فیزیک ذرات بنیادی یکی از شاخه های علم فیزیک می باشد، که به بررسی این که ماده از چه چیزی ساخته شده است می پردازد. در این شاخه از فیزیک به بررسی ماده در بنیادی ترین حالت ممکن یعنی کوچکترین اجزا تشکیل دهنده که به ذرات بنیادی معروف هستند پرداخته می شود.
... [مشاهده متن کامل]
با اضافه شدن مفهوم نیروها بررسی آن ها به صورت چند ذره دیگر و برهمکنش بین ذرات ماده و ذرات حامل نیرو بخش دیگری از فیزیک ذرات بنیادی را می سازد. نظریه با قبول اکثریت در این شاخه از فیزیک مدل استاندارد نامیده می شود.
ذرات مورد بررسی در این شاخه را می توان توسط آشکارسازهای ذرات نشان داد. این ذرات را به صورت مستقیم نمی توان آزمایش کرد و برای بررسی آزمایشگاهی برروی آن ها از اثرات آن ها استفاده می شود. بسیاری از اثرات پیش بینی شده در این نظریات در انرژی های بالا رخ می هد از این رو به این شاخه فیزیک انرژی های بالا نیز گفته می شود.
محتویات [نمایش]
تاریخچه [ویرایش]
ابتدای فیزیک ذرات را می توان به قرن ششم پیش از میلاد و کارهای فیلسوفان اتمیست نسبت داد.
دوره کلاسیک [ویرایش]
بررسی علمی ذرات تشکیل دهنده ماده در ۱۸۹۷ و کشف الکترون توسط تامسون شروع می شود. او مدل اتمی موسوم به مدل خمیری تامسون را معرفی کرد. با آزمایش پراکندگی رادرفورد این مدل رد شد و هسته اتم کشف گردید. رادرفورد مدل اتمی خود به نام مدل رادرفورد را معرفی کرد. در ۱۹۱۴ نیلز بور مدل اتمی خود را پیشنهاد کرد. توافق طیف اتم هیدروژن با نظریه بور بسیار جالب بود. در همین دوره هسته هیدروژن را پروتون نامیدند اما قادر به توضیح عدد اتمی عناصر دیگر نشدند. سرانجام با کشف نوترون توسط چادویک در سال ۱۹۳۲ دوره کلاسیک ذرات بنیادی به پایان رسید.
۱۹۳۲ - ۱۹۴۷ [ویرایش]
سه مبحث مهم در این دوره مطرح گشتند:
۱ - مزون ها
سوالی که پیش می آمد این بود که چه چیزی پروتون های با بار مثبت را در هسته در کنار هم نگه می داشت؟ در ۱۹۳۴ یوکاوا وجود نیروی قوی هسته ای را پیش بینی نمود. اینشتین قبلا ذره ای را حامل نیروی الکترومغناطیسی توصیف کرده بود این ذره فوتون نام داشت. حال سوال این بود که آیا این نیروی جدید را هم می شود با یک ذره حامل نشان داد؟ که یوکاوا نام ذره پیشنهادی حامل این نیرو را مزون گذاشت. در سال ۱۹۳۷ این ذره در آزمایشگاه کشف شد.
۲ - پادذره ها
در ۱۹۲۷ هنگامی که دیراک معادله شرودینگر را به صورت نسبیتی بازنویسی کرد به جواب عجیبی برخورد. به ازای هر جواب مثبت انرژی، یک جواب منفی نیز به دست می امد. دیراک این جواب ها را با نظریه حبابی توصیف کرد تا این که در دهه چهل میلادی فاینمن تعریف ساده تری برای این جواب ارایه داد، این جواب ها ذرات پادماده را توصیف می کردند. در ۱۹۳۱ پاد ماده الکترون، در ۱۹۵۵ پاد ماده پروتون در آزمایشگاه کشف شدند.
۳ - نوترینوها
در ۱۹۳۰ بررسی واپاشی هسته خواص عجیبی را نشان می داد. مقداری از انرژی طی واپاشی گم می شد. پاولی پیش بینی کرد که ذره ای دیگر این انرژی را با خود حمل می کند. این ذره را نوترینو نامیدند. نوترینو سالها بعد در آزمایشگاه کشف شد.
با این اکتشاف ها گمان می رفت که تمام ذرات بنیادی یافته شده و مشکل توضیح داده نشده ای مجود ندارد.
جنگل ذرات [ویرایش]
در سال ۱۹۴۷ راچستر و باتلر در اتاقک ابر پدیده ای جدید را مشاهده کردند. این یک ذره جدید بود پس از آن موجی از اکتشافات ذرات جدید به راه افتاد. این ذرات نوین را ذرات شگفت نامیدند چون خواص شگفتی داشتند. تعداد زیاد ذره ها و این که نمی توانستند این ذرات را دسته بندی کنند سردرگمی زیادی در فیزیک ذرات بنیادی به وجود آورد.
