چه بر سر برخورد دهنده بزرگ هادرون‌ آمد؟

آوریل 2, 2015 | خبر, دانش, شگفت انگیز, وقایع | 0 comments

مجموعه ای درباره رازهای زندگی : ایا بشر میتواند انرژی کهکشان و محیط اطراف خود را تحت کنترل خویش دراورد ؟

چه بر سر برخورد دهنده بزرگ هادرون‌ آمد؟

رشید عسگری:

شاید سر و صداهایی که برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) به راه انداخت را به یاد داشته باشد

و یادتان بیاید که برای چندین روز و هفته، صفحه اول بسیاری از رسانه‌ها را با خبرهای خود پر کرده بود.

Large Hadron یا LHC

Large Hadron یا LHC

شتاب دهنده

تنها چند هفته بعد از همه این سروصداها، 20 سپتامبر بود که سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) اعلام کرد که نشت گاز هلیوم به دلیل وجود یک اتصال الکتریکی غلط، دو ماه کار برخورد دهنده را به عقب خواهد انداخت. ولی یک هفته بعد از آن دانشمندان گفتند که این مرکز تا بهار سال آینده نمی‌تواند به کار خود ادامه دهد.  گزارش شروع به کار بزرگترین اتم شکن جهان

این وقفه بسیار منطقی است. برای رسیدن به نقطه‌ای که دچار مشکل شده است، دانشمندان باید دمای آن نقطه  که 271درجه زیر صفر است را به دمایی قابل تحمل برسانند. بعد از آن هم اگر دانشمندان بتوانند مشکل را طبق زمانبندی حل کنند، دوباره زمان زیادی لازم است تا دما را به مقدار قبلی برسانند.

شتابدهنده برای کار، نیاز به مقاومت الکتریکی تقریباً صفر دارد. ساختن سیمی که دارای مقاومت الکتریکی صفر است تا به حال غیر ممکن بوده است. بهترین راه برای نزدیک شدن به مقاومت الکتریکی صفر، پایین بردن دمای اطراف کابل‌های شتابدهنده تا کمتر از منفی 252 درجه سانتی گراد است.  چطور برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) کار می‌کند ؟

این امر به دلیل وجود موادی در داخل کابل‌ها به نام «ابر رسانا» است. این مواد در دماهای بسیار پایین جریان را به راحتی از خود عبور می‌دهند.

بدون مقاومت الکتریکی، شتابدهنده بهتر کار می‌کند زیرا دیگر نیازی به اختلاف پتانسیل اضافی نخواهد بود. با این حال این دمای بسیار پایین برای دانشمندان راضی کننده نبود، به همین دلیل آن‌ها یک قدم جلوتر رفتند و دمای شتابدهنده را تا 271 درجه زیر صفر پایین بردند تا 12هزار آمپر را از میان کابل‌ها حرکت دهند و سرعت پروتون را به 99.99درصد سرعت نور برسانند.

جیمز گیلیس، یکی از سخنگوهای CERN در این باره می‌گوید:«LHC از لحاظ برودتی از هر دستگاهی که در گذشته ساخته شده است پیچیده تر است. این گونه مشکلات در شتابدهنده‌های دیگر بسیار ساده هستند ولی در LHC نیاز به ماه‌ها تعمیرات دارد.»

به بیانی دیگر، کنترل دمای نیتروژن و هلیوم مایع در LHC با فشار دادن دکمه یخ‌ساز یخچال منزلتان قابل مقایسه نیست!

چهارشنبه 17 مهر 1387

نوبل برای فیزیک ذره‌ای

ماکوتو کوبایاشی و توشیهیدو ماسکاوا از ژاپن و یوشیرو نامبو از آمریکا جایزه نوبل فیزیک سال 2008 را برای کار نظری راهگشای‌شان درباره ذرات بنیادی دریافت کردند.

به گزارش خبرگزاری فرانسه این سه دانشمند به خاطر کارشان در توضیح بی‌قاعدگی‌ها در مفاهیم مربوط به ماهیت ماده و منشا کیهان، که در “مهبانگ” در 14 میلیارد دلار سال پیش به وجود آمد، برنده جایزه نوبل فیزیک امسال شدند.

کمیته نوبل اعلام کرد نامبو، 87 ساله، نیمی از جایزه را به خاطر کارش در دهه 1960 برای کشف ساز و کارهای “گسیختگی خودبه‌خودی” در فیزیک زیر‌اتمی است.

به گفته هیات داوران دو دانشمند دیگر نیمه دوم جایزه نوبل را به خاطر “کشف منشا تقارن گسیخته” دریافت کردند.

نامبو برای ایجاد مفهومی به نام “گسیختگی خودبه‌خودی تقارن” در ابررسانایی و در ذرات بنیادی مورد تقدیر گرفته است.

این نظریه‌ها ستون اصلی “مدل استاندارد فیزیک” هستند، که سه نظریه از چهار نیروی بنیادی طبیعت – نیروی قوی مولکولی، نیروی ضعیف مولکولی و الکترومغناطیس – را به هم می‌پیوندد. چهارمین نیروی بنیادی، نیروی جاذبه است.

کمیته نوبل اعلام کرد: ” گسیختگی خودبه‌خودی تقارن، نظم طبیعت را زیر سطحی به ظاهر درهم و برهم پنهان می‌کند. ثابت شده است که این مدل بسیار کارآمد است، و نظریه‌های نامبو آغازگر مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی بودند. این مدل کوچکترین واحدهای ساختمانی همه مواد و سه از نیرو از چهار نیروی بنیادی طبیعت را در یک نظریه واحد، یکپارچه می‌کند.”

در دهه 1970، کوبایاشی و ماسکاوا به توضیح مفهوم تقارن گسیخته ادامه دادند. نظریه آنها این ضرورت را ایجاد کرد که مدل استاندارد ذرات بنیادی با سه خانواده جدید ذرات زیراتمی به نام کوآرک‌ها گسترش یابد.

