ذرات بنيادي اگر همواره مانند گذشته بينديشيد، هميشه همان چيزهايي را به‌دست مي‌آوريد كه تا بحال كسب كرده‌ايد
فاينمن
مقدمه اي بر ذرات بنيادي
همانطور که از نام اين علم مشخص است شاخه اي از علم بزرگ فيزيک است . اين علم به بررسي ذرات ساختاري جهان مي پردازد و به ما مي گويد که اين ذرات چگونه با هم در کنش و واکنش هستند . اين علم تحقيق هايي بر روي ذرات زير اتمي و ساختار آنها نيز دارد . اين تحقيقات توسط شتاب دهنده هاي بزرگ صورت مي گيرد .
قبل از بحث در مورد تقسيم بندي ذرات بنيادي بايد چند نکته ي خاص در مورد اين ذرات توجه کنيم ؛ به نکات زير توجه کنيد :
اسپين
اسپين مي تواند به اين صورت شرح داده شود که « اسپين ميزان حرکت زاويه اي يک ذره است » . حرکت زاويه اي يکي از واقعيت هايي است که در دل ذره جاي دارد و يکي از خواص آن به شمار مي آيد ، مانند : جرم يک ذره . اسپين اندازه ي حرکت در تمام مراحل درحرکت و انرژي ثابت به نظر مي رسد .
ميزان اسپين مي تواند به صورتهاي زير باشد :
1- اگر اسپين يک ذره صفر باشد ذره قادر است در يک حالت بماند
spin = 0
2- اگر اسپين ذره يک دوم باشد ذره مي تواند در دو حالت بماند
spin = 1/2
3- اگر اسپين ذره يک باشد آنگاه ذره مي تواند در سه حالت بماند
spin = 1
4 – اگر اسپين ذره دو باشد آنگاه ذره قادر است در سه حالت بماند
spin = 2
براي مثال فرميون ها ( دسته اي از ذره ها هستند که در بخشهاي بعدي در مود آنها به بحث خواهيم پرداخت ) داراي اسپين يک دوم هستند
spin = 1/2
رنگ
خاصيت ديگري که از ذرات بنيادي به نمايش در مي يايد ويژگي است که به رنگ معروف است . اين خاصيت در کوارکها تعريف مي شود ( در قسمت هاي بعدي در مورد کوارک ها بحث مي کنيم ) از اين جهت کوارک ها را به سبز و قرمز و آبي دسته بندي مي کنند . ممکن است در ذهن شما اين موضوع تداعي شود که واقعا" اين موضوع در مورد کوارک ها صدق مي کند ، اما اين تفکري نا آگاهانه است ، اين تقسيم بندي از لحاظ بار آنها است . مي دانيم که هر ذره ي آزاد در طبيعت رنگ سفيد دارد ، هرچند که کوارک ها به طور آزاد يافت نمي شوند .
پاد ماده و ذرات مجازي
هر ذره داراي ذره اي مشابه خود ولي با بار مخالف خود است که ضد ذره يا پاد ذره نام مي گيرد . براي مثال بار الکترون منفي است ولي ذره اي همانند الکترون وجود دارد که پوزيترون ناميده مي شود و بار آن بر خلاف الکترون است يعني مثبت است . پاد ماده يک اصطلاح است و هر دو اين ذرات ماده هستند . حال ممکن است که بگوئيم در اين صورت پروتوني داريم در بخش تقسيم بندي ذرات متوجه پاسخ اين سؤال خواهيد شد .
براساس اصل عدم قطعيت مکانيک کوانتوم خلاء هيچ گاه به طور مطلق خالي نيست بلکه در آن ذرات و پاد ذراتي وجود دارد که مجازي هستند و قابل رؤيت نيستند پس اين فضا به طور % 100 خالي نيست .
