تبیان، دستیار زندگی

در این مقاله انواع ذرات زیراتمی (Subatomic Particles) را به طور مختصر معرفی می كنیم.

هادرون – باریون – بوزون – فرمیون – لپتون – بوزون های شاخص – گلوئن – نوترینوها – موئون – مزون – كوارك – پیون و ....


هادرون ها (Hadrons):

ذرات زیراتمی ای هستند كه از فرمیون هایی چون كوارك و آنتی كوارك و بوزون هایی چون گلوئن تشكیل شده اند. این ذرات نیروی قوی هسته ای اعمال می كنند.

هادرون ها مانند دیگر ذرات دارای عدد كوانتومی هستند.

این ذرات ممكن است در دما یا فشار بسیار پایین خودبه خود از بین بروند.



باریون (Baryon):

ذراتی هستند كه از كوارك تشكیل شده اند. برای مثال پروتون از دو كوارك بالا (u) و یك كوارك پایین (d) تشكیل شده و یا نوترون از دو كوارك پایین و یك كوارك بالا تشكیل شده.

انواع باریون طبق مدل استاندارد (SM) به صورت زیر است:


بوزون (Boson):

ذراتی هستند كه داری اسپین صحیح هستند. اكثر بوزون ها می توانند تركیبی باشند اما گروه بوزون های شاخص (Gauge Bosons) از نوع تركیبی نیستند.

در مدل استاندارد بوزون ها ذراتی برای انتقال نیرو هستند كه شامل فوتون ها (انتقال دهنده ی الكترومغناطیس) و گراویتون (انتقال دهنده ی گرانش) نیز می شوند.

اتم ها نیز می توانند بوزون باشند. برای مثال هلیم – 4 یك بوزون با اسپین گویا است.

در كل تفاوت زیادی بین استاتیك فرمیونی (اسپین نیمه صحیح) و بوزونی وجود ندارد مگر در مورد اجرام با چگالی بالا كه این مورد نیز پیرو استاتیك ماكسول – بولتزمن می باشد.

بر همین مبنا هم بوزون ها و هم فرمیون ها ذراتی كلاسیك شناخته می شوند.



بوزون های شاخص (Gauge Bosons):

ذرات بوزونی می باشند كه حامل نیروهای بنیادین طبیعت می باشند. بوزون های شاخص خود 3 دسته اند: فوتون ها – بوزون W&Z (بوزون هایی كه بدون بار الكتریكی هستند را با Z نشان می دهیم و آن دسته ای را نیروهای ضعیف هسته ای دارند با W نشان می دهیم) و گلوئن ها.



گلوئن (Gluon):

ذراتی بدون جرم و خنثی از خانواده ی بوزون های شاخص هستند و دارای اسپین 1 هستند.

این ذرات زیراتمی باعث پایدار بودن كوارك ها در هسته ی اتم (پروتون ها و نوترون ها) در كنار همدیگر می شوند. البته جرم این ذرات از آنجاییكه بسیار كم است (MeV) از آن صرف نظر می شود.



بوزون های W&Z:

جرم بوزون های Z در حدود 91.1876 (GeV/C2) و نوع W آن 80.403 (GeV/C2) می باشد. هردوی آنها دارای اسپین 1 هستند و واكنش آنها از نوع ضعیف می باشد. این بوزون ها از خانواده ی بوزون های شاخص هستند.



نوترینو (Neutrino):

این ذرات از خانواده ی فرمیون ها و گروه لپتون ها هستند و اسپین 0.5 دارند. نوترینوها اغلب تنها توسط نیروهای ضعیف و گرانش واكنش انجام می دهند.

مدل استاندارد پیش بینی كرده كه نوترینوها بدون جرم باشند اما در آزمایشات جرم نوترینو را گرچه بسیار كوچك اما اندازه گیری كرده اند.

نوترینوها اغلب به صورت ذرات منفرد دیده نمی شوند و در قالب الكترون نوترینو (2.2 eV) یا موئون نوترینو (170 KeV) و تاو نوترینو (15.5 MeV) دیده می شوند.

هرچند دانشمندان هنوز یكی بودن پاد نوترینو و نوترینو را تایید نكرده اند اما آزمایشات به روشنی این مطلب را اثبات می كنند. به همین دلیل در مدل استاندارد پاد این ذرات نیز تعریف شده است. (برای مثال الكترون آنتی نوترینو).



موئون (Muon):

این ذرات نیز از خانواده ی فرمیون ها و گروه لپتون ها هستند و دارای اسپین 0.5 می باشند.

باز این ذرات همانند الكترون است و جرمشان 105.6583 (MeV/C2) می باشد.

