فیزیک

hassan74 — Mon, 29 Jun 2009 08:32:51 GMT

امروزه مدت زیادی نگذشته که ثابت شده تمامی مواد از مولکولها ، مولکولها هم از اتمها ، اتمها از هسته‌ها و الکترونها و هسته‌ها از پروتونها و نوترونها تشکیل شده‌اند اما پروتونها و نوترونها والکترونها از چه چیزی ترکیب یافته‌اند؟ این ذزات ، ذرات بنیادی یعنی ذرات غیر قابل تجزیه نام دارند. با فرض اینکه تجزیه بیشتر آنها باعث می‌شود که به ذرات دیگری تبدیل شود.

تاریخچه
در اواخر قرن بیستم دانشمندان درباره ساختمان پنهانی ذرات بنیادی به یک مطالعه سیستماتیک و مداوم پرداختند. این مطالعه ابتدا از نوکلئونها (اجزای هسته) یعنی پروتونها و نوترونها شروع شد. عموما در فیزیک هسته‌ای این کار می‌توانست در دو خط اصلی ادامه یابد.

بررسی پدیده‌های شامل ذرات بنیادی با فیزیک هسته‌ای
کوشش برای شکستن یا خرد کردن یک ذره بنیادی در صورت امکان و تبدیل آن به اجزاء تشکیل دهنده‌اش ، اگر اجزاء تشکیل دهنده‌ای داشته باشد. برای این منظور ذرات مشابه دیگر را با سرعتهای حتی المقدور نزدیک به سرعت نور شتاب داده و این گلوله‌های شتاب دار را به ذرات بنیادی موجود در اتمهای دیگر برخورد می‌دهند. برای مثال برای بمباران هیدروژن یونیزه شده (یعنی پروتون) از پروتونهای شتابدار یا برای بمباران پروتون و ذرات آلفا از پروتون و ذرات آلفای دیگر استفاده گردد.
انرژی لازم برای این عمل فقط می‌تواند به کمک شتاب دهنده‌های قوی ذرات باردار فراهم شود تولید ذرات باردار شتابدار برای دسترسی به انرژیهای دهها میلیون و بالاخره دهها هزار میلیون الکترون ولت زمانی یک کار بزرگ تلقی می‌شد.

بررسی ساختمان ذرات بنیادی
این روش بر اساس پدیده آشنای نوری قرار داشت. هر چه ماده مورد مشاهده کوچکتر باشد طول موج نور تابانده شده به این ماده بایستی کوتاهتر گردد. اگر طول موج نور از طول جسم بزرگتر باشد موج به آسانی از اطراف جسم عبور کرده و چیزی دیده نمی‌شود. و اگر از طول جسم کوچکتر باشد موج منعکس شده بازتاب نور و جسم روشن شده و قابل رویت می‌گردد.

دیدگاه موجی ذرات
دوبروی (De Broglie) کشف کرد که هر چه ذرات سریعتر حرکت کنند خواص موجی بیشتری از خود نشان می‌دهد. پس از این کشف تهیه نوعی میکروسکوپ الکترونی ممکن گردید که در آنها الکترون با انرژی 100Kev شتاب داده می‌شد. این میکروسکوپ رویت اجسام با قطر چند انگستروم را میسر می‌سازد. که هر آنگستروم برابر 8-10 سانتیمتر می‌باشد. مطابق نظریه دوبروی هر چه ذرات سنگینتر بوده و سریعتر حرکت کند ، طول موج معادل آن کوتاهتر خواهد بود. این مطالب نشان می‌دهد اگر الکترونی تا انرژی چند صد میلیون الکترون ولت شتاب داده شود، طول موجش آنقدر کوچک می‌شود که متناسب با اندازه ذرات هسته‌ای شده و می‌تواند برای بررسی ساختمان هسته اتمی بکار رود.
عکس پیدا نشد