تقسيم بندي ذرات بنيادي
حال که مقدمه اي از بعضي خواص ذرات را دريافتيم مي توانيم آنها را تقسيم بندي کنيم . ذرات به طور کلي به دو دسته فرميون ها
Fermions
يا ماده سازها و بوزون ها
Bosons
و يا ذرات حمل کننده ي نيرو تقسيم مي شوند
همانطور از نام فرميون ها بر مي آيد در ساختن ماده نقش دارند . فرميون ها خود به دو دسته ي کوارک ها
Quarcks
و لپتون ها
Lepton
تقسيم مي شوند . در اينجا خاصيت اسپين را به ياد آوريد ؛ تمام فرميون ها داراي اسپين يک دوم هستند
Fermions have spin 1/2
حال به شرح کوارک ها که خود دسته اي از فرميون ها هستند مي پردازيم . کوارک ها خود به 6 دسته تقسيم مي شوند که عبارتند از :
1- کوارک
up
يا بالا : اين کوارک جرمي معادل
0/004 GeV/c²
دارد و بار الکتريکي آن دو سوم است
. charge = 2/3
2- کوارک
down
يا پائين : اين کوارک جرمي معادل
GeV/c² 0/08
دارد و بار آن منفي يک سوم است
. charge = -1/3
3- کوارک
charm
يا افسون : اين کوارک جرمي معادل
1/5 GeV/c²
است و باري در حدود دو سوم دارد
charge = 2/3
4- کوارک
strange
يا عجيب : اين کوارک جرمي برابر با
0/15 GeV/c²
دارد و بار آن منفي يک سوم است
charge = -1/3
5- کوارک
top
يا سر : اين کوارک جرمي معادل
176 GeV/c²
دارد و بارش برابر دو سوم است
charge = 2/3
6- کوارک
bottom
يا زير : اين کوارک جرمي برابر با
4/7 GeV/c²
دارد و بار الکتريکي آن برابر منفي يک سوم است
charge = -1/3
اين اطلاعات در جدول زير قابل مشاهده است
نام کوارک
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
Up يا بالا
1/2
0/004
2/3
Down يا پائين
1/2
0/08
-1/3
Charm يا افسون
1/2
1/5
2/3
Strange يا عجيب
1/2
0/15
-1/3
Top يا سر
1/2
176
2/3
Bottom يا زير
1/2
4/7
-1/3
همانطور که مي دانيم کوارک ها ذرات سازنده ي نوکلئون ها ( نوترون ها و پروتون ها ) هستند . اما از ميان اين شش نوع کوارک فقط دو نوع از آنها که بالا و پائين هستند در ساختمان نوکلئون ها هستند . براي مثال يک نوترون از يک کوارک بالا و دو کوارک پائين ساخته شده است . حالا که ما اطلاعات بار کوارک ها را داريم مي توانيم ثابت کنيم که يک نوترون خنثي است .
2/3 – 1/3 – 1/3 = 0
پس بار نوترون خنثي است
به طور کلي ذراتي که از کوارک ساخته مي شوند به هادرون نام دارند . ذراتي که از کوارک تشکيل شده به شرح زير هستند
1- مزون ها
Mesons
اين ذرات از دو کوارک تشکيل شده اند . و ناپايدار هستند . پيون ها و کاوون ها از اين دسته اند براي مثال يک پيون از يک آنتي کوارک پائين و يک کوارک بالا ساخته شده است
2- باريون ها
Baryons
اين ذرات از سه کوارک تشکيل شده اند مانند پروتون ها و نوترون ها . يک پروتون از دو کوارک بالا و يک کوارک پائين تشکيل شده است
3- به تازگي گفته مي شود که ذره اي پنج کوارکي نيز کشف شده است البته چون طول عمرش بسيار کوتاه است به آن ذره ي تشديدي گفته مي شود ذره ي تازه کشف شده
1/5 GeV/c²
جرم دارد . البته وجود اين ذره توسط دانشمندان آلماني ، ژاپني و آمريکايي نيز تأييد شده است . هنوز براي اين ذره جاي تحقيق وجود دارد
حال به بازگو کردن دسته ي ديگر فرميون ها يعني لپتون ها مي پردازيم . لپتون ها درست همانند کوارک ها به 6 دسته تقسيم مي شوند . به تقسيم بندي زير توجه کنيد .