مدل کوارک و راه هشتگانه [ویرایش]
در ۱۹۶۱ موری گلمان روشی برای دسته بندی ذرات کشف شده ارایه کرد. او جدولی که که به نام راه هشتگانه بود را ساخت که توسط آن می شد ذرات بنیادی کشف شده را دسته بندی کرد. این کار شبیه به جدول تناوبی مندلیف بود.
بر اساس این جدول در ۱۹۶۴ گلمان و شوایگ پیشنهاد کردند که در واقع این ذرات کشف شده خود از ذرات ریزتری تشکیل شده اند که این ذرات را کوارک نامیدند.
مدل کوارک بسیاری از خواص ذرات را به درستی پیش بینی می کرد ولی بنیان تجربی برای درستی مدل کوارکی وجود نداشت.
انقلاب نوامبر [ویرایش]
در نوامبر ۱۹۷۴ دو تیم پژوهشی به صورت همزمان مزون جدیدی به نام مزون سای را کشف کردند. به این رویداد انقلاب نوامبر گفته می شود. بحث های زیادی در مورد ماهیت این ذره در گرفت ولی سر انجام تنها مدل کوارکی بود که توصیف درستی از این ذرات ارایه داد. این در واقع بر پایه چهارمین کوارکی بود که مدل کوارکی پیشنهاد می داد. پس از این کشف مدل کوارکی وجود شش کوارک را پیش بینی کرد.
مدل استاندارد [ویرایش]
در ۱۹۷۸ سرانجام یک توصیف همه جانبه از ذرات بنیادی به وجود آمد که با این توصیف مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته می شود. مدل استاندارد هنوز هم در فیزیک ذرات کاربرد دارد.
ذرات زیراتمی [ویرایش]
در فیزیک ذرات بنیادی ذرات زیادی مورد بررسی قرار می گیرند. در اینجا فهرستسی از این ذرات ارایه می شود.
ذرات بنیادی [ویرایش]
سه خانواده اصلی وجود دارد :
۱ - کوارک ها
۲ - لپتون ها
۳ - واسطه ها
ذرات ترکیبی [ویرایش]
از ترکیب کوارک ها می توان ذراتی را ساخت این ذرات هادرون نامیده می شوند. هادرون ها به دو دسته باریون و مزون تقسیم می شود.
مدل استاندارد [ویرایش]
مدل استاندارد ( ذرات بنیادی )
رده بندی ذرات به صورتی خاص که اکنون برای توصیف ذرات بنیادی به کار می رود را مدل استاندارد می گویند. تمام ذرات این رده بندی به جز بوزون هیگز کشف شده اند.
منابع [ویرایش]
مقدمه ای بر ذرات بنیادی، دیوید گریفیت، تهران نوپردازان ۱۳۸۴
[نهفتن]
ن • ب • و
شاخه های اصلی فیزیک
الکترومغناطیس · ترمودینامیک · مکانیک آماری · مکانی . . .
... [مشاهده متن کامل]
با اضافه شدن مفهوم نیروها بررسی آن ها به صورت چند ذره دیگر و برهمکنش بین ذرات ماده و ذرات حامل نیرو بخش دیگری از فیزیک ذرات بنیادی را می سازد. نظریه با قبول اکثریت در این شاخه از فیزیک مدل استاندارد نامیده می شود.
ذرات مورد بررسی در این شاخه را می توان توسط آشکارسازهای ذرات نشان داد. این ذرات را به صورت مستقیم نمی توان آزمایش کرد و برای بررسی آزمایشگاهی برروی آن ها از اثرات آن ها استفاده می شود. بسیاری از اثرات پیش بینی شده در این نظریات در انرژی های بالا رخ می هد از این رو به این شاخه فیزیک انرژی های بالا نیز گفته می شود.
محتویات [نمایش]
تاریخچه [ویرایش]
ابتدای فیزیک ذرات را می توان به قرن ششم پیش از میلاد و کارهای فیلسوفان اتمیست نسبت داد.
دوره کلاسیک [ویرایش]
بررسی علمی ذرات تشکیل دهنده ماده در ۱۸۹۷ و کشف الکترون توسط تامسون شروع می شود. او مدل اتمی موسوم به مدل خمیری تامسون را معرفی کرد. با آزمایش پراکندگی رادرفورد این مدل رد شد و هسته اتم کشف گردید. رادرفورد مدل اتمی خود به نام مدل رادرفورد را معرفی کرد. در ۱۹۱۴ نیلز بور مدل اتمی خود را پیشنهاد کرد. توافق طیف اتم هیدروژن با نظریه بور بسیار جالب بود. در همین دوره هسته هیدروژن را پروتون نامیدند اما قادر به توضیح عدد اتمی عناصر دیگر نشدند. سرانجام با کشف نوترون توسط چادویک در سال ۱۹۳۲ دوره کلاسیک ذرات بنیادی به پایان رسید.
