🔸مدل کوارکی:
🔹تمام ذرات در طبیعت بی رنگ اند!
تمام هادرون ها از اجزای بنیادی تری به نام کوارک تشکیل شده اند. کوارک ها دارای سه نوع (یا طعم) هستند کوارک u، کوارک d و کوارک s. برای هر کوارک یک پاد کوارک وجود دارد.
براساس مدل کوارکی:
هر باریون از سه کوارک (معروف ترین باریون ها پروتون و نوترون) تشکیل شده است. (و هر پادباریون از سه پادکوارک تشکیل شده)
هر مزون از یک کوارک و پادکوارک تشکیل شده.
🆔 @Physics3p
مدل کوارکی از نابسامانی عمیقی رنج می برد: به رغم جستجوی ۲۰ ساله هیچکس یک کوارک مجزا ندیده است. اگر واقعا یک پروتون از سه کوارک تشکیل شده است پس اگر چیزی را محکم به ان بکوبیم باید کوارک ها از ان بیرون بجهند. تشخیص آنها هم چندان دشوار نیست چون دارای بار بارز کسری هستند آزمایشی معمولی مانند روغن میلیکان کار شناسایی را انجام می دهد.
ناکامی آزمایش های تولید کوارک باعث بدبینی گسترده ای نسبت به مدل کوارکی در دهه ۶۰ و اوایل ۷۰ شد. کسانی که به این مدل معتقد بودند مطرح کردند: شاید به دلایلی که نمی دانیم کوارکها در مزون ها و باریون ها حبس شده اند و بنابراین هرچه سعی کنید نمیتوانید آن هارا بیرون بکشید. این توجیه مشکلی را حل نمی کند اما موضوعی را که مسئله نظری سرنوشت ساز دهه هشتاد که شناخت سازوکار حبس کوارکی است را مطرح می کند.
حتی اگر کوارک ها در باریون ها گیر کرده باشند باز هم مطالعه تجربی آنها ممکن است. می توان داخل پروتون را مانند رادرفورد که داخل اتم را بررسی کرد با شلیک چیزهایی درون آنرا کاوید. ازمایش هایی از این نوع در اواخر دهه ۶۰ با شلیک الکترون هایی پر انرژی در استنفورد انجام شد. آنها آزمایش در اوایل دهه هفتاد با استفاده از نوترینو و سپس با پروتونها تکرار کردند.
نتایج این آزمایش به پراکندگی ناکشسان عمیق موسوم است که به طور شگفت‌انگیز یااورد نتایج آزمایش رادرفورد است. اغلب ذرات فرودی مستقیما عبور می کنند در صورتی که تعداد کمی از آنها باز می گردند. این بدان معناست که بار پروتون در قطعات کوچکی متمرکز شده است درست شبیه نتایج آزمایش رادرفورد که نشان میداد بار مثبت اتم در هسته متمرکز شده است. در مورد پروتون شواهد دال بر آن است که به جای یک قطعه سه قطعه وجود دارد و این تایید محکم مدل کوارکی است. یک ایرادی نظری بر مدل کوارکی وارد بود. به نظر می رسید که این مدل اصل طرد پاولی را نقض می کند. در فرمول بندی اولیه پاولی، اصل طرد اظهار می داشت که هیچ دو الکترونی نمی توانند یک حالت را اشغال کنند. (این قاعده در مورد ذرات با اسپین نیم صحیح به کار می روند (ذرات مادی)).
🆔 @Physics3p
به ویژه اصل طرد به طور مشابه برای الکترون ها باید برای کوارکها نیز برقرار باشد. برای مثال فرض میشود ذره ی ++∆ از سه کوارک یکسان u در "یک حالت" تشکیل شده باشد به نظر می رسد این مورد با اصل پاولی ناسازگار باشند. در سال ۱۹۶۴ گرینبرگ راهی برای گریز از این معضل یافت. او اظهار داشت کوارک ها علاوه اینکه با سه طعم مختلف (u،d،s) ظاهر می شوند بلکه هریک از انها می توانند سه رنگ مختلف (آبی، قرمز، سبز) هم داشته باشند. برای ساخت یک باریون به سادگی می توان یک کوارک از هر رنگ را در نظر می گیریم. پس دیگر کوارک های u در ذره ++∆ یکسان نیستند. (یکی آبی یکی قرمز و دیگری سبز است) چون اصل طرد فقط برای ذرات "یکسان" به کار می رود، مسئله حل است. فرض رنگ شبیه یک تردستی به نظر می رسد و بسیاری در ابتدا آن را نفس اخر مدل کوارکی می پنداشتند. بعدها معلوم شد که که وارد کردن رنگ یکی از سودمند ترین ایده های زمان بوده. البته بدیهی است که این رنگ ربطی به معنای لغوی رنگ ندارد به هرحال اصطلاح رنگ یک جنبه ی زیبا را داراست، زیرا مشخصه ساده و مطبوعی را از ترکیبات ویژه ی کوارکها که در طبیعت یافت می شود بیان می کند:
تمام ذرات موجود در طبیعت بی رنگ اند.
منظور از بی رنگ آن است که یا مقدار کل هر رنگ صفر است یا هر سه رنگ به مقدار مساوی وجود دارند.
این قاعده زیرکانه توضیح میدهد که چرا نمی توانید ذره ای را با دو کوارک یا چهار کوارک بسازید و همچنین دال بر این است که چرا در طبیعت کوارکهای تکی وجود ندارد. تنها ترکیبات بی رنگی که می توان ساخت عبارت اند از:
مزون ها (qq)، باریون ها (qqq) و پاد باریون ها.
🆔 @Physics3p
پ.ن: علاوه بر این سه طعم (sوuوd) که در متن گفته شده سه نوع کوارک دیگر (tوbوc) هم وجود دارد.
📚منبع: کتاب ذرات بنیادی گریفیث
>>Click here to continue<<