نجوم و قرآن 4

با سلام خدمت دوستان ببخشید از وقفه ای که در نوشتن من ایجاد شد .

به دیلیل گرفتاری کاری فرصت برروز کردن رو نداشتم از این به بعد بیشتر مینویسم امیدوارم که مورد توجه قرار بگیرد

lاین بار موضوع انفجار بزرگ را مورد بررسی قرار میدهیم

با تشکر از همکارم خانم زنجانی که این مطالب را در اختیار من قرار دادند که لازم نباشه این همه رو تایپ کنم

تا به حال نام بیگ بنگ یا مهابنگ رو شنیدید ولی تا حالا فکر کردید انرژی این انفجار از کجا اومده..
نظریات نسبیت و مکانیک کوانتومی هیچکدام نمی توانند دلیل این انفجار و پیامد های اون رو به طور کامل بررسی کنند.ولی تنها نکته ای که وجود داشت این بود که با استفاده از نظریات مارگسل می توان گفت که دلیل این انفجار چیزی جز نبود تعادل نیست!!!
فرض کنید که یک حباب کف روی دستتون تشکیل شده...اگه دستتون رو بلرزونید می بینید که حباب برای حفظ تعادل خودش رو تقسیم می کنه...
حالا همین رو برای هستی در نظر بگیرید...گویی که با چگال بالا وجود داشته حالت n بعدی داشته ؛ و داشتن این تعداد بعد باعث عدم تعادل می شه و سپس ......انفجار....
وقتی حباب به چند تکه تقسیم می شد باز هم حباب هایی وجود داشت پس جان های دیگری با ابعاد متفاوت در جایی غیر از کیهان ما وجود دارد که تعداد ابعاد جهان خواهر یا به عبارتی دیگر جهان موازی ما معلوم نیست....(اثبات جهان ها موازی)


انفجار بزرگ واقعا وجود داشته است؟

دانشمندان در این زمینه هر چه بیشتر درباره گذشته و آینده پژوهش می کنند نظریاتشان نامطمئن تر و ناپایدارتر می شود. مثلا در حالیکه فاصله ماه از زمین و یا تاریخ اولیه کره زمین را به خوبی می شناسیم به توجه به این که فقط 400 سال از عمر تاریخ پژوهش های جدید گذشته است بسیار مشکل می توان به تاریخ میلیاردها ساله آغاز خلقت نظر انداخت. فرضیه انبساط عالم به خودی خود کافی نیست که ما با اطمینان نتیجه بگیریم که انفجار اولیه وجود داشته است. ولی در اینجا یک نکته جالب توجه دیگر نیز به آن افزوده می شود: هرچه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می نگریم. یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می بینیم که 10 سال قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می تواند با تلسکوپ های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. ( Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می باشند و غالبا از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می کنند.) آنها در واقع کهکشانه های کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانه ها - ستارگان - سیارات و موجودات از آن ایجاد شده اند. بنابراین می بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دوردست احاطه می کرد و آسمان هم می بایست شب ها همچون روز روشن می شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می یابد سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می کنیم.دقیقا همین امواج هستند که اکنون کشف شده. امواج مفروضی که از همه جهات به طور یکنواخت بر ما می تابند و به نام تشعشعات پیشینه - 3k نامگذاری شده اند. وجود این پرتو ها را می توان با رادیو تلسکوپ ها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می باشد.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟


آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان های متخصص در امر فیزیک ذره ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق می کنند و تجربه می کنند. تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود:

مرحله اول ( صفر تا 43- 10 ثانیه )

این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی باشد.

مرحله دوم ( {43-}10 تا {32-}10 ثانیه)

اولین سنگ بناهای ماده مثلا کوارکها و الکترونها و پاد ذره‌های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر بوجود می‌آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - x نیز می‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها ایجاد می‌کنند. ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: (افزونی ماده در برابر ضد ماده).

