مدل استاندارد ذرات بنیادی قسمت دوم: مدل استاندارد با درنظر | انجمن علمی فیزیک و نجوم دانشگاه صنعتی امیرکبیر

مدل استاندارد ذرات بنیادی

قسمت دوم:

مدل استاندارد با درنظر گرفتن نیرو و موادی که تا کنون کشف شده اند، جدولی شامل 17 جز ارائه میدهد که شامل 12 ذره تشکیل دهنده مواد (این 12 ذره به فرمیون ها (fermions) مشهور هستند) که این 12 ذره به دو گروه 6 تایی کوارک ها ولپتون ها تقسیم مشوند و 4 ذره حامل نیرو های بنیادی شناخته شده (به جز گرانش) که به آنها بوزون‌های پیمانه‌ای (Gauge bosons) گفته مشود و یک ذره جدا افتاده به نام بوزون هیگز (Higgs Boson) که به عنوان عامل ایجاد جرم در مواد شناخته میشود و آن را در دسته بوزن(های) اسکالر قرار میدهند.

کوارک ها(Quarks)

6 کوارک موجود در این جدول همه دارای بار غیر صحیح و جزیی از یک واحد دارند و همین باعث در یک دسته قرار دادن آن ها شده است. این 6 کوارک در 3 جفت (یا نسل) طبقه بندی میشوند و با حرکت از چپ به راست در جدول برای هر جفت، جرم و در پی آن پایداری ذرات موجود در آن جفت افزایش می یابد. در هر جفت عضو سنگین تر دارای بار 2/3 و عضو سبک تر دارای بار (1/3-) است. این 6 ذره با نام های زیر ارائه شده اند:
نسل اول (سبکترین نسل) : (up)-بالا، (down)- پایین
نسل دوم: (charm)-افسون، (strange)-شگفت
نسل سوم (سنگین ترین نسل): (top)-سر، (bottom)-ته

کوارک های نسل اول هسته جهان را تشکیل میدهند اما بقیه کوارک ها در برخوردهنده ها ساخته میشوند.

لپتون ها (Leptons)

6 لپتون در جدول وجود دارد که وجه مشترک همه آنها بار صحیح آنهاست (1- و 0). لپتون ها هم در 3 جفت در جدول ظاهر شده اند و ذره های سنگین تر موجود در هر جفت دارای بار 1- است و ذره سبک تر با بار خنثی(0) نوترینو های ذرات سنگین تر نامیده میشوند. لپتون ها از لحاظ ترتیب افزایش جرم جفت ها از چپ به راست، مانند کوارک ها هستند. 6 لپتون موجود در جدول عبارت اند از:

نسل اول(سبکترین نسل): (Electron)-الکترون، ( Electron neutrino)-الکترون نوترینو
نسل دوم: (Muon)-میون، (Muon neutrino)- میون نوترینو
نسل سوم (سنگین ترین نسل): (Tau)-تاو، (Tau neutrino)-تاو نوترینو

بوزون‌های پیمانه‌ای (Gauge bosons)

میدانیم که تا کنون 4 نیروی بنیادی در طبیعت شناخته شده است که در این جدول ذرات حامل 3 تا از این نیرو ها گنجانده شده است. وجه مشترک چهار ذره موجود در بوزون های پیمانه ای اسپین (1) آنهاست:
مثلا Photon: برای نیروی الکترو مغناطیس،W و Z bosns: هردو برای نیروی هسته ای ضعیف، gluons: برای نیروی هسته ای قوی.

اما همانطور که دیده میشود اثری از نیروی گرانش در این جدول نیست و علت آن این است که فیزیکدانان هنوز موفق به بررسی نیروی گرانش در مقیاس کوانتومی نشده اند و این عامل نقصی انکار ناپذیر در مدل استاندارد تلقی میشود.

بوزون نرده‌ای(Scalar bosons)

این بخش از جدول تنها یک عضو دارد که مشهور به بوزون هیگز(Higgs boson)است. کشف این ذره در سال 2012 در CERN دستاورد بزرگی برای فیزیکدانان نظری محسوب میشد؛ چرا که وجود آن پیش تر با توجه به مفهوم های استخراج شده از مدل استاندارد، پیش بینی شده بود. فیزیکدانان بورون هیگز را عامل به وجود آورنده جرم در دیگر ذرات بنیادین معرفی می کنند.
خوب است بدانیم که یک جدول کاملتر از مدل استاندارد شامل 30 ذره هم توسط فیزیکدانان ارائه میشود که تفاوت آن با جدولی اصلی 17 تایی این است که پادذره ها نیز در آن گنجانده شده اند.
ادامه دارد... .

گرد آورندگان: محمد رستمی، زهرا یاسر، سارا ایرانپور

#فیزیک
#ذرات
#نوبل

@PSA_AUT