up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله ذرات زيراتمي PDF
QR code - ذرات زيراتمي

ذرات زيراتمي

ذرات زيراتمي (Subatomic Particles)

در اين مقاله انواع ذرات زيراتمي (Subatomic Particles) را به طور مختصر معرفي مي کنيم.
هادرون – باريون – بوزون – فرميون – لپتون – بوزون هاي شاخص – گلوئن – نوترينوها – موئون – مزون – کوارک – پيون و .... ها درون ها (Hadrons): ذرات زيراتمي اي هستند که از فرميون هايي چون کوارک و آنتي کوارک و بوزون هايي چون گلوئن تشکيل شده اند.
اين ذرات نيروي قوي هسته اي اعمال مي کنند. هادرون ها مانند ديگر ذرات داراي عدد کوانتومي هستند. اين ذرات ممکن است در دما يا فشار بسيار پايين خودبه خود از بين بروند.
▪ باريون (Baryon): ذراتي هستند که از کوارک تشکيل شده اند. براي مثال پروتون از دو کوارک بالا (u) و يک کوارک پايين (d) تشکيل شده و يا نوترون از دو کوارک پايين و يک کوارک بالا تشکيل شده.
انواع باريون طبق مدل استاندارد (SM) به صورت زير است:
▪ بوزون (Boson): ذراتي هستند که داري اسپين صحيح هستند. اکثر بوزون ها مي توانند ترکيبي باشند اما گروه بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons) از نوع ترکيبي نيستند. در مدل استاندارد بوزون ها ذراتي براي انتقال نيرو هستند که شامل فوتون ها (انتقال دهنده ي الکترومغناطيس) و گراويتون (انتقال دهنده ي گرانش) نيز مي شوند. اتم ها نيز مي توانند بوزون باشند. براي مثال هليم – ۴ يک بوزون با اسپين گويا است. در کل تفاوت زيادي بين استاتيک فرميوني (اسپين نيمه صحيح) و بوزوني وجود ندارد مگر در مورد اجرام با چگالي بالا که اين مورد نيز پيرو استاتيک ماکسول – بولتزمن مي باشد. بر همين مبنا هم بوزون ها و هم فرميون ها ذراتي کلاسيک شناخته مي شوند.
▪ بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons): ذرات بوزوني مي باشند که حامل نيروهاي بنيادين طبيعت مي باشند.
▪ بوزون هاي شاخص خود ۳ دسته اند: فوتون ها – بوزون W&Z (بوزون هايي که بدون بار الکتريکي هستند را با Z نشان مي دهيم و آن دسته اي را نيروهاي ضعيف هسته اي دارند با W نشان مي دهيم) و گلوئن ها.
▪ گلوئن (Gluon): ذراتي بدون جرم و خنثي از خانواده ي بوزون هاي شاخص هستند و داراي اسپين ۱ هستند. اين ذرات زيراتمي باعث پايدار بودن کوارک ها در هسته ي اتم (پروتون ها و نوترون ها) در کنار همديگر مي شوند. البته جرم اين ذرات از آنجاييکه بسيار کم است (MeV) از آن صرف نظر مي شود.
▪ بوزون هاي W&Z: جرم بوزون هاي Z در حدود ۹۱.۱۸۷۶ (GeV C۲) و نوع W آن ۸۰.۴۰۳ (GeV C۲) مي باشد. هردوي آنها داراي اسپين ۱ هستند و واکنش آنها از نوع ضعيف مي باشد. اين بوزون ها از خانواده ي بوزون هاي شاخص هستند.
▪ نوترينو (Neutrino): اين ذرات از خانواده ي فرميون ها و گروه لپتون ها هستند و اسپين ۰.۵ دارند. نوترينوها اغلب تنها توسط نيروهاي ضعيف و گرانش واکنش انجام مي دهند. مدل استاندارد پيش بيني کرده که نوترينوها بدون جرم باشند اما در آزمايشات جرم نوترينو را گرچه بسيار کوچک اما اندازه گيري کرده اند. نوترينوها اغلب به صورت ذرات منفرد ديده نمي شوند و در قالب الکترون نوترينو (۲.۲ eV) يا موئون نوترينو (۱۷۰ KeV) و تاو نوترينو (۱۵.۵ MeV) ديده مي شوند. هرچند دانشمندان هنوز يکي بودن پاد نوترينو و نوترينو را تاييد نکرده اند اما آزمايشات به روشني اين مطلب را اثبات مي کنند. به همين دليل در مدل استاندارد پاد اين ذرات نيز تعريف شده است. (براي مثال الکترون آنتي نوترينو).
▪ موئون (Muon): اين ذرات نيز از خانواده ي فرميون ها و گروه لپتون ها هستند و داراي اسپين ۰.۵ مي باشند. باز اين ذرات همانند الکترون است و جرمشان ۱۰۵.۶۵۸۳ (MeV C۲) مي باشد. اعمال واکنش در اين ذرات به صورت نيروهاي گرانشي و الکترومغناطيسي و همچنين نيروهيا ضعيف هسته اي است. اين ذرات داراي پاد نيز مي باشند. عمر اين ذرات اغلب بيش از ۲.۲ ميکروثانيه نيست که همين گونه نيز از ديگر لپتون ها و مزون ها عمر بيشتري دارند. موئون با جذب الکترون مي تواند اتم موئونيم (Muonium) را بسازد که شعاع آن تقريبا برابر با هيدروژن است. به همين دليل تا به حال اين ذرات در اتم ديده نشده اند.
▪ مزون (Meson): مزون نوعي هادرون با اسپين صحيح مي باشد. مزون ها اصولا ترکيبي هستند به صورتيکه در آنها کوارک و آنتي کوارک هم ديده مي شود! مزون ها شامل ۳ دسته ي اصلي منفي – مثبت و صفر مي باشند: مزون صفر سنگين (B۰) – مزون مثبت يا پيون (&۹۵۱;) و مزون هاي مثبت سنگين يا رو (+&#۹۶۱;).
▪ پيون (Pion): نوعي از مزون ها هستند که داراي بار واحد (هم مثبت و هم منفي) مي باشند. پيون ها زا آن جهت مهم هستند که داراي اسپين صفر مي باشند و سبک ترين مزون ها هستند. جرم آنها &۹۲۸;± = ۱۳۹.۵۷۰ (MeV C۲) مي باشد.
۱) کوارک ها (Quarks): اين ذرات شامل ۶ نوع مي شوند:
۲) کوارک هاي بالا (بار ۳ ۲ و جرم ۰.۰۰۳) – Up (u)
۳) کوارک هاي پايين (بار ۳ ۱- و جرم ۰.۰۰۶) – Down (d)
۴) کوارک هاي ربايشي (بار ۳ ۲ و جرم ۱.۳) – Charm (c)
۵) کوارک هاي غير ربايشي (بار ۳ ۱- و جرم ۰.۱) – Strange (s)
۶) کوارک هاي زير (بار ۳ ۲ و جرم ۱۷۵) – Bottom (b)
▪ کوارک هاي فوق ( باز ۳ ۱- و جرم ۴.۳) – Top (t) دايون (Dyon): ذراتي فرضي که هم بار الکتريکي دارند و هم بار مغناطيسي و اگر در شرايطي بار الکتريکي انها سفر باشد تک قطبي خواهند بود.
به اين شرايط خاص شرايط کوانتيده شدن ديراک – اشوانزيگر – اشوينگر مي گويند. (توجه کنيد که اين شرايط به تک قطبي هوفت – پولياکوف بر نمي گردد بلکه مخصوص تک قطبي ديراک است و لازمه ي آن تعريف هوموتوپي براي توپولوژي فضا و زمان ناپيوسته است). اکثر تئوري هاي وحدت (GUT) وجود چنين ذره اي را پيش بيني کرده اند.
گراويتون (Graviton): ذراتي فرضي هستند که داراي جرم و بار صفر و اسپين ۲ مي باشند. اين ذرات بيشتر در تئوري هاي کوانتومي به عنوان نتيجه اي از نسبيت مطرح مي شود. به طوريکه QCD نيز از آنها نام مي برد. چنين ذراتي (بدون جرم) تا به حالا ديده نشده اند. بنابراين حرف زدن در مورد ويژگي هاي آنها بسيار سخت است. (مگر از طريق رياضي که اين مقاله جايگاه آن نيست).