مرحله سوم (از {32-}10 ثانیه تا ثانیه)

کیهان از مخلوطی از کوارکها ، لپتونها - فوتونها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم (از ثانیه تا ثانیه)

تقریبا تمام کوارکها و ضد کوارکها بصورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند. کوارکهای جدید دیگر نمی‌توانند در درجه حرارتهای رو به کاهش بوجود آیند ولی از آن جایی که کوارکهای بیشتری نسبت به ضد کوارکها وجود دارند. برخی از کوارکها برای خود جفتی پیدا نکرده و بصورت اضافه باقی می‌مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتمهای آینده اکنون ایجاد شده‌اند.

مرحله پنجم (از ثانیه تا {100} ثانیه)

الکترونها و ضد الکترونها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند. تعدادی الکترون باقی می‌ماند، زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترونها بعدا مدارهای اتمی را می‌سازند.


مرحله ششم (از {100} ثانیه تا {30} دقیقه)

در درجه حرارتهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته‌های اتمهای سبک و بویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیوم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند. هسته اتمهای سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیوم و هیدروژن.

مرحله هفتم (از {30} دقیقه تا یک میلیون سال پس از خلقت)

پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتمها و الکترونها می‌توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتیگراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتمها را تشکیل دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می‌شود.


مرحله هشتم (از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز)

از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات بوجود می‌آیند. در داخل ستارگان هسته اتمهای سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند. که بعدها در انفجارات ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید بکار می‌آیند

عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شدند ؟

برای زمین با توجه به گوناگونی حیات که در آن وجود دارد 3 چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:

1. از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.
2. در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده که سبک ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی کهکشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است که بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند.
3. در مرکز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و یا کربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.

آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن کهکشانه ها به هر حال رو به کند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه حرکت انبساطی آن ها کند تر می شود. اکنون پرسش فقط این است که آیا زمانی تمام این حرکت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراکم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراکم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین کهکشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حرکت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد که تراکم جرم بسیار کمتر از آن است که زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امکان وجود دارد که هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شکل تاریک) وجود داشته باشند و نوترینو ها که بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند کوچک داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حرکت کیهانی زمانی شاید 30 میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان کهکشان ها با شتابی زیاد حرکت به سوی یکدیگر را اغاز خواهند کرد تا در نهایت به شکل یک گوی آتشین عظیم با یکدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یک انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یک عالم جدید حساب کنیم. با توجه به سطح کنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض کرد که عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت
.ظریه انفجار بزرگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است. انفجار بزرگ ، بسیار پر انرژی و پر حرارات بود و در ثانیه‌های اولیه پس از انفجار فقط تشعشع و ذرات زیر اتمی گوناگون در جهان وجود داشتند. تشعشعات باقیمانده از این انفجار هنوز به صورت امواج ضعبف مایکروویو در آسمان وجود داشته ، از زمین قابل ردیابی هستند. به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.

در اواخر دهه 1920، ادوین هابل (1953-1889) ، ستاره شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان کهکشانهای دور دست پرداخت. او متوجه شد که طول موجهای این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است. این پدیده که قرمز گرایی نام دارد، نشان داد که کهکشانها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند

کوازارها در واقع کهکشانهای کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می‌برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانها ، ستارگان ، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده‌اند. بنابراین می‌بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دور دست احاطه می‌کرد و آسمان هم می‌بایست شبها همچون روز روشن می‌شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می‌شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می‌یابد.

سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می‌شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می‌کنیم. وجود این پرتوها را می‌توان با رادیو تلسکوپها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می‌باشد.
سرانجام جهان

ستاره شناسان سه نظریه در مورد نحوه پایان جهان ارائه کرده‌اند:



1. جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت؛
2. هنگامی که جهان به اندازه معینی رسید، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می‌ماند؛
3. جهان سرانجام از انبساط باز می‌ایستد و انقباض (فروپاشی درونی) آن آغاز می‌گردد. بعضیها این پدیده را فروپاشی (تلاشی) بزرگ نامیده‌اند


شواهدی در اثبات انفجار بزرگ

تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می باشد. این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد. این مشخصات، کشف ادوین هابل (1952 - 1889) ، ستاره شناس آمریکایی ، را که گفته بود جهان در حال انبساط است، تأیید می‌کند. این تشعشع همچنین نظریه جورج گاموف (68 - 1904) ، فیزیکدان آمریکایی اوکراینی تبار را تأیید می‌کند.

