مدل استاندارد ذرات بنیادی
ذرات بنیادی یعنی کوچکترین اجزای سازنده ی یک اتم. در ظاهر دیده می شود که هسته ی یک اتم از پروتونها و نوترونها و الکترونهایی که در مدارهایی به دور آن می گردند، تشکیل شده است.
اما با پیشرفت دستگاه های اندازه گیری و اتم شکن های غول آسا برای کاویدن در اعماق اتمها،دیده شد که هسته ی یک اتم تنها از پروتونها و نوترونها تشکیل نشده است بلکه حتی خود آنها از ذراتی باز کوچکتر ساخته شده اند که کوارک نامیده می شود. طی دهه ها این کاوش ادامه یافت تا اینکه فیزیکدانان ذرات بنیادی، شاهد صدها ذره ی زیر اتمی بودند که برهمکنشهای میان آنها بسیار عجیب و ناشناخته به نظر می رسید. دانشمندان تصمیم گرفتند تا این ذرات را سر و سامان دهند؛ با تلاشهای زیاد آنها توانستند الگو یا مدلی به نام مدل استاندارد را بنا سازند که می توانست به کمک تنها چند ذره ی بنیادی انواع نیروها و صدها نوع ذره ی مختلف را توصیف کند. این ذرات عبارتند از: ۱- فرمیونها ۲- بوزونها
۱)فرمیونها: ذرات تشکیل دهنده ی ماده هستند که دارای اسپین(۱/۲) به عبارتی غیر صحیح می باشندکه شامل کوارکها و لپتونها هستند.
۲) بوزونها: حامل نیروهای بین فرمیونها بوده و به ذرات تبادلی معروف هستند. عدد کوانتومی اسپین این ذرات صحیح است. برخی از بوزونها مانند فوتون(Ɣ) ) و گلئون بدون جرم هستند و بعضی دیگر مانند بوزونهای Z و W و بوزون هیگز دارای جرم میباشند.
کوارکها: کوارکها اجزای بنیادی ماده اند که در اواخر سالهای ۱۹۶۰ مطرح گردیدند. ویژگی کوارک شامل بار الکتریکی، اسپین و جرم است.کوارکها اجزای سازنده ی پروتونها و نوترونها می باشند. بار الکتریکی آنها کسری می باشد و به دو دسته تقسیم بندی می شوند ۱) به کوارکهای دارای بار الکتریکی(+u)(2/3بالا، ϲافسون، tحقیقت) ۲) به کوارکهای دارای بار الکتریکی(- d)(1/3پایین، s شگفت، b زیبا) گفته می شود. بنابراین در مجموع شش نوع کوارک شناساییشده است، اما در بین اینها تنها کوارک(u)بالا و (d)پایین پایدار می باشند. از ترکیب دو یا چند کوارک ترکیبی به نام هادرون شکل می گیر، هادرونها به دو دسته ی باریونها و مزونها تقسیم می شوند. باریونها ذراتی هستند که از سه کوارک تشکیل شده اند و مشهورترین آنها پروتون و نوترون می باشد. مزونها ذراتی هستند که از یک کوارک و یک پادکوارک تشکیل یافته و شناخته شده ترین آنها پیونها هستند.
لپتونها: بار الکتریکی این ذرات خنثی و یا منفی می باشد. عدد کوانتومی اسپین این ذرات نیمه صحیح می باشند.به طور کلی شش نوع لپتون وجود دارد، که سه نوع آنها دارای بار الکتریکی و سه نوع دیگر فاقد بار و خنثی می باشند.معروفترین لپتونها الکترون نام دارد.
کوارکهای سازنده ی پروتون: پروتون که دارای بار مثبت است از دو کوارک بالا(u) و یک کوارک پایین(d) تشکیل شده است.
در پروتون کوارکها را ذرات دیگری به نام گلئونها به یکدیگر پیوند می دهد(شکلهای فنری).گلئون از واژه ی Gluon به معنای چسب گرفته شده است.این ذرات از نوع بوزون بوده و شبیه فوتونهاینور هستند که خنثی و فاقد جرم می باشند و عامل به وجود آمدن نیروی هسته ای قوی در طبیعت می باشند.
ذرات سازنده ی نوترون: هر نوترون از دو کوارک(d)پایین و یک کوارک(u) بالا تشکیل شدهاست، بنابراین نوترون از نظر بار خنثی می باشد.
نوکلئون: به مجموع پروتونها و نوترونها، نوکلئون گفته می شود. هر نوکلئون شامل سه کوارک بوده که آن هم به وسیله ی گلئون به یکدیگر چسبیده اند.