فرضیه‌ آنها تقریبا سه دهه بعد در تجربیات آزمایشگاهی به تایید رسید.

کوبایاشی، 64 ساله، استاد ممتاز بازنشسته در سازمان پژوهش شتاب‌دهنده پرانرژی در تسوکوبا است و ماسکاوا، 68 ساله، همین عنوان را در انستیتوی فیزیک ذره‌ایی یوکاوا در دانشگاه کیوتو دارد.

نامبو استاد ممتاز بازنشسته در انستیتو انریکو فرمی در دانشگاه شیکاگو است.

آنچه اساس نظریه عدم تقارن را تحکیم کرد، این کشف بود که پس از “مهبانگ” ماده بسیار بیشتری نسبت به “ضدماده” به وجود آمده است.  این ماده اضافی بود که به هسته کیهان بدل شد، و آن را با کهکشان‌ها، ستاره‌ها و سیاره‌ها  پر کرد.

تلاش برای کشف علت این تخطی اسرارآمیز از تقارن، به حوزه گسترده‌ای از پژوهش‌ها دامن زده است.

بلندپروازانه‌ترین گام تجربی که در ماه گذشته در این زمینه برداشته شد، به کار افتادن “برخورددهنده هاردون بزرگ” Large Hadron Collider, بزرگترین اتم‌شکن دنیا در ژنو بود.

ماسکاوا گفت که بسیار خوشحال است، دانشمند پیشگام در زمینه کاری او، نامبو، برنده جایزه نوبل شده است.

ماسکاوا به جیجی پرس گفت: “من بسیار خوشحالم که آقای نامبو برنده جایزه نوبل فیزیک شد. فکر می‌کردم که او امسال بخت بیشتری برای جایزه نوبل داشته باشد.

از طرف دیگر  کوبایاشی گفت گه او از شنیدن خبر برنده شدن جایزه نوبل شگفت‌زده شده است.

او در مصاحبه‌ای با رادیو سوئد گفت: “برای من افتخار بزرگی است. نمی‌توانم باور کنم.” و افزود: “انتظار برنده شدن را نداشتم.”

“سازمان پژوهش شتاب‌دهنده پرانرژی” (KEK) نزدیک توکیو، نیز که کوبایاشی در آن کار می‌کند، از برندگان نوبل فیزیک امسال تقدیر کرد

سه شنبه 2 مهر 1387

برخورددهنده هادرون تا دوماه کار نمی‌کند

برخورد دهنده بزرگ هادرون بیش از آن چه که فکر می‌شد صدمه دیده است و تا دو ماه دیگر قابل استفاده نیست.

به گزارش سی‌ان‌ان کارشناسان در حال بررسی دقیق صدماتی هستند که به برخورددهنده هادرون وارد شده است. یکی از متخصصان گفت بخشی از این برخورددهنده که به آن صدمه وارد شده باید در شرایط خاصی تعمیر شود که وقت‌گیر است. یکی از این شرایط دمای محیط است که باید صفر مطلق ‌(273- درجه سانتی‌گراد) باشد.  چطور برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) کار می‌کند؟

دانشمندان در مرکز LHC با استفاده از شتاب دهنده خطی این مرکز در حال تحقیق بر روی این هستند که دقیقاً چه اتفاقی قبل از شروع جهان و انفجار بزرگ رخ داده است.

بزرگترین اتم‌شکن جهان

آوریل 2, 2015 | خبر, دانش, شگفت انگیز, وقایع | 0 comments

مجموعه ای درباره رازهای زندگی : ایا بشر میتواند انرژی کهکشان و محیط اطراف خود را تحت کنترل خویش دراورد ؟

چهارشنبه 20 شهریور 1387

بزرگترین اتم‌شکن جهان به کار می‌افتد

Large Hadron یا LHC آیا ماده با سرعت نور حرکت می‌کند؟

Large Hadron یا LHC

Large Hadron یا LHC

آن را کاوشی مانند کار  آلیس در سرزمین عجایب  در مورد نحوه تشکیل جهان خوانده‌‌اند یا دستکاری خطرناکی در طبیعت که ممکن است به سرنوشت محتومی بینجامد .

هر کدام از اینها که درست باشد، به گزارش  آسوشیتدپرس قوی‌ترین اتم‌‌شکنی که تا به حال در دنیا ساخته شده است، از روز چهارشنبه 10 سپتامبر (20 شهریور) به کار می‌افتد؛ رویدادی که دانشمندان برای بیش از دو دهه در انتظار آن بودند.

شتاب‌دهنده  چند میلیارد دلاری Large Hadron یا LHC ریزترین ذرات اتمی را جستجو خواهد کرد و به شبیه‌سازی مه‌بانگ  – این نظریه که انفجار عظیمی باعث آفرینش کیهان شد- خواهد پرداخت.

این ماشین در سرن (CERN) “سازما ن پژوهش هسته‌ای اروپا”، دانشمندان را امیدوار کرده است که بتوانند نگاه دقیق‌تری به چگونگی تشکیل ماده بیندازند، و دانش‌ خود در این مورد را تکمیل کنند یا احتمالا نظریه‌های خود  در این باره را بازسازی کنند.

اولین دسته‌ پرتوهای پروتونی به درون تونل 27 کیلومتری پرتاب خواهد شد تا کنترل قدرت بزرگترین مغناطیس‌های ابررسانای جهان مورد آزمایش قرار گیرد. اما هنوز یک ماه دیگر طول می‌‌کشد تا دسته پرتوهایی که در جهت مخالف حرکت داده خواهند شد، با این پرتوها برخورد داده شوند؛ برخوردی که برخی  شکاکان می‌ترسند باعث ایجاد “سیاه‌چاله‌هایی” شود و کل سیاره زمین را به خطر  اندازد.

