خبرگزاری ذرات

پزشک‌ها برای هر دردی، داروی مخصوص و جداگانه ای دارند و راهی هم برای درمان آن پیشنهاد می کنند. اگر سرتان درد می‌کند، این قرص را بخورید، پایتان درد می‌کند، آن یکی قرص را. دندانتان خراب شده، بکش و بیندازش دور. اما فیزیکدان‌ها از این که برای هر اتفاقی یک دلیل مخصوص و برای هر مسئله ای یک راه حل جداگانه پیدا کنند خوششان نمی آید. آن‌ها می‌خواهند کلیدی بسازند که همه ی درهای دنیا را باز کند؛ یا لااقل خیلی از درها را.

گویی این علاقه آن‌ها، ناشی از تنبلی آن ها است، ولی چون تنبل های باهوشی بوده و هستند، بالاخره راه حل مسئله را پیدا کردند. آنقدر گشتند و چون و چرا کردند و جلو رفتند تا همه ی اتفاق های دنیا را فقط با سه دلیل توضیح دادند، این همان سه کلیدی بود که همه ی درها را باز می‌کرد. بعد هم کل دنیا را درون  یک جدول بیست ،سی، خانه ای قرار دادند و گفتند " بفرمایید! همه ی دنیا از همین ذره های بنیادی ساخته شده "

برای دیدن این بخش شما به نرم افزار جاوا نیاز دارید

هر لحظه در دنیا اتفاقات گوناگونی رخ می دهد. من روی زمین نشسته ام، نه در آن فرو می‌روم و نه در هوا معلق می‌شوم . با خودکار روی کاغذ می‌نویسم. پروتون‌ها و نوترون‌ها آرام و ساکت درون هسته ی اتم نشسته اند و الکترون‌ها دورشان می‌گردند. بخاری هوا را گرم می‌کند. دلیل هر کدام از این اتفاق‌ها را که دلتان می‌خواهد از یک فیزیک دان بپرسید. نه هول می‌شود، نه فرار می‌کند. مسئول هر اتفاق، یک یا چندتا از نیروهای بنیادی اند.

اگر داستان به جرم مربوط باشد، نیروی گرانش خود را نشان می دهد ؛ مثل همان داستان من و زمین و هوا!

اگر به بار الکتریکی و نیروهای بین اتم‌ها و مولکول‌ها مربوط باشد، مسئول آن نیروی الکترومغناطیسی است ( اینکه می‌توانم با خودکار روی کاغذ بنویسم هم به نیروی الکترومغناطیس مربوط است، باورتان می‌شود؟) و اگر قضیه خیلی خصوصی باشد و فقط مربوط به هسته ی اتم و نوترون ها شود، دو نیروی دیگر مطرح می شود: نیروی هسته ای قوی و هسته ای ضعیف.

تا به حال همه ی چراهای دنیا را جواب داده ایم، اما یک سئوال دیگر هم می‌شود پرسید: " این چیست؟ " هزار نوع ماده ی مختلف در دنیا وجود دارد. هر کدام هم اسم مخصوص به خود را دارد. اما اگر از یک فیزیکدان بپرسید دنیا از چه چیز ساخته شده، جدول جادویی اش را نشانتان می‌دهد و می‌گوید " از همین چند ذره. " فیزیکدان‌ها همیشه جواب های قشنگی برای هر سئوالی دارند: قشنگ و بنیادی!

ذره‌هایی که دنیا را می‌سازند، دو دسته اند: آن‌هایی که تحت تأثیر نیروی هسته ای قرار می‌گیرند و آن هایی که قرار نمی گیرند. دسته ی اول، "کوارک" نام دارند، دسته ی دوم "لپتون". مثلاً الکترون نوعی لپتون است، اما پروتون و نوترون هر کدام از سه کوارک ساخته می‌شوند.

ببین می‌توانی با ذره های بنیادی، یک اتم بسازی؟ بازی کن!

هر ذره یک پاد ذره دارد. خصوصیات پادذره، معکوس ذره است. مثلاً اگر بار الکتریکی ذره مثبت باشد، پادذره منفی است. خصوصیاتی هم که معکوس ندارند، در هر دوی آن‌ها مانند هم است. مثلاً جرم هر ذره با پادذره اش برابر است. مثل خواهر و برادر دوقلویی که شبیه ب هم هستند، فقط یکی دختر است و یکی پسر!

ذره و پادذره بسیار به هم شبیه هستند. اگر قرار باشد یک ذره بوجود بیاید، حتماً باید پادذره اش هم به وجود بیاید (انرژی ←ذره + پادذره ) و اگر قرار باشد نابود شود، جتماً باید پادذره اش هم نابود شود. در واقع وقتی ذره و پادذره به هم می‌خورند، هر دو نابود می‌شوند و انرژی تولید می‌کنند ( ذره + پادذره ← انرژی ) و این خاصیت مهم ذرات ماده است.

همه ی ذرات دنیا را می‌توانیم با همین ذره های بنیادی بسازیم.

