سرن

 برخورد‌دهنده‌ ذرات «سرن» می‌تواند زمین را نابود کند! 

جمعی از معترضان در ایالت متحده معتقدند قوی‌ترین برخورد‌دهنده‌ ذرات در دنیا می‌تواند ذراتی خطرناک یا ریز سیاه‌چاله‌هایی قادر به نابودی کل زمین را تولید کند و درتلاشند تا از طریق حقوقی آغاز به کار این برخورد‌دهنده را به تعویق اندازند!
برخورد ‌دهنده‌ و شتاب دهنده بزرگ هادرون (LHC) در CERN - مرکز اروپایی فیزیک ذرات در نزدیکی ژنو - قرار دارد. دانشمندان بر این امیدند که LHC کار خود را در اواخر تیر‌ماه آغاز کند.
در دوم فروردین سال جاری، دو تن از افراد مقیم هاوایی، «لوییس سانچو»(Luis Sancho) و «والتر واگنر»(Walter Wagner)، در دادگاه منطقه‌یی هاوایی پرونده‌ای را بر علیه CERN و مسوولان آن در ایالت متحده تشکیل دادند و خواستار عدم راه‌اندازی LHC تا زمانی که ایمن بودن آن به اثبات نرسیده است، شدند. مسئولان مذکور ایالت متحده، سازمان انرژی (DoE)، بنیاد بین‌المللی علوم و آزمایشگاه فرمی -آزمایشگاه شتاب‌دهنده‌ی ذرات در نزدیکی شیکاگو - هستند.

«جیمز گیلیز»(James Gillies)، سخنگوی CERN در گفت‌و‌گو با نیوساینتیست گفت: «موارد ادعا شده در دادخواهی، مهملاتی بیش نیستند، LHC امسال راه اندازی خواهد شد و به ما اطلاعات هیجان انگیزی درباره فیزیک و جهان خواهد داد. سال آینده زمین همچنان پابرجا خواهد بود.»
این برخورد ‌دهنده با کوبیدن پروتون‌ها به یکدیگر با انرژی‌های بسیار زیاد، شرایط موجود در کمتر از یک میلیاردیم ثانیه پس از مهبانگ را شبیه سازی خوهد کرد.
فیزیک‌دان‌ها بر این امیدند که سوال‌هایی دیرینه از قبیل این که چرا ذرات جرم دارند و آیا فضا ابعاد دیگری را نیز در خود پنهان کرده است، پاسخ داده شود.
اوراق دادگاهی سانچو و واگنر، سناریو‌های نظری‌ای را مطرح می‌کند که LHC قادر به خلق ذراتی است که زمین را از بین می‌برند، مانند «strangelet‌»های کشنده.
Strangelet ‌ها قطره های فرضی از ماده هستند که نه تنها کوارک‌های نوع بالا و پایین را که مواد معمولی را می‌سازند، شامل می‌شوند بلکه کوارک‌های عجیبی را نیز به همراه دارند. اگر یک strangelet پایدار بوده و بار منفی داشته باشد، ممکن است شروع به خوردن هسته‌های معمولی کند و آنها را به موادی عجیب مبدل سازد و سرانجام این واکنش زنجیره ‌ای تهدیدآمیز، سیاره‌ی ما و هر فرد روی آن را در خود فرو می‌برد!
به نوشته نجوم، بازبینی امنیتی LHC در سال ۲۰۰۳ مشخص کرد که تهدید قابل تصوری وجود ندارد. این بازبینی شانس کمی را برای خلق ریز‌سیاه‌چاله‌هایی با عمر کوتاه و یا تک قطبی‌های مغناطیسی نامتعارفی که پروتون‌های اتم‌های معمولی را نابود می‌کنند پیش بینی کرد. هیچ یک از این دو سناریو به فاجعه‌ای منجر نخواهد شد.
گیلیز می‌گوید:«در طبیعت برخورد‌هایی با انرژی بسیار بیشتر از برخوردهایی که در LHC اتفاق می‌افتد، بار‌ها رخ می‌دهد زیرا ذرات اشعه‌ کیهانی با سرعتی نزدیک به سرعت نور در کهکشان ما حرکت می کنند. ماه در پنج میلیارد سال گذشته دستخوش چنین برخورد‌هایی بوده است بدون این که توسط سیاه‌چاله‌های گرسنه و یا strangelet های کشنده بلعیده شود.»
هر چند، سانچو و واگنر بازبینی امنیتی CERN را سطحی دانسته و استدلال اشعه‌های کیهانی را گمراه‌کننده می‌خوانند، گیلیز می‌گوید:«آنچه ما می‌خواهیم، آماده‌سازی و راه‌اندازی این دستگاه است و نشان خواهیم داد که دنیا ناپدید نخواهد شد.» 