مرکز کنترل سرن در ژنو سوئیس- رویترز

این طرح پژوهشگرانی از 80 کشور، که حدود 1300 نفر از آنها از آمریکا هستند، را جذب خود کرده است و این کشورها 531 میلیون دلار از کل هزینه 4 میلیلرد دلاری این طرح را تامین کرده‌اند.

شتاب‌دهنده سرن طوری طراحی شده است که که سرعت دسته پروتون‌ها را به نزدیک سرعت نور برساند، یعنی  این ذرات با هر ثانیه 1100 بار دور تونل حلقوی 17 کیلومتری  آن که در عمق 45 تا تا 150 متری زیر زمین در نواحی روستایی مرز فرانسه و سوئیس قرار گرفته است، بچرخند.

هنگامی که این دسته‌های پرتوهای پروتونی به طور موفقیت‌‌آمیزی در جهت خلاف عقربه‌های ساعت چرخانده شوند، یک آزمایش حرکت دادن آنها در جهت عقربه‌های ساعت هم انجام خواهد شد. سپس دانشمندان پروتون‌ها  را به سوی یکدیگر خواهند راند تا به هم برخورد کنند، و در زیر نگاه شناساگرهایی که در  محفظه‌هایی که بزرگی آنها به اندازه یک کلیسای بزرگ است، قرار دارند، به  ذرات ریزتری شکسته شوند و انرژی آزاد کنند.

درجست‌وجوی ذره طلایی

سرن احتمال ایجاد سیاه‌چاله‌های کوچک – نسخه زیراتمی ستاره‌های درخود فروریخته‌ای که جاذبه آنها آنقدر قوی است که هر چیزی از سیاره‌ها و دیگر ستاره‌ها را درون خود می بلعد -رد می‌کند.

اما افراد شکاک به دادگاه منطقه‌ای امریکا در هاوایی و دادگاه اروپایی حقوق بشر شکایت برده‌اند تا این طرح را متوقف کنند. آنها در سال 1999 در انجام اقدام مشابهی برای بستن شتاب‌دهنده Relativistic Heavy Ion ناموفق مانده بودند.

ساختمان شتاب‌دهنده سرن از سال 2003 آغاز شد، و هزینه آن را عمدتا دولت‌های عضو اتخادیه اروپا پرداختند . آمریکا و ژاپن نیز که در سرن مقام ناظر دارند، نیز مشارکت‌های عمده‌ای در ساخت این شتاب‌دهنده انجام دادند.

یکشنبه 31 شهریور 1387

اشکال فنی شتاب دهنده “مه بانگ” را تعطیل کرد

یک اشکال فنی دانشمندان را وادار کرده است ماشین عظیم ذره شکن را که برای شبیه سازی شرایطی شبیه به “مه بانگ” ساخته شده است، را برای دست کم دوماه تعطیل کنند.

به گزارش خبرگزاری رویترز سازمان پژوهش هسته‌ای اروپا (سرن) اعلام کرد  روز جمعه ۱۹ سپتامبر (۲۹ شهریور) یک نشت عمده هلیوم به درون تونل جایگاه بزرگترین و پیچیده‌ترین ماشینی که تا به حال بشر ساخته است، رخ داده است.

دانشمندان ۱۱ روز پیش شروع موفقیت‌آمیز کار  شتاب‌دهنده  Large Hadron Collider یا LHC را در مرز سوئیس و فرانسه را جشن گرفتند، با این امید که فیزیک مدرن را اصلاح کنند و اسرار  کیهان و منشا آن را بگشایند.

دانشمندان در مرکز کنترل سرن – AFP

سخنگوی سرن، جیمز جیلیس گفت برای حل کردن این مشکل، ماشین باید از درجه حرارت کاری آن از منهای ۲۷۱.۳ درجه سانتی‌گراد بالا برده شود.

او گفت: “به خاطر این که یک ماشین ابررسانایی است که در درجه حرارت بسیار پایین کار می‌کند، برای این که وارد آن شویم و آن را تعمیر کنیم، مجبوریم آن گرم کنیم، و بعد دوباره آن را سرد کنیم و این فرایند احتمالا دو ماه طول می‌کشد.”

سرن اعلام کرد که  ضوابط ایمنی شدید تضمین می‌کند که این اختلال کارکرد هیج خطری برای مردم ایجاد نمی‌کند.

سازمان دهندگان این طرح مجبور شدند تا به شدت فعالیت کردند تا بر نظرات برخی از منتقدان غلبه کنند که می‌گقتند این آزمایش سیاهچاله‌های کوچکی با جلذبه شدید ایجاد خواهد کرد که می‌توانند کل سیاره را در خود ببلعد.

شگفتی‌های سیاه‌چاله‌ها

از هنگامی که این ماشین در ابتدای این ماه شروع  به کار کرد، دانشمندان به طور موفقیت‌آمیزی پرتوهای ذرات را به دور این شتاب‌دهنده چرخانده‌اند.

قدم بعدی این خواهد بود که پرتوهای ذرات را با یکدیگر برخورد دهند، تا تصادم‌های کوچکی در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور رخ دهد.

این کار تلاشی برای بازسازی حرارت و انرژی مه‌بانگ – انفجاری که کیهان‌شناسان عموما معتقدند که منشا کیهان در حال  انبساط ما بوده است – در مقیاسی مینیاتوری است.

سرن اعلام کرد که این نشت به علت اشکال در اتصال الکتریکی میان دو مغناطیس رخ داده است، که احتمالا در جریان بالای برق ذوب شده‌اند و این اشکال مکانیکی را به وجود آورده‌اند.

هنگامی که LHC یا حداکثر سرعت خود کار کند خواهد  توانست ثانیه‌ای ۶۰۰ میلیون برخورد میان پروتون‌هایی را که با سرعت ۹۹.۹۹ درصد سرعت نور در محفظه زیرزمینی ۲۷ کیلومتری آن حرکت می‌کنند، به وجود آورد.

