نظریه کوانتوم
قسمت اول: مقدمه
دید ما نسبت به جهان و گرانش پس از ارائه نظریه نسبیت توسط آلبرت #انیشتین تغییر کرد و در مورد رفتار مواد در مقیاس معمولی و بسیار بزرگ چیزهای زیادی فهمیدیم. اما خود آلبرت انیشتین میدانست که نسبیت کافی نیست! او میدانست نظریهای برای توصیف چیزهای بسیار کوچک نیز لازم است و تبدیل به یکی از بنیان گذاران نظریه کوانتوم در کنار اروین #شرودینگر، #نیلز_بور، والفگان پاولی، ورنر هایزنبرگ و بسیاری از دانشمندان دیگر شد.
#مکانیک_کوانتومی شاخهای بنیادی از فیزیک نظری است که با پدیدههای فیزیکی در مقیاس میکروسکوپیک سر و کار دارد. در این مقیاس، کُنشهای فیزیکی در حد و اندازۀ ثابت پلانک (³⁴⁻10×6.62607004) هستند. مکانیک کوانتومی یا نظریۀ کوانتومی شامل نظریهای دربارهٔ ماده و تابش الکترومغناطیسی و برهمکنش میان ماده و تابش است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت اول: مقدمه
دید ما نسبت به جهان و گرانش پس از ارائه نظریه نسبیت توسط آلبرت #انیشتین تغییر کرد و در مورد رفتار مواد در مقیاس معمولی و بسیار بزرگ چیزهای زیادی فهمیدیم. اما خود آلبرت انیشتین میدانست که نسبیت کافی نیست! او میدانست نظریهای برای توصیف چیزهای بسیار کوچک نیز لازم است و تبدیل به یکی از بنیان گذاران نظریه کوانتوم در کنار اروین #شرودینگر، #نیلز_بور، والفگان پاولی، ورنر هایزنبرگ و بسیاری از دانشمندان دیگر شد.
#مکانیک_کوانتومی شاخهای بنیادی از فیزیک نظری است که با پدیدههای فیزیکی در مقیاس میکروسکوپیک سر و کار دارد. در این مقیاس، کُنشهای فیزیکی در حد و اندازۀ ثابت پلانک (³⁴⁻10×6.62607004) هستند. مکانیک کوانتومی یا نظریۀ کوانتومی شامل نظریهای دربارهٔ ماده و تابش الکترومغناطیسی و برهمکنش میان ماده و تابش است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#مكانيک_كوانتوم مرا ديوانه كرده است. اعتراف میكنم كه به اين ايده معتقدم كه جهان، افسانهای خيالی است! دنيا ممكن است يک تصوير ذهنی و مسئله وجود صرفاً يک رويا باشد.
«#جان_ويلر»
@Cosmos_language
«#جان_ويلر»
@Cosmos_language
اگر کسی ادعا کند میتواند بدون گیج شدن راجب مکانیک کوانتومی فکر کند این یعنی او ابتدایی ترین چیزها را درمورد کوانتوم نمیداند.
«#نیلز_بور»
@Cosmos_language
«#نیلز_بور»
@Cosmos_language
نظریه کوانتوم
قسمت دوم: سوء استفاده از مفاهیم #کوانتوم
بسیاری از تعاریف و واژگان حیطه علوم در معرض سوء برداشت قرار دارند و حتی مفاهیم پایهای ریاضیات، نجوم، زیست شناسی یا فیزیک نیز ممکن است جابهجا فهمیده شوند.
مثلاً ممکن است فردی تصور کند مفهوم تکامل (فرگشت) داروینی را خوب فهمیده اما اگر در محتوای ذهن او دقیق شویم درمییابیم که او نمیتواند میان رویکرد داروینی و لامارکی تفاوتی قائل شود و در حقیقت این دو را با هم جابهجا گرفته است. رد پای این فهم نادرست را غیر از علم، در فلسفه نیز میتوان یافت.
به عنوان مثال بسیاری تصور میکنند متافیزیک یعنی چیزی ورای فیزیک یا مجموعه رویدادها یا پدیدههایی که فیزیک از توصیف و توجیه آن عاجز است. حتی افراد تحصیل کرده نیز اصطلاح متافیزیک را به اشتباه به پدیدههای عجیب اطلاق میکنند.
در سالهای اخیر این سوء استعمال لغات و تعاریف، بیش از همه گریبان فیزیک کوانتومی را گرفته و بسیاری تلاش کردهاند مبانی اصلی فیزیک کوانتومی را با مفاهیمی چون عشق؛ عرفان و معنویات و تائوئیسم پیوند دهند.
بسیاری از افراد که این بخش از فیزیک را یا به کلی متوجه نشدهاند یا به صورت مبهم و مغشوش از سایرین یا از طریق مجلات و وبسایت های زرد راجع به آن مطالب پراکندهای شنیده یا خواندهاند، تصور میکنند که فیزیک کوانتومی به دلیل توصیف پدیدههای عجیب جهان، راز آلود و بنابراین تعریف و مفهومی معنوی است.
آنها باور دارند که کوانتوم جاییست که اتفاقات ماورایی و معنوی و فراطبیعی رخ میدهد و میتوان برای توصیف یا توجیه هر چیز غریبی به سراغ کوانتوم رفت.
غالباً از سوی این افراد، اصرار عجیبی روی این موضوع وجود دارد که هرچه فیزیک جدید (از کوانتوم گرفته تا نسبیت و نظریه ریسمانها) به آن رسیده، در گذشته فیلسوفان میدانستهاند.
تلفیق عرفان و معنویات با مفاهیم علمی، یکی از پر طرفدارترین بازارهای شبه علم است و در این بین، فیزیک کوانتومی به دلیل بیش از حد سنگین بودن مفاهیم و داشتن پیچیدگی ریاضی زیاد، دستاویز خوبی برای فضل فروشی و اظهار نظرهای به ظاهر عمیق (ولی در باطن تو خالی) است.
در ایران نیز کتابهای پرفروش بسیاری در این خصوص نوشته شده و اقبال عمومی به همایشها و سخنرانیهایی با اصطلاحات پرطنینی مثل فیزیک کوانتومی، جهانهای موازی و متافیزیک بسیار بالاست.
استقبال عوام از این گفتهها (بیخاصیت برای عموم و پر کننده جیب فریبکاران) چنان است که عاقبت به چاپ چرندیات شبه علمی با عناوینی غلط همچون:
صفر: تولد و مرگ در فیزیک جدید
جهان هولو گرافی
اندیشه کوانتومی مولانا و شعور آب
راز قانون جذب
و... منجر میشود.
حتی دستاندرکاران برنامههای فریب عمومی، رمالان حرفهای، فالگیرهای اینترنتی یا کسانی که مدعیاند با وصل شدن به یک مفهوم انتزاعی مثل حلقههای شعور کیهانی میتوان بیماریها را درمان کرد؛ نیز از فیزیک کوانتوم صحبت میکنند تا آموزههای خود را ژرف و به عبارت دیگر علمی جلوه دهند.
در گفتههای رمالان و فالگیران و درمانگرهای ماورایی دیگر صحبت از «قمر در عقرب» و «قفل کردن بخت» و «نفرین جن نامسلمان» نیست؛ بلکه آنها جدیداً از «جذب نامناسب انرژی» و «ارتعاش نادرست» و «ارسال انرژی منفی» و «موجودات غیر اورگانیک» برایتان میگویند تا با ترکیبی جدید از واژههای نامأنوس و شبه علمی شما را مسخ کنند.
آنها برای علمی و تخصصی جلوه دادن گفتههایشان از بیگ بنگ و بوزون هیگز و کوانتوم و ارتباطش به رویای صادقه و قانون عمل و عکس العمل برگرفته از اصل طرد پاولی میگویند؛ خمش فضا را به سرعت جبرئیل ربط میدهند و برای هر ادعا از دانشمندان خیالی گواه میآورند.
مدعیان عوام فریب امروز کیسهای از کلمات قلنبه سلنبه دارند که در هر مبحث دست در کیسهشان کرده و تعدادی کلمه بیرون کشیده و با قطار کردن آنها جملات بیمعنی میسازند و با لفاظی و سفسطه نوع جدیدی از شبه علم را روایت میکنند.
البته که دنیای عرفان و فلسفه، سرگرم کننده و برای برخی زیباست. رباعیات خیام، شوریدگی مولانا و رندی حافظ، دنیایی جذاب و دوست داشتنیست؛ اما این موضوع کمترین ارتباطی به سرفصلهای علوم و فیزیک پیدا نمیکند. این سنخ تلفیقها به صورت بنیادین غلط هستند، هرچند که جذاب و زیبا به نظر برسند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت دوم: سوء استفاده از مفاهیم #کوانتوم
بسیاری از تعاریف و واژگان حیطه علوم در معرض سوء برداشت قرار دارند و حتی مفاهیم پایهای ریاضیات، نجوم، زیست شناسی یا فیزیک نیز ممکن است جابهجا فهمیده شوند.
