تحقیق با موضوع بود که تعداد و سازماندهی


Widget not in any sidebars

هشت تا از سبکترین مزونها طرحِ ششضلعیِ مشابهی را پر میکنند و هشتتایهیِ مزونی (شبه نردهای) را تشکیل میدهند:
ششضلعیها تنها شکلهایِ مجاز در راهِ هشتگانه نیستند، برایِ مثال آرایهای مثلثی با مشارکتِ ده باریونِ سنگینتر نیز وجود دارد که دهتایهی باریونی نامیده میشود.
طبقه بندی اولین گام در توسعهیِ هر علمی است. راهِ هشتگانه چیزی بیش از طبقه بندیِ صرفِ هادرونهاست. اما اهمیتِ واقعیِ آن در سازماندهیِ ساختاریِ آن است.
شناختِ راهِ هشتگانه در 1964 هنگامی امکان پذیر شد که گلمان و زویگ، مستقل از یکدیگر، پیشنهاد کردند که در واقع تمامِ هادرونها از اجزاءیِ بنیادیتری تشکیل شدهاند. این اجزا را گلمان کوارک نامید. کوارکها دارایِ سه نوع (یا طعم) هستند و یک مثلثِ “هشتگانه” را شکل میدهند.
کوارکِ (up) حاملِ بارِ و شگفتیِ صفر؛ کوارکِ (down) حاملِ بارِ و ؛ کوارکِ (strange) حاملِ بارِ و است. برایِ هر کوارک، پادکوارک با بار و شگفتیِ مخالف وجود دارد.
بنا بر مدلِ کوارکی
1) هر باریون از سه کوارک تشکیل شده است (و هر پادباریون متشکل از سه پادکوارک است).
2) هر مزون مرکب از یک کوارک و یک پاد کوارک است.
با استفاده از این دو قاعده و حسابِ ابتدایی میتوان دهتایهی باریونی و هشتتایهیِ مزونی را ساخت. آنچه لازم داریم تشکیل فهرستی از ترکیبهایِ مختلف سه کوارک (یا جفتِ کوارک-پادکوارک) و جمعکردن بار و شگفتی آنها با هم است:
در اینجا نه ترکیب وجود دارد ولی فقط هشت ذره در هشتتایهیِ مزونی وجود دارد. مدل کوارک ایجاب میکند که مزونِ سومی با و (به غیر از و) وجود داشته باشد.معلوم شد که این ذره () قبلاً بهطورِ تجربی کشف شده است. در راهِ هشتگانه بهتنهایی بهصورتِ یک تکتایه طبقهبندی شده بود.
در واقع تمامِ ابر چندتایههایِ راهِ هشتگانه بهصورتِ طبیعی از مدلِ کوارکی بیرون میآیند. البته ترکیبِ یکسانی از کوارکها میتوانند ذراتِ مختلفی را بسازند: و پروتون هر دو از دو کوارکِ u یک تشکیل شدهاند؛ و هر دو هستند و غیره.
در هر حال، مدل کوارکی دو مشکلِ اصلی داشت:
1) بهرغمِ جستجویِ مستمرِ بیست ساله هیچکس تاکنون یک کوارکِ مجزا ندیده است.
2) بهنظر میرسید که این مدل اصلِ طردِ پائولی را نقض میکند.
مشکلِ دوم با وارد کردنِ بارِ رنگ، و مشکلِ اول بوسیلهیِ مفهومِ حبسشدگی، (که آن هم نتیجهای از دینامیکِ رنگ میباشد) حل میشود. این دو مفهوم را در بخشِ بعد توزیح میدهیم.
آنچه مدلِ کوارکی را نجات داد کشفِ کوارکهایِ آزاد یا توجیه حبسِ کوارکی و یا تأییدِ فرضیهیِ رنگ نبود، بلکه چیزی کاملاً متفاوت و غیرِ منتظره رخ داد که کشف مزون در نوامبرِ 1974 بود. این ذره به لحاظِ الکتریکی خنثی و مزونی بسیار سنگین است. اما انچه این ذره را غیرِعادی میساخت طولِ عمرِ بسیار طولانیِ آن بود. قبل از فروپاشی ثانیه دوام میآورد. اما باید بدانید که طولِ عمر هادرونهایِ در این محدودهیِ جرمی نوعاً از مرتبهی ثانیه است. طولِ عمر دراز آن یک فیزیک جدید را مطرح میکند. به همین دلیل، شتاب گرفتنِ وقایع پس از به انقلابِ نوامبر معروف شد.