سه شنبه 26 شهریور 1387 – 22:01:44 | کد مطلب: 63578 چاپ

هکرها به LHC نفوذ کردند

دانش > دانش – همشهری آنلاین:

قسمتی از سیستم کامپیوتری برخورد دهنده لارج هادرون(LHC) توسط یک گروه هک شد.

گروهی که خود را تیم امنیتی یونان می‌خواندند با گذاشتند پیغامی روی قسمتی از سایت این مرکز نفوذ خود را اعلام کردند.

این نفوذ روز چهارشنبه از درون یکی از کامپیوتر‌هایی که به شبکه این مرکز متصل بود انجام گرفت و به مسئولین این مرکز نشان داد که مسائل امنیتی اهمیت زیادی در ایمن کردن کارشان دارد.

هیچ گونه خسارتی به این مرکز گزارش نشده ولی این حمله مسئولین این مرکز را برای ایمن کردن شبکه خود آگاه ساخته است.

این پیغام در سایت این مرکز به نمایش گذشته شده است و به زبان یونانی می‌گوید:«ما 2600هستیم،با ما در نیفتید!»

سخنگوی این مرکز می‌گوید که کامپیوتر مورد هدف قرار گرفته شده به شتاب دهنده متصل نبوده‌است و تنها برای مشاهده بعضی موارد در شتابدهنده مورد استفاده قرار می‌گرفته است.

دانشمندان در مرکز LHC با استفاده از شتاب دهنده خطی این مرکز در حال تحقیق بر روی این هستند که دقیقاً چه اتفاقی قبل از شروع جهان و انفجار بزرگ رخ داده است.

منبع همشهری انلاین

هادرون چیست ؟

آوریل 2, 2015 | خبر, دانش, شگفت انگیز, وقایع | 2 comments

مجموعه ای درباره رازهای زندگی : ایا بشر میتواند انرژی کهکشان و محیط اطراف خود را تحت کنترل خویش دراورد ؟

هادرون چیست ؟

هادرون چیست ؟

در فیزیک ذرات ، هادرون (گرفته شده از زبان یونانی به معنای محکم، سخت) عبارتست از وضعیت محدود کوارک‌ها. هادرونها به اتفاق یکدیگر یک نیروی قوی ایجاد می‌نمایند که همچون عملکرد اتم‌ها با هم در اثر نیروی الکترومغناطیسی است. دو زیرمجموعه از هادرونها وجود دارد: باریون‌ها و مزون‌ها. از میان معروفترین باریونها، می‌توان به پروتون‌ها و نوترون‌ها اشاره کرد.

مقدمه

طبق الگوی کوارک  ، خصوصیات هادرون‌ها مقدمتا از طریق به اصطلاح کوارک‌های ظرفیت تعیین می‌گردد. مثلا، پروتون از دو کوارک بالا (هر کدام دارای بار الکتریکی 2/3+) و یک کوارک پایین (واجد بار الکتریکی 1/3-) تشکیل می‌شود. با افزودن این بارها به هم، بار پروتونی برابر با ۱+ حاصل می‌شود. اگرچه کوارک‌های مرکب نیز حامل بار رنگ (بی ارتباط با رنگ ظاهری) اند، ویژگی نیروی قوی هسته‌ای که تحدید رنگ نامیده می‌شود مستلزم آن است که هر وضعیت ترکیبی حامل بار ته نشست رنگ نباشد. یعنی، هادرونها باید بی‌رنگ باشند. دو روش برای تحقق این امر وجود دارد: سه کوارک با رنگ‌های متفاوت، یک کوارک تکرنگ و یک پاد کوارک حامل عامل پاد رنگ. هادرون‌های مبتنی بر الگوی اول ابرون‌ها هستند در حالی که هادرون‌های نوع اخیر مزون‌ها نامیده می‌شوند.

همچون کلیه ذرات فرواتمی، برای هادرون‌ها نیز اعداد کوانتومی تعیین می‌شود که به بازنمودهای گروه پوآنکاره مربوط می‌گردد: (m) pc J که در آن J عدد کوانتومی اسپین، p زوجیت ذاتی ذره، و c هم یوغی بار یا زوجیت نوع c و گشتاور چهارگانه ذره m (یعنی جرم آن) هستند. توجه کنید که جرم هادرون بسیار کوچک بوده و به جرم کوارک‌های ظرفیت آن بستگی دارد و نیز در اثر معادل جرم- انرژی، بخش اعظم جرم از مقدار فراوان انرژی مرتبط با نیروی قوی هسته‌ای حاصل می‌شود. هادرون‌ها نیز می‌توانند حامل اعداد کوانتوم دارای تعامل ضعیف همچون ایزواسپین (یا زوجیت نوع- G)، و شگرفی باشند. تمام کوارک‌ها یک عدد کوانتومی افزایشی و ابقا شده به نام عدد باریون (B) دارند که معادل ۳/۱+ برای خود کوارکها و مقدار ۳/۱- برای پاد کوارک‌ها است. این یعنی آن که باریون‌ها- گروه‌های سه کوارکی- عدد باریونی ۱ = B دارند در حالی که مزون‌ها دارای عدد باریونی ۰ = B اند.

هادرون‌ها وضعیت‌های تحریک شده‌ای تحت عنوان ارتعاشات دارند. هر هادرون در وضعیت عادی می‌تواند وضعیت‌های تحریک شده مختلفی داشته باشد؛ طی آزمایش‌های فیزیک ذرات صدها نوع ارتعاش برای آنها مشاهده شده‌است. ارتعاشات بسیار سریع (طی حدود ۲۴- ۱۰ ثانیه) در اثر نیروی قوی هسته‌ای تخریب می‌شوند.