مثلاً ممکن است فردی تصور کند مفهوم تکامل (فرگشت) داروینی را خوب فهمیده اما اگر در محتوای ذهن او دقیق شویم درمییابیم که او نمیتواند میان رویکرد داروینی و لامارکی تفاوتی قائل شود و در حقیقت این دو را با هم جابهجا گرفته است. رد پای این فهم نادرست را غیر از علم، در فلسفه نیز میتوان یافت.
به عنوان مثال بسیاری تصور میکنند متافیزیک یعنی چیزی ورای فیزیک یا مجموعه رویدادها یا پدیدههایی که فیزیک از توصیف و توجیه آن عاجز است. حتی افراد تحصیل کرده نیز اصطلاح متافیزیک را به اشتباه به پدیدههای عجیب اطلاق میکنند.
در سالهای اخیر این سوء استعمال لغات و تعاریف، بیش از همه گریبان فیزیک کوانتومی را گرفته و بسیاری تلاش کردهاند مبانی اصلی فیزیک کوانتومی را با مفاهیمی چون عشق؛ عرفان و معنویات و تائوئیسم پیوند دهند.
بسیاری از افراد که این بخش از فیزیک را یا به کلی متوجه نشدهاند یا به صورت مبهم و مغشوش از سایرین یا از طریق مجلات و وبسایت های زرد راجع به آن مطالب پراکندهای شنیده یا خواندهاند، تصور میکنند که فیزیک کوانتومی به دلیل توصیف پدیدههای عجیب جهان، راز آلود و بنابراین تعریف و مفهومی معنوی است.
آنها باور دارند که کوانتوم جاییست که اتفاقات ماورایی و معنوی و فراطبیعی رخ میدهد و میتوان برای توصیف یا توجیه هر چیز غریبی به سراغ کوانتوم رفت.
غالباً از سوی این افراد، اصرار عجیبی روی این موضوع وجود دارد که هرچه فیزیک جدید (از کوانتوم گرفته تا نسبیت و نظریه ریسمانها) به آن رسیده، در گذشته فیلسوفان میدانستهاند.
تلفیق عرفان و معنویات با مفاهیم علمی، یکی از پر طرفدارترین بازارهای شبه علم است و در این بین، فیزیک کوانتومی به دلیل بیش از حد سنگین بودن مفاهیم و داشتن پیچیدگی ریاضی زیاد، دستاویز خوبی برای فضل فروشی و اظهار نظرهای به ظاهر عمیق (ولی در باطن تو خالی) است.
در ایران نیز کتابهای پرفروش بسیاری در این خصوص نوشته شده و اقبال عمومی به همایشها و سخنرانیهایی با اصطلاحات پرطنینی مثل فیزیک کوانتومی، جهانهای موازی و متافیزیک بسیار بالاست.
استقبال عوام از این گفتهها (بیخاصیت برای عموم و پر کننده جیب فریبکاران) چنان است که عاقبت به چاپ چرندیات شبه علمی با عناوینی غلط همچون:
صفر: تولد و مرگ در فیزیک جدید
جهان هولو گرافی
اندیشه کوانتومی مولانا و شعور آب
راز قانون جذب
و... منجر میشود.
حتی دستاندرکاران برنامههای فریب عمومی، رمالان حرفهای، فالگیرهای اینترنتی یا کسانی که مدعیاند با وصل شدن به یک مفهوم انتزاعی مثل حلقههای شعور کیهانی میتوان بیماریها را درمان کرد؛ نیز از فیزیک کوانتوم صحبت میکنند تا آموزههای خود را ژرف و به عبارت دیگر علمی جلوه دهند.
در گفتههای رمالان و فالگیران و درمانگرهای ماورایی دیگر صحبت از «قمر در عقرب» و «قفل کردن بخت» و «نفرین جن نامسلمان» نیست؛ بلکه آنها جدیداً از «جذب نامناسب انرژی» و «ارتعاش نادرست» و «ارسال انرژی منفی» و «موجودات غیر اورگانیک» برایتان میگویند تا با ترکیبی جدید از واژههای نامأنوس و شبه علمی شما را مسخ کنند.
آنها برای علمی و تخصصی جلوه دادن گفتههایشان از بیگ بنگ و بوزون هیگز و کوانتوم و ارتباطش به رویای صادقه و قانون عمل و عکس العمل برگرفته از اصل طرد پاولی میگویند؛ خمش فضا را به سرعت جبرئیل ربط میدهند و برای هر ادعا از دانشمندان خیالی گواه میآورند.
مدعیان عوام فریب امروز کیسهای از کلمات قلنبه سلنبه دارند که در هر مبحث دست در کیسهشان کرده و تعدادی کلمه بیرون کشیده و با قطار کردن آنها جملات بیمعنی میسازند و با لفاظی و سفسطه نوع جدیدی از شبه علم را روایت میکنند.
البته که دنیای عرفان و فلسفه، سرگرم کننده و برای برخی زیباست. رباعیات خیام، شوریدگی مولانا و رندی حافظ، دنیایی جذاب و دوست داشتنیست؛ اما این موضوع کمترین ارتباطی به سرفصلهای علوم و فیزیک پیدا نمیکند. این سنخ تلفیقها به صورت بنیادین غلط هستند، هرچند که جذاب و زیبا به نظر برسند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#مدل_استاندارد
جدول بالا، #ذرات بنیادی کشف شده تا به امروز است. تمام ماده موجود در جهان ما، از همین 17 ذره ساخته شده است. مگر اینکه در آینده ذرات دیگری نیز کشف شوند.
@Cosmos_language
جدول بالا، #ذرات بنیادی کشف شده تا به امروز است. تمام ماده موجود در جهان ما، از همین 17 ذره ساخته شده است. مگر اینکه در آینده ذرات دیگری نیز کشف شوند.
@Cosmos_language
نظریه کوانتوم
قسمت سوم: معرفی #ذرات_بنیادی
به ذراتی که از ذرات کوچکتری ساخته نشدهاند، ذرات بنیادی گفته میشود. ذرات بنیادی در جدولی به نام "#مدل_استاندارد ذرات بنیادی" بر اساس جرم، بار الکتریکی و اسپین مرتب شدهاند. #بوزون ها، ذرات بنیادی هستند که اسپین صحیح دارند و #فرمیون ها ذرات بنیادی هستند که اسپین نیمه صحیح (کسری) دارند. عکس بالا، مدل استاندارد ذرات بنیادی را نشان میدهد که بوزونها در سمت راست و فرمیونها (شامل دو گروه کوارک و لپتون) در سمت چپ هستند. بوزونها شامل گلئون، فوتون، بوزون z، بوزون w و بوزون هیگز و فرمیونها شامل دو گروه #کوارک ها و #لپتون ها میشوند.
کوارکها 6 نوع هستند:
1- Up quark (کوارک بالا)
2- Down quark (کوارک پایین)
3- Charm quark (کوارک افسون)
4- Strange quark (کوارک شگفت)
5- Top quark (کوارک سر)
6-Bottom quark (کوارک ته)
لپتونها که در جدول، زیر کوارکها قرار دارند نیز شامل 6 نوع ذره میشوند که Electron (الکترون)، Muon (میون) و Tau (تاو) در ردیف بالا و در ردیف پایین، سه نوع Neutrino (نوترینو) وجود دارد که به دلیل شباهت با سه ذره ردیف بالایی، Electron Neutrino (الکترون نوترینو) و Muon Neutrino (میون نوترینو) و Tau Neutrino (تاو نوترینو) نام گذاری شدهاند. تمام اتمها از این ذرات بنیادی ساخته شدهاند. هسته اتم از پروتون و نوترون ساخته شده است؛ ولی در این جدول پروتون و نوترون وجود ندارد زیرا طبق تعریف ذرات بنیادی (ذراتی هستند که از ذرات کوچکتری ساخته نشده باشند)، پروتون و نوترون ذره بنیادی نیستند. زیرا از ذرات کوچکتری ساخته شدهاند. پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین و نوترون از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا ساخته شده است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت سوم: معرفی #ذرات_بنیادی
به ذراتی که از ذرات کوچکتری ساخته نشدهاند، ذرات بنیادی گفته میشود. ذرات بنیادی در جدولی به نام "#مدل_استاندارد ذرات بنیادی" بر اساس جرم، بار الکتریکی و اسپین مرتب شدهاند. #بوزون ها، ذرات بنیادی هستند که اسپین صحیح دارند و #فرمیون ها ذرات بنیادی هستند که اسپین نیمه صحیح (کسری) دارند. عکس بالا، مدل استاندارد ذرات بنیادی را نشان میدهد که بوزونها در سمت راست و فرمیونها (شامل دو گروه کوارک و لپتون) در سمت چپ هستند. بوزونها شامل گلئون، فوتون، بوزون z، بوزون w و بوزون هیگز و فرمیونها شامل دو گروه #کوارک ها و #لپتون ها میشوند.