اعمال واكنش در این ذرات به صورت نیروهای گرانشی و الكترومغناطیسی و همچنین نیروهیا ضعیف هسته ای است. این ذرات دارای پاد نیز می باشند.

عمر این ذرات اغلب بیش از 2.2 میكروثانیه نیست كه همین گونه نیز از دیگر لپتون ها و مزون ها عمر بیشتری دارند.

موئون با جذب الكترون می تواند اتم موئونیم (Muonium) را بسازد كه شعاع آن تقریبا برابر با هیدروژن است. به همین دلیل تا به حال این ذرات در اتم دیده نشده اند.



مزون (Meson):

مزون نوعی هادرون با اسپین صحیح می باشد. مزون ها اصولا تركیبی هستند به صورتیكه در آنها كوارك و آنتی كوارك هم دیده می شود!

مزون ها شامل 3 دسته ی اصلی منفی – مثبت و صفر می باشند:

مزون صفر سنگین (B0) – مزون مثبت یا پیون (Π+) - مزون منفی یا كائون (K-) – مزون صفر سبك یا اتا (Cη) و مزون های مثبت سنگین یا رو (+ρ).



پیون (Pion):

نوعی از مزون ها هستند كه دارای بار واحد (هم مثبت و هم منفی) می باشند. پیون ها زا آن جهت مهم هستند كه دارای اسپین صفر می باشند و سبك ترین مزون ها هستند.

جرم آنها Π0 = 134.976 (MeV/C2) و Π± = 139.570 (MeV/C2) می باشد.



كوارك ها (Quarks):

این ذرات شامل 6 نوع می شوند:

كوارك های بالا (بار 3/2 و جرم 0.003) – Up (u)

كوارك های پایین (بار 3/1- و جرم 0.006) – Down (d)

كوارك های ربایشی (بار 3/2 و جرم 1.3) – Charm (c)

كوارك های غیر ربایشی (بار 3/1- و جرم 0.1) – Strange (s)

كوارك های زیر (بار 3/2 و جرم 175) – Bottom (b)

كوارك های فوق ( باز 3/1- و جرم 4.3) – Top (t)



دایون (Dyon):

ذراتی فرضی كه هم بار الكتریكی دارند و هم بار مغناطیسی و اگر در شرایطی بار الكتریكی انها سفر باشد تك قطبی خواهند بود. به این شرایط خاص شرایط كوانتیده شدن دیراك – اشوانزیگر – اشوینگر می گویند.

(توجه كنید كه این شرایط به تك قطبی هوفت – پولیاكوف بر نمی گردد بلكه مخصوص تك قطبی دیراك است و لازمه ی آن تعریف هوموتوپی برای توپولوژی فضا و زمان ناپیوسته است).

اكثر تئوری های وحدت (GUT) وجود چنین ذره ای را پیش بینی كرده اند.





گراویتون (Graviton):

ذراتی فرضی هستند كه دارای جرم و بار صفر و اسپین 2 می باشند.

این ذرات بیشتر در تئوری های كوانتومی به عنوان نتیجه ای از نسبیت مطرح می شود.

به طوریكه QCD نیز از آنها نام می برد.

چنین ذراتی (بدون جرم) تا به حالا دیده نشده اند. بنابراین حرف زدن در مورد ویژگی های آنها بسیار سخت است

