كوارك چيست؟
مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نوترونها ذرات بنيادي هستند و بنابراين گمان مي رفت مثل تقسيم الكترون ديگر قابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند.
امروزه مي دانيم كه نوكلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نوترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه كوارك ناميده مي شوند.
تا به حال 6 نوع كوارك متفاوت شناسايي شده است، با اين همه فقط دو نوع آنها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت است از كوارك U و كوارك D هستند. U علامت اختصاري براي بالا (UP) و d علامت اختصاري (down) مي باشد. اگر بار الكتريكي يك الكترون را منفي (1)فرض كنيم(1- = الكترون) كوارك U داراي بار الكتريكي و كوارك d داراي بار الكتريكي بصورت است لذا پروتون ( كه داراي يك بار مثبت است) از 2 كوارك U و يك كوارك d تشكيل شده است از اين طريق است كه بار آن مثبت يك حاصل مي شود ، بر عكس يك نوترون داراي 2 كوارك d و يك كواركU بوده و بار آن برابر صفر است.
اگر روابط و نسبتها در اتمها كه در مقايسه با كواركها بزرگ هستند. مهم و چشمگير است، اين روابط در كواركهاي كوچك مسلماً مهمتر هستند. مثلاً كواركها هيچ گاه به تنهايي نقشي را به عهده ندارند بلكه هميشه در گروه هاي 2 و 3 تايي هستند. ذراتي كه از 2 كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند كه از 2 كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند. ذراتي را كه 3 كوارك دارند بار يون مي نامند. كواركها در كنار بار الكتريكي اي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارا مي باشند كه رنگ خوانده مي شود. كواركها از اين جهت به قرمز سبز و آبي طبقه بندي مي شوند؛ البته از اين طبقه بندي بايد رنگهاي حقيقي را تصور كرد بلكه منظور نوع بار الكتريكي آنهاست. بنابراين ذرات آزاد معلق در طبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند. به شرح زير اين نتيجه حاصل مي شود: يك كوارك قرمز، يك كوارك سبز و يك كوارك آبي. يك گروه سه تايي مثلاً يك پروتون مي سازند.
همان طور كه تركيب رنگهاي رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود مي آورد، از تركيب رنگهاي سه گانه كوارك نيز رنگ سفيد به دست مي آيد. به اين ترتيب يك ذره سفيد مجاز و پايدار تشكيل مي شود. امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي كرده رنگي خنثي را به وجود مي آورند به هر حال چون اين گروه هاي دوتايي(مزونها) از ماده و پادماده ايجاد شده اند خيلي سريع فرو مي پاشند، به اين جهت مزونها پايدار نيستند.
تمامي اين مطلب را چنين خلاصه كنيم : كواركها هيچ گاه در طبيعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارد. ايجاد ذرات متشكل از 2 كوارك يا به عبارت ديگر ( مزونها) البته ممكن است ولي اين ذرات پايدار نيستند. بر عكس ، گروه هاي سه تايي يا به زبان ديگر پروتونها و نوترونها ساختار هايي بسيار پايدار هستند، انسان ، كره زمين و در واقع كهكشان راه شيري عملاً از 3 سنگ بناي اوليه ايجاد شده اند كه عبارت از كواركهاي U،كوراكهايD و الكترونها كه نوكلئونها را مي سازند و آنها به يكديگر متصل شده هسته اتمها را به وجود مي آورند. هسته ها و الكترونها در اتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولهاي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب و ... را مي سازند.
ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را به وجود مي آورند، اما با تمام تفاوتهايي كه انسانها ، جانوران، گياهان ، سياره ها و يا ستارگان با يكديگر دارند باز هم تمام آنها فقط از 3 ذره زير بنايي ساخته شده اند كه عبارتند از كواركها، U كواركهايD و الكترونها.
آيا كوارك ها را مي توان مشاهده كرد؟
روشن است كه كوارك ها را نمي توان مشاهده كرد بلكه مي شود وجود آنها را مثل هسته اتمها از طريق آزمايشهاي فراوان و پيچيده اثبات نمود. براي اين كار مثل آنچه كه رادفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انجام داد عمل مي شود و پروتونها يا الكترونهاي بسيار پر شتاب مورد اصابت قرار مي گيرند. بيشتر الكترونها در اين آزمايش به ندرت تغيير مسير مي دهند ولي تعدادي از آنهاكاملاً از مدار خود خارج مي شوند، درست مثل اينكه به گلوله هاي سخت و كوچكي در داخل پروتونها برخورد كنند اين گلوله هاي بسيار كوچك همان كوارك ها هستند كه در جستجويشان بوده ايم. بررسي هاي دقيق نشان داده كه پروتون در مجموع از سه سنگ بناي اوليه ي اين چنيني تشكيل شده است و بدين سان جهان نيز تشكيل شده است.
منابع:
ماده و ضد ماده اثر موريس دوكس
فيزيك پايه بلت جلد چهارم
ذرات بنيادي اثر گ.ي.كوپيلف
نظرات شما عزیزان: