نگاه اجمالی
قبل از کشف
کوارک توسط
مورای ژل مان تصور می‌شد که
پروتونها و
نوترونها مانند
الکترونها غیر قابل تقسیم هستند، ولی اکنون می‌دانیم
نوکلئونها (پروتونها و نوترونها) تجزیه‌پذیر بوده و از ذرات کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده‌اند.
کوارکها در طبیعت
کوارکها هیچگاه در طبیعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارند.
مزون‌های π از یک کوارک و یک
ضد کوارک تشکیل می‌شوند، که آنتی کوارک (ضد کوارک) با یک خط تیره افقی (علامت منفی) بالای حرف مربوطه مشخص می‌گردد. چون این مزونها از ماده و ضد ماده تشکیل می‌شوند، خیلی سریع فرو می‌پاشند. ایجاد ذرات متشکل از 2 کوارک یا به عبارت دیگر
مزونها البته ممکن است، ولی این ذرات پایدار نیستند. برعکس گروههایی سه تایی یا به زبان دیگر پروتونها و نوترونها ساختارهایی بسیار پایدار هستند.
انسان ،
کره زمین و در واقع
کهکشان راه شیری عملا از سه سنگ بنای اولیه ایجاد شده‌اند، که عبارت از
کوارکها‌ی U و
کوار‌ها‌ی D و الکترونها می‌باشند. کوارکها ، نوکلئونها را می‌سازند و آنها به همدیگر متصل شده ،
هسته اتمها را بوجود می‌آورند. هسته‌ها و الکترونها در اتحاد با یکدیگر اتمها را ایجاد می‌کنند و اتمها نیز با پیوستن به یکدیگر مولکولهای کوچک و بزرگ از قبیل
مولکولهای آب یا سفیده تخم مرغ را می‌سازند.
میلیاردها مولکول سلولهای بدن ما را بوجود می‌آورند و هر انسان در بدن خود میلیاردها
سلول دارد. اما با تمام تفاوتهایی که انسانها ، جانوران ، گیاهان ، سیارات و یا ستارگان با یکدیگر دارند، باز هم تمام آنها فقط از سه ذره زیربنایی ساخته شده‌اند، که عبارتند از: کوارکها‌ی U و کوارکها‌ی D و الکترونها.
آیا کوارکها را می‌توان مشاهده کرد؟
روشن است که کوارکها را نمی‌توان مشاهده کرد، بلکه می‌شود وجود آنها را مثل هسته اتمها ، از طریق آزمایشهای فراوان پیچیده اثبات نمود. برای این کار مشابه آنچه که
رادرفورد 75 سال پیش برای شناسایی
هسته اتم ، انجام داد، عمل می‌شود و پروتونها با الکترونهای بسیار پر شتاب ، مورد اصابت قرار می‌گیرند. بیشتر الکترونها در این آزمایش ، به ندرت تغییر مسیر می‌دهند، ولی تعدادی از آنها کاملا از مدار خود خارج می‌شوند، درست مثل اینکه به گلوله‌های سخت و کوچکی در داخل پروتونها ، برخورد کنند. این گلوله‌های بسیار کوچک همان کوارکها هستند، که در جستجویشان بوده‌ایم. یک بررسی دقیق ، نشان داده که
پروتون در مجموع از سه واحد سنگ بنای اولیه این چنینی تشکیل شده است.
نیروهای بنیادی اولیه
بین ذرات بنیادی چهار نیرو عمل می‌کنند که آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می‌نامند.
- نیروی پرقدرت کوارک: نیروی پرقدرت کوارک که نیروی رنگ نیز نامیده می‌شود، از جدا شدن بیش از حد کوارکها‌ی داخل هسته از یکدیگر و یا حتی از پرت شدن آنها به خارج جلوگیری می‌کند. نیروی پر قدرت کوارک یا نیروی قوی ، از طریق ذرات مبادله کننده یا به اصطلاح گلوئونها ، که بین کوارکها در پرواز هستند، انتقال می‌یابد. این نیرو مانند چسب ، پیوستگی بین کوارکها را تضمین می‌کنند. نیروی هسته‌ای که پروتونها و نوترونها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می‌دارد، در واقع نیروی بنیادی نیست، بلکه نیرویی است که از نیروی رنگ کوارکها (یعنی قویترین نیرویی که به آن اشاره می‌شود)، بدست می‌آید.
- برهمکنش الکترومغناطیسی: این نیرو ، وقتی که صحبت از بارهای الکتریکی به میان می‌آید، ظاهر می‌شود. یک ذره دارای بارالکتریکی مثبت ، بوسیله یک ذره مثبت دیگر ، دفع و به سوی یک ذره دارای بار الکتریکی منفی ، جذب می‌شود. این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می‌شود و در نتیجه این ذرات نوری که بین ذرات باردار در پرواز هستند، به یکدیگر متصل می‌شوند.
|
- برهمکنش ضعیف هسته‌ای: بسیاری از ذرات ، نسبت به هیچ یک از دو نیروی یاد شده در بالا ، یعنی نیروی قوی کوارک و نیروی الکترومغناطیسی واکنش نشان نمی‌دهند. از آن میان ذراتی هستند که فاقد بار الکتریکی و رنگ هستند. برای این گونه ذرات یک نیروی بنیادی دیگر وجود دارد. که در فاصله‌های خیلی خیلی کم خود را نشان می‌دهد و بدون استثنا بر روی همه ذرات اثر می‌گذارد. این نیرو که نیروی ضعیف نام دارد، توسط ویکونها منتقل می‌شود.
- نیروی جاذبه یا گرانش: این نیرو تمام ذراتی را که دارای جرم هستند، جذب می‌کند، ولی در مقایسه با سه نیروی قبلی ، آن قدر ضعیف است، که می‌توان آن را نادیده گرفت. از آنجایی که این نیرو در فاصله‌های زیاد کارگر است، در علم ستاره شناسی دارای اهمیت می‌باشد.
مباحث مرتبط با عنوان
