|
WELCOME |
|
|
![]() |
|
|
|
مقدمه
شیمی را می توان با سه ذره بنیادی پروتون، نوترون و الکترون و نیروی الکترومغناطیس فهمید و مباحث مختلف آن را توضیح داد. فیزیک هسته ای را می توان با چهار ذره بنیادی پروتون، نوترون، الکترون و نوترینو-الکترون و نیروهای هسته ای قوی، هسته ای ضعیف و الکترومغناطیس فهمید و تشریح کرد
در عین حال باید توجه داشت که مکانیک کوانتوم نظریه ی ساده ای نیست، زیرا رفتار ذرات مانند رفتار اجسام بزرگ نیست. ما برای شناسایی رفتار ذرات در مکانیک کوانتوم، به یک بینش جدید نیاز داریم
پایه بینش
برای شکل دادن به پایه بینش خود در مکانیک کوانتوم، باید به خصوصیات اتمها، ملکولها و سایر ذرات زیر اتمی توجه کنیم. این ذرات به سادگی و به سرعت از مکانی به مکان دیگر حرکت می کنند. این امر پایه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را تشکیل می دهد به طوریکه همواره رابطه زیر بین اندازه حرکت، مکان و ثابت پلانک بر قرار است
DX .DP > or =h
باید توجه داشت که ذرات نقاط مادی اجسام نیستند که با سرعت ثابت حرکت می کنن. همچنین یکی از ویژگی مهم ذرات اسپین آنهاست. پنچ حالت مختلف اسپین برای آنها تعریف شده است
اگر ذره در یک حالت بتواند بماند دارای اسپین صفر است
Spin=0
اگر ذره در دو حالت بتواند بماند دارای اسپین یک دوم است
2/1=Spin
اگر ذره در سه حالت بتواند بماند دارای اسپین یک است
1=Spin
اگر ذره در پنج حالت بتواند بماند دارای اسپین دو است
2=Spin
این ذرات را بهد و دسته بوزونها و فرمیونها تقسیم می کنند. بوزونها ذراتی هستند که نیروها را حمل می کنند و فرمیونها ماده را شکل می دهند و از قاعده ی زیر طبعیت می کنند
Bosons have Spin=0, 1, 2
مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند و بنابراين گمان مي رفت مثل الكترون ديگر قابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند امروزه مي دانيم كه نو كلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نو ترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه کوارک ناميده مي شوند
مدل پذیرفته شده استاندارد ساده و شامل یک توضیح ازذرات بنیادی و نیروها است
مدل ستاندارد شامل دوازده ذره فرمیون با اسپین نیم که شش تای آن کوارک و شش تای دیگر لپتون و چهار ذره بوزون با اسپین یک هستند. و یک هگز بوزون با اسپین صفر است که هنوز مشاهده نشده است
بسیاری از فیزیکدانان اعتقاد دارند بزرگترین چالش فیزیک در قرن بیست و یکم به تحقیقات روی ذرات هگز مربوط می شود
اما سئوال این است که اصولاً هگز چیست؟
کلمه هگز اولین بار در سال 1960 توسط پتر هگز وارد فیزیک شد. ایده اساسی چنین است که تمام ذراتی که با یکدیگر کنش و واکنش دارند، کنش آنها توسط یک میدان اعمال می شود که توسط ذره هگز بوزون حمل می شوند
ذرات بنیادی
تا سال 1932 ذرات بنیادی شناختهتنها شامل الکترون، پروتون و نوترون بود. اما امروزه تعداد این ذرات بالغ بر صدها ذره می باشد
Pion Production
تولید پیون
|
یوکاوا در سال 1935 وجود پیون را پیشگویی کرد
که در سال 1947 کشف شد |
0.8 x 10-16 s. به دو فوتون گاما واپاشیده می شود |
Matter from Energy
تولید ماده از انرژی
همه ذرات و پاد صرات از انرژی خالص قابل تولید هشتند. پوزیترون یکی از آنها است
Antiparticles
پاد ذرات