فيزيک ذرات بنيادي يکي از شاخه‌هاي علم فيزيک مي‌باشد، که به بررسي اين که ماده از چه چيزي ساخته شده‌است مي‌پردازد. در اين شاخه از فيزيک به بررسي ماده در ...

در سال ۱۹۵۹ ريچارد فاينمن طي مقاله اي اعلام کرد که روزي خواهد رسيد ماده را در مقياس اتم توليد کنيم. جمله معروف او با عنوان ”فضاي بسيار زياد در مقياس پ ...

جهان ، بزرگترين مجموعه ممكن است كه از ذرات بنيادي شكل يافته است. اين ذرات توسط نيروهاي گرانشي ، الكترومغناطيسي و هسته‌اي به هم پيوند يافته‌اند. سلسله ...

جهان ، بزرگترين مجموعه ممكن است كه از ذرات بنيادي شكل يافته است. اين ذرات توسط نيروهاي گرانشي ، الكترومغناطيسي و هسته‌اي به هم پيوند يافته‌اند. سلسله ...

مغناطيس و الکتريسيته تاريخي طولاني و درازي دارند. الکتريسيته و مغناطيس ابتدا در قرن هشتم قبل از ميلاد مورد توجه يونانيان باستان قرار گرفتند. مهمترين ع ...

اولين نشانه هاي وجود پوزيترون يعني ذره سبکي که تنها اختلاف آن با الکترون در علامت بار است، در سال ۱۹۳۲ به کمک اتاقک ابر ويلسون بدست آمد. در اتاقک ابر ...

در اين مقاله انواع ذرات زيراتمي (Subatomic Particles) را به طور مختصر معرفي مي کنيم. هادرون – باريون – بوزون – فرميون – لپتون – بوزون هاي شاخص – گلوئن ...

يکي از پيشوندهاي مقياس اندازه گيري در سيستم SI نانو به معني يک ميلياردم واحد آن مقياس است.براي مثال يک نانومتر معادل يک ميلياردم متر است. با توجه به ا ...

دانلود نسخه PDF - ذرات زيراتمي