1- نوترينو الکترون : اين ذره ي جرمي معادل
GeV/c² 0/000000007 >
دارد و بار آن صفر است
charge = 0
2- الکترون : اين ذره جرمي برابر با
0/00051 GeV/c²
و بار آن منفي يک است
charge = -1
3- نوترينو موئون : اين ذره جرمي معادل
< 0/0003 GeV/c²
دارد و بارش برار صفر است
charge = 0
4- موئون : اين ذره جرمي معادل
0/106 GeV/c²
دارد و بار آن منفي يک است
charge = -1
5- نوترينو تاو : اين ذره جرمي معادل
< 0/03 GeV/c²
دارد و بارش الکتريکي آن صفر مي باشد
charge = 0
6- تاو : اين ذره جرمي در حدود
1/7771 GeV/c²
دارد و بارش منفي يک است
charge = -1
اين اطلاعات را در جدول زير مي توانيد مشاهده کنيد
نام لپتون
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
نوترينو الکترون
1/2
0/000000007 >
0
الکترون
1/2
0/00051
-1
نوترينو موئون
1/2
< 0/0003
0
موئون
1/2
0/106
-1
نوترينو تاو
1/2
< 0/03
0
تاو
1/2
1/7771
-1
حال که طبقه بندي فرميون ها را دريافتيم مي توان اتم را با ساختار فرميوني توصيف کرد ، در هسته ي اتم نوکلئون ها وجود دارند که خود از کوارک ها ساخته شده اند . الکترون ها که نوعي لپتون هستند در گرداگرد اتم در اوربيتال ها در چرخش هستند پس واحد هاي مولکولي که اتم ها هستند از فرميون ها تشکيل شده اند .
با اين وجود مي توان تقسيم بندي ديگري نيز انجام داد که به اين صورت است . هر ذره ي سبک از الکترون موزون ناميده مي شود و موزون ها خود سه دسته اند که عبارت است از :
1- مو موزون
2- پي موزون
3- کا موزون
اگر ذرات تشکيلي از پروتون سنگين تر باشند در اين صورت يک هيپرون داريم که هيپرون ها خود به دسته هاي زير تقسيم بندي مي شوند .
1- هيپرون لاندا
2- هيپرون کسي
3- هيپرون سيگما
4- هيپرون امگا
در بخش لپتون ها از واژه اي به نام نوترينو استفاده کرديم ، خوب است که بدانيم نوترينو ذره اي بنيادي است که با سرعت نور حرکت مي کند گفته مي شود که اين ذره داراي جرم سکون نيست ، ولي به نظر مي آيد که جرمي در حدود 14 تا 16 الکترون ولت داشته باشد . اگر اين جرم تصديق شود در رأي ما درباره ي هستي تغيير داده شود . اين ذره از واپاشي بتاي هسته هاي اتمي به همراه يک زوج الکتروني و پوزيتروني آزاد مي شود .