منبع:www.vostoday.com

ذرات بنیادی چیست؟

ذرات بنیادی  

جهان ، بزرگترین مجموعه ممکن است که از ذرات بنیادی شکل یافته است. این ذرات توسط نیروهای گرانشی ، الکترومغناطیسی و هسته‌ای به هم پیوند یافته‌اند. سلسله مراتب ساختمانی آن در فضا ( از هسته‌های اتم گرفته تا ابر کهکشانها) و سیر تکاملی آن (از گوی آتشین تا اشکال کنونی) توسط ویژگیهای ذرات بنیادی و برهمکنش آنها اداره می‌شود. بنابراین ، تشریح ساختمان جهان و تکامل آن بر اساس خواص و برهمکنش ذرات بنیادی صورت می‌گیرد.

ماده جهان از ذرات بنیادی تشکیل شده است. اجسام ، بدن انسان ، ستارگان و ... سیستم‌هایی متشکل از ذرات بنیادی هستند که از نظر تعداد و نحوه جفت و جور شدن با هم تفاوت دارند. بنابراین ، وجود ذرات بنیادی باید در تمام پدیده های جهان ملموس باشد. فیزیک ذرات بنیادی درک عمیقتر و دید بالایی را در مورد ساختمان و تکامل اجسام منفرد مانند اتم‌ها ، مولکول‌ها ، بلورها ، صخره‌ها ، سیارات ، ستارگان ، منظومه‌های ستاره‌ای و کل جهان ارائه می‌دهد. برای همین مطالعه ذرات بنیادی برای فیزیک معاصر و بخصوص اختر فیزیک و کیهان شناسی اهمیت اساسی دارد.  

خواص ذرات بنیادی ذرات بنیادی دیده نمی‌شوند. فقط از اثری که می‌گذارند و یا پدیده‌هایی را که سبب می‌شوند ، پی به وجودشان برده می‌شود.

برخی خواص ذرات بنیادی با تعمیم مفاهیم فیزیک کلاسیک ناشی می‌شود. مانند ؛ جرم ، انرژی و بارالکتریکی

برخی دیگر از خواص ذرات بنیادی ریشه در مکانیک نسبیتی دارد. مانند ؛ زمان ویژه ، طول ویژه

عمده خواص ذرات بنیادی با تئوری‌های مکانیک کوانتومی تشریح می‌شوند. برای درک این رفتارها ، پدیده‌های کوانتومی از جمله اسپین ، بار لپتونی ، بار باریونی ، اسپین ایزوتوپی ، شگفتی ، زوجیت ، کوانتوم عمل ، نابودی زوج ، تولید زوج ، اصل طرد پاولی ، اصل دوگانگی موج و ذره و ... بایستی بررسی شوند.

هر ذره ، توسط مجموعه‌ای از اعداد مشخص می‌شود که آن را از دیگر ذرات مجزا می‌کند. و ویژگیهای آنرا توضیح می‌دهد.

ویژگیهایی همچون جرم سکون ، بارالکتریکی ، اسپین ، بار باریونی ، بار لپتونی ، شگفتی ، اسپین ایزوتوپی ، زوجیت برای ذرات بنیادی ساکن هستند اما خواص اندازه حرکت خطی ، اندازه حرکت زاویه‌ای ، انرژی کل به دنیای اطراف ارتباط دارند.  

