فیزیک ذرات

[Hooman]

این بخش جالبه.

کسی میتونه در موردذ گراویتون ها توضیح بده.

یادم رفت یگم در مورد نوترینوی تاو هم توضیح بده.و مخصوصا بگه جرمش چقدره.

[jafarpour]

نگاه اجمالی
وجود زوج‌های ذرات و ضد ذرات ریشه در جهان دارد. از بدو خلقت تا کنون موجودی مجرد آفریده نشده‌ است. برای همین برطبق اصل آفرینش که در آیات زیادی از قرآن کریم به آن پرداخته شده‌است، زوجیت در جهان و طبیعت برای هر موجودی وجود دارد. بنابراین ، در دنیای میکروسکوپیک این زوجیت بین ذرات ، بخصوص ذرات بنیادی مطرح می‌شود. یعنی هر ذره برای خودش یک ضد ذره‌ای دارد که کاملا شبیه آن هست. اما در پاره‌ای خصوصیات متفاوت هستند که این اختلافات از طریق نظریات بنیادین نسبیت ، مکانیک کوانتومی ، قوانین بنیادین فیزیک توصیف می‌شوند.
خصوصیات ضد ذرات
به توسط اصول نسبیت و مکانیک کوانتومی وجود ضد ذره‌ای برای هر ذره که دارای همان جرم و اسپین باشد ، نتیجه می‌شود. سایر اعداد کوانتومی ، «بارالکتریکی ، ایزو اسپین ، شگفتی ، عدد بار یونی ، عدد لپتونی) دارای همان اندازه‌ای هستند که ذرات معمولی دارند ولی با علامت معکوس ، رابطه ذرات و ضد ذرات همواره به قوانین بقای فیزیک منجر می‌شود.
از ضد ذرات تا ضد ماده
نامگذاری الکترونها ، پروتونها و نوترونها تحت عنوان ذره کاملا اختیاری است ، در عین حال طبیعی به نظر می‌آید که خود شما و محیط اطرافتان ترکیبی از ماده تلقی شود تا ضد ماده. برای درک بیشتر ، ماده‌ای که جهان کنونی را تشکیل داده خودش از ذرات شکل گرفته است. بنابراین در مقابل ماده ، ضد ماده‌ای متشکل از ضد ذرات قابل تصور است.
برهمکنش ذرات و ضد ذرات
قوانین بقا در برهمکنش ذرات و ضد ذرات معتبر است. برای مثال ، در برهمکنش پروتون با پروتون قانون بقای بار الکتریکی ، قانون بقای جرم ، قانون بقای بار باریونی ، قانون بقای اندازه ،قانون بقای اندازه حرکت زاویه‌ای ، برآیند اسپین سیستم و ... به قوت خود باقی است. البته وقتی صحبت از ضد ماده می‌شود باید دو فرایند زیر لحاظ شود. پدیده تولید جفت و پدیده نابودی جفت. بدین معنی که ذره و ضد ذره‌اش در برخورد متقابل نابود می‌شوند و انرژی آنها به فوتون یا مزون مبدل می‌شود. در فرایند معکوس فوتون پرانرژی نابود می‌شود و تولید جفت ذره و ضد ذره می‌کند.
چشمه تولید ذرات و ضد ذرات
پاد ذرات در شتابدهنده‌های بزرگ ذرات و به طور کلی در هر جا که نشانی از ذرات پرانرژی یافت می‌شود ، بعنوان مثال ، ذرات اشعه کیهانی در جو زمین یا اشعه کیهانی در فضای بین ستاره‌ها و غیره ، تولید می‌شوند. اما هنوز کسی نمی‌داند که آیا ضد ماده به مقدار زیاد در جهان وجود دارد یا نه؟ البته فوتونی که از ماده منتشر می‌شود دقیقا همان فوتونی است که از ضد ماده منتشر می‌یابد ، از اینرو تنها با مشاهده تابش الکترومغناطیسی ستاره‌ای نمی‌توان تعیین کرد که از ماده ساخته شده‌است یا از ضد ماده.
خاصیت شگفت انگیز نوترینو
برای تشخیص ماده از ضد ماده ، شناسایی نوترینو ، موثر است. ستارگان ساخته شده از ماده معمولی باید سرچشمه نوترینوها باشند در حالی که پادستارگان سرچشمه پاد نوترینوها هستند. اما حساسیت آشکار سازهای نوترینویی کنونی از لحاظ اندازه ، چند مرتبه کمتر از حدی است که بتوان مشخص کرد آیا ضد ماده به مقدار آنقدر بزرگ ، در آن حد که برای ساختمان و تکامل جهان دارای اهمیت باشد ، وجود دارد یا نه.
ناگفته‌های ذرات و ضد ذرات
این احتمال وجود دارد در فاز اولیه تاریخ جهان ، پاد ذره‌های بسیاری وجود داشته‌اند. اما هنوز معلوم نیست که تعداد ذرات با تعداد پاد ذرات مساوی بوده ، و یا نا متقارنی اندکی به سود ذرات وجود داشته‌است.

