مکانیک کوانتم و فیزیک ذرات
(مقاله صوتی در انتهای صفحه)
ذرات زیراتمی
قسمت اول
از زمان شروع جدی فعالیتهای علمی رنه دکارت، فیلسوف و ریاضی دان مشهور فرانسوی به منظور عینیت بخشیدن به آنچه در سال ۱۶۱۹ در طی سه رویا، مبنی بر یکپارچه کردن همه علوم، مشاهده کرده بود، تا زمانی که اسحق نیوتن در سال ۱۶۸۴ ، رساله خود را در مورد گرانش و نحوه حرکت سیارات نوشت، ۶۵ سال علم فیزیک تحت تاثیر افکار دکارت قرار داشت.س
درجهان علم، دکارت
بیشتر از آنکه ریاضی دان شناخته شود، یک فیلسوف بزرگ بعد از دوران تاریکی یا قرون وسطی اروپا محسوب می شود. فلسفه او و همفکرانش چون اسپینوزا و لایپنیتز بسیار ساده اما اساسی بود. او می گفت به حواس ظاهری نمی توان اطمینان داشت، از اینرو باید عقل را ملاک کار قرار داد. دکارت وجود سه چیز را در ارجحیت قرار می داد: موجودیت انسان، خدا و عالم دیگر. در مورد انسان او برای این موجود دو بعد ماده و اندیشه را قائل بود و از این نظر می توان این عقیده را همطراز نظریه مولوی در این رابطه دانست که او نیز انسان
را مخلوطی از اندیشه و ماده می دانست:
س س«ای برادر تو همه اندیشه ای مابقی تو استخوان و ریشه ای»
س
گرچه عقاید فلسفی دکارت بر نحوه اندیشه آکادمیهای علمی آن زمان سایه افکنده بود، اما این امر فاقد بخش علمی و محاسباتی اثبات شده ای بود که کاربرد عملی داشته باشد. این نقص با دستاوردهای علمی
نیوتن در زمینه گرانش و ارائه قوانین مربوط به عمل و عکس و العمل ، برطرف شد و یک جریان فلسفی-علمی را ایجاد نمود که به تفکر دکارتی – نیوتنی معروف شد. این تفکرات که همه تحقیقات علمی را در یک محدوده تنگ نگه داشته بود و امکان تحرک علمی در جهاتی دیگر را بلوکه نموده بود، با تولد مکانیک کوانتم در اوایل قرن بیستم که اندیشه ای جدید را نیز در پی داشت ، از جایگاه بی بدیل خود فرو افتاد و این تفکرات جدیدی که گویا تا به آن روز از نظر علمی بطور جدی مطرح نبودند، در معرض توجه و در رده اول تحقیقات آکادمیک قرار گرفت.
س
در این ارتباط، دانشمندان برجسته ای چون ماکس پلانک، ورنر هایزنبرگ، اروین شرودینگر، ولفگانگ پاولی و ده ها فیزیکدان مشهور دیگر با ارائه تحلیلها و انجام آزمایشهای متعدد، در شکل گیری این علم پیچیده دخیل بوده اند. اما یک فیزیکدان برجسته دیگر، یعنی آلبرت اینشتاین به گفته خود ، از این علم، چندان سردرنمی آورد و معتقد بود هنوز باید قدمهای بزرگتری برداشته شوند تا این علم به هدف اصلی خود برسد. گفته مشهور او در این ارتباط موید این نظر است: «این هنوز یاکوب واقعی نیست!»س
با اینهمه این علم دستاوردهای زیادی نیز به همراه داشت و پدیده هایی را نیز تشریح نمود. برای نمونه معضلاتی چون الکترومغناطیس و قوانین نور با داده های این علم مورد بررسی دقیق تری قرار گرفتند و این محدوده ای بود که نه فلسفه دکارت
و نه محاسبات فیزیکی نیوتن
هیچکدام قادر به تشریح پدیده های آن نبودند.
س در همین راستا، به زودی دانشمندان متوجه شدند که ورود به جهان کوانتم و سعی در تشریح پدیده های آن، محتاج تحقیقاتی در مورد ذرات بنیادین تشکیل دهنده یک اتم می باشد که بطور مجزا بتواند تئوری های زیادی را مورد بررس قرار دهد. برای مثال باید توضیح داده می شد که چگونه نوترنها در کنار پروتونها در درون هسته اتم پابرجا مانده و با شتابی زیاد از هم نمی گریزند.
