منو
 کاربر Online
824 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه فیزیک 3 ستاره ها ارسال ها: 2228   در :  یکشنبه 11 مرداد 1388 [19:29 ]
  نيروهاي بنيادي طبيعت
 

نيروهاي بنيادي طبيعت

ممکن است درباره‌ي چندين نوع نيرو از جمله وزن ، كشش ، اصطكاك ، مقاومت شاره و نيروي عمودي ، بیش تر شنیده باشید. اما به طور دقيق چند نوع نيرو وجود دارد؟ درك كنوني ما اين است كه همه‌ي نيروها نمودهايي هستند از تنها چهار دسته‌ي متمايز از نيروها يا بر هم كنش‌هاي بنيادي بين ذره‌ها. با دو دسته از اين نيروها در تجربه‌هاي هر روزه آشنا هستيم. دو دسته‌ي ديگر به بر هم كنش‌هاي بين ذره‌هاي زير اتمي مربوط مي‌شوند كه آن‌ها را با حواس غيرمسلح نمي‌توانيم مشاهده كنيم.
بر هم كنش‌هاي گرانشي شامل نيروي آشناي وزن شماست كه از ربايش گرانشي‌اي كه زمين بر شما وارد مي‌كند ناشي مي‌شود. ربايش گرانشي متقابل بين بخش‌هاي مختلف زمين بر يك‌ديگر ، عاملي است كه سياره‌ي ما را گرد هم نگه داشته است . نيوتون دريافت كه ربايش گرانشي خورشيد بر زمين ، زمين را در مدار تقريباً دايره‌اي آن به گِرد خورشيد نگه مي‌دارد.
دسته‌ي آشناي دوم از نيروهاي يعني بر هم كنش‌هاي الكترومغناطيسي شامل نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي‌اند. اگر شانه‌اي را درون موهاي خود بكشيد شانه بار الكتريكي پيدا مي‌كند ؛ مي‌توانيد با نيروي الكتريكي‌اي كه توسط اين بار وارد مي‌شود تكه‌هاي كوچك كاغذ را بلند كنيد. همه‌ي اتم‌ها بار الكتريكي مثبت و منفي دارند. در نتيجه اتم‌ها و مولكول‌ها مي‌توانند نيروهاي الكتريكي بر يك‌ديگر وارد كنند.
نيروهاي تماسي شامل نيروي عمودي ، اصطكاك و مقاومت شاره تركيبي از همه‌ي نيروهايي هستند كه بر اتم‌هاي يك جسم توسط اتم‌هاي محيط اطراف آن وارد مي‌شود. نيروهاي مغناطيسي مانند نيروي بين آهن‌رباها يا نيروي بين يك آهن‌ربا و يك قطعه‌ي آهن در واقع از حركت بارهاي الكتريكي ناشي مي‌شوند. براي مثال يك آهن‌ر‌باي الكتريكي به اين دليل موجب بر هم كنش‌هاي مغناطيسي مي‌شود كه بارهاي الكتريكي درون سيم‌هاي آن حركت مي‌كنند. بر هم كنش‌هاي الكترومغناطيسي را به گونه‌ي مشروح نيمه‌ي ديگر اين كتاب مطالعه خواهيم كرد.
نيروهاي گرانشي در مقياس اتمي يا مولكولي نقشي ندارند زيرا نيروهاي الكتريكي فوق‌العاده قوي‌ترند : رانش الكتريكي بين دو پروتون حدود بار قوي‌تر از ربايش گرانشي بين آن‌هاست. اما در جسم‌هايي با اندازه‌هاي نجومي ، بارهاي مثبت و منفي به طور معمول تقريباً به يك اندازه حضور دارند و بر هم كنش‌هاي الكتريكي حاصل از آن‌ها تقريباً يك‌ديگر را حذف مي‌كنند. بنابراين بر هم كنش‌هاي گرانشي در حركت سياره‌ها و در ساختار داخلي ستاره‌ها تأثير برتر را دارند.
دو دسته‌ي ديگر بر هم كنش‌ها كم‌تر آشنا هستند. بر هم كنش قوي مسئول نگه داشتن هسته‌ي اتم به گرد هم است. هسته‌ها شامل نوترون‌هاي از نظر الكتريكي خنثي و پروتون‌هاي با بار مثبت‌اند. نيروي الكتريكي بين پروتوتن‌هاي باردار سعي در هل دادن آن‌ها به دور از يك‌ديگر دارد. نيروي ربايشي قوي بين ذره‌هاي هسته‌اي با اين رانش مقابله مي‌كند و هسته را پايدار مي‌سازد. در اين زمينه بر هم كنش قوي را نيروي هسته‌اي قوي نيز مي‌نامند. اين نيرو برد بسيار كوتاه‌تري از بر هم كنش‌هاي الكتريكي دارد ولي در گستره‌ي برد خود بسيار قوي‌تر است. بر هم كنش قوي در واكنش‌هاي گرما هسته‌اي كه در مغز خورشيد صورت مي‌گيرند و گرما و نور خورشيد را توليد مي‌كنند نقشي اساسي دارند.
سرانجام بر هم كنش ضعيف است. برد اين بر هم كنش آن قدر كوتاه است كه اين نيرو تنها در مقياس هسته‌اي يا كوچك‌تر نقش دارد. بر هم كنش ضعيف مسئول صورت متداولي از پرتوزايي به نام واپاشي‌بتازاست كه در آن يك نوترون در يك هسته‌ي پرتوزا با بيرون اندازي يك الكترون و يك ذره‌ي تقريباً بدون جرم به نام پادنوترينو به يك پروتون تبديل مي‌شود. بر هم كنش ضعيف بين پادنوترينو و ماده‌ي معمولي آن قدر ناچيز است كه يك پادنوترينو مي‌تواند به سادگي در يك ديوار سربي به ضخامت يك ميليون كيلومتر نفوذ كند! با اين همه هنگامي كه يك ستاره‌ي غول‌آسا انفجار فاجعه‌آميزي پيدا مي‌كند كه آن را ابر نواختر مي‌نامند ، بيش‌ترين انرژي از طريق بر هم كنش ضعيف آزاد مي‌شود.
فيزيكدانان در سال 1339/1960 نظريه‌اي را گسترش دادند كه بر هم كنش‌هاي الكترومغناطيسي و ضعيف را به صورت جنبه‌هايي از يك تك بر هم كنش الكتروضعيف توصيف مي‌كرد. اين نظريه هر آزمون تجربي را كه در مورد آن اعمال شده با موفقيت گذرانده است. فيزيكدانان با جسارتي كه از موفقيت اين نظريه به دست آوردند اقدام‌هاي مشابهي براي توصيف بر هم كنش‌هاي قوي ، الكترومغناطيسي و ضعيف بر حسب يك تك نظريه‌ي وحدت بزرگ يا GUT انجام داده‌اند و قدم‌هايي در جهت وحدت احتمالي تمام بر هم كنش‌ها در يك نظريه‌ي همه چيز يا TOE برداشته‌اند. چنين نظريه‌هايي هنوز در حال گمانه زني است و پرسش‌هاي بي‌پاسخ زيادي در اين زمينه‌ي بسيار فعال از پژوهش‌هاي جاري وجود دارد.

  امتیاز: 0.00