قبل از اينکه در زمينه بوزون ها به بحث بپردازيم لازم است که مطالبي در مورد چهار نيروي بنيادي بدانيم ، پس به مطالب زير توجه کنيد
1- نيرو ي گرانش : اين نيرو در ميان چهار نيروي ديگر که شرح خواهيم داد ضعيف به نظر مي رسد ، همانطور که مي دانيم ميدان گرانش در تمام اجسام جرم دار مشاهده مي شود . براساس يافته هاي نيوتن نيروي گرانش بين دو جسم برابر با حاصل ضرب جرم آنها بر مجذور فاصله ي آنها است . اين ميدان در نجوم کاربرد دارد زيرا اين نيرو در فاصله هاي زياد کارگر است . براي مشخص کردن ضعيفي آن مي توان از دو ذره استفاده کرد اگر نيرو گرانش بين آنها را محاسبه کنيم و با مقدار به دست آمده ي نيرو الکترومغناطيسي در رابطه کولن مقايسه کنيم در مي يابيم که اين نيرو حدود ده به توان چهل بار از نيرو ي الکترومغناطيسي کوچکتر است . از روي اين ناچيزي بعضي از دانشمندان آن را در نظر نمي گيرند
2- نيروي الکترو مغناطيسي : وقتي قصد بحث از اين نيرو را داريم بايد در مورد بارها سخن گوئيم . براي مثال نيروي جاذبه بين دو
بار ناهمنام و ... اين ذره توسط ذراتي که عضو بوزون ها هستند در ادامه مقاله آنها را شرح خواهيم داد حمل مي شوند و بر آنها ذرات نيرو اعمال مي کنند . اين نيرو نسبت به گرانش قوي تر است
3- نيروي پر قدرت کوارک : در ابتدا از رنگ کوارک ها سخن به ميان آمد اين نيرو به نيروي رنگ نيز معروف است . اين نيرو کوارک ها در پروتون ها و نوترون ها و پروتون ها را در هسته در کنار هم قرار مي دهد
4- نيروي ضعيف : اين نيرو در فاصله هاي بسيار کم کارگر است . اين نيرو در ذره هايي مشاهده مي شود که نه حالت دوم و نه حالت سوم بر آنها اثر مي کند . اين نيرو کوارکها و لپتون هاي سنگين به کوارک ها و لپتون هاي سبکتر وا مي پاشاند
حالا که مقدمه از نيرو هاي بنيادي به دست آوردم قادريم دسته ي ديگر از ذرات را که بوزون نام دارند و نيرو را حمل مي کنند شرح دهيم ، در واقع شرح بالا به درک بهتر اين مطلب کمک خواهد کرد
بوزون ها خود بر هفت دسته اند که عبارتند از
1- گراويتون : گفته مي شود که اين ذره نيروي گرانش را حمل مي کند هرچند که تاکنون مشاهده نشده است . اين ذره اسپيني برابر با 2 دارد و جرمش صفر است همچنين بار آن نيز صفر است
2- فوتون : اين ذرات نيروي الکترومغناطيسي را حمل مي کنند و در واقع در ميان بارها به پرواز درآمده و موجب ايجاد اين نيرو در ميان آنها مي شود اين نيرو جرم صفر را دارا است بار آن نيز صفر است ، همچنين اسپيني معادل يک دارند . گفتني است که اين ذرات مشاهده شده اند
3- ذرات
W+ and W-
که عامل واپاشي لپتون ها وکوارک هاي سنگين هستند هر کدام شامل يک ذره باردار و خنثاي
z
مي باشند حمل کننده ي نيروي ضعيف مي باشند . گفتني است که ذرات
W+ and W-
به ترتيب از چپ به راست داراي جرم هاي
GeV/c² 80 وGeV/c² -80
هستند . همچنين ذره ي
z
داراي جرم
91GeV/c²
است . بار ذرات
w
به همان ترتيب بالا برابر 1 و 1- است و بار
z
نيز 0 است . اسپين همه ي اينها يک است . اين ذرات مشاهده شده اند
4- گلوئون : گفته مي شود که اين ذره حمل کننده ي نيروي رنگ است . البته اين ذره به طور مستقيم مشاهده نشده است بلکه به طور غيرمستقيم رؤيت شده است . اين ذره اسپيني برابر يک دارد و جرم و بارش صفر هستند
ذره ي ديگري به نام هگز نيز وجود دارد که هنوز مشاهده نشده است . گفته مي شود که اسپين آن صفر است و و بارش نيز صفر است . همچنين جرمي معادل
> 78 GeV/c²
دارد گفته مي شود اين ذره در کنش ها ميداني ايجاد مي شود که توسط هگز حمل مي شود . هگز يکي از سه حرف اصلي نظريه ي
CPH
است که
H
آخر همان واژه ي
Higgs
است
اين اطلاعات در جدول زير قابل مشاهده است
نام بوزون
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
گراويتون
2
0
0
فوتون
1
0
0
W+
1
80
1
W-
1
-80
-1
Z
1
91
0
گلوئون
1
0
0
هگز
0
78
0
اين خلاصه اي از تقسيم بندي ذرات بنيادي در علم فيزيک بنيادي بود
فاينمن
مقدمه اي بر ذرات بنيادي
همانطور که از نام اين علم مشخص است شاخه اي از علم بزرگ فيزيک است . اين علم به بررسي ذرات ساختاري جهان مي پردازد و به ما مي گويد که اين ذرات چگونه با هم در کنش و واکنش هستند . اين علم تحقيق هايي بر روي ذرات زير اتمي و ساختار آنها نيز دارد . اين تحقيقات توسط شتاب دهنده هاي بزرگ صورت مي گيرد .