غزوه بدر 
در سال دوم هجرت جنگ بدر پیش آمد. در این جنگ نابرابر تعداد لشكر دشمن 950 نفر بود با آمادگى رزمى ، امّا عده مسلمانان فقط 313 نفر بود. مسلمانان با نیروى ایمان و با فداكارى كامل جنگیدند و در مدتى كوتاه دشمنان خود را شكست دادند. كفار با 70 كشته و 70 اسیر و بر جاى گذاشتن غنائم جنگى بسیار فرار كردند و دشمن سرسخت اسلام ابوجهل نیز در این جنگ كشته شد. این پیروزى سر فصل پیروزیهاى دیگر شد.
تغییر قبله 
در همین سال از سوى خداوند متعال دستور آمد مسلمانان از سوى بیت المقدس بسوى كعبه نماز بگزارند. علت این امر آن بود كه یهودیان نداشتن قبله دیگرى را براى اسلام دین كامل ، نقص شمردند و به جهانى بودن اسلام باور نداشتند. مسجد ذوقبلتین (داراى دو قبله ) یادگار آن واقعه مهم است .
جنگ احد 
یك سال بعد از جنگ بدر، دشمنان اسلام با تجهیزاتى سه برابر جنگ بدر به قصدانتقام به سوى مدینه حركت كردند. پیامبر (ص ) با یاران مشورت كرد و در نتیجه قرارشد در كناره كوه احد صف آرایى كنند. در آغاز جنگ ، مسلمانان - با عده كم ولى با نیروىایمان زیاد - پیروز شدند، ولى بخاطر آنكه محافظان دره اى كه در پشت بود، سنگر رابه طمع غنیمت هاى جنگى ترك كردند، شكستى بر لشكریان اسلام وارد شد و عده اى ازجمله حمزه عموى دلاور پیامبر (ص ) كشته شدند ولى بر اثر فداكاریهاى على (ع ) كهزخم بسیار برداشته بود و دیگر دلاوران و شیوه تازه اى كه پیامبر در جنگ احد بكاربست ، دیگر بار مسلمانان گرد آمدند و به تعقیب دشمن زبون شده پرداختند و سرانجاماین جنگ به پیروزى انجامید.
غزوه خندق یا احزاب
جمعى از یهودیان از جمله قبیله نبى نضیردر مدینه بسر مى بردند. پیامبر (ص ) در ابتداى كار یا آنان پیمان دوستى و همكارى بست ولى اینان همیشه با نفاق و دورویى در صدد بودند كه ضربت خود را بر اسلام وارد كنند. پیامبر مكرم (ص ) با همه راءفت و رحمت در برابر نفاق و توطئه ، گذشت نمى فرمود و منافق را تنبیه مى كرد.
طایفه بنى نضیر وقتى در مدینه نقش هاى خود را نقش بر آب دیدند با مشركان مكه و چند طایفه دیگر همدست شدند و در سال پنجم هجرت ، سپاه عظیمى كه شامل ده هزار نفر مرد شمشیر زن بود به فرماندهى ابوسفیان به قصد ریشه كن كردن اسلام به مدینه حمله كردند. زمان آزمایش ‍ و فداكارى بود. مسلمانان با مشورت سلمان فارسى و پذیرش پیامبر مكرم (ص ) خندقى در اطراف مدینه كندند. دشمن به مدینه آمد. یكباره با خندقى وسیع روبرو شد. یهودیان (بنى قریظه ) مانند دیگر یهودیان بناى خیانت و نفاق گذاشتند. لحظه هاى سخت و بحرانى در پیش بود.
پیامبر مكرم (ص ) با طرحهاى جالب جنگى صفوف دشمن را آشفته ساخت . عمرو بن عبدود، سردار كم نظیر مكه در جنگ تن به تن با على (ع ) كشته شد. با ضربتى كه از عبادت جن و انس بیشتر ارزش داشت ضربتى كارى و مؤ ثر. دشمن به وحشت افتاد. بدبینى بین مهاجمان و یهودیان كمى آذوقه - تند بادهاى شدید شبانه - خستگى زیاد - همه و همه باعث شد كه پیروزى نصیب لشكر اسلام گردد و لشكریان كفر به سوى مكه فرار كنند.

درواقع هر ماده ای که ما آن را به رنگ خاصی می بینیم، به این دلیل است که ترازهای الکترونی آنها به یکدیگر نزدیک است. حال الکترون با گرفتن طول موجی از نور مرئی و انرژی معادل آن می تواند برانگیخته شده و به تراز انرژی بالاتر برود. در این حال گفته می شود الکترون برانگیخته شده است. الکترون در این حالت برانگیخته ناپایدار است و هر چه سریعتر با ساطع نمودن همان مقدار انرژی به وضعیت اول خود بر می گردد. به عنوان مثال وقتی ماده ای قرمز دیده می شود به این علت است که این ماده ترازهای الکترونی آن طوری چیده شده است که تفاوت انرژی حالت پایه و حالت برانگیخته ی آن ماده به اندازه ی انرژی پرتوهایی از نور مرئی زرد ، (تقریباً 600 نانومتر) آبی و سبز و بنفش (تقریباً 400 نانومتر است). زیرا وقتی این پرتوها از نور سفید گرفته شود، نور قرمز به دست می آید. درواقع ما جسم را به آن رنگی می بینیم که آن رنگ را جذب نکرده باشد . وقتی جسمی به رنگ قرمز دیده می شود به این معنی است که این جسم تمام طول موجهای رنگ مرئی به جز رنگ قرمز را جذب کرده است.
حال در نمک و شکر که به رنگ سفید دیده می شود ، تفاوت ترازهای الکترونی در این دو ماده به اندازه ای زیاد است که الکترونها نمی توانند قسمتی از نور سفید را جذب کنند و بقیه را ساطع کنند. شاید محدوده ی جذب آنها در ناحیه ی پر انرژیتر یا کم انرژی تر از نور سفید باشد که البته با توجه به استحکام پیوندهای موجود در بین این دو ماده، انتظار می رود که این جذب از طول موجهای انرژی تابشی با طول موجهای کمتر و انرژی بیشتر صورت گیرد.