او پیش بینی کرده بود که در صورت وجود آغازی برای جهان ، تشعشعاتی که به ما می‌رسند بایستی از دورترین نقاط آن که با سرعتی زیاد در حال دور شدن هستند، باشند. چنین تشعشعاتی به شدت مستعد قرمز گرایی (میزان گرایش نور اجسام دور شونده به سمت قسمت قرمز رنگ طیف الکترومغناطیسی) بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موجهای بلند باشند.

با مطالعه کهکشانهای دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ بدست آمده است. بعضی از این کهکشانها 13 میلیلاردسال نوری با ما فاصله دارند، یعنی 13 میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آنها را ببینیم. حال ما این کهکشانها را به همان شکلی که 2 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم. این واقعیت که آنها فشرده‌تر از کهکشانهای نزدیکتر به نظر می‌رسند نشان می‌دهد که حجم جهان زمانی کوچکتر و متراکمتر بوده و حال با گذشت زمان این حجم در حال افزایش است.

دانشمندان با امید به کشف منشأ جهان ، تلاش می‌کنند تا شرایطی را که بلافاصله بعد از انفجار بزرگ وجود داشت، باز سازی کنند. برای اینکار ، آنها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد ، حول دستگاهی به نام شتاب دهنده (دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات) می‌فرستند؛ این دو اشعه وقتی به سرعت نور می‌رسند، به هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند. این ذرات ردی از برخورد ، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.

این ذرات ردی از خود در محفظه حباب (وسیله‌ای که در آن ذرات بنیادی از میان هیدروژن مایع عبور و باعث جوشیدن آن شده و ردی از حباب از خود بر جای می‌گذارند) باقی می‌گذارند و داشنمندان می‌توانند انها را ببینند. نتایج این آزمایش حقایق بسیاری راجع به آغاز جهان در اختیار ما می‌گذارد، زیرا انرژی آزاد شده از تصادم ذرات بنیادی شبیه به انرژی ذراتی است که در لحظات اولیه انفجار بزرگ حاصل شده است.
شکلی برای مدل کنونی جهان
اگر جهان از زمان بیگ بنگ تاکنون در حال گسترش و انبساط است ما باید کهکشانهای جوانتر را در لبه های عالم و کهکشانهای پیر تر را در فاصله ای نزدیکتر به خودببینیم و چون مبنای فاصله یابی برای کهکشان های دور مقدار انتقال به قرمز درطیف جذبی نور ارسالی از آنها است به همین خاطر هر کهکشانی که طیف دریافت شده از آنها انتقال به قرمز بیشتری داشته باشد آن کهکشان در فاصله دورتری از ما قرار دارد با توجه به فاصله گذاری برای اجرام نورانی بر اساس قرمز گرایی طیف آنها ما دیگرنباید دو شی نورانی با انتقال به قرمز متفاوت را در کنار هم ببینیم اگر این اتفاق بیفتد یا برداشت ما از انتقال به قرمز اشتباه است (که هست ) یا مدل انبساطی که برای جهان در نظر گرفتیم دارای ایراد است
کوازارها: کهکشانهای جوانی هستند که بسیار فعالند و سیاهچاله مرکزی آن هنوز خیلی چیزهای برد بلعیدن دارد که بدین خاطر انرژی بسیار فراوانی از آن آزاد می‌گردد)در سالهای 1980 میلادی یک سری از مشاهدات صورت گرفته توسط کیهان شناسان موجب شد تا حیرت و شگفتی جدیدی در میان اخترشناسان ایجاد شود و معمای دیگری بر معماهای قدیمی نظیر صافی آسمان و مشکل افق ایجاد کند، آنها یک شی جدید آسمانی را کشف کردنند که در فاصله بسیار دوری از زمین قرار داشت و با سرعت بسیار زیادی از ما دور می شد.آنها نام این شی ناشناخته را که شبیه به ستاره‌ای بسیار درخشان بود اختر نما نامیدنند یک اختر نما می‌تواند صد برابر پرنورتر از یک کهکشانی مانند کهکشان راه شیری باشد. (یعنی صد بار درخشند تر از یکصد میلیارد ستاره )اما اندازه این اخترنماها تنها به بزرگی یک منظومه مانند منظومه خورشیدی خودمان می‌رسد این اختر نماها که در دورترین شعاع از دنیا قرار دارند با سرعتی نزدیک به نود درصد سرعت نور از ما دور می‌شوند.


