ذرات بنیادی

ذرات بنیادی

جهان، بزرگ‌ ترین مجموعه ممکن است که از ذرات بنیادی شکل یافته است. این ذرات توسط قوه ای جاذبه، قوه ای الکترومقناطیس،  قوه های هسته‌ای قوی و ضعیف به هم پیوند یافته‌اند. سلسله مراتب ساختمانی آن در فضا (از هسته‌های اتوم گرفته تا ابر کهکشانها) و سیر تکاملی آن (از کره آتشین اولیه تا اشکال کنونی) توسط ویژگیهای ذرات بنیادی و تعاملات 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 ... سیستم‌های 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 عمیقتر و دید بالایی را در مورد ساختمان و تکامل اجسام منفرد مانند اتوم‌ها، مالکول‌ها، بلورها، صخره‌ها، سیارات، ستارگان، منظومه‌های ستاره‌ای و کل جهان ارائه می‌دهد. برای همین مطالعه ذرات بنیادی برای فیزیک معاصر و بخصوص اخترفیزیک و کیهان شناسی اهمیت اساسی دارد. همه ذرات بنیادی یا بوزون هستند یا فرمیون. بوزون های ساده یا مقدماتی مشاهده شده قرار ذیل است.

·    فوتون ها حامل قوه الکترومقناطیسی هستند.

·        بوزون های W وZ که حامل قوه های ضعیف هسته ای هستند.

·        گلوئونهاGluons حامل  قوه ای بنیادین (قوهی قوی هسته ای) هستند.

·        گراوتونها Gravitons که حامل قوه جاذبه هستند.

همچنان فرمیون های بنیادی شناخته شده به دو گروه تقسیم می شوند: کوارک ها ولیپتون ها.

·       کوارکها : پروتون ها و نیوترون ها و سایر باریونها را می سازند. (باریون ریشه یونانی دارد به معنی سنگین مانند باریم) که فرمیون های مرکب نامیده می شوند. همچنین مزون ها را نیز شامل می شوند که بوزون های مرکب اند .

·        لپتونها: لپتونها سه نوع اند. الکترون با نوترینوی مربوط، تاو با نوترینوی مربوط، میون با نوترینوی مربوط.

لپتون: لپتون ذره ایست که قوه ی هسته‌ای قوی روی آن تأثیر ندارد. بطور کلی شش لپتون وجود دارد سه تا ازآنها دارای چارج الکتریکی بوده وسه تای دیگر هم فاقد چارج الکتریکی هستند. لپتون‌ها جز ذرات بنیادین شناخته شده‌اند یعنی ذراتی که از ذرات کوچک‌تر تشکیل نشده ‌اند البته فعلا معروفترین لپتون همان الکترون است ē بایک چارج منفی دولپتون چارجداردیگر میون و تاو هستند، که ازنظرچارج مثل الکترون ولی دارای کتله خیلی بیشتر نسبت به آن هستند. لپتونهای بدون چارج سه نوع نوترینو هستند که عبارت‌ اند از نوترینوی الکترون، نوترینوی میون و نوترینوی تاو. نوترینوها فاقد چارج الکتریکی بوده ولی دارای کتله بسیار ناچیز هستند ویافتن آنها هم بسیار مشکل است. لپتون‌ها نیز دارای پاد ذره میبا شند پس برای هر لپتون یک ضد ماده متناظر با آن وجود دارد که آنتی لپتون نامیده می‌شود دربین لپتونها پاد ذره الکترون نام  ویژه دارد و آن پوزیترون است که همان آنتی الکترون می‌باشد.

کوارک: کوارک یک ذره بنیادی و جزء اساسی تشکیل دهنده ماده می‌باشد. کوارک ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هادرون (hadron)  را به وجود آورند. پروتون و نیوترون یکی از معروف ترین آنها هستند. آنها تنها ذرات بنیادی برای آزمایش همه چهار برهم کنش اساسی یا قوه های اساسی در مدل استاندارد می‌باشند. به خاطر پدیده‌ای که به تحدید رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند؛ آنها را فقط می‌توان درون هادرونها پیدا کرد. به همین دلیل بیشتر آنچه که ما درباره کوارک‌ها می‌دانیم از مشاهده خود هادرونها به دست آمده‌است. شش نوع مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به طعم flavor شهرت دارند: بالا up، پایینdown، افسون charm، بیگانه strange، سر top و تهbottom .

مزون: مزون به معنی میانه توسط دانشمندی ژاپنی به نام هیدکی یوکاوا پیشنهاد گردید زیرا قوه ی کولنی در هسته باید از کنار هم قرار گرفتن پروتون جلوگیری می‌کرد این نظریه اعلام می‌کند که در هسته و توسط نیوترون ها ذراتی به نام مزون وجود دارد و این قوه که اکنون قوه قوی نامیده می‌شود از فروپاشی هسته جلوگیری می‌کند. مزونها به سه نوع اند. M-meson، P-meson و K—meson. مزون‌ها اکنون دسته‌ای از ذرات بنیادی را تشکیل می‌دهند که در تعریف چنین نامیده شده اند ((ذراتی که دو  کوارک سازنده‌ای آن است)).

ترتیب کننده: محمد آصف برخیا