منو
 کاربر Online
1332 کاربر online

شتاب ‌دهنده‌ ذرات بنیادی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک هسته ‌ای > فیزیک ذرات بنیادی
(cached)

دید کلی

در انرژیهای به اندازه کافی بالا غالبا می‌توان ‏برهمکنشهای الکترومغناطیسی که انرژی آن خیلی کمتر ‏از انرژی جنبشی ذره فرودی ‏است صرفنظر کرد. برای مثال پروتونهای در حدود ‏MeV‏200 می‌توانند ‏‏واکنشهای موسوم به خرد شدگی را در هدف ایجاد کنند. بدین ترتیب که ‏در اثر برخورد ذره فرودی با تک تک ‏هستکها در درون هسته آنرا به ‏پاره‌های متعددی منفجر نماید.



img/daneshnameh_up/d/d7/accelerator.JPG

پدیده‌های مورد بررسی

  • در انرژیهای بالای ‏MeV‏300 که بوسیله سنکروسیکلوترونها ایجاد ‏می‌شود، ‏ذره جدیدی به ‌نام مزون آشکار می‌شود، که وجود آن به صورت ‏نظری توسط یوکاوا ، کسی که برای اولین بار ‏فرض کرد نیروهای ‏هسته‌ای ناشی از تبادل پیوسته مزونها بین هستکهاست، پیش‌بینی ‏شده ‌بود.

  • مطالعات پرتوهای کیهانی و آزمایشات به عمل آمده توسط ‏شتاب‌ دهنده‌ها به صورت روش نظریه اخیر را ‏ثابت کرده است. تولید ‏مزونها را می‌توان در چارچوب نظریه نسبیت که بر اساس آن جرم و ‏انرژی ‏ویژگی‌های نزدیک به‌هم مربوط مانده‌اند، فهمید. طوری که هنگام ‏برخورد دو پروتون قسمتی از انرژی ‏جنبشی آنها می‌تواند به شکل جرم ‏ذره سومی به نام مزون دوباره در طبیعت ظاهر شود.

بررسی ماهیت مزون با دستگاه شتاب ‌دهنده

  • مزون یکی از چند ذره بنیادی پروتون ، نوترون و الکترون به علاوه وجود ‏پوزیترون و ‏‏فوتون (ذره با جرم صفر که برای طبیعت نور بکار می‌رود) ‏مستحکم شده ‌بود. علاوه بر فرضیه ذره‌ای ‏به جرم صفر "نوترینو" تنها راه ‏محاسبه پایستگی انرژی در جریان کسیل الکترون (با هردو علامت ‏B- ‏و ‎‎‎+‎B‎ ‎‏) از هسته‌های رادیواکتیو توسعه داده شده‌بود.

  • مزونهای یافته ‌شده در تابشهای کیهانی ناپایدارند و در زمان میانگین ‏‎به الکترونهای +‏e‏ و‏‎ ‎، e- ‎‏ ( زیرا ‏مزونها دارای هر دو علامت‌ هستند) و دو ‏نوتیرینو وا می‌پاشند. بلا فاصله نشان داده شد که این ذرات پیش‌بینی ‏‏شده توسط یوکاوا نبوده‌اند بلکه آنها محصولات دختر مزونهای یوکاوا ‏می‌باشند. در واقع مزونهای یوکاوا یا ‏Π‏ ‏مزونها با بار مثبت و منفی خنثی با ‏عمر کوتاهتر 28-10 می‌باشند، بطوری که در ‏واپاشی ‏آنها ‏μ‏ مزونها تولید می‌شوند که در تابشهای کیهانی ما آنها را می‌بینیم.‏

  • علاوه بر ‏Π‏ مزونها با بار مثبت و منفی خنثی با عمر ‏‎10-‎‎15 s‏ نیز وجود دارد. طبیعتا ‏شتاب ‌دهنده‌ها ابزارهای مهمی ‏هستند در هدایت پژوهش مربوطه این ذرات. هر چند که پرتوهای کیهانی ‏‏دست کم تا این لحظه دارای مزیت انرژیهای بالاتر نسبت به پرتوهای ‏حاصل از شتاب‌ دهنده‌ها هستند این ‏اشکال را دارند که دانشمندان ‏نمی‌توانند آنها را بر حسب دلخواه مهار کنند و فقط آثار آنها را پس از گذر ‏از جو کره زمین می‌توانند مشاهده کنند.