درشکل نیز شما کوازارها را درون کهکشانهای مسن تر (نزدیکتربه ما ) ملاحظه می کنید
در آغاز براین باور بودنند که اگر طیف انتقال به قرمز این اشیاء نورانی درست باشد کوازارها باید درحدود ده میلیارد سال پیش شکل گرفته باشند ولی کشف اخترنمای 4635+1158 PC در سال 1989 شوک بزرگی بر اختر فیزیکدانان وارد آوردو حیرت همگان را برانگیخت زیرا به خلاف یافته های گذشته این اختر نما 14 میلیارد سال نوری از زمین دور بود براین اساس یک اختر نما در فاصله ای دورتر از جائی قرار داشت که از نظر زمانی نمی‌توانست وجودداشته باشد و نگران کننده‌تر از آن این ست که بدانیم در حول حوش اختر نماها با طیف انتقال به قرمز بزرگ که در حاشیه ترین قسمت عالم قرار گرفته است کهکشان هایی دیده می‌شود که از انتقال به قرمز کمتری(از سرعت دور شدن کمتری) نسبت به اختر نماها برخوردار بودند .یعنی دو شیء با سرعت‌های متفاوت نسبت بهم از نظر موقعیت مکانی در یک محل قرار گرفته‌اند شاید.این انتقال به قرمز ها یا تمام طیف‌های انتقال به قرمز نتیجه یک اثر طبیعی دیگری باشد؟

نجوم و فیزیک در قرآن ۳

مبحث ذرات بنیادین

یک مثال ساده:

به یک ساختمان توجه کنید!از چه ساخته شده است؟سنگ؟ آجر؟ سیمان؟ گچ؟ آهن؟ و...پس هرساختمانی از یک سری مصالح و مواد اولیه نظیر اینها ساخته شده است.
ما به آجر،سنگ،سیمان،گچ،آهن،و...ک

ه هر کدام از آنها در شروع کار بعنوان یک ماده مستقل و منفرد شناخته می شوند، مواد اولیه و مصالح بنیادی ساختمان می گوییم.
در ساختمان جهان ما نیز کهکشانها و تمامی محتوای درون آنها مانند ستارگان،سیارات سایر اجرام سماوی،جمادات،نباتات،حیوانات و نهایتاً انسانها و کلاً هرآنچه و هرآنچه که می بینیم ساخته شده از یک سری مواد و مصالح اولیه و بنیادی می باشندکه دانشمندان اصطلاحاً به آنها ذرات بنیادی دارای جرم (ذرات زیر اتمی) می گویند.
این ذرات بنیادی الکترون، پروتون، ونوترون می باشند که اجزاءتشکیل دهنده اتم هستند،و اتمها خود تشکیل دهنده ملوکولها هستند، و ملوکولها نیز تشکیل دهنده عناصر و مواد می باشند.پس به تعبیری هر آنچه که در این پهنه بی کران کائنات می بینیم نهایتاً تشکیل یافته از ذرات بنیادی (الکترون ،پروتون و نوترون) می باشند.
دانشمندان به هرآنچه که در پهنه بی کران گیتی ساخته شده از این ذرات بنیادی است (ذرات زیر اتمی الکترون-پروتون-نوترون) ماده باریونی می گویند،و همانطور که قبلاً گفته شد، ماده باریونی یا ماده عادی تنها 20 تا 25 درصد از کل کائنات را تشکیل می دهد.
اما اگر خاطرتان باشد مادر قسمت اول به این مهم اشاره کردیم که ماده تاریک 75 تا 80 درصد از کائنات را در بر می گیرد و همانگونه که نیز در ابتدای این بحث گفتیم ، " هر ماده ای تشکیل یافته از ذرات بنیادی است "، پس به همین ترتیب این ماده تاریک نازنین ما نیز باید تشکیل یافته از یک سری ذرات بنیادی باشد. ولیکن همانگونه که ماده تاریک غیرقابل ردیابی است، ذرات بنیادی تشکیل دهنده آن نیز قابل ردیابی نیستند.
دانشمندان به این ذرات فرار و غیرقابل ردیابی که معتقدند اساس ماده تاریک را تشکیل می دهد بوزون هیگز می گویند و تصور می کنند این همان ذره ای باشد که در آغاز بیگ بنگ ذرات بدون جرم همانند فوتون ها را به ذرات دارای جرم همانند پروتون ها تبدیل کرده است.