جرم ذرات بنیادی 

 جرم ذرات بنیادی بسیار کوچک است ، از اینرو آنها را می‌توان تا سرعت بالایی رساند. مانند فوتونها که بدون جرم بوده و بالاترین سرعت ممکن «سرعت نور) را دارا هستند. سبکترین ذره با جرم غیر صفر الکترون است با جرمی در حدودme = 9x10-28 gr اغلب به عنوان واحدی برای سنجش جرم سایر ذرات به کار می‌برند. جرم پروتون برابر mp=1836me و جرم نوترون mn=1838.6me می‌باشد.
انرژی ذرات بنیادی

انرژی به سبب تغییرپذیری زیادش بر کل جهان حاکم است که ساختمان فضایی ، تکامل زمانی تمام سیستم‌ها از ذرات بنیادی گرفته تا خوشه‌های کهکشانی را تعیین می‌کند. این تنوع انرژی به چند برهمکنش معدود بین ذرات بنیادی می‌تواند تقلیل یابد. 

 عدد باریونی 

 ذرات سنگین ، باریون نام دارند. چنانچه باریونها به حال خود رها شوند ، متلاشی می‌گردند. تنها باریون پایدار پروتون است. در تمام فرایندهای مشاهده شده ، تعداد باریونها همواره بقا دارد «قانون بقای باریون ?N=0).قانون بقای باریون پایداری پروتونها را بیان می‌کند ، باریونی سبکتر از پروتون وجود ندارد. آزمایشات نشان داده‌اند که مدت زمانی که طول می‌کشد تا پروتون تلاشی یابد طولانی تراز 1022 سال ، یعنی <1012 بار طولانی تر از عمر جهان باشد. عدد بار یونی را با N نشان می‌دهند که برای باریونها (پروتون ، نوترون ، هیپرونها) N=+1 ، برای پاد باریونها N=-1 برای سایر ذرات مزونها ، لپتونها) N=0 ، برای هسته‌ها N>+1 ( N برابرعدد جرمی A است) و برای پاد هسته ها N<-1(Nبرابر -A است) می باشد.  

عدد لپتونی

فرمیونهای سبک همان لپتونها هستند که عدد لپتونی را با L نشان می‌دهند. برای لیپون‌ها «الکترون ، موئون ، نوترینو) این عدد برابر L=+1 ، برای غیر لیپونها (باریونها ، بوزونها) این عدد برابر L=0 و برای پالیتونها «پوزیترون ، موئون مثبت ، پادنوترینو) این عدد برابر L=-1 می‌باشدو قانون بقای لیپتون بصورت ?L=0 می‌باشد. یعنی مجموع تمام لیپتونها قبل و بعد از واکنش مقدار ثابتی دارند.

ایزواسپین

برهمکنش قوی نوکلئون‌ها در هسته ، به بار الکتریکی بستگی ندارد. اندرکنش‌های N-P ، N-N ، P-P ، همگی شبیه هم هستند و تفاوت چندانی بین نکلئونهای باردار و خنثی وجود ندارد. که اختلاف آنها به وسطه ایزواسپین بیان می‌شود.  

شگفتی
شگفتی (strangeress) به منظور توضیح یک رفتار عجیب بین هیپرونها و مزونهای K (کائونها) معرفی شده است. این ذرات توسط برهمکنش قوی به وجود آمده‌اند و از طریق برهمکنش ضعیف متلاشی می‌شوند. 

 زوجیت

زوجیت یکی از ویژگیهای اساسی ذرات بنیادی است که متناظر با انعکاس آینه ای مختصات فضایی است. این ویژگی ، یک خاصیت تقارنی تابع موج است. زوجیت ممکن است مثبت یا منفی باشد بر حسب آنکه تابع موج در اثر انعکاس فضایی ، زوج یا فرد باشد. زوجیت در بر همکنش‌های قوی و الکترومغناطیسی بقا دارد. اما در برهمکنش‌های ضعیف نقض می شود.
چکیده  

ذرات بنیادی واحدهای اساسی برای ساختمان جهان می باشند و بر اساس جرم در حال سکونشان به بار یونها (ذرات سنگین) ، لپتونها (ذرات سبک) و مزونها (ذرات میان وزن) طبقه بندی می شوند.

بیشتر ذرات بنیادی و احتمال تمام آنها می توانند در نتیجه تبدیل انرژی به ماده به وجود آیند حداقل انرژی لازم برای تولید گروهی از ذرات از معادله انرژی انیشتین بدست می آید.

