تبیان، دستیار زندگی
با استفاده از نسل جدید شتابدهنده ها ما ساختار یا ترکیبی درونی برای کوارک ها یافت نشده است. یک راه، برخورد پروتون های بسیار پر انرژی است ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

کشف کوارک های بیشتر

یک افسون گم شده

گلاشو، سلام و دین برگ برای تمام ذرات کشف شده یک مدل استاندارد درست کردند. یک تئوری که ذرات بنیادی و نیرو را توصیف می کرد. مدل استاندارد برای ذرات با سه کوارک است که از کوارک های up با بار 3/2 و کوارک down با بار 3/1- و کوارک strange ( یا شگفت ) درست شده اند کوارک شگفت ذره ای بود که ویژگی های شگفت انگیزی داشت.

هر چند که سه کوارک کافی نبود. ساختار ریاضی در پشت پرده ی مدل استاندارد وجود یک کوارک چهارم ای را بیان می کرد، کوارک افسون یا charm سپس در 1974 یک آزمایش توسط ساموئل تینگ و آزمایش دیگری توسط بروتون ریشتر ( برندگان جایزه ی نوبل 1976 ) انجام شد، آنان ذره ای را یافتند که کوارک گمشده ی افسون ( charm ) را در خود داشت. یکی آن را J نامید و دیگری آن را Psi نامید. اکنون این ذره با نام J/psi شناخته شده بود.

کشف کوارک های بیشترکشف کوارک های بیشتر

samuel Chao Chung ting

Burton  Richer

کوارک های بیشتر چه؟

کشف کوارک های بیشتر

با کشف کوارک افسون ( charm ) فیزیک دانان به وجود تعداد کوارک های بیشتر از چهار فکر کردند. به زودی سوال آن ها پاسخ داده شد. هنگامی که لئون لدرمن ( برنده ی جایزه نوبل 1988 فیزیک ) و گروهش و پنجمین کوارک را کشف کردند. آن را کوارک ته ( b ) ( bottom ) نامیدند. که باری برابر -1/3 داشت فیزیک دانان انتظار داشتند که یک کوارک هم ارز آن یعنی کوارک بالا ( + یا top ) به زودی کشف شود بدبختانه تا 20 سال بعد این کوارک کشف ناشده باقی ماند.

The 1988 Nobel Prize in Physics, Leon M. Lederman

توان مدل استاندارد

استفاده از ساختار ریاضی و پایه ای مدل استاندارد به همراه نتایج تعدادی آزمایش جنجالی این امکان را فراهم کرده بود تا جرم کوارک top تخمین زده شود.

با استفاده از تکنیک های محاسبه ای جدیدی که جارد هوفت و مارتین ولت بن برندگان جایزه ی نوبل 1999 در آن پیش رو بودند. فیزیک دان ها توانستند تأثیر غیر مستقیم کوارک top را بر اندازه گیری ها محاسبه کنند. آن ها مشخص کردند که کوارک top باید خیلی سنگین تر از کوارک های دیگر باشد، در حدود 20 تا 30 برابر سنگین تر از کوارک سنگین قبل از خود یعنی کوارک b .

این روش ها نه تنها برای تخمین جرم کوارک مفید بودند. بلکه کلیدی برای فهم ساختار کامل و ترکیب مدل استاندارد بودند. قبل از کار هوفت و ولت من در 1971 – 1972 هیچ کس فراتر از یک جواب تخمینی و تقریبی نمی توانست پیش بینی های مدل استاندارد را محاسبه کند.

برندگان جایزه ی نوبل 1999

کشف کوارک های بیشتر

Martinus J.G.

 Veltman

  t Hooft

کشف کوارک topدانشمندان

تا قبل از دهه ی 1990 هیچ آزمایشی نبود که دقت لازم را برای تعیین جرم کوارک top

داشته باشد در 1995 دو آزمایش در فرمی لب ( ermilab ) وجود کوارک top را بیان کردند و نشان دادند که چرا یافتن آن سخت بوده است. کوارک top جرم خیلی زیاد 175Gev/C2 را دارد. یعنی بیش از 30 برابر جرم کوارک b ( ته ) به این دلیل خیلی طول کشید تا شناخته شود چون فیزیکدانها به یک شتابدهنده ی بسیار قوی تر از شتاب دهنده ی پیشین نیاز داشتند تا آن را کشف کنند.

آیا کوارک ها بنیادین هستند

با استفاده از نسل جدید شتابدهنده ها ما ساختار یا ترکیبی درونی برای کوارک ها یافت نشده است. یک راه، برخورد پروتون های بسیار پر انرژی است. اگر کوارک ها یک ریز ساختار درونی داشته باشند. ذرات حاصل معمولاً باید با زاویه های بزرگتری پراکنده شوند.

مطالعه ی این برخورد ثابت می کند که کوارک ها برای ساختار ریز، در حدود 19-10 متر ذراتی بنیادی هستند. اما کسی نمی داند که کوارک ها بنیادین هستند یا نه و تنها این برخوردهنده های بسیار قوی تر آینده هستند که می توانند پرده از این راز طبیعت بردارند.

مترجم : احسان انصاری

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان - تنظیم : سمیرا بادامستانی