در ماهایِ پس از آن سرشتِ واقعیِ موضوعِ مباحثههایِ جالبی بود، اما توجیه برنده را مدلِ کوارکی فراهم ساخت. اکنون همه پذیرفتهاند که یک حالتِ مقید از یک کوارکِ جدید (چهارم) به نامِ کوارکِ (charm) و پادکوارکِ آن ( ) است. در واقع ایدهیِ طعمِ چهارم و حتی نامِ غریبِ آن را سالها قبل بیورکن و گلاشو مطرح کرده بودند. در واقع همسنگیِ حیرتآوری بینِ لپتونها و کوارکها وجود داشت:
اگر همهیِ مزونها و باریونها از کوارکها شاخته شده باشند، این دو خانواده ذراتِ بنیادیِ واقعی هستند. اما چرا چهار لپتون و فقط سه کوارک؟ بهتر نبود که تعدادِ هر کدام از آنها چهارتا میبود؟ بعدها گلاشو، ایلیوپولوس و مایانی دلایلِ عملیِ قانعکنندهتری را برایِ لزومِ کوارکِ چهارم مطرح کردند. اما ایدهیِ همسنگیِ کوارکها و لپتونها یکی از آن حدسهایِ دور از ذهن بود که بیش از آنکه بانیانِ آن تصور میکردند، پرمحتوا بود. بنابراین هنگامی که کشف شد، مدلِ کوارکی آماده و منتظرِ توضیح دادن بود.
در سالِ 1975 لپتونِ جدیدی کشف شد و تقارنِ گلاشو را بههم زد. به این ذرهیِ جدید () احتمالاً دارایِ نوترینویِ مربوط به خودنیز بود و بنابراین شش لپتون داشتیم و فقط چهار کوارک. ولی دو سالِ بعد مزونِ سنگینِ جدیدی (اوپسیلون) کشف شد و بلافاصله کوارکِ پنجمِ (beauty یا bottom) پا به میدان گذاشت: . در اینجا برایِ پیشگوییِ اینکه کوارکِ ششمی نیز باید پیدا شود نیاز به تخیلِ چندانی نیست؛ برایِ آن نامِ (truth یا top) در نظر گرفته شده است. با کشفِ کوارکِ در آوریلِ 1998، تقارنِ گلاشو با شش کوارک و شش لپتون ابقا میشود.
در نظریهیِ اولیهیی واپاشیِ بتازا (1933) فرمی این فرایند را برهمکنشی تماسی درنظر گرفت که در یک نقطه به وقوع میپی.ندد، و بنابراین به هیچ ذرهیِ واسطهای نیاز نبود. اتفاقاً نیرویِ ضعیف (که مسئوولِ واپاشیِ بتازاست) بسیار کوتاهبرد است، پس مدلِ فرمی دور از واقعیت نیست، و نتایجِ تقریبیِ بسیار عالی در انرژیهایِ کم میدهد. با این حال، شواهدِ زیادی وجود دارد که رهیافت در انرژیهایِ زیاد درست از آب درنمیآید، و سرانجام باید نظریهای که در آن برهمکنش با تبادلِ ذرات انجام شود جایگزین شود. این رابط بوزونِ برداریِ میانی نامیده شد. چالشِ نظریهپردازان پیشگوییِ خواصِ بوزونهایِ برداریِ میانی، و برایِ آزمایشگران تولید یکی از آنها در آزمایشگاه است. اما قبل از پیدایشِ نظریهیِ الکتروضعیفِ گلاشو، واینبرگ و سلام پیشگوییِ قطعیِ جرم امکانپذیر نشد. در واقع سه بوزونِ برداریِ میانی وجود دارد، دوتای آنها باردار ( ) و یکی خنثی ( ) است. جرمِ آنها برابرِ مقدارِ زیر محاسبه شد

و در سالِ 1983 با جرمهایِ زیر کشف شدند:

این آزمایشها یک پیروزیِ فنیِ فوقالعاده بود و در تأییدِ قطعیِ جنبههایِ مهمِ مدلِ استاندارد، که جامعهیِ فیزیک قبلاً نسبت به آن متعهد شده بود (و بخاطرِ آن جایزهیِ نوبل داده بود، اهمیتی بنیادی داشت).
بنابر دیدگاهِ کنونی، ماده از سه نوع ذراتِ بنیادی ساخته شده است. لپتونها، کوارکها و واسطهها. شش لپتون وجود دارد که برحسبِ بار، عدِ الکترونی ( )، عددِ میونی( ) و عددِ تاو ( ) دستهبندی شده اند. این ذرات به طورِ طبیعی در سه خانواده (یا نسل) با توجه به آنچه در زیر آمده است جای می گیرند:
شش پاد لپتون نیز وجود دارد که علامتهایِ آنها عکسِ لپتونهاست. مثلاً پوزیترون، دارایِ بارِ و عددِ الکترونیِ است. پس در کل دوازده لپتون داریم.