در چگالی های زیاد ذرات ناپایدار «نوترون ، هیپرونها ، مزونها) پایدار می شوند. و نیز ذرات پایدار «الکترون و پروتون) می‌توانند در اثر برخوردهای متقابل با ذرات خود نابود شوند.

چنانچه واحدهای اساسی پایدار (ذرات بنیادی پایدار) ، دارای وجود تضمین شده‌ای نباشند، هیچ چیز در جهان مادی وجود تضمین شده‌ای نخواهد داشت.

منبع : دانشنامه رشد

سرن(CERN)

سرن(CERN) بزرگترین مجموعه آزمایشگاهی دنیا در زمینه فیزیک ذرات بنیادی و فیزیک هسته ای است.

مقامات سرن اعلام کردند : شتابگر عظیم ذرات که قرار است پدیده انفجار بزرگ را شبیه سازی کند ، با انرژی کمتر آغاز به کار خواهد کرد

ایسنا: این شتابگر عظیم که چند روز پس از راه‌اندازی در سال گذشته به دلیل نقص فنی متوقف شد، در ماه نوامبر امسال با انرژی کمتری کار خود را از سر خواهد گرفت.

این خبر در بیانیه اخیر سازمان تحقیقات هسته‌یی اروپا (سرن) اعلام شد. شتابگر عظیم هادرون بزرگترین و پیچیده‌ترین دستگاهی است که بشر تاکنون ساخته است.

این پروژه تاکنون بیش از ۴/۹ میلیارد دلار هزینه در بر داشته است.

دانشمند‌ان در نظر دارند با به کارگیری این دستگاه پدیده انفجار بزرگ را که معتقدند، عامل پیدایش کائنات بوده، شبیه سازی می‌کنند.

در این بیانیه اعلام شد که شتابگر عظیم سرن این بار با انرژی کمتری آغاز به کار خواهد کرد تا بتواند در شرایط بی‌خطرتر کار کند و در عین حال فضای جدیدی برای آزمایشات فراهم شود.

دبیر کل سرن به مردم و شرکای تحقیقاتی این پروژه اطمینان داد که این بار هایدرون کار خود را به آرامی از سر خواهد گرفت.

ذرات بنیادی

                                                   

امروزه مدت زیادی نگذشته که ثابت شده تمامی مواد از مولکول ها، مولکول ها هم از اتم ها، اتم ها از هسته ها و الکترون ها و هسته ها از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده اند اما پروتون ها و نوترون ها والکترون ها از چه چیزی ترکیب یافته اند؟ این ذزات ، ذرات بنیادی یعنی ذرات غیر قابل تجزیه نام دارند. با فرض اینکه تجزیه بیشتر آنها باعث می شود که به ذرات دیگری تبدیل شود. 

  

تاریخچه   

در اواخر قرن بیستم دانشمندان درباره ساختمان پنهانی ذرات بنیادی به یک مطالعه سیستماتیک و مداوم پرداختند. این مطالعه ابتدا از نوکلئون ها (اجزای هسته ) یعنی پروتون ها و نوترون ها شروع شد. عموما در فیزیک هسته ای این کار می توانست دردوخط اصلی ادامه یابد.   

بررسی پدیده های شامل ذرات بنیادی با فیزیک هسته ای   

کوشش برای شکستن یا خرد کردن یک ذره بنیادی در صورت امکان و تبدیل آن به اجزا تشکیل دهنده اش اگر اجزا تشکیل دهنده ای داشته باشد. برای این منظور ذرات مشابه دیگر را با سرعت های حتی المقدور نزدیک به سرعت نور شتاب داده و این گلوله های شتاب دار را به ذرات بنیادی موجود در اتم های دیگر برخورد می دهند. برای مثال برای بمباران هیدروژن یونیزه شده (یعنی پروتون) از پروتون های شتابدار یا برای بمباران پروتون و ذرات آلفا از پروتون و ذرات آلفا ی دیگر استفاده گردد.

انرژی لازم برای این عمل فقط می تواند به کمک شتابدهنده های قوی ذرات باردار فراهم شود تولید ذرات باردار شتابدار برای دسترسی به انرژی های دهها میلیون و بالاخره دهها هزار میلیون الکترون ولت زمانی یک کار بزرگ تلقی می شد. 