قبل از بحث در مورد تقسيم بندي ذرات بنيادي بايد چند نکته ي خاص در مورد اين ذرات توجه کنيم ؛ به نکات زير توجه کنيد :
اسپين
اسپين مي تواند به اين صورت شرح داده شود که « اسپين ميزان حرکت زاويه اي يک ذره است » . حرکت زاويه اي يکي از واقعيت هايي است که در دل ذره جاي دارد و يکي از خواص آن به شمار مي آيد ، مانند : جرم يک ذره . اسپين اندازه ي حرکت در تمام مراحل درحرکت و انرژي ثابت به نظر مي رسد .
ميزان اسپين مي تواند به صورتهاي زير باشد :
1- اگر اسپين يک ذره صفر باشد ذره قادر است در يک حالت بماند
spin = 0
2- اگر اسپين ذره يک دوم باشد ذره مي تواند در دو حالت بماند
spin = 1/2
3- اگر اسپين ذره يک باشد آنگاه ذره مي تواند در سه حالت بماند
spin = 1
4 – اگر اسپين ذره دو باشد آنگاه ذره قادر است در سه حالت بماند
spin = 2
براي مثال فرميون ها ( دسته اي از ذره ها هستند که در بخشهاي بعدي در مود آنها به بحث خواهيم پرداخت ) داراي اسپين يک دوم هستند
spin = 1/2
رنگ
خاصيت ديگري که از ذرات بنيادي به نمايش در مي يايد ويژگي است که به رنگ معروف است . اين خاصيت در کوارکها تعريف مي شود ( در قسمت هاي بعدي در مورد کوارک ها بحث مي کنيم ) از اين جهت کوارک ها را به سبز و قرمز و آبي دسته بندي مي کنند . ممکن است در ذهن شما اين موضوع تداعي شود که واقعا" اين موضوع در مورد کوارک ها صدق مي کند ، اما اين تفکري نا آگاهانه است ، اين تقسيم بندي از لحاظ بار آنها است . مي دانيم که هر ذره ي آزاد در طبيعت رنگ سفيد دارد ، هرچند که کوارک ها به طور آزاد يافت نمي شوند .
پاد ماده و ذرات مجازي
هر ذره داراي ذره اي مشابه خود ولي با بار مخالف خود است که ضد ذره يا پاد ذره نام مي گيرد . براي مثال بار الکترون منفي است ولي ذره اي همانند الکترون وجود دارد که پوزيترون ناميده مي شود و بار آن بر خلاف الکترون است يعني مثبت است . پاد ماده يک اصطلاح است و هر دو اين ذرات ماده هستند . حال ممکن است که بگوئيم در اين صورت پروتوني داريم در بخش تقسيم بندي ذرات متوجه پاسخ اين سؤال خواهيد شد .
براساس اصل عدم قطعيت مکانيک کوانتوم خلاء هيچ گاه به طور مطلق خالي نيست بلکه در آن ذرات و پاد ذراتي وجود دارد که مجازي هستند و قابل رؤيت نيستند پس اين فضا به طور % 100 خالي نيست .