کوارکها 6 نوع هستند:
1- Up quark (کوارک بالا)
2- Down quark (کوارک پایین)
3- Charm quark (کوارک افسون)
4- Strange quark (کوارک شگفت)
5- Top quark (کوارک سر)
6-Bottom quark (کوارک ته)
لپتونها که در جدول، زیر کوارکها قرار دارند نیز شامل 6 نوع ذره میشوند که Electron (الکترون)، Muon (میون) و Tau (تاو) در ردیف بالا و در ردیف پایین، سه نوع Neutrino (نوترینو) وجود دارد که به دلیل شباهت با سه ذره ردیف بالایی، Electron Neutrino (الکترون نوترینو) و Muon Neutrino (میون نوترینو) و Tau Neutrino (تاو نوترینو) نام گذاری شدهاند. تمام اتمها از این ذرات بنیادی ساخته شدهاند. هسته اتم از پروتون و نوترون ساخته شده است؛ ولی در این جدول پروتون و نوترون وجود ندارد زیرا طبق تعریف ذرات بنیادی (ذراتی هستند که از ذرات کوچکتری ساخته نشده باشند)، پروتون و نوترون ذره بنیادی نیستند. زیرا از ذرات کوچکتری ساخته شدهاند. پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین و نوترون از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا ساخته شده است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#کوارک ها
کوارکها 6 نوع هستند:
1- Up quark (کوارک بالا)
جرم: 2.4MeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
2- Down quark (کوارک پایین)
جرم: 4.8MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
3- Charm quark (کوارک افسون)
جرم: 1.275GeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
4- Strange quark (کوارک شگفت)
جرم: 95MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
5- Top quark (کوارک سر)
جرم: 172.44GeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
6-Bottom quark (کوارک ته)
جرم: 4.18GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
کوارک یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایهای تشکیل دهنده ماده است. این ذرات کنار هم قرار میگیرند و ذرات مرکب و سنگینتری به نام "Hadron" (#هادرون) تولید میکنند. به هادرونهایی که از دو کوارک ساخته شدهاند، "Meson" (#مزون) و به هادرونهایی که از سه کوارک ساخته شدهاند، "Baryon" (#باریون) گفته میشود.
معروف ترین و پایدارترین باریونها، #پروتون و #نوترون هستند که هسته اتم را میسازند. کوارکها تنها ذرات بنیادی هستند که مقدار بار الکتریکی آنها، کسری از بار بنیادی (¹⁹⁻10×1.6 کولن) میباشد. کوارک بالا و کوارک پایین، پایدار ترین و فراوان ترین نوع کوارک هستند و چهار نوع دیگر کوارک، معمولاً طی فرایندهایی به کوارک بالا یا کوارک پاین تبدیل میشوند. به همین دلیل فراوانی چهار نوع دیگر نسبت به کوارک بالا و پایین، بسیار ناچیز است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
کوارکها 6 نوع هستند:
1- Up quark (کوارک بالا)
جرم: 2.4MeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
2- Down quark (کوارک پایین)
جرم: 4.8MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
3- Charm quark (کوارک افسون)
جرم: 1.275GeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
4- Strange quark (کوارک شگفت)
جرم: 95MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
5- Top quark (کوارک سر)
جرم: 172.44GeV/c²≈
بار الکتریکی: 2/3e
اسپین: 1/2±
6-Bottom quark (کوارک ته)
جرم: 4.18GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1/3e−
اسپین: 1/2±
کوارک یک ذره بنیادی و یکی از اجزای پایهای تشکیل دهنده ماده است. این ذرات کنار هم قرار میگیرند و ذرات مرکب و سنگینتری به نام "Hadron" (#هادرون) تولید میکنند. به هادرونهایی که از دو کوارک ساخته شدهاند، "Meson" (#مزون) و به هادرونهایی که از سه کوارک ساخته شدهاند، "Baryon" (#باریون) گفته میشود.
معروف ترین و پایدارترین باریونها، #پروتون و #نوترون هستند که هسته اتم را میسازند. کوارکها تنها ذرات بنیادی هستند که مقدار بار الکتریکی آنها، کسری از بار بنیادی (¹⁹⁻10×1.6 کولن) میباشد. کوارک بالا و کوارک پایین، پایدار ترین و فراوان ترین نوع کوارک هستند و چهار نوع دیگر کوارک، معمولاً طی فرایندهایی به کوارک بالا یا کوارک پاین تبدیل میشوند. به همین دلیل فراوانی چهار نوع دیگر نسبت به کوارک بالا و پایین، بسیار ناچیز است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#لپتون ها
لپتونها 6 نوع هستند:
1- Electron (#الکترون)
جرم: 0.511MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
الکترونها به هستههایی که از پروتون و نوترون ساخته شدهاند میپیوندند و اتمها را میسازند. الکترونها در پدیدههای فیزیکی مانند الکتریسیته، مغناطیس و رسانش گرمایی، نقش اساسی دارند و در برهمکنشهای گرانشی، الکترومغناطیسی و هستهای ضعیف نیز شرکت میکنند.
2- Muon (#میون)
جرم: 105.67MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
میون در ابتدا اشتباهاً در گروه مزونها طبقه بندی شده بود در صورتی که یک لپتون با نیمه عمر نسبتاً طولانی 2.2μs است و در فعالیتهای هستهای درون ستارهها ساخته میشود. در هر دقیقه به هر متر مربع از زمین، حدود 100 میون برخورد میکند.
3- Tau (#تاو)
جرم: 1.7768GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
تاوها لپتونهایی با نیمه عمر 29ps هستند بسیار شبیه به الکترون هستند و مثل الکترونها در در برهمکنشهای گرانشی، الکترومغناطیسی و هستهای ضعیف نیز شرکت میکنند ولی جرم بسیار بیشتری نسبت به الکترون دارند.
4- Electron neutrino (#الکترون_نوترینو)
جرم: 2.2eV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
5- Muon neutrino (#میون_نوترینو)
جرم: 1.7MeV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
6- Tau neutrino (#تاو_نوترینو)
جرم: 15.5MeV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
#نوترینو ها ذرات شبح مانندی با جرم بسیار ناچیز (ولی غیر صفر) هستند. از نظر بار خنثی هستند و برهمکنش بسیار کمی با ذرات دیگر دارند به طوری که اگر یک سپر سربی به قطر یک سال نوری داشته باشیم و 100 نوترینو وارد آن کنیم، 99 نوترینو از آن طرف خارج میشود. از نظر فراوانی به ازای هر پروتون، یک میلیون نوترینو وجود دارد. در فعالیتهای هستهای درون ستارهها، نوترینوهای زیادی تپلید میشود و به راحتی از هر مادهای میگذرند و در کیهان با سرعت نزدیک به نور پخش میشوند. همین حالا که این مطلب را میخوانید، میلیاردها نوترینو از بدن شما عبور میکنند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
لپتونها 6 نوع هستند:
1- Electron (#الکترون)
جرم: 0.511MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
الکترونها به هستههایی که از پروتون و نوترون ساخته شدهاند میپیوندند و اتمها را میسازند. الکترونها در پدیدههای فیزیکی مانند الکتریسیته، مغناطیس و رسانش گرمایی، نقش اساسی دارند و در برهمکنشهای گرانشی، الکترومغناطیسی و هستهای ضعیف نیز شرکت میکنند.
2- Muon (#میون)
جرم: 105.67MeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
میون در ابتدا اشتباهاً در گروه مزونها طبقه بندی شده بود در صورتی که یک لپتون با نیمه عمر نسبتاً طولانی 2.2μs است و در فعالیتهای هستهای درون ستارهها ساخته میشود. در هر دقیقه به هر متر مربع از زمین، حدود 100 میون برخورد میکند.
3- Tau (#تاو)
جرم: 1.7768GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1e−
اسپین: 1/2
تاوها لپتونهایی با نیمه عمر 29ps هستند بسیار شبیه به الکترون هستند و مثل الکترونها در در برهمکنشهای گرانشی، الکترومغناطیسی و هستهای ضعیف نیز شرکت میکنند ولی جرم بسیار بیشتری نسبت به الکترون دارند.
