مدل استاندارد ذرات بنیادي
ذرات بنیادي یعنی کوچکترین اجزاي سازنده ي یک اتم. در ظاهر دیده می شود که هسته ي یک اتم از پروتونها و نوترونها و الکترونهایی که در مدارهایی به دور آن می گردند، تشکیل شده است.
اما با پیشرفت دستگاه هاي اندازه گیري و اتم شکن هاي غول آسا براي کاویدن در اعماق اتمها،دیده شد که هسته ي یک اتم تنها از پروتونها و نوترونها تشکیل نشده است بلکه حتی خود آنها از ذراتی باز کوچکتر ساخته شده اند که کوارك نامیده می شود. طی دهه ها این کاوش ادامه یافت تا اینکه فیزیکدانان ذرات بنیادي، شاهد صدها ذره ي زیر اتمی بودند که برهمکنشهاي میان آنها بسیار عجیب و ناشناخته به نظر می رسید. دانشمندان تصمیم گرفتند تا این ذرات را سر و سامان دهند؛ با تلاشهاي زیاد آنها توانستند الگو یا مدلی به نام مدل استاندارد را بنا سازند که می توانست به کمک تنها چند ذره ي بنیادي انواع نیروها و صدها نوع ذره ي مختلف را توصیف کند. این ذرات عبارتند از: 1- فرمیونها 2- بوزونها
1)فرمیونها: ذرات تشکیل دهنده ي ماده هستند که داراي اسپین(1/2) به عبارتی غیر صحیح می باشندکه شامل کوارکها و لپتونها هستند.
2) بوزونها: حامل نیروهاي 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 بوزونهاي Z و W و بوزون هیگز داراي جرم میباشند.
کوارکها: کوارکها اجزاي بنیادي ماده اند که در اواخر سالهاي 1960 مطرح گردیدند. ویژگی کوارك شامل بار الکتریکی، اسپین و جرم است.کوارکها اجزاي سازنده ي پروتونها و نوترونها می باشند. بار الکتریکی آنها کسري می باشد و به دو دسته تقسیم بندي می شوند 1) به کوارکهاي داراي بار الکتریکی(+u)(2/3بالا، ϲافسون، tحقیقت) 2) به کوارکهاي داراي بار الکتریکی(- d)(1/3پایین، s شگفت، b زیبا) گفته می شود. بنابراین در مجموع شش نوع کوارك شناساییشده است، اما در بین اینها تنها کوارك(u)بالا و (d)پایین پایدار می باشند. از ترکیب دو یا چند کوارك ترکیبی به نام هادرون شکل می گیر، هادرونها به دو دسته ي باریونها و مزونها تقسیم می شوند. باریونها ذراتی هستند که از سه کوارك تشکیل شده اند و مشهورترین آنها پروتون و نوترون می باشد. مزونها ذراتی هستند که از یک کوارك و یک پادکوارك 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 داراي بار الکتریکی و سه نوع دیگر فاقد بار و خنثی می باشند.معروفترین لپتونها الکترون نام دارد.
کوارکهاي سازنده ي پروتون: پروتون که داراي بار مثبت است از دو کوارك بالا(u) و یک کوارك پایین(d) تشکیل شده است.
در پروتون کوارکها را ذرات دیگري به نام گلئونها به یکدیگر پیوند می دهد(شکلهاي فنري).گلئون از واژه ي Gluon به معناي چسب گرفته شده است.این ذرات از نوع بوزون بوده و شبیه فوتونهاينور هستند که خنثی و فاقد جرم می باشند و عامل به وجود آمدن نیروي هسته اي قوي در طبیعت می باشند.
ذرات سازنده ي نوترون: هر نوترون از دو کوارك(d)پایین و یک کوارك(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 کوارك بوده که آن هم به وسیله ي گلئون به یکدیگر چسبیده اند.