تقسيم بندي ذرات بنيادي
حال که مقدمه اي از بعضي خواص ذرات را دريافتيم مي توانيم آنها را تقسيم بندي کنيم . ذرات به طور کلي به دو دسته فرميون ها
Fermions
يا ماده سازها و بوزون ها
Bosons
و يا ذرات حمل کننده ي نيرو تقسيم مي شوند
همانطور از نام فرميون ها بر مي آيد در ساختن ماده نقش دارند . فرميون ها خود به دو دسته ي کوارک ها
Quarcks
و لپتون ها
Lepton
تقسيم مي شوند . در اينجا خاصيت اسپين را به ياد آوريد ؛ تمام فرميون ها داراي اسپين يک دوم هستند
Fermions have spin 1/2
حال به شرح کوارک ها که خود دسته اي از فرميون ها هستند مي پردازيم . کوارک ها خود به 6 دسته تقسيم مي شوند که عبارتند از :
1- کوارک
up
يا بالا : اين کوارک جرمي معادل
0/004 GeV/c²
دارد و بار الکتريکي آن دو سوم است
. charge = 2/3
2- کوارک
down
يا پائين : اين کوارک جرمي معادل
GeV/c² 0/08
دارد و بار آن منفي يک سوم است
. charge = -1/3
3- کوارک
charm
يا افسون : اين کوارک جرمي معادل
1/5 GeV/c²
است و باري در حدود دو سوم دارد
charge = 2/3
4- کوارک
strange
يا عجيب : اين کوارک جرمي برابر با
0/15 GeV/c²
دارد و بار آن منفي يک سوم است
charge = -1/3
5- کوارک
top
يا سر : اين کوارک جرمي معادل
176 GeV/c²
دارد و بارش برابر دو سوم است
charge = 2/3
6- کوارک
bottom
يا زير : اين کوارک جرمي برابر با
4/7 GeV/c²
دارد و بار الکتريکي آن برابر منفي يک سوم است
charge = -1/3
اين اطلاعات در جدول زير قابل مشاهده است
نام کوارک
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
Up يا بالا
1/2
0/004
2/3
Down يا پائين
1/2
0/08
-1/3
Charm يا افسون
1/2
1/5
2/3
Strange يا عجيب
1/2
0/15
-1/3
Top يا سر
1/2
176
2/3
Bottom يا زير
1/2
4/7
-1/3
همانطور که مي دانيم کوارک ها ذرات سازنده ي نوکلئون ها ( نوترون ها و پروتون ها ) هستند . اما از ميان اين شش نوع کوارک فقط دو نوع از آنها که بالا و پائين هستند در ساختمان نوکلئون ها هستند . براي مثال يک نوترون از يک کوارک بالا و دو کوارک پائين ساخته شده است . حالا که ما اطلاعات بار کوارک ها را داريم مي توانيم ثابت کنيم که يک نوترون خنثي است .
2/3 – 1/3 – 1/3 = 0
پس بار نوترون خنثي است
به طور کلي ذراتي که از کوارک ساخته مي شوند به هادرون نام دارند . ذراتي که از کوارک تشکيل شده به شرح زير هستند
1- مزون ها
Mesons
اين ذرات از دو کوارک تشکيل شده اند . و ناپايدار هستند . پيون ها و کاوون ها از اين دسته اند براي مثال يک پيون از يک آنتي کوارک پائين و يک کوارک بالا ساخته شده است
2- باريون ها
Baryons
اين ذرات از سه کوارک تشکيل شده اند مانند پروتون ها و نوترون ها . يک پروتون از دو کوارک بالا و يک کوارک پائين تشکيل شده است
3- به تازگي گفته مي شود که ذره اي پنج کوارکي نيز کشف شده است البته چون طول عمرش بسيار کوتاه است به آن ذره ي تشديدي گفته مي شود ذره ي تازه کشف شده
1/5 GeV/c²
جرم دارد . البته وجود اين ذره توسط دانشمندان آلماني ، ژاپني و آمريکايي نيز تأييد شده است . هنوز براي اين ذره جاي تحقيق وجود دارد
حال به بازگو کردن دسته ي ديگر فرميون ها يعني لپتون ها مي پردازيم . لپتون ها درست همانند کوارک ها به 6 دسته تقسيم مي شوند . به تقسيم بندي زير توجه کنيد .
