English

Contact us

نظر دهید

تماس با ما

فارسی

Welcome to CPH Theory Siteبه سایت نظریه سی پی اچ خوش آمدید

 

 

نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.

اخبار

آرشیو مقالات

 

سی پی اچ در ژورنالها

   

 

مقدمه ای بر ذرات بنیادی

 

 

 


همانطور که از نام این علم مشخص است شاخه ای از علم بزرگ فیزیک است . این علم به بررسی ذرات ساختاری جهان می پردازد و به ما می گوید که این ذرات چگونه با هم در کنش و واکنش هستند . این علم تحقیق هایی بر روی ذرات زیر اتمی و ساختار آنها نیز دارد . این تحقیقات توسط شتاب دهنده های بزرگ صورت می گیرد .

 قبل از بحث در مورد تقسیم بندی ذرات بنیادی باید چند نکته ی خاص در مورد این ذرات توجه کنیم ؛ به نکات زیر توجه کنید:

 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 :

1- اگر اسپین یک ذره صفر باشد ذره قادر است در یک حالت بماند spin = 0

 2- اگر اسپین ذره  یک دوم باشد ذره می تواند در دو حالت بماند spin = 1/2

 3- اگر اسپین ذره یک باشد آنگاه ذره می تواند در سه حالت بماند spin = 1

 4 اگر اسپین ذره دو باشد آنگاه ذره قادر است در پنج 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 ( در قسمت های بعدی در مورد کوارک ها بحث می کنیم ) 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 سؤال 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 رؤیت نیستند پس این فضا به طور % 100 خالی نیست .

 

تقسیم بندی ذرات بنیادی

  حال که مقدمه ای از بعضی خواص ذرات را دریافتیم می توانیم آنها را تقسیم بندی کنیم . ذرات به طور کلی به دو دسته فرمیون ها  Fermions     یا ماده سازها و بوزون ها Bosons   و یا ذرات حمل کننده ی نیرو تقسیم می شوند. همانطور از نام فرمیون ها بر می آید در ساختن ماده نقش دارند . فرمیون ها خود به دو دسته ی کوارک ها Quarcks   و لپتون ها Lepton   تقسیم می شوند . در اینجا خاصیت اسپین را به یاد آورید ؛ تمام فرمیون ها دارای اسپین یک دوم هستند

 Fermions have spin 1/2                               

 

حال به شرح کوارک ها که خود دسته ای از فرمیون ها هستند می پردازیم . کوارک ها خود به 6 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از :

1- کوارک up  یا بالا : این کوارک جرمی معادل 0/004 GeV/c     دارد و بار الکتریکی آن دو سوم است   . charge = 2/3

 

2- کوارک down   یا پائین : این کوارک جرمی معادل   GeV/c 0/08   دارد و بار آن منفی یک سوم است

 . charge = -1/3  

3- کوارک  charm  یا افسون : این کوارک جرمی معادل 1/5 GeV/c    است و باری در حدود دو سوم دارد charge = 2/3

4- کوارک strange   یا عجیب : این کوارک جرمی برابر با 0/15 GeV/c   دارد و بار آن منفی یک سوم است charge = -1/3

5- کوارک top  یا سر : این کوارک جرمی معادل   176 GeV/c    دارد و بارش برابر دو سوم است charge = 2/3 

6- کوارک  bottom   یا زیر : این کوارک جرمی برابر با 4/7 GeV/c   دارد و بار الکتریکی آن برابر منفی یک سوم است

charge = -1/3

 

این اطلاعات در جدول زیر قابل مشاهده است

 

نام کوارک

اسپین

جرم GeV/c       

بار الکتریکی

Up  یا بالا

1/2

0/004

2/3

Down  یا پائین

1/2

0/08

-1/3

Charm  یا افسون

1/2

1/5

2/3

Strange  یا عجیب

1/2

0/15

-1/3

Top  یا سر

1/2

176

2/3

Bottom  یا زیر

1/2

4/7

-1/3

 

همانطور که می دانیم کوارک ها ذرات سازنده ی نوکلئون ها ( نوترون ها و پروتون ها ) هستند . اما از میان این شش نوع کوارک فقط دو نوع از آنها که بالا و پائین هستند در ساختمان نوکلئون ها هستند . برای مثال یک نوترون از یک کوارک بالا و دو کوارک پائین ساخته شده است . حالا که ما اطلاعات بار کوارک ها را داریم می توانیم ثابت کنیم که یک نوترون خنثی است .

