ثلث بار) تشکیل شده اند؟
در مورد سوال سوم (از پنج سوال بی جواب مدل استاندارد) آیا نمیتوان از اصل عدم قطعیت بهره گرفت؟ همونطور که استیون هاوکینگ در کتاب تاریخ زمان اشاره کردند جهان مادی ما همان کسر ناچیز از عدم برابری ماده و پاد ماده طبق اصل عدم قطعیت هست پس از انفجار بزرگ بوده و یا موضوع اصلا مبحث دیگری است؟ با تشکر از شما

پاسخ
سارا داستان(نویسندهٔ مطلب)، آذر ۲۵, ۱۳۹۹ در ۷:۳۷ ق٫ظ:

سلام و روز شما به خیر؛
این اتفاق در مورد پروتون‌ها و نوترون ها نیز رخ داده است زیرا در ابتدا این دو ذره به عنوان ذرات بنیادی شناخته می‌شدند ولی با مشاهده اینکه این دو ذره از واحد‌های کوچکتری به نام کوارک‌ها تشکیل شده‌اند پروتون و نوترون از لیست ذرات بنیادی خارج شدند. این اتفاق ممکن است در مورد کوارک‌ها هم رخ دهد.
از اینکه با مجله فرادرس همراه هستید خرسندیم.


نظر از طرف محمود حاج زمان، مرداد ۲۰, ۱۳۹۹ در ۲:۴۸ ق٫ظ:
سلام. در متن گفته شده است: «تمام ذرات در مدل استاندارد شامل ۶ ذره برای حمل نیرو، ۲۴ ذره برای مواد و عناصر و یک ذره هیگز است که مجموعاً شامل ۳۱ ذره می‌شود.»
اگر امکان دارد، مبنای این شمارش ذکر شود.
توضیح اینکه ما ۴ بوزون پیمانه ای داریم، که اگر ۸ نوع گلئون را هم لحاظ کنیم، مجموعا ۱۲ ذره حامل نیرو میشود. بنابراین در هیچ حالتی به «۶ ذره حامل نیرو نمیرسیم.»
همچنین اگرچه ۲۴ ذره برای مواد درست است، اما اگر بار رنگ کوارکها را هم لحاظ کنیم، آنگاه به ۴۸ ذره میرسیم.
بنابراین به طور خلاصه:
یا ۲۴ ذره حامل ماده و ۵ حامل نیرو داریم، و بوزون هیگز.
یا ۴۸ ذره حامل ماده و ۱۲ حامل نیرو داریم؛ و بوزون هیگز.
که دو روایت ۳۰ ذره ای یا ۶۱ ذره ای برای مدل استاندارد را ایجاد میکند.


پاسخ
سارا داستان، مرداد ۲۰, ۱۳۹۹ در ۸:۵۰ ق٫ظ:

سلام.
۶ ذره حامل نیرو شامل فوتون، گلئون، w+، w- ، z و گراویتون هستند. ذرات حامل ماده شامل شش کوارک و شش لپتون که با در نظر گرفتن ذرات پادماده برای آن‌ها تعدادشان دو برابر یعنی ۲۴ می‌شود. با احتساب ذره هیگز بوزون که در سال ۲۰۱۲ در سرن مشاهده شد، تعداد کلی آن‌ها در مدل استاندارد به ۳۱ می‌رسد. مشکل محاسباتی شما در این است که ذره گراویتون را که هنوز مشاهده نشده است به حساب نیاورده‌اید. ولی از نظر دانشمندان و محققین این ذره وجود دارد و حامل نیروی گرانشی است.

ارسال پست