به گزارش خبرنگار ایمنا، فیزیک ذرات بنیادی یا فیزیک انرژی‌های بالا یکی از شاخه‌های علم فیزیک است که به بررسی ماهیت اجزای تشکیل‌دهنده ماده و تابش می‌پردازد. در دنیا ذره می‌تواند به انواع مختلفی از اجسام کوچک مانند فوتون، ذرات گاز یا حتی گردوغبار نسبت داده شود؛ اما در «فیزیک ذرات» معمولاً ذره‌ای بررسی می‌شود که به دلیل ابعاد و اندازه بسیار کوچک قابلیت تقسیم ندارد. فیزیک ذرات، میدان‌های نیروهای بنیادی را که برای توضیح چنین ذراتی لازم است، نیز بررسی می‌کند و بنابر کشفیات علم کنونی، این ذرات بنیادی برانگیختگی‌های میدان‌های کوانتومی است که در برهم‌کنش‌های میان آن‌ها نیز حاکم است و این نظریه تحت عنوان مدل استاندارد شناخته می‌شود.
ذرات مورد بررسی در این شاخه را می‌توان توسط آشکارسازهای ذرات نشان داد، اما نمی‌توان به صورت مستقیم آن‌ها را آزمایش کرد و برای بررسی آزمایشگاهی روی آن‌ها باید از اثرات ذرات استفاده کرد. در فیزیک ذرات بنیادی، ذره‌های بسیاری مورد بررسی قرار می‌گیرد که دو دسته از آن‌ها ذرات بنیادی و ترکیبی است. ذرات بنیادی، متشکل از سه خانواده اصلی کوارک‌ها، لپتون‌ها و واسطه‌ها است و از ترکیب کوارک می‌توان ذراتی را تحت عنوان هادرون ساخت که به دو دسته باریون و مزون تقسیم شده و جزو ذرات ترکیبی است. رده‌بندی خاص ذرات که امروزه برای توصیف ذرات بنیادی استفاده می‌شود، تحت عنوان مدل استاندارد شناخته شده و با کشف تمام ذرات این رده‌بندی توسط بوزون هیگز، تکمیل شده است. برای شناخت و بررسی بیشتر فیزیک ذرات با عرفان تمنده، کارشناس ارشد فیزیک‌پلاسما گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
فیزیک ذرات چیست؟
فیزیک ذرات که تحت عنوان فیزیک انرژی‌های بالا نیز شناخته می‌شود، شاخه‌ای از علم فیزیک است که به بررسی ماهیت اجزای تشکیل‌دهنده ماده می‌پردازد. نمی‌توان به کلمه ذره معنای مورد نظر خود را نسبت دهیم زیرا اصل تعریف کلمه ذره بسیار مهم است.
کلمه ذره در فیزیک ذرات چه مفهومی دارد؟
در فیزیک ذرات تنها هنگامی از کلمه «ذره» استفاده می‌شود که اجزای خاصی از ماده مورد بررسی باشد؛ این اجزا قابل تقسیم نیست و به بیانی دیگر می‌توان گفت اجزایی که تحت عنوان ذره شناخته می‌شود، دیگر تقسیم‌پذیر نیست و در علم فیزیک ذرات تمام اتفاقاتی که برای کوچک‌ترین جزو ماده یا همان ذره رخ می‌دهد، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
چرا فیزیک ذرات به عنوان فیزیک انرژی‌های بالا نیز شناخته می‌شود؟
برخی از تأثیراتی که ذرات از خود به جا می‌گذارد، تنها در انرژی‌های بسیار بالا رخ می‌دهد و در چنین شرایطی مورد بررسی است به همین دلیل فیزیک ذرات تحت عنوان فیزیک انرژی‌های بالا نیز شناخته می‌شود.
نقش نیروهای بنیادی در فیزیک ذرات چیست؟
هنگامی که می‌خواهیم پیرامون فیزیک ذرات صحبت کنیم، باید به نیروهای بنیادی نیز توجه داشته‌باشیم؛ درواقع در شرایطی یک نیرو به عنوان «نیروی بنیادی» شناخته می‌شود که نتوانیم توسط دیگر نیروها آن را توصیف یا تجزیه کنیم. بین نیروهای موجود تنها چهار نمونه از آن‌ها در طبیعت وجود دارد که تحت عنوان نیروی گرانش، الکترومغناطیس، هسته‌ای قوی و هسته‌ای ضعیف شناخته می‌شود و عملاً هیچ نیروی دیگری ویژگی این چهار نمونه را نمی‌تواند از خود نشان دهد. نظریه‌ای که امروزه فیزیک ذرات و نیروهای بنیادی را توصیف می‌کند و حرکت آن‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد، تحت عنوان مدل استاندارد شناخته می‌شود.
در فیزیک ذرات چگونه ذره مورد بررسی قرار می‌گیرد؟
مباحثی که در علم فیزیک ذرات مورد بررسی قرار می‌گیرد را می‌توان توسط آشکارسازهای مختلف مشخص کرد. نکته‌ای که در علم فیزیک ذرات حائز اهیمت است، توانایی نداشتن مشاهده و بررسی مستقیم اتفاقات و شرایط ذرات است؛ به بیان دیگر به دلیل ابعاد کوچکی که در این علم مد نظر است بررسی مستقیم ذره برای ما امکان‌پذیر نیست در این صورت تنها راهی که وجود دارد مشاهده اثراتی است که ذره پس از رخ‌دادن حالتی از خود به جا می‌گذارد.
ذرات زیر اتمی به چند دسته تقسیم‌بندی می‌شود؟
اگر بخواهیم دسته‌بندی ذرات زیراتمی را به صورت کلی تشریح کنیم باید گفت که ذرات زیراتمی از سه خانواده کوارک، لیپتون و واسطه‌ها تشکیل می‌شود.
فیزیک ذرات چگونه شکل گرفت؟
برای بررسی تاریخچه فیزیک ذرات باید به سال‌های ۱۸۹۷ و اواخر قرن ۱۸ بازگردیم در آن هنگام تامسون الکترون را کشف کرده و علم فیزیک ذرات از این نقطه آغاز شد. در سال‌های بعد از آن رادفور و بور با ارائه مدل‌ها و کشفیات جدید خود ازجمله مدل‌های رادفور برای نظریه‌های اتمی و مدل اتمی بور، فیزیک ذرات را توسعه دادند، اما در نهایت جیمز شادریک هنگامی که در سال ۱۹۳۲ نوترون را کشف کرد عملاً دوره کلاسیک فیزیک ذرات را پایان داد.
فیزیک ذرات به مرور زمان و تا سال ۱۹۴۷ با کشف مزون‌ها، پادذره‌ها و نوترینوها که جزو ذرات زیر اتمی محسوب می‌شدند و پس از آن به دلیل برخی کشفیات و مدل‌های جدید دیگری از جمله مدل‌های کوارک، علم فیزیک توسعه یافت و سرانجام در سال ۱۹۷۸ با ارائه نظریه مدل استاندارد، علمِ فیزیک ذرات تقریباً تکمیل شد.
نظر شما