Behzad AZ
07-20-2010, 07:54 AM
ماده شگفت
بيشتر ماده اي كه ما درعـــالم مي شناسيم ، ستاره هـــا ، سحابي ها ، سيارات وغبارهـــاي مــــيان ستاره اي و . . . . از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند . تا مـدت ها گمان براين بــودكه اين ذرارت ( پروتون . نوترون و الكترون ) ذرات بنيادي سازنده عـــالم هستند ونمي توان آنــهارا به اجزاي كوچكتــري تقسيم كرد . ايــن باور هنوز در مورد الكترون وجـود دارد . اما تبديل پروتون و نوترون به يكديگر دربرخي واكنش هاي هسته اي وآزمايش هـاي پيشرفـته تــري كه درشتاب دهنده هــاي ذرات بنيادي انجام شد ، نشان دادكه آنـها از ذرات سازنده كوچكتـري به نام كوارك ساخته شده اند . البته كوارك هـانيزانواع مختلفي دارند . تـا كنون شش نوع كـوارك شناخته شـــده است كه با اسامي جالبي نـامگذاري شده انــد: بالا وپايين (up,down) ،افسون وشگفت (charm,strange) وسر و ته (top,dottom) . انتخاب ايـــن اسامي معني خاصي ندارد ، چــون كـوارك هــا نه بالا و پايين دارنــد ونه سر وته ! پروتون هــا ونوترون هـا از دو كـوارك اول ساخـته مي شونـد. دو كوارك d ويك كوارك u پروتون رامي سازنـد. دوكوارك u و يـك كواركd نـــوترون را مي سازنــد . بــراي نـــگه داشتن كوارك هـا كنار يكديگرچسب مخصوصي لازم است . اين وظيفه به عهده ذرات ديــگري است كه گلوئون نام دارنـد . درحالت طبيعي نمي تـوان كوارك هـا را بـه صورت آزاد و مـنفرد يافت . بيشتر مـاده موجــود درعــالم از كوارك هــا ساخته شده است . ايــن كوارك ها درگروهاي سه تايي دربسته اي از جنس گلوئون ها مقيد شده انـد . اما در مـركز يك ستاره نوتروني بي انـدازه چگال ممكن است نوترون ها آن چنان فشرده شونـد كه ساختارشان درهم بشكند و ماده به دريايي ازكوارك هاي آزاد وگلوئون ها و الكترونها تبديل شود. حروف u و d كوارك هاي اوليه در نوترون و پروتون و s كوارك ديگري است كه دراين تبد يل وتحت فشار زياد به وجـود آمده است. e الكترون و g گلوئون است . اما اگر چگالي و فشارآن قـدرزياد باشدكه ساختار پروتون هـا و نوترون هـا درهـم بشكند . شايد ماده جديدي خلق شودكه ديگر ساختارشناخته شده قبلي ماده را ندارد . ديگرنمي توان از ذره يا ذرات به صورت مشخص نام برد ، چرا كه ماده به درياي يكپارچه اي از كوارك ها ، الكترون ها وگلوئون ها تبد يل شده است . چگالي اين مـاده از چگالي هستهء اتـم هـاكه شامل پروتون ها ونوترون هـاي مجزاست ، بسيار بيشتر است و خاصيت هاي آن نيز با خواص ماده معمولي بسيار متفاوت خواهد بود . دانشمندان اين ماده جديد را ماده كواركي يا "ماده شگفت" ناميده‌اند . ماده شگفت ممكن است پايدارترين شكل ممكن ماده باشد . تا كنون اين عنوان به هسته اتم آهن اطلاق مي شد كه نقطه پاياني واكنش هاي هسته اي در مركز ستاره هاي سنگين و پر جرم است . اگر چنين باشد ، پس ازساخته شدن ماده شگفت ، براي نگهداري آن به همين شكل فشرده نيازي به گرانش نخواهد بود . برخي نظريه پردازان معتقد ند اين ماده بسيار چگال مي تواند هر شكل ديگري از ماده راكه با آن برخوردكند درهم بشكند وتبديل به ماده شگفت كند . اما جاي نگراني نيست ، چــرا كه حتي اگرايــن اتفاق بيفتد ، سرعت انجام آن بسيار كم است . به هرحال اگر كمي ماده شگفت روي زمين يا خورشيد بريزد ، به سرعت به سمت مركز مي رود و در همان جا باقي مي ماند ، بدون اينكه آسيبي به محيط اطراف وارد كند . فيزيكدانان ذرات بنيادي نيز اميدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده نسبيتي آزمايش بروكهاون در مدت بسيار كوتاهي كوارك وگلوئون هاي آزاد ايجاد كنند (كه البته اين وضعيت بسيار ناپايدار است). آسمان بالاي سر ما و اجرام گوناگوني كه در اين فضاي بي انتها قرار دارند آزمايشگاهي طبيعي در اختيار اختر شناسان قرار داده اند تا بتوانند گاهي فيزيكدان ها را پشت سر بگذارند و خيلي سريعتر از آزمايشگاه هاي زميني به نتيجه برسند.