4- Electron neutrino (#الکترون_نوترینو)
جرم: 2.2eV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
5- Muon neutrino (#میون_نوترینو)
جرم: 1.7MeV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
6- Tau neutrino (#تاو_نوترینو)
جرم: 15.5MeV/c²>
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1/2
#نوترینو ها ذرات شبح مانندی با جرم بسیار ناچیز (ولی غیر صفر) هستند. از نظر بار خنثی هستند و برهمکنش بسیار کمی با ذرات دیگر دارند به طوری که اگر یک سپر سربی به قطر یک سال نوری داشته باشیم و 100 نوترینو وارد آن کنیم، 99 نوترینو از آن طرف خارج میشود. از نظر فراوانی به ازای هر پروتون، یک میلیون نوترینو وجود دارد. در فعالیتهای هستهای درون ستارهها، نوترینوهای زیادی تپلید میشود و به راحتی از هر مادهای میگذرند و در کیهان با سرعت نزدیک به نور پخش میشوند. همین حالا که این مطلب را میخوانید، میلیاردها نوترینو از بدن شما عبور میکنند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#گلئون ها
گلئون بوزونی با جرم 0، بار الکتریکی 0 و اسپین 1 است. #نیروهای_بنیادی یعنی گرانش، الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و #نیروی_قوی هر کدام از طریق ذرهای بر جهان اثر میکنند. ذرهای که حامل نیروی قوی هستهای است، گلئون میباشد. گلئون کوارکها را به شکل دو تایی و سه تایی به هم پیوند میدهد و در کنار هم نگه میدارد تا مزونها و باریونها که در قسمتهای قبلی در مورد آنها گفتیم ساخته شوند. به عنوان مثال، گلئون سه کوارک را با نیروی قوی کنار هم نگه میدارد تا پروتون و نوترون را بسازند. اگر گلئون وجود نداشت، کوارکها نمیتوانستند هادرونها را بسازند و هسته اتم ناپایدار میشد. پس هیچ اتمی ساخته نمیشد و در نتیجه هیچ چیزی شکل نمیگرفت و جهان مملوء از ذرات بنیادی بدون ساختار و سرگردان بود.
گلئون بوزونی با جرم 0، بار الکتریکی 0 و اسپین 1 است. #نیروهای_بنیادی یعنی گرانش، الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و #نیروی_قوی هر کدام از طریق ذرهای بر جهان اثر میکنند. ذرهای که حامل نیروی قوی هستهای است، گلئون میباشد. گلئون کوارکها را به شکل دو تایی و سه تایی به هم پیوند میدهد و در کنار هم نگه میدارد تا مزونها و باریونها که در قسمتهای قبلی در مورد آنها گفتیم ساخته شوند. به عنوان مثال، گلئون سه کوارک را با نیروی قوی کنار هم نگه میدارد تا پروتون و نوترون را بسازند. اگر گلئون وجود نداشت، کوارکها نمیتوانستند هادرونها را بسازند و هسته اتم ناپایدار میشد. پس هیچ اتمی ساخته نمیشد و در نتیجه هیچ چیزی شکل نمیگرفت و جهان مملوء از ذرات بنیادی بدون ساختار و سرگردان بود.
#فوتون ها
فوتون بوزونی با جرم 0، بار الکتریکی 0، و اسپین 1 است. همان طور که در قسمت قبل گفتیم، هر نیروی بنیادی، ذرهای مخصوص به خود دارد و توسط آن ذره منتقل میشود و اثر میگذارد. فوتون حامل نیروی بنیادی #الکترومغناطیس است. تمام پرتوهای طیف الکترومغناطیس، فوتون هستند و تفاوت آنها در انرژی فوتونهایشان است. هر چه فوتون پر انرژیتر باشد، پرتوهایی با طول موج کوتاهتر را میسازد و هر چه انرژی فوتون کم تر باشد، پرتویی با طول موج بلندتر تولید میکند. فوتون پر سرعت ترین چیز شناخته شده در جهان است و سرعتی برابر با 299,792,458 متر بر ثانیه دارد. اگر فوتون وجود نداشت، تابشهای الکترومغناطیسی (از جمله نور مرئی) نیز وجود نداشت و جهان بدون نور و تاریک میشد و انرژی ستارهها به سیارات اطرافشان نمیرسید و حیاتی هم وجود نداشت.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
فوتون بوزونی با جرم 0، بار الکتریکی 0، و اسپین 1 است. همان طور که در قسمت قبل گفتیم، هر نیروی بنیادی، ذرهای مخصوص به خود دارد و توسط آن ذره منتقل میشود و اثر میگذارد. فوتون حامل نیروی بنیادی #الکترومغناطیس است. تمام پرتوهای طیف الکترومغناطیس، فوتون هستند و تفاوت آنها در انرژی فوتونهایشان است. هر چه فوتون پر انرژیتر باشد، پرتوهایی با طول موج کوتاهتر را میسازد و هر چه انرژی فوتون کم تر باشد، پرتویی با طول موج بلندتر تولید میکند. فوتون پر سرعت ترین چیز شناخته شده در جهان است و سرعتی برابر با 299,792,458 متر بر ثانیه دارد. اگر فوتون وجود نداشت، تابشهای الکترومغناطیسی (از جمله نور مرئی) نیز وجود نداشت و جهان بدون نور و تاریک میشد و انرژی ستارهها به سیارات اطرافشان نمیرسید و حیاتی هم وجود نداشت.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بوزون Z و بوزون W
#بوزون_Z
جرم: 91.19GeV/c²≈
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1
#بوزون_W
جرم: 80.39GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1±
اسپین: 1
بوزون Z و بوزون W (که میتواند بار مثبت یا منفی داشته باشد) حامل #نیروی_ضعیف هستهای هستند. نیروی ضعیف مسئول واپاشی هستهای و قبل از همه واپاشی بتا است که در آن یک نوترون به یک پروتون و یک الکترون و یک پادنوترینو تبدیل میشود. #نیروی_قوی، بین #کوارک ها با تبادل #گلئون برقرار بود ولی نیروی ضعیف، بین کوارکها و #لپتون ها با تبادل بوزونهای Z و ⁻W و ⁺W اتفاق میافتد و 10¹³ برابر ضعیفتر از نیروی قوی است. نیروی قوی کوارکها را در کنار هم نگه میداشت تا هادرونها ساخته شوند و پروتونها و نوترونها را کنار هم نگه میداشت تا هسته اتم پایدار بماند؛ ولی نیروی ضعیف (با تبادل بوزونهای Z و ⁻W و ⁺W بین الکترونها و کوارکهای هسته اتم) باعث میشود الکترونها در اطراف هسته اتم بمانند و روی هسته سقوط نکنند یا از اتم جدا نشوند. اما از آنجا که این نیرو بسیار ضعیف است، برای جدا کردن الکترونها از اتم، انرژی بسیار کمتری لازم است در مقایسه با شکافت هسته اتم. نیروی #الکترومغناطیس و نیروی ضعیف، در واقع دو جنبه از نیرویی واحد به نام #نیروی_الکتروضعیف هستند. وقتی انرژی ذرات بیش از حدود 50000MeV باشد، نیروی وحدت یافته الکتروضعیف احساس میشود و با کم شدن انرژی، به شکل دو نیروی جداگانه عمل میکنند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#بوزون_Z
جرم: 91.19GeV/c²≈
بار الکتریکی: 0
اسپین: 1
#بوزون_W
جرم: 80.39GeV/c²≈
بار الکتریکی: 1±
اسپین: 1
بوزون Z و بوزون W (که میتواند بار مثبت یا منفی داشته باشد) حامل #نیروی_ضعیف هستهای هستند. نیروی ضعیف مسئول واپاشی هستهای و قبل از همه واپاشی بتا است که در آن یک نوترون به یک پروتون و یک الکترون و یک پادنوترینو تبدیل میشود. #نیروی_قوی، بین #کوارک ها با تبادل #گلئون برقرار بود ولی نیروی ضعیف، بین کوارکها و #لپتون ها با تبادل بوزونهای Z و ⁻W و ⁺W اتفاق میافتد و 10¹³ برابر ضعیفتر از نیروی قوی است. نیروی قوی کوارکها را در کنار هم نگه میداشت تا هادرونها ساخته شوند و پروتونها و نوترونها را کنار هم نگه میداشت تا هسته اتم پایدار بماند؛ ولی نیروی ضعیف (با تبادل بوزونهای Z و ⁻W و ⁺W بین الکترونها و کوارکهای هسته اتم) باعث میشود الکترونها در اطراف هسته اتم بمانند و روی هسته سقوط نکنند یا از اتم جدا نشوند. اما از آنجا که این نیرو بسیار ضعیف است، برای جدا کردن الکترونها از اتم، انرژی بسیار کمتری لازم است در مقایسه با شکافت هسته اتم. نیروی #الکترومغناطیس و نیروی ضعیف، در واقع دو جنبه از نیرویی واحد به نام #نیروی_الکتروضعیف هستند. وقتی انرژی ذرات بیش از حدود 50000MeV باشد، نیروی وحدت یافته الکتروضعیف احساس میشود و با کم شدن انرژی، به شکل دو نیروی جداگانه عمل میکنند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#بوزون_هیگز
#میدان_هیگز
برای مدتها دانشمندان میدانستند که اجسام دارای ویژگیای به نام #جرم هستند که این ویژگی باعث ایجاد مقاومت در برابر شتاب گرفتن جسم میشود. همچنین میدانستند که جرم هر جسم، مجموع جرم #ذرات_بنیادی سازنده آن جسم است. از آنجا که ذرات بنیادی از ذرات کوچکتری ساخته نشدهاند، این سؤال پیش میآید که منشأ جرم ذرات بنیادی چیست؟ چه چیزی تعیین میکند که یک ذره بنیادی، چه مقدار جرم در جهان داشته باشد؟
کسی جواب این سؤال را نمیدانست؛ تا اینکه در سال 1964 فیزیکدانی اسکاتلندی به نام "#پیتر_هیگز" به این نتیجه رسید که خلاء در حقیقت خالی نیست!