بررسی ساختمان ذرات بنیادی 

این روش بر اساس پدیده آشنای نوری قرار داشت. هر چه ماده مورد مشاهده کوچکتر باشد طول موج نور تابانده شده به این ماده بایستی کوتاهتر گردد. اگر طول موج نور از طول جسم بزرگتر باشد موج به آسانی از اطراف جسم عبور کرده و چیزی دیده نمی شود. و اگر از طول جسم کوچکتر باشد موج منعکس شده بازتاب نور) و جسم روشن شده و قابل رویت می گردد.  

دیدگاه موجی ذرات  

دوبروی (De Broglie) کشف کرد که هر چه ذرات سریعتر حرکت کنند خواص موجی بیشتری از خود نشان می دهد. پس از این کشف تهیه نوعی میکروسکوپ الکترونی ممکن گردید که در آنها الکترون با انرژی 100Kev شتاب داده می شد. این میکروسکوپ رویت اجسام با قطر چند انگستروم را میسر می سازد. که هر آنگستروم برابر 8- ^ 10 سانتیمتر می باشد.

مطابق نظریه دوبروی هرچه ذرات سنگین تر بوده و سریعتر حرکت کند ، طول موج معادل آن کوتاهتر خواهد بود. این مطالب نشان می دهد اگر الکترونی تا انرژی چند صد میلیون الکترون ولت شتاب داده شود طول موجش آنقدر کوچک می شود که متناسب با اندازه ذرات هسته ای شده و می تواند برای بررسی ساختمان هسته اتمی بکار رود.  

ساختار فیزیک ذرات بنیادی 

- از بازتاب و پخش این فیزیک امواج برای اندازه گیری ذرات داخل هسته استفاده می شود. اگر الکترونی تا انرژی یک یا دو هزار میلیون الکترون ولت شتاب یابد طول موج الکترون چندین مرتبه کوچکتر از قطر ذرات هسته ای می شود. این فیزیک امواج تحقیق ساختمان پروتون هاو نوترون ها را ممکن می سازد از روزی که دانشمندان به یک "توپخانه اتمی قوی" مسلح شدند.ذرات جدید اتمی یکی پس از دیگری کشف گردید.

- انرژی معادل با یک میلیون الکترون ولت موجب کشف الکترون مثبتی به نام پوزیترون شد. شتاب دهنده هایی با صدها میلیون الکترون ولت تهیه مصنوعی مزون ها را ممکن ساخت. مزون ها اولین بار در پرتوهای کیهانی کشف شدند.توسعه شتابدهنده های با انرژی بسیار زیاد موجب کشف ضد ذرات گردید.ضد ذرات تشکیل دهندگان اصلی ضد ماه می باشد که عمده ترین انها عبارتند از: ضد پروتون ، ضد نوترون و غیره.

- بسیاری از ذرات کشف شده ، ذرات ناپایدارند آنها پس از یک دوره زمانی بسیار کوتاه تجزیه شده و به تعدادی ذرات کوچکتر و پایدارتر تبدیل می شود این ذرات کوچکتر پایدارتر شامل : الکترون ها ، نوترون ها ، اشعه گاما و یا نوترینو ها می باشند.

- ذرات ناپایدار ممکن است به ضد ذرات معادل خود که اصولا پایدارترند ، تبدیل می گردند.

- همانگونه تا بحال معلوم شده هیچیک از ذرات بنیادی شناخته شده نمی توانند به اجزا کوچکتر شکسته شوند. آنها همگی به نام ذرات بنیادی معرفی شده است به همین دلیل نشان می دهد که ساختمانی ندارند.   

تقسیم بندی ذرات ناپایدار :  

ذرات ناپایدار بدو گروه به صورت زیر تقسیم می شوند:

- یک دسته از آن شامل ذرات سنگین تر از الکترون ولی سبک تر از پروتون است که مزون (Meson) نام دارند.

- گروه دیگر شامل ذرات سنگین تر از پروتون است که هیپرون(Hyperon) خوانده می شوند. هیپرون ها فقط به ذرات هسته ای از جمله پروتون ها و نوترون ها تجزیه می شوند.

منبع : دانشنامه رشد

برگرفته از سایت مقاله نت . کام

به زودی...!