مدل استاندارد (الگوی استاندارد) –

در دهه 1960 میلادی نظریه ای توسط پیتر هیگز (ازدانشگاه ادینبورگ اسکاتلند) و توماس کیبل (از دانشگاه امپریال کالج لندن) مطرح شد که به "فرضیه تشکیل ماده" موسوم بود. بر اساس این نظریه فوتون ها، که بسته های انرژی فاقد جرم می باشند طی یک کنش و واکنش موسوم به میدان هیگز (یا مکانیسم هیگز) به ذرات بنیادی موسوم به ذره الهی (بوزون هیگز) تبدیل می شوند.که این بوزون های هیگز خود عامل پدید آمدن ذرات دارای جرم هستند.



ذره الهی ،خدا ذره ،ذره مبدل، ذره خلاق...یا بوزون هیگز(Higgs Boson) ؟

در آیات پایانی سوره توحید در مورد پروردگار متعال آمده است که:

" ...نه می زاید و نه زاده شده ، بی مثل و مانند است و همتایی برای او نیست."

به نظر می رسد که وضعیت بوزون هیگز در قیاس با سایر ذرات (معاذا...) هم ارز این آیات باشد: - ذره ای که نه فاقد جرم است و نه دارای جرم و هیچ گونه مشابه و نظیری ندارد!- و شاید به همین سبب است که به آن خدا ذره یا ذره الهی می گویند.

در حاشیه:

پروردگار بزرگ در قرآن کریم اشاره دارد که " ما جهان را خلق کردیم و خود به تنهایی بر نگهداری آن کفایت می کنیم "
حال ما می بینیم که در جهان فعلی، ماده باریونی 20 درصد و ماده تاریک 80 درصد سهم دارند. و وظیفه نگهداشت این 20 درصد ماده باریونی موجود در کائنات بر عهده 80 درصد ماده تاریک موجود در کائنات است ، چرا؟ زیرا همواره فرآیند نگهداری و مراقبت از ساخت و تولید مهم تر است.




همانگونه که اتم جزئی ترین ذره مرکب برای ماده عادی (یا ماده باریونی) می باشد،
بوزون نیز جزئی ترین ذره مرکب برای ماده تاریک می باشد.
ساختمان هر اتم تشکیل یافته است از سه ذره تفکیک ناپذیر الکترون - پروتون - نوترون.
ساختمان هر بوزون تشکیل یافته است از سه ذره تفکیک ناپذیر فورس - کوارک - لپتون.

این مطلب را همکار عزیزم خانم زنجانی نشته اند و با اجازه ایشان من اونو اینجا قرار میدم

آشنایی با شتاب دهنده ها

 این اطلاعات رو دوست عزیزم خانم زنجانی در اختیارم قرار دادند که با اجازشون من توی وبلاگم میگذارم 

فرض کنید یک جعبه بسیار سفت و محکم فلزی داریم که به نظر می رسد درون آن چیزی قرار گرفته است و ما می خواهیم بدانیم درون جعبه چیست.اما جعبه ما در ندارد و تمام قسمتهای آن مجکم بسته شده ،پس ناچاریم آنرا بشکنیم. برای اینکار می خواهیم از یک توپ سربی به اندازه توپ تنیس استفاده کنیم. اگر خودمان این توپ را با شدت به طرف جعبه پرتاب کنیم،شاید اتفاقی نیفتد. ولی میدانیم که هر چه قدر توپ سربی را با شدت بیشتر و به اصطلاح علمی با انرژی بیشتری به جعبه بزنیم،شانس شکستن جعبه بیشتر می شود. حالا از یک دستگاه که می تواند توپ سربی را با شدت و سرعت بیشتری پرتاب کند استفاده می کنیم و در نهایت در اثر برخورد توپ پر انرژی به جعبه فلزی،جعبه شکسته شده و ما از محتویات آن مطلع می شویم. در این مثال دستگاهی که توپ را پرتاب می کند نقش شتاب دهنده، توپ فلزی نقش ذره شتاب دارشده و جعبه فلزی نقش هدف و یا ذره دیگری را دارد.