![]() Paul Dirac (1902-1984) 1933 Nobel Prize دیراک در سال 1928 وجود پوزیترون را پیشگویی کرد |
یک فوتون گاما ناپدید می شود و یک زوج الکترون-پوزیترون تولید می شود
|
Missing Energy in Beta Emission
(Leads to discovery of another elementary particle)
هنگام تابش بتا، انرژی مفقود می شود
این امر هدایت می کند تا یک ذره ی بنیادی دیگر کشف شود
|
چرا؟ |
![]() |
The Neutrino
نوترینو
The Anti-Neutrino
پاد نوترینو
|
|
![]() |
Neutrinos from Supernova
نوترینوی ابرنوا
|
1987A 170,000 نوترینو منتشر می کند که با سرعت نزدیک به سرعت حرکت می کند |
دو ساعت بعد ابر نوا یک میلون نورانی تر از خورشید تابش می کند
|
امروزه هر سانتیمتر مربع از سطح زمین یک نوترینون در هر ثانیه دریافت می کند
|
Positron-Electron Annihilation
واپاشی زوج الکترون - پوزیترون
|
هنگامیکه با هم ادغام می شوند، به انرژی واپاشیده می شوند و دو فوتون گاما در دو جهت دو جهت مختلف به حرکت در می آیند |
Positron Emission Tomography
پوزیترون در شناخت بیماری ها مورد استفاده قرار می گیرد
![]() "tomos": slice |
![]() 8O15 -------> 7N15 + 1e0 then 1e0 + -1e0 -------> g + g |
PET Scan Image of Brain
![]() مغز مبتلا به بیماری آلزایمر مغز سالم |
![]() |
Material Particles
ذرات ماده
| Leptons
لپتون ها |
![]() |
Hadrons |
![]() |
(The pion is also called a pi-meson.)
Quarks
کوارکها
|
Hadrons |
گلمن انتخاب شد Murray Gell-Mann took |
Whimsical names-- |
Molecules, Atoms, and Nuclei
مولکولها، اتمها و هسته
![]() |
Nuclei, Nucleon, and Quarks
هسته و کوارک
![]() |
Quark Charge
|
|
The neutron contains three quarks. Which three quarks could be used to make a neutron? The proton contains three quarks. Which three quarks could be used to make a proton? The pion has a charge of +1 and contains two quarks. Which two quarks--if any--could be used to make a pion? |
Quarks and Anti-Quarks
![]() ![]() |
The Pion (Two quarks; charge: + 1) Which two quarks could be used to make a pion? The Neutron
|
Quark Structure of the Pion, Proton, and Neutron
![]() |
Quark Color Causes Strong Force (Nuclear Force)
Quark-Containing Particles are White
| Protons and neutrons
contain three quarks:
|
Pi-mesons contain only
two quarks. For example:
|
Quarks Exert Force by Exchanging Color
Quarks and Gluons
کوارک و گلئون
|
انجاک می
شود |
![]() Rule: Sum of colors conserved قاعده: مجموع رنگها ثابت است |
Red-antigreen gluon is emitted by a red quark, which is transformed to a green quark. A green quark, not shown, absorbs the red-antigreen gluon and becomes a red quark. |
ذرات بنیادی و کنش بین آنها

|
Name |
Spin |
Electric |
Mass |
Observed? |
|
Graviton |
2 |
0 |
0 |
Not yet |
|
Photon |
1 |
0 |
0 |
Yes |
|
Gluon |
1 |
0 |
0 |
Indirectly |
|
W+ |
1 |
+1 |
80 GeV |
Yes |
|
W- |
1 |
-1 |
80 GeV |
Yes |
|
Z0 |
1 |
0 |
91 GeV |
Yes |
|
Higgs |
0 |
0 |
> 78 GeV |
Not yet |
با تشکر
حسین جوادی
This site is © Copyright CPH 2004-2005, All Rights Reserved.
Powered by M.H. Dalvand