1- نوترينو الکترون : اين ذره ي جرمي معادل
GeV/c² 0/000000007 >
دارد و بار آن صفر است
charge = 0
2- الکترون : اين ذره جرمي برابر با
0/00051 GeV/c²
و بار آن منفي يک است
charge = -1
3- نوترينو موئون : اين ذره جرمي معادل
< 0/0003 GeV/c²
دارد و بارش برار صفر است
charge = 0
4- موئون : اين ذره جرمي معادل
0/106 GeV/c²
دارد و بار آن منفي يک است
charge = -1
5- نوترينو تاو : اين ذره جرمي معادل
< 0/03 GeV/c²
دارد و بارش الکتريکي آن صفر مي باشد
charge = 0
6- تاو : اين ذره جرمي در حدود
1/7771 GeV/c²
دارد و بارش منفي يک است
charge = -1
اين اطلاعات را در جدول زير مي توانيد مشاهده کنيد
نام لپتون
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
نوترينو الکترون
1/2
0/000000007 >
0
الکترون
1/2
0/00051
-1
نوترينو موئون
1/2
< 0/0003
0
موئون
1/2
0/106
-1
نوترينو تاو
1/2
< 0/03
0
تاو
1/2
1/7771
-1
حال که طبقه بندي فرميون ها را دريافتيم مي توان اتم را با ساختار فرميوني توصيف کرد ، در هسته ي اتم نوکلئون ها وجود دارند که خود از کوارک ها ساخته شده اند . الکترون ها که نوعي لپتون هستند در گرداگرد اتم در اوربيتال ها در چرخش هستند پس واحد هاي مولکولي که اتم ها هستند از فرميون ها تشکيل شده اند .
با اين وجود مي توان تقسيم بندي ديگري نيز انجام داد که به اين صورت است . هر ذره ي سبک از الکترون موزون ناميده مي شود و موزون ها خود سه دسته اند که عبارت است از :
1- مو موزون
2- پي موزون
3- کا موزون
اگر ذرات تشکيلي از پروتون سنگين تر باشند در اين صورت يک هيپرون داريم که هيپرون ها خود به دسته هاي زير تقسيم بندي مي شوند .
1- هيپرون لاندا
2- هيپرون کسي
3- هيپرون سيگما
4- هيپرون امگا
در بخش لپتون ها از واژه اي به نام نوترينو استفاده کرديم ، خوب است که بدانيم نوترينو ذره اي بنيادي است که با سرعت نور حرکت مي کند گفته مي شود که اين ذره داراي جرم سکون نيست ، ولي به نظر مي آيد که جرمي در حدود 14 تا 16 الکترون ولت داشته باشد . اگر اين جرم تصديق شود در رأي ما درباره ي هستي تغيير داده شود . اين ذره از واپاشي بتاي هسته هاي اتمي به همراه يک زوج الکتروني و پوزيتروني آزاد مي شود .
قبل از اينکه در زمينه بوزون ها به بحث بپردازيم لازم است که مطالبي در مورد چهار نيروي بنيادي بدانيم ، پس به مطالب زير توجه کنيد
1- نيرو ي گرانش : اين نيرو در ميان چهار نيروي ديگر که شرح خواهيم داد ضعيف به نظر مي رسد ، همانطور که مي دانيم ميدان گرانش در تمام اجسام جرم دار مشاهده مي شود . براساس يافته هاي نيوتن نيروي گرانش بين دو جسم برابر با حاصل ضرب جرم آنها بر مجذور فاصله ي آنها است . اين ميدان در نجوم کاربرد دارد زيرا اين نيرو در فاصله هاي زياد کارگر است . براي مشخص کردن ضعيفي آن مي توان از دو ذره استفاده کرد اگر نيرو گرانش بين آنها را محاسبه کنيم و با مقدار به دست آمده ي نيرو الکترومغناطيسي در رابطه کولن مقايسه کنيم در مي يابيم که اين نيرو حدود ده به توان چهل بار از نيرو ي الکترومغناطيسي کوچکتر است . از روي اين ناچيزي بعضي از دانشمندان آن را در نظر نمي گيرند