ضد ماده ، ممکن است نقش مهمی را در جهان ایفا کرده باشد ، زیرا نابودی آن در اثر رویارویی با ماده معمولی ، موثرترین مکانیزم برای استخراج انرژی سکون از اجسام مادی است.

[آسمون]

الکترون،پروتون،نوترون
پس از این ها کشف فوتون و نظریه موج – ذره (اگه کسی میخواد بیشتر بدونه ،بپرسه که در آخر واسش توضیح بدم)بیان شد.بعدش هم که نظریه میدان بیان شد.
پاد ذرات : دیراک بعد از حل معادله حرکت الکترون آزاد،انرژی را در دو حالت منفی و مثبت بدست آورد که این انرژی منفی را مربوط به پاد ذرات دانست.(پاد ذره الکترون،پازیترون است).

[آسمون]

جدول ذرات بنیادی

[آسمون]

رده بندی ذرات بنیادی بر اساس پنج روش انجام می شود:
1- رده بندی بر اساس بر هم کنش:
برهم کنش های قوی: مربوط به بیشتر ذرات است و هادرون ها در این بر هم کنش ها بوجود می آیند یا واپاشیده می شوند.
بر هم کنش های ضعیف: مربوط به لپتون ها است(لپتون ها تجزیه نمی شوند).
بر هم کنش های الکترو مغناطیسی : فوتون

2-رده بندی بر اساس فرآورده واپاشی:
بر این اساس عددی به نام عدد باریونی (b) تعریف می کنند که برابر تعداد پروتون هایی است که در آخرین واپاشی ظاهر می شوند.
نکته : پاد باریون ها ،عدد باریونی منفی دارند.

3-رده بندی بر اساس سرعت واپاشی:
ذراتی را که در زمان هایی حدود 10 به توان 10 ثانیه واپاشیده می شوند را ذرات شگفت می گویند.
ذراتی را که در زمان هایی حدود10 به توان منفی 23 ثانیه واپاشیده می شوند را ذرات غیر شگفت می گویند.
بر این اساس عددی به نام عدد شگفت(s) تعریف می کنند که برای ذرات غیر شگفت داریمs=0 .

4-رده بندی بر اساس دینامیک درونی(اسپین):
می دانیم که وقتی به دنیای ذرات کوانتومی می رویم،همه چیز کوانتیده می شود،حتی تکانه زاویه ای،پس هر ذره با تکانه زاویه ای مشخصی می چرخد.عدد اسپین را با j نشان می دهند که می تواند مقادیر صحیح و نیمه صحیح بگیرد.
نکته:
اسپین: امکان چرخش ذره حول یک محور را اسپین گویند.

5- رده بندی بر اساس بار الکتریکی(آیزو اسپین): می توان فرض کرد که قوانین حاکم بر اسپین معمولی ذرات،بر نوع دیگری کمیت که وابسته به بار است نیز حاکم است و این کمیت را اسپین ایزوتوپی (آیزو اسپین) می گویند و با i نمایش می دهند. تعداد جهت هایی که اسپین ایزوتوپی می تواند بگیرد،از رابطه 2i+1 تعیین می شود.
توضیح خودمونی: مثلا پروتون و نوترون رو در نظر بگیرید،پروتون بارش مثبت است و نوترون بار نداردیعنی به طور کلی می توانند دو حالت داشته باشند.اگر i مربوط به پروتون و نوترون رو برابر 1/2 بگیریم و در فرمول بالا بذاریم،2 بدست می آید،یعنی می توانیمپروتون و نوترون رو یک ذره بگیریم(نوکلئون).در واقع این دو ذره یکی هستند،یا می توان گفت این دو،ایزوتوپ اسپینی هم هستند.(من که خودم نفهمیدم چی گفتم،امید وارم متوجه شده باشید)
نکته:آیزو اسپین مربوط به خانواده ی هادرون هاست.

جدول ویژگی ها

[آسمون]

راه هشت گانه:
موری گلمن،مندلیف ذرات بنیادی بوده و راه هشت گانه خود را در مورد باریون ها و مزون ها ارائه کرد.او بیان کردکه باریون ها و مزون ها (هادرون ها) نسبت به ویژگی هایشان،به شکل های هندسی مرتب می شوند.
در راه هشتگانه باریونی،8 باریون سبک را در یک شش ضلعی جا داده که 2 تادر وسط قرار می گیرند.خطوط افقی این شش ضلعی مربوط به s(عدد شگفت) است که ذرات دارای عدد شگفت یکسان،در آن جا می گیرند و خطوط مورب مربوط به بار الکتریکی ذرات(Q) است. و همچنین راه هشت گانه مزونی.