در فازهای دیگر ماده پویافام کوانتوم QCD، هادرونها از بین می‌روند. مثلا، در دما و فشار بسیار زیاد، در صورت وجود اعداد تعاملی ضعیف در کوارکها، نظریه پویافامی کوانتوم (QCD) پیش بینی می‌کند که کوارکها و گلوؤن‌ها بطور ضعیف با هم تعامل نموده و دیگر درون هادرونها محدود نخواهند شد. این خصوصیت به عنوان آزادی مجانبی شناخته می‌شود که به لحاظ آزمایشگاهی در مقیاسهای انرژی بین یک گیگا الکترون ولت (Gev) و یک ترا الکترون ولت (Tev) [۲] مورد تایید قرار گرفته‌است.

باریونها

کلیه انواع شناخته از باریون‌ها از سه کوارک ظرفیت تشکیل می‌گردند، و بنابراین از گروه فرمیون‌ها هستند. آنها دارای عدد باریونی ۱ = B هستند، در حالی که در ضد باریونها (که از سه ضد ذره کوارک تشکیل شده‌اند) عدد باریونی ۱- = B است. باریونها حاوی یک جفت ضد کوارک اضافی هستند که پنتاکوارک نامیده می‌شود. شواهد مربوط به وضعیتها طی آزمایشهای متعدد در اوایل سال ۲۰۰۰ حاکی از آن بوده اگرچه این باور از آن زمان تاکنون مورد تکذیب قرار گرفته‌است. هیچگونه مدرکی درباره حالات باریون حتی با جفت کوارک- ضدکوارک بیشتر وجود ندارد.

مزونها

مزونها باریون‌هایی هستند که از یک جفت کوارک- پادکوارک تشکیل می‌شوند. عدد باریونی آنها ۰ = B است. نمونه‌هایی از مزون‌ها معمولاً در آزمایش‌های فیزیک ذرات تولید می‌شود از جمله پیون‌ها و کائون‌ها. پیون از طریق ته نشست قوی نقش نگهدارنده بخشهای هسته اتم را به یکدیگر ایفا می‌کند. مزونهای فرضی بیش از یک جفت کوارک- ضد کوارک دارند؛ مزون از دو جفت کوارک- ضدکوارک به نام تتراکوارک تشکیل شده‌است. در حال حاضر هیچگونه مدرکی دال بر وجود آنها وجود ندارد. مزونهایی که خارج از طبقه بندی الگوی کوارک قرار می‌گیرند، مزونهای بیگانه خوانده می‌شوند. این مزونها شامل گلوبال‌ها (گلوؤنهای به هم چسبیده) و مزونهای دورگه می‌گردد (مزونها توسط گلوءن‌های تحریک شده محدود می‌گردند).

جستارهای وابسته

برخورد دهنده هادرونی بزرگ (LHC)

لپتون‌ها

فهرست ذرات

الگوی استاندارد

ذرات فرواتمی

ستاره کوارک

منبع ویکی پدیا

شتاب دهنده

سه شنبه 1 مرداد 1387  

۵۰۰ میلیارد تومان برای ساخت شتاب‌دهنده ملی

  مهدی صارمی‌فر:

در چند ماه گذشته با فعال شدن پژوهشکده «ذرات و شتاب‌دهنده‌ها» در مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات ایران (IPM) بحث طراحی و ساخت شتاب‌دهنده ملی در کشور، بیشتر ازقبل مورد توجه قرارگرفته است.

هفته گذشته هم خبری در تایید این مطلب منتشر شد.

معاون پژوهشی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری از برآورد ۵۰۰ میلیارد تومان بودجه برای ساخت شتاب‌دهنده ملی خبر داد و گفت: نتایج مطالعات صورت گرفته درباره این پروژه ۲ تا ۳ ماه آینده اعلام می‌شود.

از اوایل قرن بیستم که رادرفورد با شتاب‌دادن به هسته‌های هلیوم (ذره آلفا) و پرتاب آن به سمت یک ورقه طلا، هسته اتم را کشف کرد، تا به امروز، شتاب‌دهنده‌ها کاربردهای اساسی در علوم داشته‌اند.

تعدادی از این شتاب‌دهنده‌ها مثل LHC در مرکز تحقیقات ذرات بنیادی اروپا (CERN) و شتاب‌دهنده آزمایشگاه فرمی و SLAC در آمریکا، به‌خاطر انرژی زیادی که به ذرات می‌دهند، در آزمایش‌های بنیادی فیزیک زیراتمی به‌کار می‌روند و تعدادی از شتاب‌دهنده‌ها که انرژی کمتری دارند مثل سزامی، برای تحقیقات کاربردی‌تری مثل فیزیک حالت جامد، بررسی مدل‌های مواد، متالورژی، پزشکی، باستان‌شناسی، محیط ‌زیست، داروسازی و… استفاده می‌شوند. حالا به نظر می‌رسد ایران نیز تصمیم گرفته صاحب یک شتاب‌دهنده باشد.

تجربه‌های ایرانی

پژوهشگران فیزیک ذرات بنیادی در کشور ما، پیش‌از این در ۲ پروژه بین‌المللی در زمینه شتاب‌دهنده‌ها فعالیت داشتند. یکی از این برنامه‌ها شتاب‌دهنده LHC در سرن است که اجتماع عظیمی از دانشمندان سراسر جهان در آن مشارکت دارند.

هدف این پروژه یافتن یکی از مرموزترین ذرات بنیادی عالم به‌نام ذره «هیگز» است که نقش مستقیمی در به‌وجود آمدن خاصیت «جرم» ذرات دارد. این آزمایشگاه ۴ آشکارساز دارد که ایران در یکی از آنها سهیم است.

به دلیل اینکه هزینه این آزمایشگاه بسیار زیاد می‌شود، متولیان پژوهش کشور در چندسال گذشته تصمیم گرفتند که به‌جای اینکه برای این خدمات پول بدهند، در ساخت بخشی از قطعات آن سهیم شوند.

