نیروهای شگفتانگیز طبیعت
(قسمت سوم)
درواقع نیرویی که باعث پایداری هسته اتم می شود نیروی هسته ای قوی نام دارد. پسوند قوی، از شدت این نیرو نسبت به نیروی الکترومغناطیسی حکایت دارد. نیروی هسته ای قوی به قدری کوتاه برد است که حوزه تاثیر آن به درون هسته اتم محدود است و ما هیچ گاه نمی توانیم احساس مستقیم و درک ملموسی مانند آنچه از گرانش و الکترومغناطیس داریم از آن داشته باشیم. اگر یک متر را به ده میلیارد قسمت مساوی تقسیم کنیم، به فاصله ای می رسیم که می توانیم نیروی الکترومغناطیسی بین دو ذره باردار را احساس کنیم ولی برای احساس نیروی هسته ای قوی باید یک متر را ابتدا به یک میلیارد قسمت و سپس هر قسمت را به یک میلیون قسمت دیگر تقسیم کنیم.
پروتون و نوترون که خود از ذراتی کوچک تر به نام کوارک ساخته شده، تحت نفوذ این نیروی قوی قرار دارد. البته اگر یک نوترون پر انرژی وارد یک هسته سنگین مانند اورانیوم 235 شود نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی هسته ای قوی چیره خواهد شد و با متلاشی شدن هسته، انرژی فراوانی آزاد می شود. این پدیده شکافت هسته ای نام دارد و در ساخت بمب اتم از همین قاعده ساده استفاده می شود. ولی نیروها لزوما دو ذره را به سمت یکدیگر نمی کشند. نیروی چهارم نیرویی است که نقش اصلی آن کمک به واپاشی عناصر، تبدیل آنها به عناصر دیگر و ایجاد اثر رادیواکتیویته است.
نیروی هستهای ضعیف
این نیرو باعث واپاشی نوترون و پروتون و تبدیل آنها به یکدیگر است که در نتیجه به هسته یک عنصر به عنصر دیگر تبدیل می شود. این تبدیل عناصر، عامل اصلی پرتوزایی و تولید انرژی هسته ای است. نقش این نیرو در واکنش های هسته ای خورشید و تبدیل هیدروژن به هلیم بسیار حیاتی است.
درواقع نیروی هستهای ضعیف، یکی از چهار نیروی پایه در فیزیک است، که قبل از همه مسئول واپاشی بتا است که در آن یک نوترون به یک پروتون و یک الکترون و یک پادنوترینو تبدیل میشود.
نیروی هستهای ضعیف که بین کوارکها و لپتونها اتفاق میافتد، باعث تبدیل و تبادل انرژی و تکانه بین آنها میشود.
همانند سایر نیروهای پایه در فیزیک، نیروی هستهای ضعیف نیز توسط تبادل بوزونها صورت میگیرد، که در اینجا ذره تبادل شده، Z -بوزون یا یکی ازW -بوزونها (یعنی با بار مثبت یا منفی) میباشد. برد این نیرو خیلی کوتاه تر از نیروی الکترومغناطیسی و با برد نیروی هسته ای قوی قابل مقایسه است.
همکاری شگفتانگیز بین نیروها
هماهنگی نیروهای چهارگانه برای کنترل پدیده های عالم و ایجاد جهان کنونی بویژه برای ایجاد امکان حیات، حیرت انگیز و باورنکردنی است. بهترین نمونه برای نشان دادن این هماهنگی در فرآیند ایجاد انرژی در دل خورشید مشاهده می شود. این فرآیند پیچیده چنین آغاز می شود که نیروی جاذبه میان پروتون های خورشید، آنها را به هم نزدیک می کند.
گاهی دو پروتون به قدری به هم نزدیک می شوند که بر اثر انرژی زیاد خود برای یک لحظه بر نیروی دافعه الکتریکی غلبه و به هم برخورد می کنند. در همین لحظه نیروی ضعیف، یکی از پروتون ها را به نوترون تبدیل می کند و در این هنگام نیروی قوی وارد عمل شده، پروتون و نوترون را به هم پیوند می دهد و اینجاست که هسته هلیم متولد می شود. بر اثر این پیوند، انرژی فراوانی ساطع می شود که به لطف نیروی الکترومغناطیسی به شکل تابش به زمین می رسد.
حیات زمینی آهنگ مناسب سوختن خورشید را مدیون هماهنگی میان این نیروهاست. براستی این سازوکار باورنکردنی را باید حاصل اتفاقات و احتمالات دانست یا هنرنمایی یگانه وجودی هوشمند و مقتدر؟
فرآوری: مریم نایب زاده
بخش دانش و زندگی تبیان
منبع: shegeftiha ,jamejamonline, wikipedia
