03-29-2009, 05:06 PM
ابتدا از ذرات بنیادی شروع می‌کنم:
ذرات بنیادی شاخه‌ای مهم از فیزیک است بلوک‌های بنیادی عالم رو بررسی می‌کند. یعنی ماده و انرژی، کنش‌های بین آنها. چون اکثر این کنشها در انرژی‌های بالاست، شاخه‌ی کلی ذرات بنیادی، «فیزیک انرژی‌های بالا» نامیده می‌شود. علت این‌است که کنش‌های ذرات بنیادی در انرژی های پایین که ما حس میکنیم و اغلب استفاده میکنیم اتفاق نمی‌افتند. تاکنون به این حد از دانش ریسیدیم تا با ساختن شتابدهندهها-برخورد دهنده‌های ذرات بنیادی و آشکار سازهای پرتوهای کیهانی در حیطه‌ی تجربی هم وارد فیزیک انرژی های شویم.
ذرات بنیادی در پایه‌ای ترین دسته بندی خودشون براساس تجزیه ناپذیری و مشخصات کوانتمی از هم جدا می‌شوند. تصویری که می‌بینید یک جدول ساده و پایه‌ایست از ذرات بنیادی.
نکته: ذرات بنیادی مطابق نظریه‌ی میدانهای کوانتمی (نظریه‌ی نسبیت خاص+کوانتم و مکانیک لاگرانژی) به دو دسته‌ی کلی تر هم تقسیم میشن.
1. ذرات مادی بنیادی که دیده هم شدند. غیر از کوارکها یک به طور مستقل دیده نشدند ولی از شواهد غیر مستقیم اونها رو در اتاقک حباب (جایی که نتیجه‌ی برخورد در شتابدهندهها مشخص می‌شود) مشاهده شدند.
2. ذرات حامل: این ذرات درواقع مثل قیدهایی هستند که کنشها و تعادلهای سیستمهای بنیادی رو کنترل می‌کنند. در جدول اونها رو با رنگ آبی می‌بینید. گلئون (نگه‌دارنده‌ی کوارکها)-فوتون-Z و W. بماند که اینها چه نوع عملکردی دارند.
ذرات رنگ بنفش کوارکها هستند. جالبه بدونید که در ذرات بنیادی اون‌قدر ریاضیات قوی در اختیار فیزیکدانان هست که براحتی با محاسبات توانستند کوارکها رو با اصل تقارن و نظریه‌ی گروه پیش‌بینی کنند و البته ذرات دیگر بنیادی که اون ذرات پیدا شدند با همون مشخصات فیزیکی که تعیین شده بود. (نوعی جبر ماتریسی که برای فیزیکدانان ذرات حکم یک عملگر اساسی رو داره در محاسبات).
کوارکها تنها نیستند هیچ وقت!؟ یعنی کسی نمی‌تواند ادعا کند که کوارکی رو به تنهایی دیده. کوارک ها بوسیله‌ی گلئون‌ها کنار هم قرار گرفتند (نیروی هسته‌ای قوی و فیزیک انرژی‌های بالا اینجا بیشتر معنای خودشون رو نشون میده). شتابدهندهها کاری که انجام می‌دهند به هر میزان انرژی‌که در توانشان باشد می‌توانند به داخلی ترین بلوک‌های ذرات نفوذ کنند. LHC تا 7 ترالکترون‌ولت که برای شکافتن پرتون به کار میره (تا کوارکها رو مورد بررسی قرار بدیم) و توضیح میدم بعد که چه انتظارهایی داریم از این شتابدهنده‌ی غول‌پیکر.
علت اینکه کوارکها بهم متصل هستند معلوم نیست. ولی فیزیکدانان انرژی‌های بالا نوسانات کوانتمی انفجار بزرگ را بررسی می‌کنند تا ببینند آیا کوارکها از همان ابتدا به این‌صورت عمل می‌کردند یا خیر؟ انتظار ما از مفاهیمی تا کنون بدست آوردیم در فیزیک ذرات این‌است که باید کوارک تنها هم در چنین انرژی‌هایی وجود داشه باشد. چون فرصتی برای هیچ نوع ترکیبی وجود نداشته. آن‌قدر انرژی بالا بوده که ممکن است حتی بفهمیم ذرات دیگری هم وجود دارند به عنوان بلوک‌های بنیادی و این انتظاری طبیعی است.
به همین علت در خبرها حتماً خوندید که LHC به گونه‌ای شبیه ساز انفجار بزرگ هم هست. ذره‌ی هیگز هم یکی از این ذرات نظری است که باید دید آیا وجود دارد یا نه. این ذره هم از فیزیک نظری ذرات بدست آمده در مدل استاندارد.
جلوتر اینها رو معرفی می‌کنم. بخصوص مدل استاندارد ذرات.
و اما جدول: کوارکها یکی از دسته‌بندی های اصلی این جدول هستند. اما دسته‌ی دیگر لپتون‌ها هستند. دیگر ذرات بنیادی که قابل تجزیه نیستند. تاو-الکترون-میون و سه نوتریونی مربوط به اونها. نوترینو‌ها رو از آشکار سازی ذرات بنیادی در واپاشی‌های پرتوهای کیهانی و شتابدهندهها توانستیم ببینم. و علت اصل بقای انرژی و اندازه‌ی حرکت بود که در فیلم‌عکاسی متوجه حضورش شدند. در این باره هم جداگانه در همین بخش می‌نویسم.
در جدول مشخصات فیزیکی آنها هم آمده. اگر سؤالی در این باره براتون پیش آمد بگید تا توضیحش رو هم بدم. چون در ادامه می‌خوام درباره‌ی ذرات زیر اتمی بنوبسم.