ساختار فیزیک ذرات بنیادی

از بازتاب و پخش این فیزیک امواج برای اندازه گیری ذرات داخل هسته استفاده می‌شود. اگر الکترونی تا انرژی یک یا دو هزار میلیون الکترون ولت شتاب یابد طول موج الکترون چندین مرتبه کوچکتر از قطر ذرات هسته‌ای می‌شود. این فیزیک امواج تحقیق ساختمان پروتونها و نوترونها را ممکن می‌سازد. از روزی که دانشمندان به یک توپخانه اتمی قوی مسلح شدند، ذرات جدید اتمی یکی پس از دیگری کشف گردید.
انرژی معادل با یک میلیون الکترون ولت موجب کشف الکترون مثبتی به نام پوزیترون شد. شتاب دهنده‌هایی با صدها میلیون الکترون ولت تهیه مصنوعی مزونها را ممکن ساخت. مزونها اولین بار در پرتوهای کیهانی کشف شدند. توسعه شتاب دهنده‌های با انرژی بسیار زیاد موجب کشف ضد ذرات گردید. ضد ذرات تشکیل دهندگان اصلی ضد ماده می‌باشد که عمده‌ترین انها عبارتند از: ضد پروتون ، ضد نوترون و غیره.
بسیاری از ذرات کشف شده ، ذرات ناپایدارند آنها پس از یک دوره زمانی بسیار کوتاه تجزیه شده و به تعدادی ذرات کوچکتر و پایدارتر تبدیل می‌شود این ذرات کوچکتر پایدارتر شامل: الکترونها ، نوترونها ، اشعه گاما و یا نوترینوها می‌باشند.
ذرات ناپایدار ممکن است به ضد ذرات معادل خود که اصولا پایدارترند ، تبدیل می‌گردند.
همانگونه تا بحال معلوم شده هیچ یک از ذرات بنیادی شناخته شده نمی‌توانند به اجزاء کوچکتر شکسته شوند. آنها همگی به نام ذرات بنیادی معرفی شده است به همین دلیل نشان می‌دهد که ساختمانی ندارند.
تقسیم بندی ذرات ناپایدار
ذرات ناپایدار به دو گروه به صورت زیر تقسیم می‌شوند:
یک دسته از آن شامل ذرات سنگینتر از الکترون ولی سبکتر از پروتون است که مزون (Meson) نام دارند.
گروه دیگر شامل ذرات سنگینتر از پروتون است که هیپرون (Hyperon) خوانده می‌شوند. هیپرونها فقط به ذرات هسته‌ای از جمله پروتونها و نوترونها تجزیه می‌شوند.

فیزیک

hassan74 — Mon, 29 Jun 2009 08:11:45 GMT

نظريه سي. پي. اچ. از سه كلمه C , Creation به معني آفرينش (توليد) بوجود آوردن ، P, particles ذرات Higgs تشكيل شده است كه آن را CPH Theory مي ناميم. اما هگز به چه معني است؟
بسياري از فيزيكدانان اعتقاد دارند بزرگترين چالش فيزيك در قرن بيست و يكم به تحقيقات روي ذرات هگز مربوط مي شود .
اما سئوال اين است كه اصولاً هگز چيست؟
كلمه هگز اولين بار در سال 1960 توسط پتر هگز وارد فيزيك شد.
ايده اساسي چنين است كه تمام ذراتي كه با يكديگر كنش و واكنش دارند، كنش آنها توسط يك ميدان اعمال مي شود كه توسط ذرات هگز بوزون حمل مي شوند.
توضيح در مورد هگز و اشكالات بيگ بنگ
لازم است كمي در مورد هگز و اشكالات بيگ بنگ توضيح دهم :

Higgs هگز

تئوري هگز در سال 1960 توسط پتر هگز براي توجيح و تشريح ميدانها و نحوه كنش انها مطرح شد. اما قبل از آن بايد كمي در مورد تاريخچه ذرات تبادلي توضيح بدهم .

