ذرات زيراتمي

[gigi64]

ذرات زيراتمي (Subatomic Particles)

در اين مقاله انواع ذرات زيراتمي (Subatomic Particles) را به طور مختصر معرفي مي كنيم.

هادرون – باريون – بوزون – فرميون – لپتون – بوزون هاي شاخص – گلوئن – نوترينوها – موئون – مزون – كوارك – پيون و ....


هادرون ها (Hadrons):

ذرات زيراتمي اي هستند كه از فرميون هايي چون كوارك و آنتي كوارك و بوزون هايي چون گلوئن تشكيل شده اند. اين ذرات نيروي قوي هسته اي اعمال مي كنند.

هادرون ها مانند ديگر ذرات داراي عدد كوانتومي هستند.

اين ذرات ممكن است در دما يا فشار بسيار پايين خودبه خود از بين بروند.


باريون (Baryon):

ذراتي هستند كه از كوارك تشكيل شده اند. براي مثال پروتون از دو كوارك بالا (u) و يك كوارك پايين (d) تشكيل شده و يا نوترون از دو كوارك پايين و يك كوارك بالا تشكيل شده.

انواع باريون طبق مدل استاندارد (SM) به صورت زير است:


بوزون (Boson):

ذراتي هستند كه داري اسپين صحيح هستند. اكثر بوزون ها مي توانند تركيبي باشند اما گروه بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons) از نوع تركيبي نيستند.

در مدل استاندارد بوزون ها ذراتي براي انتقال نيرو هستند كه شامل فوتون ها (انتقال دهنده ي الكترومغناطيس) و گراويتون (انتقال دهنده ي گرانش) نيز مي شوند.

اتم ها نيز مي توانند بوزون باشند. براي مثال هليم – 4 يك بوزون با اسپين گويا است.

در كل تفاوت زيادي بين استاتيك فرميوني (اسپين نيمه صحيح) و بوزوني وجود ندارد مگر در مورد اجرام با چگالي بالا كه اين مورد نيز پيرو استاتيك ماكسول – بولتزمن مي باشد.

بر همين مبنا هم بوزون ها و هم فرميون ها ذراتي كلاسيك شناخته مي شوند.


بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons):

ذرات بوزوني مي باشند كه حامل نيروهاي بنيادين طبيعت مي باشند. بوزون هاي شاخص خود 3 دسته اند: فوتون ها – بوزون W&Z (بوزون هايي كه بدون بار الكتريكي 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 1 هستند.

اين ذرات زيراتمي باعث پايدار بودن كوارك ها در هسته ي اتم (پروتون ها و نوترون ها) در كنار همديگر مي شوند. البته جرم اين ذرات از آنجاييكه بسيار كم است (MeV) از آن صرف نظر مي شود.


بوزون هاي W&Z:

جرم بوزون هاي Z در حدود 91.1876 (GeV/C2) و نوع W آن 80.403 (GeV/C2) مي باشد. هردوي آنها داراي اسپين 1 هستند و واكنش 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 0.5 دارند. نوترينوها اغلب تنها توسط نيروهاي ضعيف و گرانش واكنش انجام مي دهند.

مدل استاندارد پيش بيني كرده كه نوترينوها بدون جرم باشند اما در آزمايشات جرم نوترينو را گرچه بسيار كوچك اما اندازه گيري كرده اند.

نوترينوها اغلب به صورت ذرات منفرد ديده نمي شوند و در قالب الكترون نوترينو (2.2 eV) يا موئون نوترينو (170 KeV) و تاو نوترينو (15.5 MeV) ديده مي شوند.

هرچند دانشمندان هنوز يكي بودن پاد نوترينو و نوترينو را تاييد نكرده اند اما آزمايشات به روشني اين مطلب را اثبات مي كنند. به همين دليل در مدل استاندارد پاد اين ذرات نيز تعريف شده است. (براي مثال الكترون آنتي نوترينو).


موئون (Muon):

اين ذرات نيز از خانواده ي فرميون ها و گروه لپتون ها هستند و داراي اسپين 0.5 مي باشند.

باز اين ذرات همانند الكترون است و جرمشان 105.6583 (MeV/C2) مي باشد.

اعمال واكنش در اين ذرات به صورت نيروهاي گرانشي و الكترومغناطيسي و همچنين نيروهيا ضعيف هسته اي است. اين ذرات داراي پاد نيز مي باشند.

عمر اين ذرات اغلب بيش از 2.2 ميكروثانيه نيست كه همين گونه نيز از ديگر لپتون ها و مزون ها عمر بيشتري دارند.

موئون با جذب الكترون مي تواند اتم موئونيم (Muonium) را بسازد كه 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 تركيبي هستند به صورتيكه در آنها كوارك و آنتي كوارك هم ديده مي شود!

مزون ها شامل 3 دسته ي اصلي منفي – مثبت و صفر مي باشند:

مزون صفر سنگين (B0) – مزون مثبت يا پيون (Π+) - مزون منفي يا كائون (K-) – مزون صفر سبك يا اتا (Cη) و مزون هاي مثبت سنگين يا رو (+ρ).


پيون (Pion):

نوعي از مزون ها هستند كه داراي بار واحد (هم مثبت و هم منفي) مي باشند. پيون ها زا آن جهت مهم هستند كه داراي اسپين صفر مي باشند و سبك ترين مزون ها هستند.

جرم آنها Π0 = 134.976 (MeV/C2) و Π± = 139.570 (MeV/C2) مي باشد.


كوارك ها (Quarks):

اين ذرات شامل 6 نوع مي شوند:

كوارك هاي بالا (بار 3/2 و جرم 0.003) – Up (u)

كوارك هاي پايين (بار 3/1- و جرم 0.006) – Down (d)

كوارك هاي ربايشي (بار 3/2 و جرم 1.3) – Charm (c)

كوارك هاي غير ربايشي (بار 3/1- و جرم 0.1) – Strange (s)

كوارك هاي زير (بار 3/2 و جرم 175) – Bottom (b)

كوارك هاي فوق ( باز 3/1- و جرم 4.3) – Top (t)

دايون (Dyon):

ذراتي فرضي كه هم بار الكتريكي دارند و هم بار مغناطيسي و اگر در شرايطي بار الكتريكي انها سفر باشد تك قطبي خواهند بود. به اين شرايط خاص شرايط كوانتيده شدن ديراك – اشوانزيگر – اشوينگر مي گويند.

(توجه كنيد كه اين شرايط به تك قطبي هوفت – پولياكوف بر نمي گردد بلكه مخصوص تك قطبي ديراك است و لازمه ي آن تعريف هوموتوپي براي توپولوژي فضا و زمان ناپيوسته است).

اكثر تئوري هاي وحدت (GUT) وجود چنين ذره اي را پيش بيني كرده اند.


گراويتون (Graviton):

ذراتي فرضي هستند كه داراي جرم و بار صفر و اسپين 2 مي باشند.

اين ذرات بيشتر در تئوري هاي كوانتومي به عنوان نتيجه اي از نسبيت مطرح مي شود.

به طوريكه 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 كه اين مقاله جايگاه آن نيست).

[External Link Removed for Guests]