2- نيروي الکترو مغناطيسي : وقتي قصد بحث از اين نيرو را داريم بايد در مورد بارها سخن گوئيم . براي مثال نيروي جاذبه بين دو
بار ناهمنام و ... اين ذره توسط ذراتي که عضو بوزون ها هستند در ادامه مقاله آنها را شرح خواهيم داد حمل مي شوند و بر آنها ذرات نيرو اعمال مي کنند . اين نيرو نسبت به گرانش قوي تر است
3- نيروي پر قدرت کوارک : در ابتدا از رنگ کوارک ها سخن به ميان آمد اين نيرو به نيروي رنگ نيز معروف است . اين نيرو کوارک ها در پروتون ها و نوترون ها و پروتون ها را در هسته در کنار هم قرار مي دهد
4- نيروي ضعيف : اين نيرو در فاصله هاي بسيار کم کارگر است . اين نيرو در ذره هايي مشاهده مي شود که نه حالت دوم و نه حالت سوم بر آنها اثر مي کند . اين نيرو کوارکها و لپتون هاي سنگين به کوارک ها و لپتون هاي سبکتر وا مي پاشاند
حالا که مقدمه از نيرو هاي بنيادي به دست آوردم قادريم دسته ي ديگر از ذرات را که بوزون نام دارند و نيرو را حمل مي کنند شرح دهيم ، در واقع شرح بالا به درک بهتر اين مطلب کمک خواهد کرد
بوزون ها خود بر هفت دسته اند که عبارتند از
1- گراويتون : گفته مي شود که اين ذره نيروي گرانش را حمل مي کند هرچند که تاکنون مشاهده نشده است . اين ذره اسپيني برابر با 2 دارد و جرمش صفر است همچنين بار آن نيز صفر است
2- فوتون : اين ذرات نيروي الکترومغناطيسي را حمل مي کنند و در واقع در ميان بارها به پرواز درآمده و موجب ايجاد اين نيرو در ميان آنها مي شود اين نيرو جرم صفر را دارا است بار آن نيز صفر است ، همچنين اسپيني معادل يک دارند . گفتني است که اين ذرات مشاهده شده اند
3- ذرات
W+ and W-
که عامل واپاشي لپتون ها وکوارک هاي سنگين هستند هر کدام شامل يک ذره باردار و خنثاي
z
مي باشند حمل کننده ي نيروي ضعيف مي باشند . گفتني است که ذرات
W+ and W-
به ترتيب از چپ به راست داراي جرم هاي
GeV/c² 80 وGeV/c² -80
هستند . همچنين ذره ي
z
داراي جرم
91GeV/c²
است . بار ذرات
w
به همان ترتيب بالا برابر 1 و 1- است و بار
z
نيز 0 است . اسپين همه ي اينها يک است . اين ذرات مشاهده شده اند
4- گلوئون : گفته مي شود که اين ذره حمل کننده ي نيروي رنگ است . البته اين ذره به طور مستقيم مشاهده نشده است بلکه به طور غيرمستقيم رؤيت شده است . اين ذره اسپيني برابر يک دارد و جرم و بارش صفر هستند
ذره ي ديگري به نام هگز نيز وجود دارد که هنوز مشاهده نشده است . گفته مي شود که اسپين آن صفر است و و بارش نيز صفر است . همچنين جرمي معادل
> 78 GeV/c²
دارد گفته مي شود اين ذره در کنش ها ميداني ايجاد مي شود که توسط هگز حمل مي شود . هگز يکي از سه حرف اصلي نظريه ي
CPH
است که
H
آخر همان واژه ي
Higgs
است
اين اطلاعات در جدول زير قابل مشاهده است
نام بوزون
اسپين
جرم GeV/c²
بار الکتريکي
گراويتون
2
0
0
فوتون
1
0
0
W+
1
80
1
W-
1
-80
-1
Z
1
91
0
گلوئون
1
0
0
هگز
0
78
0
اين خلاصه اي از تقسيم بندي ذرات بنيادي در علم فيزيک بنيادي بود