البته مدیریت آن پروژه در سرن هم سعی کرده‌بود که اعضای مختلف، از سراسر دنیا، در ساخت قطعات مختلف، مشارکت داشته‌باشند. سهم کشورمان ساختن ۲ مجموعه کامل فوروارد هادرون کالریمیتر برای آشکارساز CMS بود.

این قسمت که حدود ۲۰۰ تن بود در شرکت هپکو ساخته‌شد و به سوئیس- محل استقرار شتاب‌دهنده- فرستاده و نصب شد.

پروژه دیگر بین‌المللی که درکشورمان، به‌خصوص در دوران دولت جدید بسیار مورد بی‌مهری قرارگرفت اما بالاخره با تلاش مجلس هفتم مشکلات پیش‌روی آن برطرف شد، همکاری منطقه‌ای به‌نام سزامی (دستگاه تابش سینکروترون برای علوم کاربردی در خاورمیانه) بود.

سزامی، یک تابشگر سینکروترن است که در اردن مستقر شده و کشورهای خاورمیانه در تکمیل آن نقش دارند. سزامی، حلقه‌ای‌است به قطر ۱۰۰ متر که داخل آن ۱۶ مگنت است که الکترون را منحرف می‌کند.

هرکدام از اینها ۶ تن وزن و ۲ متر طول دارند. پژوهش‌های اولیه نشان می‌دهد که ایران توانایی ساخت این مگنت‌ها برای آزمایشگاه سزامی را دارد. این مگنت‌ها دقت بسیار بالایی دارند.

یک هسته آهنی دارند که برای ساختش ۲۰۰ ورقه آهن با ابعاد ۲ متر و ضخامت ۱.۵ میلی‌متر باید کنارهم باشند. این دستگاه، الکترون‌ها را در یک حلقه با انرژی زیاد به حرکت درمی‌آورد.

الکترون‌ها به خاطر حرکت شتابداری که دارند، از خودشان تابش گسیل می‌کنند. به این تابش، تابش سینکروترون می‌گویند. طیف این تابش از امواج مادون قرمز تا پرتوهای X سخت را شامل می‌شود.

این تابش شدت بسیار بالایی دارد و در مقایسه با لامپ پرتو X معمولی، میلیاردها مرتبه شدتش بیشتر است.

خاصیت مهم این دستگاه این است که پرتو را در زاویه خاصی ساطع می‌کند. شدت زیاد و جهت خاص این تابش باعث می‌شود که بتوانیم کارهایی با این دستگاه انجام دهیم که با چشمه‌های نور معمولی نمی‌توان آنها را انجام داد.

شتاب‌دهنده ایرانی

همکاری ایران در این دو پروژه، نشان‌دهنده این بود که متخصصان کشورمان توان فنی طراحی، نظارت و ساخت یک شتاب‌دهنده کاربردی را درکشور دارند. برای همین درچند سال گذشته صحبت احداث شتاب‌دهنده ملی و شتاب‌دهنده‌های مشابه کوچک‌تر در کشور بیشتر شده‌است.

هم‌اکنون پژوهشکده ذرات و شتاب‌دهنده‌ها در IPM زیرنظر دکتر حسام‌الدین ارفعی، استاد دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و مسئول پیگیری این پروژه است.

این آزمایشگاه که «پروژه شتاب‌دهنده خطی» (LINAC) نام دارد قرار است در شهرک علم و فناوری اصفهان ساخته شود.

ظاهر این دستگاه شبیه شتاب‌دهنده خطی SLAC در دانشگاه استنفورد است، اما چون انرژی آن کمتر است، در تحقیقات کاربردی در زمینه‌های مختلف پزشکی و کشاورزی از آن استفاده می‌شود.

این دستگاه الکترون‌ها را درطول یک خط راست به‌حرکت درمی‌آورد و در انتهای خط آنها را به انرژی حدود ۸ تا ۱۲ مگاالکترون ولت می‌رساند.

این مقدار انرژی برای تحقیقات به‌روز کاربردی از این دست بسیار مناسب است و نمونه‌های مشابهی از این دستگاه‌ها که در کشورهای اروپایی کار می‌کنند هم با انرژی‌هایی در همین حدود کار می‌کنند.

دکتر منصور کبگانیان، معاون پژوهشی وزارت علوم درباره این شتاب‌دهنده‌ها می‌گوید: متخصصان ما در زمینه شتاب‌دهنده‌ها اقدامات بین‌المللی بسیاری انجام داده اند و هم‌اکنون عضویت رسمی شورای سزامی را به دست آورده‌ایم و نمایندگان و مشاوران نیز به این شورا معرفی شده‌اند.

او با اشاره به برنامه ساخت شتاب‌دهنده ملی در داخل کشور می‌گوید: اجرایی شدن این پروژه کاری جدی و پرهزینه در سطح کشور است از این‌رو متخصصان این امر را مأمور کردیم که کار را برای اقتصاد سنجی و امکان‌پذیری در قالب پروژه‌های مطالعاتی آغاز کنند.

معاون پژوهشی وزارت علوم با بیان اینکه شتاب‌دهنده در مرحله مطالعاتی در دستور کار قرار دارد و در حال حاضر در فاز مطالعه است، تاکید می‌کند: قول اجرایی شدن شتاب‌دهنده ملی داده نشده و اگر چه از لحاظ مهندسی هیچ‌چیز غیرممکن نیست و توان داخلی برای ساخت آن بالاست اما این پروژه احتیاج به زمان کافی و بودجه دارد.

وی می‌افزاید: کار مطالعاتی پروژه از اواخر سال گذشته جدی‌تر شده و حدود ۲ تا ۳ ماه آینده نتایج اولیه در این خصوص اعلام می‌شود.

منبع روزنامه همشهری

هادرون چیست؟

هادرون ها به ذرات بنيادي تركيبي گفته ميشود. همانطور كه از اسمشان پيداست اين ذرات تركيبي از ذرات ديگه هستند.

