ساختمان ماده

*  اتم از چه تشکیل شده است؟

* چه چیزی هسته اتم را پایدار نگاه می دارد؟

* اگر سعی کنید دو کوارک را از هم جدا کنید، چه اتفاقی می افتد؟

* آیا کوارک ها بنیادین هستند؟

برای یافتن پاسخ سؤالات مطلب زیر را که درباره درون ماده است بخوانید.

ساختار ماده

اتم از یک هسته و یک ابر الکترونی تشکیل شده است. خود هسته نیز از پروتون و نوترون تشکیل شده است. الکترون ها یک حرکت ثابت به دور هسته دارند؛ در حالی که پروتون ها و نوترون ها داخل هسته حرکت می کنند. نوترون ها و پروتون ها هر کدام به تنهایی از سه کوارک (q) ساخته شده اند. تا آن جا که دانشمندان تاکنون دریافته اند، الکترون ها و کوارک ها در میان اجزای بنیادی سازنده مواد، جای می گیرند.

ایده های انقلابی

در تاریخ علم زمان هایی هست که کارها و پژوهش ها تنها با بیان ایده های انقلابی و نوگرا به نتیجه می رسند.

نیکلاس کوپرینک با بیان این ایده که خورشید در مرکز منظومه ی شمسی است، جهشی بزرگ را انجام داد. همچنین آلبرت اینشتین ( برنده جایزه ی نوبل 1921 ) هنگامی که در نظریه نسبیت خود بیان کرد که سرعت نور ثابت است و حد بالای سرعت ها است، چنین جهشی را انجام داد.

یک سؤال بی پاسخ

در دهه 1930 دیدگاه انسان نسبت به اتم به یک مرحله بحرانی و سرنوشت ساز رسیده بود. دانشمندان فهمیده بودند که اتم ها از یک هسته که متشکل از پروتون ها و نوترون هاست ( کشف شده توسط جیمز چادویک، برنده جایزه نوبل 1935 ) و یک ابر الکترونی ( کشف شده توسط جوزف جان تامسون برنده جایزه نوبل 1906 ) تشکیل شده اند و چنین فکر می کردند که این سه ذره، حالت های بنیادین همه مواد هستند.

اماسؤال همچنان پا برجا بود:

چگونه هسته ها پایدار می مانند، در حالی که پروتون های درون آن همدیگر را دفع می کنند؟ چه چیزی اجزای هسته را کنار هم نگه می دارد؟

این سؤال دانشمندان را وادار به انجام آزمایش هایی با شتاب دهنده های ذرات کرد تا بر هم کنش های نوترون و پروتون را مطالعه کنند. تا این گونه پی به نحوه رفتار آن ها ببرند. هر چند، در این راه علاوه بر بررسی نوترون ها و پروتون ها انواع گوناگونی از ذرات نا آشنا نیز به دست آمد، این پدیده ها خود نیز تعداد زیادی سؤال را به همراه آوردند که سرانجام منجر به فهم و دید تازه ای نسبت به ساختار بنیادین هسته شد.

ابزار ردیابی

وسیله هایی همانند اتاقک حباب (ساخته شده توسط دونالد گلاسر برنده جایزه نوبل 1960 ) برای دست یابی به دیدگاه تازه ما نسبت به مواد بسیار مفید و لازم بودند. ایده اصلی این دستگاه این است که اگر ذرات باردار را به درون مایعی پرتاب کنیم که تا بالاتر از نقطه جوش آن گرم شده باشد، ردی از حباب پشت سر خود برجا می گذارند. از روی این رد و شکل آن می توان ویژگی های مهم ذره، همانند بار و جرم آن را به آسانی به دست آورد.

چندین ذره جدید با این وسیله کشف شد. و سؤال دیگری برای دانشمندان پیش آمد:

مترجم: احسان انصاری