2/3 1/3 1/3 = 0                                                                         

پس بار نوترون خنثی است

به طور کلی ذراتی که از کوارک ساخته می شوند به هادرون نام دارند .  ذراتی که از کوارک تشکیل شده به شرح زیر هستند

 

1- مزون ها Mesons

   این ذرات از دو کوارک تشکیل شده اند . و ناپایدار هستند . پیون ها و کاوون ها از این دسته اند برای مثال یک پیون از یک آنتی کوارک پائین و یک کوارک بالا ساخته شده است

 

2- باریون ها  Baryons

   این ذرات از سه کوارک تشکیل شده اند مانند پروتون ها و نوترون ها . یک پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پائین تشکیل شده است

3- به تازگی گفته می شود که ذره ای پنج کوارکی نیز کشف شده است البته چون طول عمرش بسیار کوتاه است به آن ذره ی تشدیدی گفته می شود ذره ی تازه کشف شده 1/5 GeV/c   جرم دارد . البته وجود این ذره توسط دانشمندان آلمانی ، ژاپنی و آمریکایی نیز تأیید شده است . هنوز برای این ذره جای تحقیق وجود دارد.

 حال به بازگو کردن دسته ی دیگر فرمیون ها یعنی لپتون ها می پردازیم . لپتون ها درست همانند کوارک ها  به 6 دسته تقسیم می شوند . به تقسیم بندی زیر توجه کنید .

 

1- نوترینو الکترون  :  این ذره ی جرمی معادل    GeV/c  0/000000007 > دارد و بار آن صفر است charge = 0

2- الکترون : این ذره جرمی برابر با 0/00051 GeV/c   و بار آن منفی یک است charge = -1

 3- نوترینو موئون : این ذره جرمی معادل < 0/0003 GeV/c  دارد و بارش برار صفر است charge = 0

 4- موئون : این ذره جرمی معادل 0/106 GeV/c    دارد و بار آن منفی یک است  charge = -1

 5- نوترینو تاو : این ذره جرمی معادل < 0/03 GeV/c   دارد و بارش الکتریکی آن صفر می باشد   charge = 0

 6- تاو : این ذره جرمی در حدود 1/7771 GeV/c    دارد و بارش منفی یک است  charge = -1

 این اطلاعات را در جدول زیر می توانید مشاهده کنید

 

 

نام لپتون

اسپین

جرم GeV/c       

بار الکتریکی

نوترینو الکترون

1/2

0/000000007 >

0

الکترون

1/2

0/00051

-1

نوترینو موئون

1/2

< 0/0003

0

موئون

1/2

0/106

-1

نوترینو تاو

1/2

< 0/03

0

تاو

1/2

1/7771

-1

 

 حال که طبقه بندی فرمیون ها را دریافتیم می توان اتم را با ساختار فرمیونی توصیف کرد ، در هسته ی اتم نوکلئون ها وجود دارند که خود از کوارک ها ساخته شده اند . الکترون ها که نوعی لپتون هستند در گرداگرد اتم در اوربیتال ها در چرخش هستند پس واحد های مولکولی که اتم ها هستند از فرمیون ها تشکیل شده اند .

با این وجود می توان تقسیم بندی دیگری نیز انجام داد که به این صورت است . هر ذره ی سبک از الکترون موزون نامیده می شود و موزون ها خود سه دسته اند که عبارت است از :

1- مو موزون

2- پی موزون

3- کا موزون

اگر ذرات تشکیلی از پروتون سنگین تر باشند در این صورت یک هیپرون داریم که هیپرون ها خود به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند .

1- هیپرون لاندا

2- هیپرون کسی

3- هیپرون سیگما

4- هیپرون امگا

 

در بخش لپتون ها از واژه ای به نام نوترینو استفاده کردیم ، خوب است که بدانیم نوترینو ذره ای بنیادی است که با سرعت نور حرکت می کند گفته می شود که این ذره دارای جرم سکون نیست ، ولی به نظر می آید که جرمی در حدود 14 تا 16 الکترون ولت داشته باشد . اگر این جرم تصدیق شود در رأی ما درباره ی هستی تغییر داده شود . این ذره از واپاشی بتای هسته های اتمی به همراه یک زوج الکترونی و پوزیترونی آزاد می شود .