هادرون ها از تركيب ذرات بنيادي اوليه ايجاد ميشود.

ذرات بنيادي اوليه = فرميونها (كواركها و لپتونها)+بوزون ها.

كواركها=up/down/charm/strange/top/bottom

لپتونها=الكترون/الكترون نوترينو/تائو/تائو نوترينو/ميون(مائون)/ميون نوترينو

بوزونها=فوتون/گلوئون/بوزون z,w /گراويتون/بوزون هيگز —-> (دو بوزون اخري هنوز كشف نشده اند و در حد نظريه اند)

حالا هادرونها دو دسته اند.باريونها و مزونها.

باريونها=از تركيب فرميونها(3 كوارك) تشكيل ميشوند.(مثل پروتون كه از تركيب دو up و يک down ايجاد ميشود)

مزونها=از تركيب بوزونها تشكيل ميشوند.البته ميشود اينطور هم گفت كه مزونها از تركيب يک كوارك و يه ضد كوارك تشكيل ميشود. (مثل پيون كه از تركيب يک كوارك up و يک ضد كوارك down ايجاد ميشود.)

فرمیون چیست؟

فِرمیون (Fermion)، نامیده شده به اسم فیزیکدان ایتالیایی انریکو فرمی،به ذرات بنیادی با اسپین نیمه گفته می‌شود. اصولا همه ذره‌های اساسی در مکانیک کوانتومی، یا از فرمیون‌ها یا از بوزون‌ها هستند. الکترون‌ها، لپتون‌ها وحتی کوارک‌ها همگی فرمیون می‌باشند.

كوارك چيست ؟

مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند وبنابراين گمان مي رفت مثل تقسيم الكترون ديگرقابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند امروزه مي دانيم كه نوكلئونها يا به عبارت ديگر پروتونها و نو ترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند كه كوارك ناميده مي شوند.

تا به حال 6نوع كوارك متفاوت شناسايي شده اند

كوارك های بالا (بار 3/2 و جرم 0.003) – Up (u)

كوارك های پایین (بار 3/1- و جرم 0.006) – Down (d)

كوارك های ربایشی (بار 3/2 و جرم 1.3) – Charm (c)

كوارك های غیر ربایشی (بار 3/1- و جرم 0.1) – Strange (s)

كوارك های زیر (بار 3/2 و جرم 175) – Bottom (b)

كوارك های فوق ( باز 3/1- و جرم 4.3) – Top (t)

با اين همه فقط دو نوع آنها در تشكيل مواد پايدار معمولي نقش مهمي دارند كه عبارت از كوارك u و كوارك D هستند U علامت اختصاري براي بالا (UP) و D علامت اختصاري براي پايين (down) مي باشد .

اگر بار اکتريکي يک الکترون را منفي 1 فرض کنيم (1- = الکترون) کوارک u داري بار الکتريکي 3/2+ و کوارک d داري بار 3/1- مي باشد.

پروتون که داري بار مثبت است از 2 کوارک u و يک کوارک d تشکيل شده است از اين طريق است که بار آن حاصل مي شود: 1+=3/2+3/2+3/1-

بر عکس يک نوترون داري 2کوارک Dو يک کوارک U بوده و با ر آن برابر است با

1-=3/2+3/1-3/1-

اگر روابط ونسبتها در اتمها كه در مقايسه با كواركها بزرگ هستند مهم و چشمگير است اين روابط در كواركها ي كوچك مسلماً مهمتر هستند مثلا كواركها هيچ گاه به تنهايي نقشي را به عهده ندارند بلكه هميشه در گروههاي 2و 3تايي هستند.ذراتي كه از 2كوارك تشكيل مي شوند مزون نام دارند ذراتي را كه از 3كوارك دارند باريون مي نامند كواركها دركنار بار الكتريي اي كه دارند خاصيت مرموز ديگري نيز دارا مي باشند كه رنگ خوانده مي شود كوراكها ازاين جهت به قرمز سبز و آبي طبقه بندي مي شود البته از اين طبقه بندي بايد رنگهاي حقيقي را تصور كرد بلكه منظور نوع با رالكتريكي آنهاست . بنابراين ذرات آزاد معلق درطبيعت بايد هميشه داراي رنگ خنثي و به عبارت ديگر سفيد باشند به شرح زير اين نتيجه حاصل مي شود که يك كوارك قرمز يك كوارك سبز ويك كوارك آبي ، يك گروه سه تايي مثلا يك پروتون مي سازد.

همان طور كه تركيب رنگهاي رنگين كمان رنگ سفيد را به وجود مي آورد ازتركيب رنگهاي سه گانه كوارك نيز سفيد به دست مي آيد به اين ترتيب يك ذره سفيد مجاز و پايدار تشكيل مي شود. امكان ديگر اين است كه يك كوارك قرمز با يك ضد كوارك كه رنگ ضد قرمز دارد يك زوج بسازند قرمز و ضد قرمز همديگر را خنثي كرده رنگي خنثي را به وجود مي آورند به هرحال چون اين گروههاي دوتايي (مزونها ) از ماده و پادماده ايجاد شده اندخيلي سر يع فور مي پاشند به اين جهت مزونها پايدار نيستند .

كواركها نوكلئونها را ميسازند وآنها به يكديگر متصل شده هسته اتمها را به وجود مي آروند . هسته هاو الكترونها دراتحاد با يكديگر اتمها را ايجاد مي كنند و اتمها نيز با پيوستن به يكديگر مولكولها ي كوچك و بزرگ از قبيل مولكولهاي آب يا سفيده تخم مرغ را مي سازد.