بيشتر ماده اي كه ما درعـــالم مي شناسيم ، ستاره هـــا ، سحابي ها ، سيارات وغبارهـــاي مــــيان ستاره اي و . . . . از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند . تا مـدت ها گمان براين بــودكه اين ذرارت ( پروتون . نوترون و الكترون ) ذرات بنيادي سازنده عـــالم هستند ونمي توان آنــهارا به اجزاي كوچكتــري تقسيم كرد . ايــن باور هنوز در مورد الكترون وجـود دارد . اما تبديل پروتون و نوترون به يكديگر دربرخي واكنش هاي هسته اي وآزمايش هـاي پيشرفـته تــري كه درشتاب دهنده هــاي ذرات بنيادي انجام شد ، نشان دادكه آنـها از ذرات سازنده كوچكتـري به نام كوارك ساخته شده اند . البته كوارك هـانيزانواع مختلفي دارند . تـا كنون شش نوع كـوارك شناخته شـــده است كه با اسامي جالبي نـامگذاري شده انــد: بالا وپايين (up,down) ،افسون وشگفت (charm,strange) وسر و ته (top,dottom) . انتخاب ايـــن اسامي معني خاصي ندارد ، چــون كـوارك هــا نه بالا و پايين دارنــد ونه سر وته ! پروتون هــا ونوترون هـا از دو كـوارك اول ساخـته مي شونـد. دو كوارك d ويك كوارك u پروتون رامي سازنـد. دوكوارك u و يـك كواركd نـــوترون را مي سازنــد . بــراي نـــگه داشتن كوارك هـا كنار يكديگرچسب مخصوصي لازم است . اين وظيفه به عهده ذرات ديــگري است كه گلوئون نام دارنـد . درحالت طبيعي نمي تـوان كوارك هـا را بـه صورت آزاد و مـنفرد يافت . بيشتر مـاده موجــود درعــالم از كوارك هــا ساخته شده است . ايــن كوارك ها درگروهاي سه تايي دربسته اي از جنس گلوئون ها مقيد شده انـد . اما در مـركز يك ستاره نوتروني بي انـدازه چگال ممكن است نوترون ها آن چنان فشرده شونـد كه ساختارشان درهم بشكند و ماده به دريايي ازكوارك هاي آزاد وگلوئون ها و الكترونها تبديل شود. حروف u و d كوارك هاي اوليه در نوترون و پروتون و s كوارك ديگري است كه دراين تبد يل وتحت فشار زياد به وجـود آمده است. e الكترون و g گلوئون است . اما اگر چگالي و فشارآن قـدرزياد باشدكه ساختار پروتون هـا و نوترون هـا درهـم بشكند . شايد ماده جديدي خلق شودكه ديگر ساختارشناخته شده قبلي ماده را ندارد . ديگرنمي توان از ذره يا ذرات به صورت مشخص نام برد ، چرا كه ماده به درياي يكپارچه اي از كوارك ها ، الكترون ها وگلوئون ها تبد يل شده است . چگالي اين مـاده از چگالي هستهء اتـم هـاكه شامل پروتون ها ونوترون هـاي مجزاست ، بسيار بيشتر است و خاصيت هاي آن نيز با خواص ماده معمولي بسيار متفاوت خواهد بود . دانشمندان اين ماده جديد را ماده كواركي يا "ماده شگفت" ناميده‌اند . ماده شگفت ممكن است پايدارترين شكل ممكن ماده باشد . تا كنون اين عنوان به هسته اتم آهن اطلاق مي شد كه نقطه پاياني واكنش هاي هسته اي در مركز ستاره هاي سنگين و پر جرم است . اگر چنين باشد ، پس ازساخته شدن ماده شگفت ، براي نگهداري آن به همين شكل فشرده نيازي به گرانش نخواهد بود . برخي نظريه پردازان معتقد ند اين ماده بسيار چگال مي تواند هر شكل ديگري از ماده راكه با آن برخوردكند درهم بشكند وتبديل به ماده شگفت كند . اما جاي نگراني نيست ، چــرا كه حتي اگرايــن اتفاق بيفتد ، سرعت انجام آن بسيار كم است . به هرحال اگر كمي ماده شگفت روي زمين يا خورشيد بريزد ، به سرعت به سمت مركز مي رود و در همان جا باقي مي ماند ، بدون اينكه آسيبي به محيط اطراف وارد كند . فيزيكدانان ذرات بنيادي نيز اميدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده نسبيتي آزمايش بروكهاون در مدت بسيار كوتاهي كوارك وگلوئون هاي آزاد ايجاد كنند (كه البته اين وضعيت بسيار ناپايدار است). آسمان بالاي سر ما و اجرام گوناگوني كه در اين فضاي بي انتها قرار دارند آزمايشگاهي طبيعي در اختيار اختر شناسان قرار داده اند تا بتوانند گاهي فيزيكدان ها را پشت سر بگذارند و خيلي سريعتر از آزمايشگاه هاي زميني به نتيجه برسند.