کاربرد سنکروسیکلوترون

سنکروسیکلوترون یا پروتون سنکروترون نه تنها قادر است بهره پروتونی پر ‏انرژی بیشتری داشته باشند، ‏بلکه قادر است باریکه فشرده‌ای از ‏Π‎ مزونها ‏را بخاطر عمر کوتاهشان پس از چند متر دور شدن از هدف ‏تولید شده ‏تبدیل به ‏μ‏ و نوترینو کنند. ‏این باریکه‌ها وسیله مطالعه زمینه تازه و جالبی در فیزیک ‌هستند که کاوش در ‏ساختمان داخلی ذرات بنیادی را ‏فراهم می‌کند. در واقع تکثیر سریع آنها ‏به این نتیجه منجر شد که آنطور که تصور می‌شد آنها ذرات بنیادی ‏‏نیستند. اگر انرژی پرتابه‌ها باز هم بیشتر افزوده شود، نوعی دیگر مزون ، ‏k‏ مزون که خواص آن همراه ‏خواص سایر ذرات بنیادی ردیف شده‌اند، بوجود می‌آید.

k‏ مزونها حتی ذرات سنگین موسوم به هایپرونها می‌توانند به کمک ‏شتاب‌ دهنده‌های معروف به سینکروترون ‏تولید شوند. شتاب‌ دهنده‌ها نیز ‏تحقق انواع دیگر ذرات موسوم به پاد ذره‌ها را که موجودیتشان دارای ‏اهمیت ‏ژرفی در فیزیک همچنین دارای معنای کیهان‌ شناسی است را ‏امکان داده‌اند.‏



تصویر

ذرات و ضد ذرات در شتاب ‌دهنده‌ها

جفت الکترون پوزیترون مثال نوعی رابطه بین ذره و پاد ذره است. بدین معنی که ‏آنها دارای بار و گشتاور زاویه‌ای ‏متفاوتی هستند، ولی سایر خواص ‏مشترک دارند. آنها در اثر نابودی اشعه گاما به قدر کافی پر انرژی توأما ‏‏تولید می‌شوند، هر چند که پوزیترون مشابه الکترون که جز اصلی ماده ‏است نمی‌باشد. پوزیترون به محض ‏اینکه ایجاد شد به جز در برخورد با ‏سایر الکترونها پایدار است. ‏تقارن موجود بین الکترون و پوزیترون اشاره بر امکان وجود سایر پاد ذره‌‌هاست. پاد پروتون (آنتی پروتون) ‏می‌بایست دارای همان جرم پروتون ‏ولی بار و گشتاور مغناطیسی مخالف باشد، در صورتی که در مورد ‏نوترون ‏توزیع بار منجر به صفر عینا در مورد پاد نوترون نیز وجود دارد ولی گشتاور ‏مغناطیسی آن مخالف ‏نوترون است.‏

کشف ذرات بنیادی با شتاب‌دهنده‌ها

تلاشهای موفقیت آمیز به پیش‌بینی و کشف متعاقب ذره‌های جدید منجر ‏شده‌ است. البته باید توجه کرد که ‏رده‌بندی ذره‌های بنیادی بایستی بر ‏اساس اصول کاملا متفاوت از اصول بکار رفته در جدول تناوبی در نظر ‏‏گرفته شده باشد. ‏تفاوت اصلی در این واقعیت نهفته است که عناصر شیمیایی نوع تقسیم ‏بندی دستگاه بسته از قبل موجود در ‏طبیعت و محدود در تعدادی ‏می‌باشد، از طرف دیگر این سوال مطرح است که با آماده شدن ‏شتاب‌ دهنده‌های با انرژی ‏بالا تا چه تعداد ذره‌های جدید امکان تولید خواهند ‏داشت.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 14185


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..