ميلياردها مولكول سلولهاي بدن ما را به وجودمي آورند و هرانسان در بدن خود ميلياردها سلول دارد اما با تمام تقاوتهايي كه انسانها ،جانوران ،گياهان سياره ها و يا ستارگان با يكديگر دارند باز هم تمام آنها فقط از 3ذره زير بنايي ساخته شده اند كه عبارتند از كوراكها U كواركهاي D و الكترونها

آيا كوارك ها را مي توان مشاهده كرد؟ روشن است كه كوارك ها را نمي توان مشاهده كرد بلكه مي شود وجود آنها را مثل هسته اتمها از طريق آزمايشهاي فراوان پيچيده اثبات نمود براي اين كار مثل آنچه كه رادرفورد 75 سال پيش براي شناسايي هسته اتم انجام داد عمل مي شود و

پروتونها يا الكترونها ي بسيار پر شتاب مورد اصابت قرار مي گيرند.بيشتر الكترونها در اين آزمايش به ندرت تغيير مسير مي دهند ولي تعدادي ازآنها كاملا از مدار خود خارج مي شوند درست مثل اينكه به گلوله هاي سخت وكوچكي در داخل پرو تونها برخورد كنند اين گلوله هاي بسيار كوچك همان كوارك ها هستند كه در جستجويشان بوده ايم يك بررسي دقيق نشان داده كه پرو تون در مجموع از سه سنگ بناي اوليه اين چنين تشكيل شده است .

لپتون چيست؟

لپتون ها آن دسته از ذرات هستند كه نيروي قوي برآنها كارگر نيست. مشهورترين لپتونها الكترون است.به صورت كلي 6نوع كوارك و6 نوع لپتون يا 12 ذره بنيادي كه ديگر قابل تجزيه نيستند شناسايي شده اند. ولي به هرحال براي ساخت ماده فقط 3 نوع از اين سنگ بناهاي اوليه اهميت دارد كه عبارتند از كوراكهاي d وكواركهاي u ونيز الكترون ها.

6 گروه لپتون(lepton) كه عبارتند از :

الكترون/الكترون نوترينو/تائو/تائو نوترينو/ميون(مائون)/ميون نوترينو

بوزون چیست؟

بوزون (Boson): ذراتي هستند كه داري اسپين صحيح هستند. اكثر بوزون ها مي توانند تركيبي باشند اما گروه بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons) از نوع تركيبي نيستند. در مدل استاندارد بوزون ها ذراتي براي انتقال نيرو هستند كه شامل فوتون ها (انتقال دهنده ي الكترومغناطيس) و گراويتون (انتقال دهنده ي گرانش) نيز مي شوند. اتم ها نيز مي توانند بوزون باشند. براي مثال هليم – 4 يك بوزون با اسپين گويا است.

5 گروه بوزون عبارتند از: فوتون/گلوئون/بوزون z,w /گراويتون/بوزون هيگز

بوزون هاي شاخص (Gauge Bosons): ذرات بوزوني مي باشند كه حامل نيروهاي بنيادين طبيعت مي باشند.

بوزون هاي شاخص خود 3 دسته اند: فوتون ها – بوزون W&Z (بوزون هايي كه بدون بار الكتريكي هستند را با Z نشان مي دهيم و آن دسته اي را نيروهاي ضعيف هسته اي دارند با W نشان مي دهيم) و گلوئن ها.

گراويتون (Graviton): ذراتي فرضي هستند كه داراي جرم و بار صفر و اسپين 2 مي باشند. اين ذرات بيشتر در تئوري هاي كوانتومي به عنوان نتيجه اي از نسبيت مطرح مي شود.

آیا ماده با سرعت نور حرکت می‌کند؟

آوریل 2, 2015 | خبر, دانش, وقایع | 0 comments

آیا ماده با سرعت نور حرکت می‌کند؟

رازهای زندگی:

ماده تنها در صورتی ممکن است با سرعت نور حرکت کند که اصول اساسی حاکم بر کیهان که بوسیله اینشتین کشف شد نادرست شناخته شود، امری که کمترین فیزیکدانی انتظار آن را دارد.

اما اختر فیزیکدانان اخیرا گاز و غباری را در دو ستاره دوردست در حال انفجار کشف کرده‌اند که با 99.9997 درصد سرعت نور حرکت می‌کنند.

رازهای زندگی : آیا ماده با سرعت نور حرکت می‌کند؟

هنگامی که ستاره دارای جرم عظیم منفجر می‌شود، که گاهی به  آن ” هایپر نوآ ” می‌گویند، گاز و غبار با انرژی شگفت‌آور به درون فضا فوران می‌کند، در نتیجه ستاره درخششی بیش ار همه اجرام مجاور پیدا می‌کند.

د ر انفجارات اخیرا کشف‌شده ماده‌ای در حد 200 برابر جرم زمین به شکل گاز و غبار ستاره‌ای برای چند لحظه با سرعتی نزدیک به آستانه سرعت نور فوران کرد.

چنان مقدار عظیمی از ماده که با چنین سرعتی حرکت می کند ممکن است بسیار نزدیک به سرعت نور به نظر رسد، اما انرژی لازم برای حرکت دادن اندکی سریع‌تر آن تقریباً بی‌نهایت است.

برای درک این موضوع توجه به معادله مشهور E=mc2  اینشتین مفید است.

اما نسخه پیچیده‌تری از این معادله نیز وجود دارد که بر مبنای سرعت (v) است: E=γmc2   که در آن  (γ=1/(√ 1-v2/c2 است..

اگر این معادله گیج‌کننده به نظر می‌رسد، به طور خلاصه می‌توان گفت: هر چه یک جسم سریع‌تر حرکت کند، به طور تصاعدی مقدار زیادتری انرژی برای سرعت بخشیدن به آن لازم است، و برای همین است که حرکت با سرعت نور به مقادیر بی‌نهایت – و غیرممکنی از انرژی- نیاز دارد.

بنابراین شانسی برای شکستن رکورد سرعت در کیهان نخواهید داشت، مگر در صورتی که یک فوتون باشید.

LiveScience, 14 June, 2007

 منبع : همشهری انلاین