فيزيك ذرات -1

ذرات بنيادي شاخه‌اي مهم از فيزيك است بلوك‌هاي بنيادي عالم رو بررسي مي‌كند. يعني ماده و انرژي، كنش‌هاي بين آنها. چون اكثر اين كنشها در انرژي‌هاي بالاست، شاخه‌ي كلي ذرات بنيادي، «فيزيك انرژي‌هاي بالا» ناميده مي‌شود. علت اين‌است كه كنش‌هاي ذرات بنيادي در انرژي هاي پايين كه ما حس مي‌كنيم و اغلب استفاده ميكنيم اتفاق نمي‌افتند. تاكنون به اين حد از دانش رسيديم تا با ساختن شتابدهنده‌ها-برخورد دهنده‌هاي ذرات بنيادي و آشكار سازهاي پرتوهاي كيهاني در حيطه‌ي تجربي هم وارد فيزيك انرژي هاي شويم. ذرات بنيادي در پايه‌اي ترين دسته بندي خودشون براساس تجزيه ناپذيري و مشخصات كوانتمي‌ از هم جدا مي‌شوند. تصويري كه مي‌بينيد يك جدول ساده و پايه‌ايست از ذرات بنيادي.

نكته: ذرات بنيادي مطابق نظريه‌ي ميدانهاي كوانتمي (نظريه‌ي نسبيت خاص+كوانتم و مكانيك لاگرانژي) به دو دسته‌ي كلي تر هم تقسيم ميشن. 1. ذرات مادي بنيادي كه ديده هم شدند. غير از كواركها يك به طور مستقل ديده نشدند ولي از شواهد غير مستقيم اونها رو در اتاقك حباب (جايي كه نتيجه‌ي برخورد در شتابدهنده‌ها مشخص مي‌شود) مشاهده شدند.

2. ذرات حامل: اين ذرات درواقع مثل قيدهايي هستند كه كنش‌ها و تعادلهاي سيستمهاي بنيادي رو كنترل مي‌كنند. در جدول اونها رو با رنگ آبي مي‌بينيد. گلئون (نگه‌دارنده‌ي كوارك‌ها)-فوتون-Z و W. بماند كه اينها چه نوع عملكردي دارند. ذرات رنگ بنفش كوارك‌ها هستند. جالبه بدونيد كه در ذرات بنيادي اون‌قدر رياضيات قوي در اختيار فيزيكدانان هست كه براحتي با محاسبات توانستند كوارك‌ها رو با اصل تقارن و نظريه‌ي گروه پيش‌بيني كنند و البته ذرات ديگر بنيادي كه اون ذرات پيدا شدند با همون مشخصات فيزيكي كه تعيين شده بود. (نوعي جبر ماتريسي كه براي فيزيكدانان ذرات حكم يك عملگر اساسي رو داره در محاسبات). كوارك‌ها تنها نيستند هيچ وقت!؟ يعني كسي نمي‌تواند ادعا كند كه كواركي رو به تنهايي ديده. كوارك ها بوسيله‌ي گلئون‌ها كنار هم قرار گرفتند (نيروي هسته‌اي قوي و فيزيك انرژي‌هاي بالا اينجا بيشتر معناي خودشون رو نشون ميده). شتابدهنده‌ها كاري كه انجام مي‌دهند به هر ميزان انرژي‌كه در توانشان باشد مي‌توانند به داخلي ترين بلوك‌هاي ذرات نفوذ كنند.

LHC تا 7 ترالكترون‌ولت كه براي شكافتن پرتون به كار ميره (تا كوارك‌ها رو مورد بررسي قرار بديم) و توضيح ميدم بعد كه چه انتظارهايي داريم از اين شتابدهنده‌ي غول‌پيكر. علت اينكه كوارك‌ها بهم متصل هستند معلوم نيست. ولي فيزيكدانان انرژي‌هاي بالا نوسانات كوانتمي انفجار بزرگ را بررسي مي‌كنند تا ببينند آيا كوارك‌ها از همان ابتدا به اين‌صورت عمل مي‌كردند يا خير؟ انتظار ما از مفاهيمي تا كنون بدست آورديم در فيزيك ذرات اين‌است كه بايد كوارك تنها هم در چنين انرژي‌هايي وجود داشه باشد. چون فرصتي براي هيچ نوع تركيبي وجود نداشته. آن‌قدر انرژي بالا بوده كه ممكن است حتي بفهميم ذرات ديگري هم وجود دارند به عنوان بلوك‌هاي بنيادي و اين انتظاري طبيعي است. به همين علت در خبرها حتماً خونديد كه LHC به گونه‌اي شبيه ساز انفجار بزرگ هم هست. ذره‌ي هيگز هم يكي از اين ذرات نظري است كه بايد ديد آيا وجود دارد يا نه.

اين ذره هم از فيزيك نظري ذرات بدست‌ آمده در مدل استاندارد. جلوتر اينها رو معرفي مي‌كنم. بخصوص مدل استاندارد ذرات. و اما جدول: كوارك‌ها يكي از دسته‌بندي هاي اصلي اين جدول هستند. اما دسته‌ي ديگر لپتون‌ها هستند. ديگر ذرات بنيادي كه قابل تجزيه نيستند. تاو-الكترون-ميون و سه نوترينوي مربوط به اونها. نوترينو‌ها رو از آشكار سازي ذرات بنيادي در واپاشي‌هاي پرتوهاي كيهاني و شتابدهندهها توانستيم ببينم. و علت اصل بقاي انرژي و اندازه‌ي حركت بود كه در فيلم‌عكاسي متوجه حضورش شدند. در اين باره هم جداگانه در همين بخش مي‌نويسم. در جدول مشخصات فيزيكي آنها هم آمده.

عنوان مطلب بعدي ذرات زير اتمي است. (اين مطلب رو ابتدا از تالار گفتگوي آسمان شب شروع كردم و ديدم بهتره كه مطلب رو اينجا بيارم).