 قبل از اینکه در زمینه بوزون ها به بحث بپردازیم لازم است که مطالبی در مورد چهار نیروی بنیادی بدانیم ، پس به مطالب زیر توجه کنید

 1- نیرو ی گرانش : این نیرو در میان چهار نیروی دیگر که شرح خواهیم داد ضعیف به نظر می رسد ، همانطور که می دانیم میدان گرانش در تمام اجسام جرم دار مشاهده می شود . براساس یافته های نیوتن نیروی گرانش بین دو جسم برابر با حاصل ضرب جرم آنها بر مجذور فاصله ی آنها است .  این میدان در نجوم کاربرد دارد زیرا این نیرو در فاصله های زیاد کارگر است . برای مشخص کردن ضعیفی آن می توان از دو ذره استفاده کرد اگر نیرو گرانش بین آنها را محاسبه کنیم و با مقدار به دست آمده ی نیرو الکترومغناطیسی در رابطه کولن مقایسه کنیم در می یابیم که این نیرو حدود ده به توان چهل بار از نیرو ی الکترومغناطیسی کوچکتر است . از روی این ناچیزی بعضی از دانشمندان آن را در نظر نمی گیرند 

 2- نیروی الکترو مغناطیسی : وقتی قصد بحث از این نیرو را داریم باید در مورد بارها سخن گوئیم . برای مثال نیروی جاذبه بین دو

بار ناهمنام و ... این ذره توسط ذراتی که عضو بوزون ها هستند در ادامه مقاله آنها را شرح خواهیم داد حمل می شوند و بر آنها ذرات نیرو اعمال می کنند . این نیرو نسبت به گرانش قوی تر است

 3- نیروی پر قدرت کوارک : در ابتدا از رنگ کوارک ها سخن به میان آمد این نیرو به نیروی رنگ نیز معروف است . این نیرو کوارک ها  در پروتون ها و نوترون ها و پروتون ها را در هسته  در کنار هم قرار می دهد

 4- نیروی ضعیف : این نیرو در فاصله های بسیار کم کارگر است . این نیرو در ذره هایی مشاهده می شود که نه حالت دوم و نه حالت سوم بر آنها اثر می کند  . این نیرو کوارکها و لپتون های سنگین به کوارک ها و لپتون های سبکتر وا می پاشاند

 حالا که مقدمه از نیرو های بنیادی به دست آوردم قادریم دسته ی دیگر از ذرات را که بوزون نام دارند  و نیرو را حمل می کنند  شرح دهیم ، در واقع شرح بالا به درک بهتر این مطلب کمک خواهد کرد

 بوزون ها خود بر هفت دسته اند که عبارتند از

1- گراویتون : گفته می شود که این ذره نیروی گرانش را حمل می کند هرچند که تاکنون مشاهده نشده است . این ذره اسپینی برابر با 2 دارد و جرمش صفر است همچنین بار آن نیز صفر است

 2- فوتون : این ذرات نیروی الکترومغناطیسی را حمل می کنند و در واقع در میان بارها به پرواز درآمده و موجب ایجاد این نیرو در میان آنها می شود این نیرو جرم صفر را دارا است بار آن نیز صفر است ، همچنین اسپینی معادل یک دارند . گفتنی است که این ذرات مشاهده شده اند

 3- ذرات   W+ and W-که عامل واپاشی لپتون ها وکوارک های سنگین هستند هر کدام شامل یک ذره باردار و خنثای z می باشند حمل کننده ی نیروی ضعیف می باشند . گفتنی است که ذرات   W+ and W-  به ترتیب از چپ به راست دارای جرم های GeV/c 80 وGeV/c -80  هستند . همچنین ذره ی z  دارای جرم 91GeV/c  است . بار ذرات  w   به همان ترتیب بالا برابر 1 و 1- است و بار  z  نیز 0 است . اسپین همه ی اینها یک است . این ذرات مشاهده شده اند.

 4- گلوئون : گفته می شود که این ذره حمل کننده ی نیروی رنگ است . البته این ذره به طور مستقیم مشاهده نشده است بلکه به طور غیرمستقیم رؤیت شده است . این ذره اسپینی برابر یک دارد و جرم و بارش صفر هستند

 ذره ی دیگری به نام هگز نیز وجود دارد که هنوز مشاهده نشده است . گفته می شود که اسپین آن صفر است و و بارش نیز صفر است . همچنین جرمی معادل > 78 GeV/c  دارد گفته می شود این ذره در کنش ها میدانی ایجاد می شود که توسط هگز حمل می شود . هگز یکی از سه حرف اصلی نظریه ی  CPH  است که H  آخر همان واژه ی  Higgs  است.

این اطلاعات در جدول زیر قابل مشاهده است

 

 

نام بوزون

اسپین

جرم GeV/c       

بار الکتریکی

گراویتون

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

 

این خلاصه ای از تقسیم بندی ذرات بنیادی در علم فیزیک بنیادی بود 


 


منبع  : پارس اسکای 
نویسنده 
: امیر سجاد رضایی 
 


 

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

آخرین مقالات


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

آرشیو موضوعی

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه

از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟


 

 


يکشنبه 1 دي 1392

22 December, 2013 13:27

free hit counters

Copyright 2013 CPH Theory

Last modified 12/22/2013