هیگز با محاسبات خود به این نتیجه رسید که نوعی میدان نامرئی و اسرار آمیز در سرتاسر کیهان به طور یکنواخت وجود دارد که ما متوجه وجود آن نمیشویم زیرا همیشه در این میدان قرار داریم. مانند ماهیهایی که از وجود اقیانوس بی اطلاع هستند!
در واقع تمام ذرات بنیادی، در این اقیانوس شناور هستند و در مسیر حرکت خود از درون این میدان عبور میکنند. حال هر چه شدت برهم کنش یک ذره با این میدان کمتر باشد، راحتتر در این میدان حرکت میکند؛ طوری که گویا لختی و جرم کمتری دارد و هر چه برهم کنش ذرهای با این میدان شدیدتر باشد، سختتر در این میدان حرکت میکند گویا لختی و جرم زیادی دارد. به عنوان مثال Top Quark (کوارک سر) برهم کنش زیادی با میدان هیگز دارد و این کوارک پر جرم ترین ذره شناخته شده میباشد. یا Photon (فوتون) عملاً هیچ بر هم کنشی با میدان هیگز ندار و در نتیجه جرم فوتون مطلقاً صفر است.
هیگز همچنین محاسبه کرد که در لحظه بیگ بنگ، تمام ذرات فاقد جرم بودند و تقریباً صد میلیاردیم ثانیه (0.0000001 ثانیه) بعد از بیگ بنگ، هر نوع ذره دارای جرم منحصر به فردی شد که تا امروز همان جرم برای آن نوع ذره باقی مانده است.
اکنون مسئله تازه این بود که چگونه از وجود میدان هیگز (با آزمایش تجربی) اطلاع پیدا کنیم؟؟؟
گفتیم که جرم جسم، مقاومت جسم در برابر شتاب گرفتن است و منشاء جرم یک جسم، ذرات سازنده آن جسم است. منشاء جرم ذرات سازنده جسم، برهم کنش این ذرات با میدان نامرئی و اسرار آمیزی است که به افتخار پیتر هیگز، میدان هیگز نام گذاری شده. اما سؤال اینجاست که منشاء این میدان که سرتاسر کیهان را به شکل یکنواخت در بر گرفته چیست؟
وقتی این سؤال ذهن خلاق پیتر هیگز را به خود مشغول کرد، برای یافتن پاسخ به سرعت سراغ بی نقص ترین و کاربردی ترین نظریه موجود یعنی نظریه کوانتوم رفت. طبق قوانین مکانیک کوانتوم، میدان هیگز باید نتیجه وجود ذراتی باشد که در سرتاسر جهان به طور یکنواخت پراکنده هستند و در خلاء کیهانی مدام از انرژی پایه خلاء به وجود آمده و بلافاصله از بین میروند. پس طبق #نظریه_میدانهای_کوانتومی میتوان گفت که خلاء کیهانی همیشه پر از ذرات هیگز است که با به وجود آمدن و از بین رفتن دائمی از دل خلاء کیهانی و حضور در سرتاسر کیهان باعث تولید میدان هیگز میشوند. بنابراین هر ذره بنیادی در هنگام حرکت در فضا، باید از میان انبوهی از ذرات هیگز عبور کند و هر چه برهم کنش کمتری با ذرات هیگز داشته باشد، راحتتر از بین آنها عبور میکند؛ گویا جرم کمتری دارد. برعکس هر چه برهم کنش ذره با ذرات هیگز بیشتر باشد، سختتر از میان آنها عبور میکند و به گونهای رفتار میکند که گویی لختی و جرم زیادی دارد. بر این اساس میتوان گفت که همه ذرات در لحظه بیگ بنگ بدون جرم بودند و صد میلیاردیم ثانیه پس از بیگ بنگ، ذرات هیگز از انرژی بیگ بنگ به وجود آمدند و سرتاسر جهان را پر کردند و این گونه ذرات بنیادی بر اثر برهم کنش با ذرات هیگز، ناگهان جرم دار شدند. در ضمن خود ذرات هیگز نیز با هم برهم کنش دارند و این بدان معناست که ذرات هیگز نیز خود دارای جرم هستند. در نتیجه ذرات هیگز نقش بسیار مهمی در شکل گیری جهان داشتند و اگر نبودند، جهان شاید هیچ وقت قابل سکونت نمیشد و هیچ حیاتی شکل نمیگرفت.
هیگز شروع به محاسبات ریاضی فوق العاده پیچیدهای برای به دست آوردن ویژگیهای این ذره بنیادی عجیب و کشف نشده کرد و به این نتیجه رسید که این ذره، اسپین 0، بار الکتریکی 0 و جرم بسیار زیادی دارد. اما این کافی نبود و محاسبات هیگز باید با آزمایشات تجربی و کشف ذره هیگز، تایید میشد.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
#میدان_هیگز
برای مدتها دانشمندان میدانستند که اجسام دارای ویژگیای به نام #جرم هستند که این ویژگی باعث ایجاد مقاومت در برابر شتاب گرفتن جسم میشود. همچنین میدانستند که جرم هر جسم، مجموع جرم #ذرات_بنیادی سازنده آن جسم است. از آنجا که ذرات بنیادی از ذرات کوچکتری ساخته نشدهاند، این سؤال پیش میآید که منشأ جرم ذرات بنیادی چیست؟ چه چیزی تعیین میکند که یک ذره بنیادی، چه مقدار جرم در جهان داشته باشد؟
کسی جواب این سؤال را نمیدانست؛ تا اینکه در سال 1964 فیزیکدانی اسکاتلندی به نام "#پیتر_هیگز" به این نتیجه رسید که خلاء در حقیقت خالی نیست!
هیگز با محاسبات خود به این نتیجه رسید که نوعی میدان نامرئی و اسرار آمیز در سرتاسر کیهان به طور یکنواخت وجود دارد که ما متوجه وجود آن نمیشویم زیرا همیشه در این میدان قرار داریم. مانند ماهیهایی که از وجود اقیانوس بی اطلاع هستند!
در واقع تمام ذرات بنیادی، در این اقیانوس شناور هستند و در مسیر حرکت خود از درون این میدان عبور میکنند. حال هر چه شدت برهم کنش یک ذره با این میدان کمتر باشد، راحتتر در این میدان حرکت میکند؛ طوری که گویا لختی و جرم کمتری دارد و هر چه برهم کنش ذرهای با این میدان شدیدتر باشد، سختتر در این میدان حرکت میکند گویا لختی و جرم زیادی دارد. به عنوان مثال Top Quark (کوارک سر) برهم کنش زیادی با میدان هیگز دارد و این کوارک پر جرم ترین ذره شناخته شده میباشد. یا Photon (فوتون) عملاً هیچ بر هم کنشی با میدان هیگز ندار و در نتیجه جرم فوتون مطلقاً صفر است.
هیگز همچنین محاسبه کرد که در لحظه بیگ بنگ، تمام ذرات فاقد جرم بودند و تقریباً صد میلیاردیم ثانیه (0.0000001 ثانیه) بعد از بیگ بنگ، هر نوع ذره دارای جرم منحصر به فردی شد که تا امروز همان جرم برای آن نوع ذره باقی مانده است.