در فیزیک ما علاقه مند هستیم که بدانیم ساختار ماده چگونه است. می دانیم که اتم از الکترون و هسته تشکیل شده است.بنابراین اگر یک اتم مانند جعبه فلزی ما باشد،با پرتاب یک ذره مناسب پر انرژی به طرف آن،قطعا اتم شکافته شده و ما می توانیم از محتویات آن با خبر شویم. برای مثال هنگامی که الکترون تا انرژی 10000 الکترون ولت شتاب گرفته باشد،در اثر برخورد با اتمها می تواند داخلی ترین الکترون های آن اتم را از قید هسته اش جدا کند. هم چنین در مورد پروتون ها و الکترون ها،می خواهیم بدانیم آیا از ذرات بنیادی تری ساخته شده اند یا نه. پس باید بوسیله دستگاهی مانند شتاب دهنده،یک ذره مناسب را با شدت با یک الکترون و پروتون به طور سر به سر برخورد دهیم.در اثر این برخورد الکترون می تواند شکافته شده و ذرات جدید دیگری کشف شوند. بایداشاره کرد که ذره ای که قرار است شتابدار شود،ذرات باردار مانند الکترون،پروتون،آلفا،بتا و گاما خواهند بود. چون کار کردن با این ذرات ساده تر است و قابل دسترس تر هستند.ذراتی وجود دارند که در کسری از ثانیه متلاشی شده و از بین می روند و شرایط نگهداری آنها بسیار سخت است.
بنابراین هدف یک شتاب دهنده این است که به ذرات باردار تا انجا که ممکن است انرژی(انرژی جنبشی) دهد. هر چه قدر این انرژی بیشتر باشد ما می توانیم قید های بیشتری(جعبه های فلزی محکمتری) را از بین ببریم و بنابراین به ذرات بار ارزشتری دست پیدا کنیم.
اما شتاب دهنده ها چگونه به ذرات باردار شتاب و انرژی می دهند؟ بسیار ساده است،بر اساس 2 اصل مهم فیزیک: اصل اول - اگر یک ذره باردار ساکن در میدان الکتریکی قرار گیرد،میدان بر ذره نیرو وارد کرده و باعث می شود که ذره شتاب بگیرد. اگر بین دو صفحه رسانا مانند خازن میدان اعمال شود،این میدان به بارهای الکتریکی موجود درصفحات نیرو وارد کرده و باعث می شود که بارهای مثبت در یک صفحه و بارهای منفی در صفحه دیگرجمع شوند. در حقیقت بارهای مثبت در جهت میدان شتاب گرفته و با شدت به صفحه مقابل برخورد میکنند و بارهای منفی در جهت عکس میدان شتاب می گیرند. از این اصل در ساخت شتابدهنده های خطی استفاده می شود. اصل 2- بر یک ذره باردار متحرک از طرف میدان مغناطیسی نیرویی عمود بر جهت میدان و عمود بر جهت سرعت ذره وارد می شود. این نیرو باعث می شود که ذره از مسیر مستقیم خود منحرف شده و مسیری دایره ای شکل را طی کند.از این اصل در ساخت شتابدهنده های دایره ای شکل(چرخه ای) استفاده می شود.


انواع شتاب دهنده:
همان طور که در بالا اشاره شد در ساخت شتاب دهنده ها از دو اصل فیزیک استفاده می شود،بنابراین در حالت کلی دو نوع شتاب دهنده خواهیم داشت: خطی و چرخه ای.


