منو
 کاربر Online
1686 کاربر online
تاریخچه ی: جرم دقیق کوارک

نگارش: 1

جرم دقیق کوارک

کشف ذرات زیراتمی جدید باعث سردرگمی دانشمندان شده است. این ذرات عجیب و ناشناخته تئوری پردازان را واداشته است تا در نظریات خود در مورد نیروهای قوی که ذرات زیراتمی را در اتم ها کنار یکدیگر نگه می دارد، تجدیدنظر کنند. احتمالاً این ذره جدید که DS2317 نام گرفته، صورت غیرمتداولی از کوآرک ها است. کوآرک ها ذرات بسیار ریزی هستند که در دسته های سه تایی وجود دارند و اجزای سازنده پروتون ها و نوترون ها هستند. شاید این ذره جدید ناشناخته کوآرکی باشد که حول کوآرک دیگر در حال چرخش است، شاید هم مولکول جدیدی است که از چهار کوآرک ساخته شده است.

مارچللو گئورگی از دانشگاه پیزای ایتالیا و اعضای گروهش پس از صرف وقت سه ساله و جمع آوری اطلاعات از آشکارساز بابار (BaBar) مرکز شتاب دهنده خطی استنفورد (Slac) در کالیفرنیا با DS 2317 مواجه شدند. وقتی که Slac الکترون را با پوزیتون که ضد ماده الکترون محسوب می شود، برخورد می دهد، آشکارساز باربار تعداد زیادی از ذراتی که در نتیجه این برخورد به وجود می آیند را شناسایی می کند.

گئورگی می گوید: «ما از نتایج این آزمایشات بسیار شگفت زده شدیم، اما چیزی که بیش از همه باعث اعجاب ما شد، جرم این ذرات است. جرم این ذرات از مقدار پیش بینی شده کمتر و در عین حال بسیار دقیق و مشخص بود.

جرم بسیاری از این ذرات پرانرژی دقیقاً مشخص نیست و با کمی عدم قطعیت همراه است. اما وزن DS 2317 دقیقاً مشخص است و مقدار آن برابر 2316 مگاالکترون ولت است. الکترون ولت واحدی است که فیزیکدانان برای اندازه گیری مقدار جرم و انرژی ذرات به کار می برند.

استیاایچتن (Estia Eichten) نظریه پرداز فیزیک نظری از آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی در باتاویای ایلینویز می گوید شاید این جرم دقیق به محققین کمک کند تا ماهیت دقیق نیرویی که اتم ها را در کنار یکدیگر نگه می دارد، درک کنند. از آن جایی که در مقیاس های کوچک جرم و انرژی معادل یکدیگرند، دانستن جرم یک کوآرک جدید می تواند ما را به شناخت نیروهای قوی که در داخل ذرات حاکم است، راهنمایی کند. طی تحقیقاتی که بعدها صورت گرفت، تصور می شد که DS 2317 از کوآرک های سنگین و ناشناخته ای تشکیل شده است. دیوید سینابر و یکی از متخصصین فیزیک انرژی بالا در دانشگاه کورنل در ایتاکای نیویورک می گوید: «قسمت عمده ای از اطلاعاتمان در مورد نیروهای قوی از بررسی کوآرک های سبک تر حاصل شده است. اما امکان دارد با بررسی کوآرک سنگین تر اطلاعات جدیدی کسب کنیم.»

کوآرک ها در شش گروه مختلف جای می گیرند: بالا، پایین، جذاب، عجیب، زیرورو. دسته های سه تایی از کوآرک های بالا و پایین که جزء سبک ترین و معمولی ترین کوآرک ها محسوب می شوند، پروتون ها و نوترون های مواد عادی را که اطراف ما را فرا گرفته است تشکیل می دهد.

اما ممکن است DS 2317 از دو کوآرک تشکیل شده باشد و ذره کمیابی به ناممزون را به وجود آورده باشد. ایچتن می گوید این مزون ممکن است تا حدودی شبیه یک اتم باشد. اتمی که در آن یک کوآرک سبک «ضد ـ عجیب» (anti-Strange) حول یک کوآرک سنگین تر «جذاب» (Charm) در حال چرخش است. اما سایر محققین در تفسیر پدیده های مشاهده شده، نظریات پیچیده تری را ابراز می کنند. جاناتان رزنر فیزیکدان نظری دانشگاه شیکاگو می گوید احتمال دارد که ذره جدید حاوی جفت هایی از کوآرک های مزدوج باشد. وجود مولکول هایی حاوی چنین ذرات زیراتمی مدت ها قبل پیش بینی شده بود.