[آسمون]

مدل کوارک:
دو دانشمندبه نام های گلمن و تسوایک به طور جدا گانه توضیح فیزیکی ساده ای برای موفقیت راه هشت گانه ارائه کردند،آنها در یافتند که موفقیت گروه های هشت تایی در صورتی قابل درک می شود که آنان را متشکل از اجزای بنیادی تری بدانیم،آنها هادرون ها را متشکل از اجزایی به نام کوارک دانستند. کوارک ها دارای خواص غیر معمولی هستند،مثلا بار الکتریکی آنها باید کسری از بار پروتون یا الکترون باشد و یا اینکه عدد باریونی آنها برابر 1/3 است و این یعنی اینکه هر باریون که عدد باریونی برابر 1 دارد،از سه کوارک ساخته شده است. و هر مزون که عدد باریونی صفر دارد،از یک کوارک و پاد کوارک تشکیل شده است. تا اینجای بحث می شود به 3 کوارک اصلی (up,down,strange) که به ترتیب و به طور اختصار با u,d,s نشان داده می شوند،اشاره کرد.
نکته : هر کدام از این کوارک ها ،پاد کوارک هم دارد،که با,¯s ¯u,¯d نشان می دهیم.

[آسمون]

ویژگی های کوارک ها:

با داشتن ویژگی های هادرون ها از قبیل بار الکتریکی ،اسپین و عدد باریونی و همچنین ویژگی هایی که از سه کوارک فوق داریم،می توان تشخیص داد که هر هادرون از چه نوع کوارکی تشکیل شده است.
مثلا برای ذره ی ++δ داریم: , b=1 q=+2 , j=3/2
پس می توان به این صورت نشان داد:

یا برای مزون رو : Q=1 , j=1 , b=0

[آسمون]

در سال 1974 ذره جدیدی به نام Ψ/J (سای/جی) کشف شد که مزون بود و با هیچ کوارک و پاد کوارکی که تا آن زمان شناخته شده بود،قابل توجیه نبود بنابر این کوارک جدیدی به نام charm(افسون) معرفی کردند و به تبع آن عدد C(عدد افسون)نیز معرفی شد که برای این کوارک عدد افسون برابر 1 است اما برای کوارک های دیگر برابر صفر است.خصوصیات این کوارک در جدول آمده است.

پس از کوارک C تصوری که برای دانشمندان بوجود آمد،این بود که کوارک ها به صورت زوج هستند پس به این ترتیب وجود یک زوج کوارک دیگر را نیز پیش بینی کردند (کوارک تَه b و کوارک سَر t) (اینجا آدم یاد این حرف خدا میوفته که همه چیز را زوج آفریدیم)

[آسمون]

اصل طرد پائولی که خاطرتون هست؟؟ این اصل بیان می کرد که هیچ دو زوج الکترونی(به طور کل ذرات) با اسپین یکسان نمی توانند کنار هم قرار بگیرند،اما همانطور که دیدید در ذره ی Δ++ هر سه آنها اسپین یکسان دارند در اینجا دو حالت پیش می آید 1-اینکه کوارک ها از اصل طرد پائولی تبعیت نمی کنند2- یا اینکه این سه کوارک که هر سه هم از نوع u هستند ،شبیه به هم نیستند و در چیزی مانند رنگ متفاوت هستند و سه رنگ سبز ،قرمز و زرد را به کوارک ها نسبت دادند.
اگر چه کوارک ها به طور انفرادی رنگ دارند اما رنگ خالص ذرات شناخته شده پایه ، بی رنگ است و این رنگ ها خواصی از کوارک ها هستند.

در کل دو چیز برای توصیف یک کوارک لازم است ، اولا باید مشخص کنیم در مورد کدام یک از کوارک ها (u,d,s,c,t,b) صحبت می کنیم،ثانیا رنگ آن را تعیین کنیم. به ویژگی اول ، طعم کوارک می گویند.


بنا بر این برخی می گویند که 6 کوارک وجود دارد،برخی دیگر می گویند که 18 کوارک و برخی نیز پاد کوارک ها را نیز به حساب می آورند و به طور کلی کوارک ها را 36 تا می دانند.

[آسمون]

خوب دوستان امید وارم که مفید بوده باشم، اگه جایی اشتباه نوشتم(املایی) به بزرگی خودتون ببخشید و اگه جایی اطلاعات غلط دادم بگید تا درستش کنم.و اگر کسی سوالی داره بره در موردش تحقیق کنه بیاد واسه دوستاش کنفرانس بده شوخی کردم،بنده تا جایی که بتونم در خدمتم،اساتید محترم هم که هستندو کمک می کنند ایشالله.