س
گرچه دقیقن نمی توان زمان حقیقی تولد فیزیک ذرات را تعیین نمود اما بطور تقریبی می توان گفت که با پایان یافتن دوره مدلهای کلاسیک اتم که در پی سلسله ای از ارائه مدلهای جدید که مدلهای قدیمی تر را ملغی می نمود، و با ارائه مدل استاندارد ذرات زیراتمی در سال ۱۹۷۸، شکل گیری فیزیک ذرات به عنوان رشته ای کاملن مستقل کامل شد. این امر بطور قابل ملاحظه ای جدا از اکتشافات دیگر، مرهون کشف یک کوارک به نام «سای»
بود که در واقع یک مزون با بار الکتریکی خنثی و طول عمری بسیار زیاد است. این کشف به «انقلاب نوامبر»
مشهور شد.
س
فیزیک ذرات بیش از هرچیز به مناسبات درون اتم و مابین ذرات تشکیل دهنده پروتونها و نوترونها و قوانین حاکم بر آنها می پردازد. طبق جدول استاندارد ذرات بنیادین ، ذرات زیراتمی به شش کوارک، شش لپتون، چهار بوزون و یک بوزون هیگز تقسیم می شوند. مجموعه لپتونها و کوارکها را فرمیون می نامند.س
در این علم، چهار نیروی اساسی معتبر شناخته می شوند که عباتند از:س
س - الکترومغناطیس: به مطالعهٔ پدیدههای الکتریکی و مغناطیسی و ارتباط این دو با هم میپردازد.س
س
- نیروی هسته ای ضعیف:
باعث واپاشی هستهای و همینطور واپاشی بتا است. طی این پروسه یک نوترون به یک پروتون و یک الکترون و یک پادنوترینو(آنتی نوترینو) تبدیل میشود. در واقع این نیرو باعث تبادل انرژی مابین فرمیونها است.س
س- نیروی هسته ای قوی:
نیرویی است که نوترونها و پروتونها را درکنار یکدیگر نگه می دارد.
س
س- گرانش: همان نیروی جاذبه است.س
فراگیری مفاهیم اولیه فیزیک ذرات، برای درک علوم تلفیقی استخراج شده از تعلیمات
استاد الهی
از ضروریات است. به ویژه بر نیروی گرانش در تعلیمات او تاکید فراوانی است ، زیرا ایجاد پدیده ها تا حدود قابل توجه ای به وجود این نیرو وابسته می باشد.
س بر طبق یکی از قوانین فیزیک ذرات، در مقابل هر ذره بنیادین، یک ضد ذره یا پادذره (آنتی ذره) وجود دارد . طبق یک مدل برای تئوریزه کردن دلیل پابرجایی هسته اتم، نوعی تعامل مابین کوارکها و آنتی کوارکهای داوون (پایین) و آپ (بالا) در این امر نقش اصلی را ایفا می کند.
س
به این مطلب در مقالات آتی، به ویژه در سری مقالات علوم تلفیقی، عمیقن پرداخته خواهد شد.س
برای دانشجویان دانشگاه سیرکمال استاد الهی، حرکت و همه تغییر و تبدیلات کل جهان هستی
در تعامل مابین این نیروهای متضاد شکل می گیرد . این تعامل، از دید ما انسانها ممکن است برخی اوقات، برخورد و یا تخاصم جلوه کند. (رجوع شود به مقاله
جهان سایه روشن).س
برای آنکه تدریجن بتوانیم برخی از نکات علوم تلفیقی
یاد شده را در این فصلنامه در قالب مقالاتی ارائه دهیم، لازم است برخی از تعاریف ابتدایی این رشته از فیزیک، بازتاب داده شوند.
س در جدول فوق، همه فرمیونها، بوزونها و بوزون هیکز و همه اطلاعات لازم در مورد اسپین، بار و جرم هر کدام از آنها قابل مشاهده است . در اینجا فقط باید دانست که آنتی الکترون، پوزیترون نامیده شده است و نزد ما در تعریف و تشریح نحوه ایجاد جهان هستی، هر دوی این ذرات ازاهمیت ویژه ای برخوردار می باشند، زیرا در ایجاد آن، نقش اصلی را ایفا می نمایند. گذشته از آن، هر پادذره با یک پیشوند «آنتی»
شناخته می شود. برای مثال میون که یک لپتون است دارای پادذره ای است به نام «آنتی میون»
و همین قانون برای دیگر ذرات نیز معتبر است.س
باید بیاد داشت که برخی از دانشمندان معتقدند ، فیزیک ذرات را نمی توان یک علم تمام عیار از جهت توان تشریح همه پدیده ها دانست، زیرا هم اکنون معضلاتی چون ماده تاریک و انبساط جهان، بدون توضیح مانده اند. با اینحال آنچه ما برای تشریح ایجاد جهان هستی
و مکانیزم حرکت جوهری و سیرکمالی موجودات نیاز داریم ، در همین مختصر اطلاعات این علم مستتر و موجود است.
س پایان قسمت اول
اختصاصی اندیشه آنلاین
تحقیق و بررسی: فرامرز تابش
löhkdö ö,hkjl , tdcdö bvhj :کد آرشیو
منابع: رجوع شود به بخش مستندات