اکنون مسئله تازه این بود که چگونه از وجود میدان هیگز (با آزمایش تجربی) اطلاع پیدا کنیم؟؟؟
گفتیم که جرم جسم، مقاومت جسم در برابر شتاب گرفتن است و منشاء جرم یک جسم، ذرات سازنده آن جسم است. منشاء جرم ذرات سازنده جسم، برهم کنش این ذرات با میدان نامرئی و اسرار آمیزی است که به افتخار پیتر هیگز، میدان هیگز نام گذاری شده. اما سؤال اینجاست که منشاء این میدان که سرتاسر کیهان را به شکل یکنواخت در بر گرفته چیست؟
وقتی این سؤال ذهن خلاق پیتر هیگز را به خود مشغول کرد، برای یافتن پاسخ به سرعت سراغ بی نقص ترین و کاربردی ترین نظریه موجود یعنی نظریه کوانتوم رفت. طبق قوانین مکانیک کوانتوم، میدان هیگز باید نتیجه وجود ذراتی باشد که در سرتاسر جهان به طور یکنواخت پراکنده هستند و در خلاء کیهانی مدام از انرژی پایه خلاء به وجود آمده و بلافاصله از بین میروند. پس طبق #نظریه_میدانهای_کوانتومی میتوان گفت که خلاء کیهانی همیشه پر از ذرات هیگز است که با به وجود آمدن و از بین رفتن دائمی از دل خلاء کیهانی و حضور در سرتاسر کیهان باعث تولید میدان هیگز میشوند. بنابراین هر ذره بنیادی در هنگام حرکت در فضا، باید از میان انبوهی از ذرات هیگز عبور کند و هر چه برهم کنش کمتری با ذرات هیگز داشته باشد، راحتتر از بین آنها عبور میکند؛ گویا جرم کمتری دارد. برعکس هر چه برهم کنش ذره با ذرات هیگز بیشتر باشد، سختتر از میان آنها عبور میکند و به گونهای رفتار میکند که گویی لختی و جرم زیادی دارد. بر این اساس میتوان گفت که همه ذرات در لحظه بیگ بنگ بدون جرم بودند و صد میلیاردیم ثانیه پس از بیگ بنگ، ذرات هیگز از انرژی بیگ بنگ به وجود آمدند و سرتاسر جهان را پر کردند و این گونه ذرات بنیادی بر اثر برهم کنش با ذرات هیگز، ناگهان جرم دار شدند. در ضمن خود ذرات هیگز نیز با هم برهم کنش دارند و این بدان معناست که ذرات هیگز نیز خود دارای جرم هستند. در نتیجه ذرات هیگز نقش بسیار مهمی در شکل گیری جهان داشتند و اگر نبودند، جهان شاید هیچ وقت قابل سکونت نمیشد و هیچ حیاتی شکل نمیگرفت.
هیگز شروع به محاسبات ریاضی فوق العاده پیچیدهای برای به دست آوردن ویژگیهای این ذره بنیادی عجیب و کشف نشده کرد و به این نتیجه رسید که این ذره، اسپین 0، بار الکتریکی 0 و جرم بسیار زیادی دارد. اما این کافی نبود و محاسبات هیگز باید با آزمایشات تجربی و کشف ذره هیگز، تایید میشد.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
زمانی که پیتر هیگز به همراه فرانسوا آنگلر و رابرت براوت که کمکهای زیادی در این زمینه به پیتر هیگز کردند مقاله خود را منتشر کردند، خودشان هم تصور نمیکردند که در مدت حیاتشان شاهد کشف کوانتوم میدان اسرارآمیزی که وجودش را پیش بینی کرده بودند باشند. علت به ویژگیهای خاص ذره هیگز برمیگشت. مجموعه آزمایشاتی که پس از پیش بینی وجود ذره هیگز با قدرتمندترین شتاب دهندههای موجود در جهان انجام شده بود نشان میداد که این ذره باید جرم بسیار بالایی داشته باشد؛ جرمی آنقدر زیاد که ایجادش فراتر از توان تمام شتاب دهندههای آن زمان بود. جرم بسیار زیاد، احتمال تولید بسیار پایین و طول عمربسیار کوتاه باعث شده بود که حتی قدرتمندترین شتاب دهندههای آن زمان موفق به آشکار سازی بوزون هیگز نشوند؛ تا اینکه قویترین شتاب دهنده دنیا یعنی "#LHC" «شتاب دهنده بزرگ هادرونها» (Large Hadron Collider) در 20 نوامبر 2009 طی تلاشهای چند ساله و شبانه روزی دانشمندان و مهندسان سراسر دنیا، شروع به کار کرد و آزمایشی که سخت ترین آزمایش تاریخ لقب گرفت را انجام داد!
برایان گرین: «میدان هیگز مانند "چیزی" نامرئی و شیره مانند است که همه جا وجود دارد و وقتی ذرات تلاش می کنند تا حرکت کنند، در تماس با این شیره، مقاومت و چسبندگی احساس میکنند. این چسبندگی همان جرم آنهاست. در حال حاضر ایدهی مناسب این است که اگر شما پروتونها یا ذرات دیگر را با سرعت بسیار بالایی به هم برخورد دهید، در این حالت میتوانید بعضی اوقات ضربهای آهسته به این شیره بزنید و ذرهای از آن بیرون میآید که همان ذره بوزون هیگز است.»
به دلیل جرم زیاد بوزون هیگز، LHC باید پروتونها را با انرژی بسیار زیاد با یکدیگر برخورد میداد. اما مشکل این بود که تنها پیش بینی شده بود بوزون هیگز جرم زیادی دارد و جرم دقیق آن، نامعلوم بود. به خاطر همین دانشمندان نمیدانستند برای تولید بوزون هیگز، دقیقاً با چه مقدار انرژیای باید برخورد را انجام دهند. تا اینکه در ماه جولای 2012 اطمینان یافتند که ذرهای با ویژگیهای شبیه به بوزون هیگز با جرمی تقریباً 130 برابر جرم پروتون را یافتهاند.
یکی از ویژگیهای بسیار مهم ذره تازه کشف شده که باید با دقت بیشتری اندازه گیری میشد، #اسپین آن بود. هیگز اسپین ذره هیگز را 0 پیش بینی کرده بود اما نتایج آزمایشات LHC، اسپین 2 را نیز محتمل میدانستند. نهایتاً در 14 مارس 2013، آزمایشگاه بین المللی سرن به طور رسمی کشف ذره هیگز را تایید کرد. نتیجه این کشف، رسیدن جایزه نوبل 2013 فیزیک، به پیتر هیگز و فرانسوا آنگلر (مشترکاً) بود. متاسفانه رابرت براوت دو سال قبل از کشف بوزون هیگز، از دنیا رفت و نتوانست نوبل خود را دریافت کند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
برایان گرین: «میدان هیگز مانند "چیزی" نامرئی و شیره مانند است که همه جا وجود دارد و وقتی ذرات تلاش می کنند تا حرکت کنند، در تماس با این شیره، مقاومت و چسبندگی احساس میکنند. این چسبندگی همان جرم آنهاست. در حال حاضر ایدهی مناسب این است که اگر شما پروتونها یا ذرات دیگر را با سرعت بسیار بالایی به هم برخورد دهید، در این حالت میتوانید بعضی اوقات ضربهای آهسته به این شیره بزنید و ذرهای از آن بیرون میآید که همان ذره بوزون هیگز است.»
به دلیل جرم زیاد بوزون هیگز، LHC باید پروتونها را با انرژی بسیار زیاد با یکدیگر برخورد میداد. اما مشکل این بود که تنها پیش بینی شده بود بوزون هیگز جرم زیادی دارد و جرم دقیق آن، نامعلوم بود. به خاطر همین دانشمندان نمیدانستند برای تولید بوزون هیگز، دقیقاً با چه مقدار انرژیای باید برخورد را انجام دهند. تا اینکه در ماه جولای 2012 اطمینان یافتند که ذرهای با ویژگیهای شبیه به بوزون هیگز با جرمی تقریباً 130 برابر جرم پروتون را یافتهاند.
یکی از ویژگیهای بسیار مهم ذره تازه کشف شده که باید با دقت بیشتری اندازه گیری میشد، #اسپین آن بود. هیگز اسپین ذره هیگز را 0 پیش بینی کرده بود اما نتایج آزمایشات LHC، اسپین 2 را نیز محتمل میدانستند. نهایتاً در 14 مارس 2013، آزمایشگاه بین المللی سرن به طور رسمی کشف ذره هیگز را تایید کرد. نتیجه این کشف، رسیدن جایزه نوبل 2013 فیزیک، به پیتر هیگز و فرانسوا آنگلر (مشترکاً) بود. متاسفانه رابرت براوت دو سال قبل از کشف بوزون هیگز، از دنیا رفت و نتوانست نوبل خود را دریافت کند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
کشف نیروی پنجم طبیعت؟
بحث کشف نیروی پنجم طبیعت، یکی زمینههای داغ پژوهشی این روزهای فیزیک است که گروههای تحقیقاتی زیادی، رویای یافتن آن را در سر دارند؛ اما حالا تیمی از دانشمندان، روش تازه و جالبی برای کشف نیروی پنجم پیدا کردهاند. آنها این کار را با استفاده از آزمودن نسبیت عام انیشتین و به کمک دادههای قویترین تلسکوپ جهان، یعنی تلسکوپ کک (Keck) انجام دادهاند.