پس از آنكه مشخص شد هسته اتم از تعدادي پروتون و نوترون تشكيا مي شود، اين شئوال پيش آمد كه چرا پروتونها كه داراي باز الكتريكي مثبت هستند، در هسته اتم يكديگر را نمي رانند و هسته متلاشي نمي شود؟
نخستين گام در اين زمينه توسط هايزنبرگ در سال 1932 برداشته شد. وي نظر داد كه پروتونها توسط نيروهاي تبادلي در كنار يكديگر مي مانند. طبق اين طرح پروتونها و نوترونها در داخل اتم پيوسته به يكديگر تبديل مي شوند، بطوريكه يك ذره مورد نظر ابتدا پروتون است، سپس به نوترون تبديل مي شود و دوباره به پروتون تبديل مي شود. براي تصور آن ذره سومي در نظر بگيريد كه دو ذره به تبادل آن مي پردازند. اين ذره به شيوه اي از سوي يك ذره به سوي ذره ي ديگر پرتاب مي شود كه دو ذره را به سوي يكديگر مي راند.
مي دانيم كه امواج الكترومغناطيسي كوانتيده اند و از كوانتوم هايي تشكيل مي شود كه آن را فوتون مي نامند .

در حدود سال 1930 اين نظريه مطرح شد كه نيروي الكترومغناطيسي از تبادل فوتون بين دو ذره باردار ناشي مي شود .
يعني دو ذره باردار با تبادل فوتون (فوتون مجازي) بر يكديگر كنش دارند كه آنها را ذرات تبادلي مي نامند . Exchange Force ذراتي كه نيروها را حمل مي كنند، بوزون ناميده مي شوند و داراي اسپيني برابر يك عدد صفر، يك، دو... مي باشند .
اين نظريه كه نيروهاي الكتريكي توسط فوتون هاي مجازي منتقل مي شود، انگيزه اي شد تا يوكاوا فيزيكدان ژاپني طرح ذرات تبادلي را در مورد نيروهاي هسته اي بكار برد. يوكاوا با توجه به برد كوتاه نيروهاي هسته اي پيش بيني كرد ذره تبادلي نيروهاي هسته اي داراي جرمي حدود سيصد برابر جرم حالت سكون الكترون است كه بعدها چنين ذره اي كشف گرديد و آن را مزون مي نامند .
هگز تمام ذرات تبادلي را در نظريه خود جمع بندي كرد. بر اساس نظريه هگز نيروها توسط ميدانها اعمال مي شوند كه توسط ذراتي كه آنها را هگز بوزون مي نامند حمل مي شوند. علاوه بر آن هگز تلاش كرد رابطه اي بين فرميونها و بوزنها پيدا كند .

مشكلات بيگ بنگ
نظريه بيگ بنگ هنگامي مطرح شد كه مشاهدات هابل از كهكشانها نشان داد كه كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند .
بر اين اساس جهان در حال انبساط است . نظريه بيگ بنگ مدعي است جهان بر اثر يك انفجار مهيب از يك توده بسيار داغ و فوق العاده متراكم بوجود آمده است و در حال انبساط است. در اين مورد كارهاي ژرژ گاموف فيزيكدان روسي قابل تقدير است كه توانسته مراحل مختلف انفجار و انبساط جهان را تشريح كند .
اما نظريه بيگ بنگ هيچ دليل و توجيهي در مورد علت انفجار ارائه نمي دهد. علاوه بر آن تمركز تمام ماده اي كه در جهان مشاهده مي كنيم در يك حجم بسيار كوچك آنچنان كه نظريه بيگ بنگ ادعا مي كند، قابل توجيه نيست.
در حاليكه بر اساسي نظريه سي. پي. اچ. جهان بر اثر انفجار يك سياه چاله مطلق (و فوق العاده چگال) كه در آنجا سي. پي. اچ. ها فقط داراي اسپين بوده اند، ايجاد شده است و علت انفجار نيز اسپين سي. پي. اچ. ها بوده است لازم به يادآوري است كه نظريه سي. پي. اچ. نخستين نظريه اي است كه علت بيگ بنگ را بيان مي كند.
منبع : سي پي اچ