۱۹۳۲ - ۱۹۴۷ [ویرایش]
سه مبحث مهم در این دوره مطرح گشتند:
۱ - مزون ها
سوالی که پیش می آمد این بود که چه چیزی پروتون های با بار مثبت را در هسته در کنار هم نگه می داشت؟ در ۱۹۳۴ یوکاوا وجود نیروی قوی هسته ای را پیش بینی نمود. اینشتین قبلا ذره ای را حامل نیروی الکترومغناطیسی توصیف کرده بود این ذره فوتون نام داشت. حال سوال این بود که آیا این نیروی جدید را هم می شود با یک ذره حامل نشان داد؟ که یوکاوا نام ذره پیشنهادی حامل این نیرو را مزون گذاشت. در سال ۱۹۳۷ این ذره در آزمایشگاه کشف شد.
۲ - پادذره ها
در ۱۹۲۷ هنگامی که دیراک معادله شرودینگر را به صورت نسبیتی بازنویسی کرد به جواب عجیبی برخورد. به ازای هر جواب مثبت انرژی، یک جواب منفی نیز به دست می امد. دیراک این جواب ها را با نظریه حبابی توصیف کرد تا این که در دهه چهل میلادی فاینمن تعریف ساده تری برای این جواب ارایه داد، این جواب ها ذرات پادماده را توصیف می کردند. در ۱۹۳۱ پاد ماده الکترون، در ۱۹۵۵ پاد ماده پروتون در آزمایشگاه کشف شدند.
۳ - نوترینوها
در ۱۹۳۰ بررسی واپاشی هسته خواص عجیبی را نشان می داد. مقداری از انرژی طی واپاشی گم می شد. پاولی پیش بینی کرد که ذره ای دیگر این انرژی را با خود حمل می کند. این ذره را نوترینو نامیدند. نوترینو سالها بعد در آزمایشگاه کشف شد.
با این اکتشاف ها گمان می رفت که تمام ذرات بنیادی یافته شده و مشکل توضیح داده نشده ای مجود ندارد.
جنگل ذرات [ویرایش]
در سال ۱۹۴۷ راچستر و باتلر در اتاقک ابر پدیده ای جدید را مشاهده کردند. این یک ذره جدید بود پس از آن موجی از اکتشافات ذرات جدید به راه افتاد. این ذرات نوین را ذرات شگفت نامیدند چون خواص شگفتی داشتند. تعداد زیاد ذره ها و این که نمی توانستند این ذرات را دسته بندی کنند سردرگمی زیادی در فیزیک ذرات بنیادی به وجود آورد.
مدل کوارک و راه هشتگانه [ویرایش]
در ۱۹۶۱ موری گلمان روشی برای دسته بندی ذرات کشف شده ارایه کرد. او جدولی که که به نام راه هشتگانه بود را ساخت که توسط آن می شد ذرات بنیادی کشف شده را دسته بندی کرد. این کار شبیه به جدول تناوبی مندلیف بود.
بر اساس این جدول در ۱۹۶۴ گلمان و شوایگ پیشنهاد کردند که در واقع این ذرات کشف شده خود از ذرات ریزتری تشکیل شده اند که این ذرات را کوارک نامیدند.
مدل کوارک بسیاری از خواص ذرات را به درستی پیش بینی می کرد ولی بنیان تجربی برای درستی مدل کوارکی وجود نداشت.
انقلاب نوامبر [ویرایش]
در نوامبر ۱۹۷۴ دو تیم پژوهشی به صورت همزمان مزون جدیدی به نام مزون سای را کشف کردند. به این رویداد انقلاب نوامبر گفته می شود. بحث های زیادی در مورد ماهیت این ذره در گرفت ولی سر انجام تنها مدل کوارکی بود که توصیف درستی از این ذرات ارایه داد. این در واقع بر پایه چهارمین کوارکی بود که مدل کوارکی پیشنهاد می داد. پس از این کشف مدل کوارکی وجود شش کوارک را پیش بینی کرد.
مدل استاندارد [ویرایش]
در ۱۹۷۸ سرانجام یک توصیف همه جانبه از ذرات بنیادی به وجود آمد که با این توصیف مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته می شود. مدل استاندارد هنوز هم در فیزیک ذرات کاربرد دارد.
ذرات زیراتمی [ویرایش]
در فیزیک ذرات بنیادی ذرات زیادی مورد بررسی قرار می گیرند. در اینجا فهرستسی از این ذرات ارایه می شود.
ذرات بنیادی [ویرایش]
سه خانواده اصلی وجود دارد :
۱ - کوارک ها
۲ - لپتون ها
۳ - واسطه ها
ذرات ترکیبی [ویرایش]
از ترکیب کوارک ها می توان ذراتی را ساخت این ذرات هادرون نامیده می شوند. هادرون ها به دو دسته باریون و مزون تقسیم می شود.
مدل استاندارد [ویرایش]
مدل استاندارد ( ذرات بنیادی )
رده بندی ذرات به صورتی خاص که اکنون برای توصیف ذرات بنیادی به کار می رود را مدل استاندارد می گویند. تمام ذرات این رده بندی به جز بوزون هیگز کشف شده اند.
منابع [ویرایش]
مقدمه ای بر ذرات بنیادی، دیوید گریفیت، تهران نوپردازان ۱۳۸۴
[نهفتن]
ن • ب • و
شاخه های اصلی فیزیک
الکترومغناطیس · ترمودینامیک · مکانیک آماری · مکانی . . .