سینابرو می گوید: «ما تاکنون هیچ شاهدی مبنی بر وجود این گونه ذرات نداشتیم. اما اگر این شی وجود داشته باشد، واقعاً جای تعجب است. »

محققین Slac در مرکز سینکروتون انرژی بالای دانشگاه کورنل و سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا در ژاپن ضمن کنکاش در اطلاعات قدیمی، درصددند نظریات خود را در مورد ذراتی شبیه DS(2317) بیازمایند.

شیمی مدیون پروتون


نوترون ها و پروتون ها از ذراتی ساخته شده اند که کوارک های بالا و پایین نامیده می شوند. هر پروتون شامل دو کوارک بالا و یک کوارک پایین است، در حالی که هر نوترون دارای دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است. کوارک های پایین کمی سنگین تر از کوارک های بالا هستند و به همین دلیل وزن نوترون ها از پروتون ها بیشتر است. بار هر کوارک بالا برابر دوسوم بار مثبت است و هر کوارک پایین دقیقا یک سوم بار مثبت را با خود دارد. به همین دلیل پروتون دارای یک بار الکتریکی مثبت است در حالی که نوترون ها خنثی هستند و باری ندارند.

در عین حال ما هنوز هم جرم دقیق کوارک ها را نمی دانیم. به همین دلیل دانشمندان سعی دارند ضمن آزمایشات مختلف جرم آنها را دریابند. در عین حال نظریه پردازان نیز سعی دارند قطعات حاصل از برخورد ذرات مختلف را بررسی کرده و سرعت انجام واکنش های مختلف را محاسبه کنند. آنها امیدوارند با این روش بتوانند به ساختار یک هسته اتم دست نخورده دست یافته و دریابند چه میزان از اختلاف در خواص کوارک های بالا و پایین از اختلاف جرمشان ناشی می شود و چه مقدار از این اختلاف به خاطر تفاوت در بارهای الکتریکی است.

آنها امیدوارند با این آزمایشات جرم دقیق کوارک ها را دریابند. بیراون کولک فیزیکدان نظری دانشگاه آریزونا می گوید: «هم آزمایشات انجام شده و هم تفسیرهای نظری ارائه شده در این مورد بسیار پیچیده است و بنابراین لازم است هم از نتایج آزمایشات و هم تفسیرهای نظری کمک گرفت و با تلفیق نتایج حاصل از این آزمایشات اطلاعات مهمی در مورد جرم کوارک ها به دست آورد.» اختلاف بین کوارک های بالا و پایین به این معنی است که اگر یک نوترون را به حال خود رها کنیم به یک پروتون تبدیل می شود. اما این سرنوشت نهایی نوترون ها نبود.

این ذرات با قرار گرفتن در کنار الکترون ها که بار منفی دارند، می توانند اتم های هیدروژن را به وجود آورند که ماده سوختی اولیه ستارگان محسوب می شود. ادوارد استفنسون که یکی از فیزیکدانان دانشگاه ایندیانا است می گوید: «دنیای مملو از پروتون به این معنی است که مقدار زیادی هیدروژن در اختیار داریم. بدون در اختیار داشتن پروتون، شیمی به آن صورتی که امروز می شناسیم، ممکن نبود.» البته باید در نظر داشت همین اختلاف کم در جرم این کوارک ها نتایج بسیاری را در پی داشته است. اخیراً یک گروه از دانشمندان دانشگاه ایندیانا دو هسته دوتریم را به هم برخورد دادند. دوتریم نوعی اتم هیدروژن است که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد. گروهی دیگر نیز در دانشگاه اوهایو با استفاده از نوترون و پروتون واکنش همجوشی هسته ای انجام دادند. طی هر دو این آزمایشات ذراتی حاصل شد که آنها را پیون می نامند.

این دانشمندان معتقدند ایجاد پیون نشانه عدم تقارن بار است که از اختلاف در اجزای تشکیل دهنده پروتون ها و نوترون ها ناشی می شود. این اختلاف در جرم عامل اصلی ترکیب اجزای عالم است.



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 06 فروردین 1385 [21:27 ]   4   مجید آقاپور      جاری 
 چهارشنبه 17 اسفند 1384 [06:22 ]   3   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 شنبه 21 آذر 1383 [16:59 ]   2   احمد شکیب      v  c  d  s 
 شنبه 21 آذر 1383 [16:57 ]   1   احمد شکیب      v  c  d  s 


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..