ذرات بنیادی شاخه‌ای مهم از فیزیک است بلوک‌های بنیادی عالم رو بررسی می‌کند. یعنی ماده و انرژی، کنش‌های بین آنها. چون اکثر این کنشها در انرژی‌های بالاست، شاخه‌ی کلی ذرات بنیادی، «فیزیک انرژی‌های بالا» نامیده می‌شود. علت این‌است که کنش‌های ذرات بنیادی در انرژی های پایین که ما حس میکنیم و اغلب استفاده میکنیم اتفاق نمی‌افتند. تاکنون به این حد از دانش ریسیدیم تا با ساختن شتابدهندهها-برخورد دهنده‌های ذرات بنیادی و آشکار سازهای پرتوهای کیهانی در حیطه‌ی تجربی هم وارد فیزیک انرژی های شویم.
ذرات بنیادی در پایه‌ای ترین دسته بندی خودشون براساس تجزیه ناپذیری و مشخصات کوانتمی از هم جدا می‌شوند. تصویری که می‌بینید یک جدول ساده و پایه‌ایست از ذرات بنیادی.
نکته: ذرات بنیادی مطابق نظریه‌ی میدانهای کوانتمی (نظریه‌ی نسبیت خاص+کوانتم و مکانیک لاگرانژی) به دو دسته‌ی کلی تر هم تقسیم میشن.
1. ذرات مادی بنیادی که دیده هم شدند. غیر از کوارکها یک به طور مستقل دیده نشدند ولی از شواهد غیر مستقیم اونها رو در اتاقک حباب (جایی که نتیجه‌ی برخورد در شتابدهندهها مشخص می‌شود) مشاهده شدند.
2. ذرات حامل: این ذرات درواقع مثل قیدهایی هستند که کنشها و تعادلهای سیستمهای بنیادی رو کنترل می‌کنند. در جدول اونها رو با رنگ آبی می‌بینید. گلئون (نگه‌دارنده‌ی کوارکها)-فوتون-Z و W. بماند که اینها چه نوع عملکردی دارند.
ذرات رنگ بنفش کوارکها هستند. جالبه بدونید که در ذرات بنیادی اون‌قدر ریاضیات قوی در اختیار فیزیکدانان هست که براحتی با محاسبات توانستند کوارکها رو با اصل تقارن و نظریه‌ی گروه پیش‌بینی کنند و البته ذرات دیگر بنیادی که اون ذرات پیدا شدند با همون مشخصات فیزیکی که تعیین شده بود. (نوعی جبر ماتریسی که برای فیزیکدانان ذرات حکم یک عملگر اساسی رو داره در محاسبات).
کوارکها تنها نیستند هیچ وقت!؟ یعنی کسی نمی‌تواند ادعا کند که کوارکی رو به تنهایی دیده. کوارک ها بوسیله‌ی گلئون‌ها کنار هم قرار گرفتند (نیروی هسته‌ای قوی و فیزیک انرژی‌های بالا اینجا بیشتر معنای خودشون رو نشون میده). شتابدهندهها کاری که انجام می‌دهند به هر میزان انرژی‌که در توانشان باشد می‌توانند به داخلی ترین بلوک‌های ذرات نفوذ کنند. LHC تا 7 ترالکترون‌ولت که برای شکافتن پرتون به کار میره (تا کوارکها رو مورد بررسی قرار بدیم) و توضیح میدم بعد که چه انتظارهایی داریم از این شتابدهنده‌ی غول‌پیکر.
علت اینکه کوارکها بهم متصل هستند معلوم نیست. ولی فیزیکدانان انرژی‌های بالا نوسانات کوانتمی انفجار بزرگ را بررسی می‌کنند تا ببینند آیا کوارکها از همان ابتدا به این‌صورت عمل می‌کردند یا خیر؟ انتظار ما از مفاهیمی تا کنون بدست آوردیم در فیزیک ذرات این‌است که باید کوارک تنها هم در چنین انرژی‌هایی وجود داشه باشد. چون فرصتی برای هیچ نوع ترکیبی وجود نداشته. آن‌قدر انرژی بالا بوده که ممکن است حتی بفهمیم ذرات دیگری هم وجود دارند به عنوان بلوک‌های بنیادی و این انتظاری طبیعی است.
به همین علت در خبرها حتماً خوندید که LHC به گونه‌ای شبیه ساز انفجار بزرگ هم هست. ذره‌ی هیگز هم یکی از این ذرات نظری است که باید دید آیا وجود دارد یا نه. این ذره هم از فیزیک نظری ذرات بدست آمده در مدل استاندارد.
جلوتر اینها رو معرفی می‌کنم. بخصوص مدل استاندارد ذرات.
و اما جدول: کوارکها یکی از دسته‌بندی های اصلی این جدول هستند. اما دسته‌ی دیگر لپتون‌ها هستند. دیگر ذرات بنیادی که قابل تجزیه نیستند. تاو-الکترون-میون و سه نوتریونی مربوط به اونها. نوترینو‌ها رو از آشکار سازی ذرات بنیادی در واپاشی‌های پرتوهای کیهانی و شتابدهندهها توانستیم ببینم. و علت اصل بقای انرژی و اندازه‌ی حرکت بود که در فیلم‌عکاسی متوجه حضورش شدند. در این باره هم جداگانه در همین بخش می‌نویسم.
در جدول مشخصات فیزیکی آنها هم آمده. اگر سؤالی در این باره براتون پیش آمد بگید تا توضیحش رو هم بدم. چون در ادامه می‌خوام درباره‌ی ذرات زیر اتمی بنوبسم.
Science is a way of trying not to fool yourself. The first principle is that you must not fool yourself, and you are the easiest person to fool. Richard Feynman