چهار نیروی بنیادی در طبیعت وجود دارد: #هستهای_قوی، #هستهای_ضعیف، #الکترومغناطیس و #گرانش. فیزیکدانان میدانند چگونه سه نیروی اول را با یکدیگر متحد کنند، چیزی که به نام نظریه وحدت بزرگ یا GUT شناخته میشود، اما متحد کردن گرانش با سه نیروی دیگر، هنوز میسر نشده است. دانشمندان معتقدند پنجمین نیروی طبیعت میتواند گرانش سرکش را با سایر نیروها متحد کند، اما این ادعا هنوز ثابت نشده است.
آنها میگویند:
این واقعاً هیجانانگیز است. ما 20 سال تلاش کردهایم تا به اینجا برسیم، اما حالا پژوهش جدیدمان در مورد ستارههای مرکز کهکشانمان، راه جدیدی را برای ما باز کرده است؛ روشی که به ما میگوید گرانش چگونه کار میکند!
دانشمندان تصاویر فوقالعاده دقیق مرکز کهکشانمان که توسط تلسکوپ کک گرفته شده را تجزیه تحلیل کردند. آنها این کار را برای ردیابی مدارهای ستارههای نزدیک سیاه چاله کلان جرمی که در مرکز راه شیری قرار گرفته است، انجام دادند. این مدارهای ستارهای که توسط گرانش ناشی از سیاه چاله کلان جرم هدایت میشود، میتواند سرنخهای نیروی پنجم را به دست دهد (آزمودن نسبیت عام).
محققان میگویند:
با تماشای ستارگانی که در طول 20 سال با استفاده از کک با دقت بسیار زیاد اندازهگیری شده بودند، میتوانید چگونگی کارکرد گرانش مورد آزمون قرار دهید. اگر گرانش با چیزی غیر از نظریه نسبیت عام اینشتین کار کند، انحرافات کوچکی در مسیرهای مداری ستارگان خواهید دید!
این نخستین بار است که نظریه نیروی پنجم طبیعت در یک میدان گرانشی قوی مانند میدانی که توسط سیاهچالهی کلان جرم در مرکز راه شیری ساخته شده، آزموده شده است. در واقع از نظر تاریخی، قبلاً میدانهای گرانشی منظومه شمسی که توسط خورشید ایجاد میشوند برای آشکارسازی پنجمین نیروی طبیعت استفاده شده بود. اما آن تلاش موفق نبود، زیرا میدان گرانشی خورشید، نسبتاً ضعیف است.
محققان میگویند:
انجام این کار بسیار هیجانانگیز است، زیرا میتوانیم یک سوال بسیار بنیادی بپرسیم، گرانش چگونه کار میکند؟ نظریه انیشتین آن را به زیبایی توصیف میکند، اما مشاهدات بسیاری وجود دارد که نشان میدهد که این نظریه، کامل نیست و کاستیهایی دارد. وجود سیاه چالههای کلان جرم به ما میگوید نظریههای کنونی برای توضیح کارکرد جهان و چیستی سیاهچاله، ناکافی است.
محققان این پژوهش در انتظار تابستان 2018 هستند، زمانی که ستاره S0-2 در نزدیکترین فاصله به سیاهچاله کلان جرم کهکشان ما قرار میگیرد. این نزدیکی به دانشمندان اجازه میدهد تا این ستاره را زمانی که تحت بیشترین قدرت گرانشی است (یعنی نقطهای که بیشترین انحرافها نسبت به نظریه نسبیت انتظار میرود)، بررسی کنند.
منبع: Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
بحث کشف نیروی پنجم طبیعت، یکی زمینههای داغ پژوهشی این روزهای فیزیک است که گروههای تحقیقاتی زیادی، رویای یافتن آن را در سر دارند؛ اما حالا تیمی از دانشمندان، روش تازه و جالبی برای کشف نیروی پنجم پیدا کردهاند. آنها این کار را با استفاده از آزمودن نسبیت عام انیشتین و به کمک دادههای قویترین تلسکوپ جهان، یعنی تلسکوپ کک (Keck) انجام دادهاند.
چهار نیروی بنیادی در طبیعت وجود دارد: #هستهای_قوی، #هستهای_ضعیف، #الکترومغناطیس و #گرانش. فیزیکدانان میدانند چگونه سه نیروی اول را با یکدیگر متحد کنند، چیزی که به نام نظریه وحدت بزرگ یا GUT شناخته میشود، اما متحد کردن گرانش با سه نیروی دیگر، هنوز میسر نشده است. دانشمندان معتقدند پنجمین نیروی طبیعت میتواند گرانش سرکش را با سایر نیروها متحد کند، اما این ادعا هنوز ثابت نشده است.
آنها میگویند:
این واقعاً هیجانانگیز است. ما 20 سال تلاش کردهایم تا به اینجا برسیم، اما حالا پژوهش جدیدمان در مورد ستارههای مرکز کهکشانمان، راه جدیدی را برای ما باز کرده است؛ روشی که به ما میگوید گرانش چگونه کار میکند!
دانشمندان تصاویر فوقالعاده دقیق مرکز کهکشانمان که توسط تلسکوپ کک گرفته شده را تجزیه تحلیل کردند. آنها این کار را برای ردیابی مدارهای ستارههای نزدیک سیاه چاله کلان جرمی که در مرکز راه شیری قرار گرفته است، انجام دادند. این مدارهای ستارهای که توسط گرانش ناشی از سیاه چاله کلان جرم هدایت میشود، میتواند سرنخهای نیروی پنجم را به دست دهد (آزمودن نسبیت عام).
محققان میگویند:
با تماشای ستارگانی که در طول 20 سال با استفاده از کک با دقت بسیار زیاد اندازهگیری شده بودند، میتوانید چگونگی کارکرد گرانش مورد آزمون قرار دهید. اگر گرانش با چیزی غیر از نظریه نسبیت عام اینشتین کار کند، انحرافات کوچکی در مسیرهای مداری ستارگان خواهید دید!
این نخستین بار است که نظریه نیروی پنجم طبیعت در یک میدان گرانشی قوی مانند میدانی که توسط سیاهچالهی کلان جرم در مرکز راه شیری ساخته شده، آزموده شده است. در واقع از نظر تاریخی، قبلاً میدانهای گرانشی منظومه شمسی که توسط خورشید ایجاد میشوند برای آشکارسازی پنجمین نیروی طبیعت استفاده شده بود. اما آن تلاش موفق نبود، زیرا میدان گرانشی خورشید، نسبتاً ضعیف است.
محققان میگویند:
انجام این کار بسیار هیجانانگیز است، زیرا میتوانیم یک سوال بسیار بنیادی بپرسیم، گرانش چگونه کار میکند؟ نظریه انیشتین آن را به زیبایی توصیف میکند، اما مشاهدات بسیاری وجود دارد که نشان میدهد که این نظریه، کامل نیست و کاستیهایی دارد. وجود سیاه چالههای کلان جرم به ما میگوید نظریههای کنونی برای توضیح کارکرد جهان و چیستی سیاهچاله، ناکافی است.
محققان این پژوهش در انتظار تابستان 2018 هستند، زمانی که ستاره S0-2 در نزدیکترین فاصله به سیاهچاله کلان جرم کهکشان ما قرار میگیرد. این نزدیکی به دانشمندان اجازه میدهد تا این ستاره را زمانی که تحت بیشترین قدرت گرانشی است (یعنی نقطهای که بیشترین انحرافها نسبت به نظریه نسبیت انتظار میرود)، بررسی کنند.
منبع: Physical Review Letters
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
نظریه کوانتوم
قسمت پنجم: #تابع_موج
به تغییرات برخی پارامترها در فضا و زمان، موج میگویند. مثلاً در موج آب ارتفاع، در موج صوتی فشار و در موج الکترومغناطیسی میدان الکترومغناطیسی پارامتر متغیر هستند. مقدار این پارامتر، دامنه موج خوانده میشود و خود موج نیز یک تابع است که دامنه را در هر نقطه مشخص میکند.
#امواج_طولی امواجی هستند که در آنها جهت نوسانات محیط، در جهت انتشار موج یا خلاف جهت آن است (تصویر شماره 1). موجهای صوتی و برخی از امواج زلزله از این نوع هستند.
#امواج_عرضی امواجی هستند که در آنها جهت نوسان عمود بر جهت انتشار موج است (تصویر شماره 2). موج حاصل از انداختن سنگ در برکه یا تکان دادن طنابی که سر دیگرش ثابت است و امواج الکترومغناطیسی، از این نوع هستند.
#قطبش (Polarization) یکی از ویژگیهای امواج عرضی است که دارای انواع مختلفی مانند #قطبش_خطی (تصویر شماره 3)، قطبش_بیضوی (تصویر شماره 4) و قطبش_دایروی (تصویر شماره 5) که حالت خاصی از قطبش بیضوی است. مثلاً در امواج الکترومغناطیسی، قطبش نشان دهنده جهت بردار میدان الکتریکی و جهت بردار میدان مغناطیسی نسبت به راستای انتشار موج است. (تصویر شماره 6 و 7). حال که اطلاعات کلی کافی در مورد امواج داریم، وارد #مکانیک_کوانتوم میشویم.