تا حالا فهمیدیم که هر چه در دنیاست از تعدادی ذره بنیادی درست شده ( اسم و تعدادشان خیلی برایمان مهم نیست! ) و هر اتفاقی در دنیا می‌افتد، اثر یکی از نیروهای بنیادی است. این جا برای آدم های باهوش ( منظور همان فیزیک دان هاست! ) یک سئوال پیش می‌آید.

سئوال: اگر این گونه باشد، آیا به  ذره های بنیادی، نیروهای بنیادی  وارد می‌شود؟

جواب: بله.

ادامه ی سئوال: چه گونه؟

جواب: خب! اگر من بخواهم به شما  نیرو وارد کنم، با دستهایم شما را حل می دهم یا می کشم.

ادامه ی سئوال: حال اگر من یک الکترون باشم و دست نداشته باشم - که معمولاً هم الکترون‌ها دست ندارند - چه گونه می‌توانم یک پروتون را به سمت خودم بکشم  یا یک الکترون را هل بدهم؟

جواب: اگر نتوانم شما را هل دهم از شما خواهش به عقب یا جلو حرکت کنید. الکترون هم در واقع از پیک بادپا استفاده می‌کند! و به پروتون اطلاع می دهد که به سمت آن بیاید. اسم پیک بادپای الکترون، فوتون (Photon) است. فوتون در واقع همان نور است. پس الکترون و پروتون هر وقت بخواهند به هم نیرو وارد کنند، برای هم فوتون می‌فرستند. این فوتون با سرعت نور از یک ذره به ذره ی دیگر می‌رود. وقتی فوتون به ذره ی دوم رسید، این ذره متوجه حضور الکترن در نزدیکی خود می شود و در این لحظه است که الکترون را می‌بیند و نیروی جاذبه به آن وارد می‌شود.

ادامه ی سئوال: آیا الکترون و پروتون همیشه از فوتون استفاده می‌کنند که همدیگر را ببینند؟ مابقی ذره های بنیادی چه کار انجام می دهند؟

جواب: بله. البته فقط الکترون و پروتون نیستند: ببینید! دنیا در واقع یک خبرگزاری بزرگ است که در هر لحظه هزاران هزار خبر در آن رد و بدل می‌شود. هر اتفاق یعنی یک خبر. خبرها دسته بندی می‌شوند به خبرهای گرانشی، خبرهای الکتروضعیف ( خبرهای الکترومغناطیسی + هسته ای ضعیف ) و خبرهای هسته ای قوی. ( اسم این خبرها برایتان آشنا نیست؟ ) هر دسته خبر توسط  پیک های مخصوص همان دسته حمل می شوند، پیک های دسته های مختلف با هم در ارتباط نیستند. به این پیک‌ها می‌گوییم ذره های پیمانه ای.

این ذره‌ها گاهی مثل چسب عمل می کنند و باعث می‌شوند ذرات بنیادی یکدیگر را جذب کنند. گاهی هم باعث می‌شوند ذرات بنیادی، دیگر را هل دهند. این که نیروی بنیادی، همیشه جاذبه باشد یا گاهی جاذبه و گاهی دافعه، بستگی به نوع ذره ی پیمانه ای دارد.

خبرهای گرانشی توسط ذره هایی به نام گراویتون (G) به جرم‌ها می‌رسند. گراویتون‌ها ذرات عجیب و غریبی هستند که اطلاعات زیادی از آنها نداریم، اما همیشه باعث می‌شوند دو جرم یکدیگر را جذب کنند. آن‌ها می‌توانندخبرها را تا فاصله های خیلی دور ببرند ولی چسب شان آن قدرها قوی نیست.

خبرهای هسته ای قوی را گلوئون‌ها می‌برند. گلوئون، دو تا پروتون را به هم، دو تا نوترون را به هم، یا یک نوترون را به یک پروتون می‌چسباند. اصلاً گلوئون یعنی چسباننده! همین ذره‌ها باعث می‌شوند پروتون های درون هسته که هم دیگر را دفع می‌کنند، بتوانند کنار هم بمانند. این‌ها فقط می‌توانند در فاصله های خیلی خیلی کوتاه خبر ببرند، اما چسب شان بسیار قوی است.

برای دیدن این بخش شما به نرم افزار جاوا نیاز دارید

بخش الکترو ضعیف، شلوغ  ترین بخش است. چهار ذره ی پِیمانه ای: z و⁺W و^-W و و ( همان فوتون )، این‌ ذرات چسب های قوی دارند، اما چسب آنها معمولاً از گلوئون ضعیف تر است. بعضی هاشان فقط تا فاصله های کوتاه و بعضی از آنها تا فاصله های خیلی دورخبر می‌برند .

هیجان انگیزترین بخش داستان را به انتهای مقاله موکول کردیم : ذره هایی وجود دارند که نه ذره ی پیمانه ای اند، نه مثل ذرات مادی. یعنی پاد ماده ندارند. خودشان تنهایی به وجود می‌آیند و از بین می‌روند، مستقلِ مستقل.این ذرات "هیگز" نام دارند.به همین دلیل خود را آماده می کنیم تا ببینیم در سال 2007 در مرکز تحقیقات سرن (CERN) وجود این ذرات تأیید می شود یا نه؟

نویسنده:فاطمه مصلح زاده