شتاب دهنده های خطی:در شتاب دهنده های خطی،ذرات باردار در امتداد یک خط راست شتاب می گیرند.پس هر چه قدر طول بیشتر و میدان الکتریکی قوی تر باشد،ذرات شتاب بیشتری خواهند گرفت. اما طول آنها یک محدودیت به حساب می آید،زیرا در مسافتهای بالا اولا ثابت نگه داشتن میدان الکتریکی بسیار مشکل است و ثانیا به علت انحنای زمین،ذرات مسیری منحنی را طی خواهند کرد که باعث بروز مشکلاتی خواهد شد. مولد واندوگراف و شتاب دهنده لوله -سوقی و موجبر از نوع شتاب دهنده خطی هستند.برای مثال شتاب دهنده خطی 20 جیگا الکترون ولتی استانفورد،از نوع موجبر،دارای طول 3.2 کیلومتر است. مولد واندوگراف در سال 1931 توسط واندوگراف ساخته شد و می توانست به ذرات انرژی در حدود 30 مگا الکترون ولت بدهد.در شتاب دهنده های موجبر،ذرات درون لوله تخلیه شده ای از هوا در اثر یک میدان الکتریکی متغیر سینوسی،شتاب می گیرند.


شتاب دهنده های چرخه ای: تمام شتاب دهنده های نسل جدید و امروزی چرخه ای هستند. در این دستگاه ها ذرات باردار در هر سیکل یا در هر دور یک انرژی اضافی توسط میدانهای مغناطیسی متغیر دریافت می کنند. مانند سنگی که در انتهای یک طناب قرار گرفته شده و شما با چرخاندن طناب در هر دور شتاب و قدرت بیشتری به سنگ می دهید و سنگ می تواند مسافت بیشتری را طی کند. بنابراین در اینگونه شتابدهنده ها محدودیت بر روی خلا لوله ها و شدت میدان مغناطیسی است. لوله هایی که ذرات باردار در آنها حرکت کرده و شتاب می گیرند باید در حد بسیار خوبی تحت خلا باشند،زیرا برخورد ذرات باردار با مولکولهای هوا از سرعت و انرژی آنها خواهد کاست و حتی باعث انحراف آنها خواهد شد. سیکلوترون.سنکروسیکلوترن وسنکروترون از جمله شتاب دهنده های چرخه ای هستند. برای مثال سنکروترون آزمایشگاه ملی بروکهاون که قطری برابر 252 متر دارد،به ذرات شتابی برابر 33 جیگا الکترون می دهد و یا سنکروترون آزمایشگاه ملی باتاوایا در ایلینویز که قطری برابر 2 کیلومتر دارد،به پروتون ها انرژی در حدود400 جیگا الکترون ولت می دهد.


در حال حاضر عظیم ترین شتاب دهنده جهان که در آزمایشگاه سرن(در مرز بین سویس و فرانسه) قرار دارد و از نوع چرخه ای به حساب می آید، انرژی در حدود چندین گیگا الکترون ولت و یا حتی ترا الکترون ولت تولید میکند. وظیفه اصلی این شتاب دهنده،شبیه سازی لحظه خلقت عالم است. در لحظه خلقت که همه چیز در حد شاید یک نقطه بسیار چگال بوده است،بعد از مدت زمان بسیار کوتاهی برخی ذرات بسیار ناپایدار از بین رفته(با هم ترکیب شده) و ذرات دیگری که پایداری بیشتری دارند را تشکیل می دهند. هدف این شتاب دهنده این است که با برخورد بسیار پر انرژی ذرات بنیادی، عمل عکس لحظه خلقت را در کسری از ثانیه به وجود آورد. یعنی ذرات به ظاهر بنیادی ما به ذرات ناپایدار و ناشناخته متلاشی شوند و دوباره به ذرات پایدارتر تشکیل شوند.البته این لحظه در کسری از ثانیه شاید در حد 1 میلیاردم ثانیه صورت می گیرد.ذرات به وجود آمده در آشکارسازهای این دستگاه از خود ردی برجا می گذارند که دانشمندان از روی خواص آنها می توانند پی ببرند چه نوع ذره ای بوده است.در اینجا نقش آشکارسازها مشخص می شود،چون هیچ ذره بارداری حتی الکترون در حال حرکت با چشم قابل مشاهده نیست و ما فقط می توانیم رد آنرا در آشکارساز ببینیم.