در مکانیک کوانتومی یک هدف اصلی آن است که مشخص شود چگونه یک نوع خاص از موج منتشر میشود و رفتار میکند. در این کاربرد، موج را "#تابع_موج" و معادله حاکم بر رفتار موج را "#معادل_موج_شرودینگر" مینامند. اولین راهکار برای محاسبه رفتار تابع موج، نوشتن موج به صورت #برهمنهی چندین (یا شاید بینهایت) تابع موج مشخص است. یعنی یک ذره میتواند در آن واحد در چند مکان باشد! در واقع در مکانیک کوانتوم سؤالاتی مانند «الآن ذره دقیقاً کجاست؟» بی معنی هستند و ما اجازه نداریم بپرسیم ذره دقیقاً کجاست. ما فقط به وسیله تابع موج، میتوانیم بپرسیم «احتمال یافتن ذره در بخش کوچکی از فضا، چقدر است؟» تابع موج یک تابع ریاضی است که تمام اطلاعات در مورد ذره در دل آن نهفته است و بدون هیچ گونه اثباتی وارد نظریه کوانتوم شده است. در واقع تابع موج را به عنوان یک اصل یا پیش فرض مکانیک کوانتوم در نظر میگیریم و آن را بدون هیچ اثباتی میپذیریم. روی کاغذ، تابع موج تنها یک ابزار ریاضی است که فیزیکدانان آن را با علامت یونانی Ψ نشان می دهند و آن را برای توصیف رفتار کوانتومی یک ذره استفاده می کنند. یعنی تابع موج به آنها اجازه می دهد تا احتمال مشاهده ی یک الکترون را در موقعیتی مشخص، یا شانسهایی که اسپین آن به سمت بالا یا پایین باشد را محاسبه کنند. در سال 1926، فیزیکدان اتریشی، اروین #شرودینگر تابع موج را برای توصیف رفتار عجیب ذرات اختراع کرد، اما نه او و نه هیچ کس دیگری نتوانست چیزی در مورد ماهیت تابع موج بگوید. یعنی هیچ کس نمیداند تابع موج یک ماهیت فیزیکی و واقعی است و یا تنها یک ابزار محاسباتی برای کنترل جهالت بیننده در مورد جهان است. "#تفسیر_کپنهاگی" نظریهی کوانتوم که در سال 1920 توسط فیزیکدانان مشهوری چون #نیلز_بور و ورنر #هایزنبرگ توسعه یافت، بیان میکند که تابع موج چیزی بیش از یک ابزار ریاضی برای پیش بینی نتایج مشاهدات نیست و شما نمیتوانید اکثر فیزیکدانان را به خاطر دنبال کردن این طرز فکر که "خفه شو و محاسبه کن" سرزنش کنید، چرا که همین کار منجر به پیشرفتهای فوق العادهای در فیزیک هستهای، فیزیک اتمی و شیمی کوانتومی شده است. ما واقعاً نمیتوانیم درک کنیم که تابع موج چه مفهومی دارد؛ تمام چیزی که میدانیم این است که تابع موج با عدم قطعیت و به صورت احتمالاتی، اطلاعاتی در مورد ذره به ما میدهد و محاسباتش بینهایت دقیق است!
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت پنجم: #تابع_موج
به تغییرات برخی پارامترها در فضا و زمان، موج میگویند. مثلاً در موج آب ارتفاع، در موج صوتی فشار و در موج الکترومغناطیسی میدان الکترومغناطیسی پارامتر متغیر هستند. مقدار این پارامتر، دامنه موج خوانده میشود و خود موج نیز یک تابع است که دامنه را در هر نقطه مشخص میکند.
#امواج_طولی امواجی هستند که در آنها جهت نوسانات محیط، در جهت انتشار موج یا خلاف جهت آن است (تصویر شماره 1). موجهای صوتی و برخی از امواج زلزله از این نوع هستند.
#امواج_عرضی امواجی هستند که در آنها جهت نوسان عمود بر جهت انتشار موج است (تصویر شماره 2). موج حاصل از انداختن سنگ در برکه یا تکان دادن طنابی که سر دیگرش ثابت است و امواج الکترومغناطیسی، از این نوع هستند.
#قطبش (Polarization) یکی از ویژگیهای امواج عرضی است که دارای انواع مختلفی مانند #قطبش_خطی (تصویر شماره 3)، قطبش_بیضوی (تصویر شماره 4) و قطبش_دایروی (تصویر شماره 5) که حالت خاصی از قطبش بیضوی است. مثلاً در امواج الکترومغناطیسی، قطبش نشان دهنده جهت بردار میدان الکتریکی و جهت بردار میدان مغناطیسی نسبت به راستای انتشار موج است. (تصویر شماره 6 و 7). حال که اطلاعات کلی کافی در مورد امواج داریم، وارد #مکانیک_کوانتوم میشویم.
در مکانیک کوانتومی یک هدف اصلی آن است که مشخص شود چگونه یک نوع خاص از موج منتشر میشود و رفتار میکند. در این کاربرد، موج را "#تابع_موج" و معادله حاکم بر رفتار موج را "#معادل_موج_شرودینگر" مینامند. اولین راهکار برای محاسبه رفتار تابع موج، نوشتن موج به صورت #برهمنهی چندین (یا شاید بینهایت) تابع موج مشخص است. یعنی یک ذره میتواند در آن واحد در چند مکان باشد! در واقع در مکانیک کوانتوم سؤالاتی مانند «الآن ذره دقیقاً کجاست؟» بی معنی هستند و ما اجازه نداریم بپرسیم ذره دقیقاً کجاست. ما فقط به وسیله تابع موج، میتوانیم بپرسیم «احتمال یافتن ذره در بخش کوچکی از فضا، چقدر است؟» تابع موج یک تابع ریاضی است که تمام اطلاعات در مورد ذره در دل آن نهفته است و بدون هیچ گونه اثباتی وارد نظریه کوانتوم شده است. در واقع تابع موج را به عنوان یک اصل یا پیش فرض مکانیک کوانتوم در نظر میگیریم و آن را بدون هیچ اثباتی میپذیریم. روی کاغذ، تابع موج تنها یک ابزار ریاضی است که فیزیکدانان آن را با علامت یونانی Ψ نشان می دهند و آن را برای توصیف رفتار کوانتومی یک ذره استفاده می کنند. یعنی تابع موج به آنها اجازه می دهد تا احتمال مشاهده ی یک الکترون را در موقعیتی مشخص، یا شانسهایی که اسپین آن به سمت بالا یا پایین باشد را محاسبه کنند. در سال 1926، فیزیکدان اتریشی، اروین #شرودینگر تابع موج را برای توصیف رفتار عجیب ذرات اختراع کرد، اما نه او و نه هیچ کس دیگری نتوانست چیزی در مورد ماهیت تابع موج بگوید. یعنی هیچ کس نمیداند تابع موج یک ماهیت فیزیکی و واقعی است و یا تنها یک ابزار محاسباتی برای کنترل جهالت بیننده در مورد جهان است. "#تفسیر_کپنهاگی" نظریهی کوانتوم که در سال 1920 توسط فیزیکدانان مشهوری چون #نیلز_بور و ورنر #هایزنبرگ توسعه یافت، بیان میکند که تابع موج چیزی بیش از یک ابزار ریاضی برای پیش بینی نتایج مشاهدات نیست و شما نمیتوانید اکثر فیزیکدانان را به خاطر دنبال کردن این طرز فکر که "خفه شو و محاسبه کن" سرزنش کنید، چرا که همین کار منجر به پیشرفتهای فوق العادهای در فیزیک هستهای، فیزیک اتمی و شیمی کوانتومی شده است. ما واقعاً نمیتوانیم درک کنیم که تابع موج چه مفهومی دارد؛ تمام چیزی که میدانیم این است که تابع موج با عدم قطعیت و به صورت احتمالاتی، اطلاعاتی در مورد ذره به ما میدهد و محاسباتش بینهایت دقیق است!
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
نظریه کوانتوم قسمت پنجم: #تابع_موج به تغییرات برخی پارامترها در فضا و زمان، موج میگویند. مثلاً در موج آب ارتفاع، در موج صوتی فشار و در موج الکترومغناطیسی میدان الکترومغناطیسی پارامتر متغیر هستند. مقدار این پارامتر، دامنه موج خوانده میشود و خود موج نیز…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Cosmos' Language
نظریه کوانتوم قسمت پنجم: #تابع_موج به تغییرات برخی پارامترها در فضا و زمان، موج میگویند. مثلاً در موج آب ارتفاع، در موج صوتی فشار و در موج الکترومغناطیسی میدان الکترومغناطیسی پارامتر متغیر هستند. مقدار این پارامتر، دامنه موج خوانده میشود و خود موج نیز…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM