کوچکترین ذره جهان و بزرگترین ذره جهان چیست
دانشمندان همواره به دنبال کوچکترین ذره جهان و بزرگترین ذره جهان هستند و درصد هستند تا آن ها را پیدا کنند،آنها به فکر و یافتن ذرات بنیادی کوچکتر و کوچکتر بودند عناصری که ریزتر از اتمها هستند و میتواند جهان را پر کنند.برای مطالعه کامل مقاله تا انتها با مجله علمی آندرومدا مگ همراه باشید.
کوچکترین ذره جهان چیست؟ (بزرگترین چطور؟)
جهان مکان بزرگی است اما از قطعات کوچک ساخته شده است. جدول تناوبی شامل عناصری مانند اکسیژن ، کربن و سایر عناصر سازنده ستارگان گربه ها یا فنجان های قهوه است. اما از اوایل قرن بیستم ، دانشمندان به فکر و یافتن ذرات بنیادی کوچکتر و کوچکتر بودند عناصری که ریزتر از اتمها هستند و میتواند جهان را پر کنند. بنابراین سوال پیش می آید که کدام یک از ذرات بنیادی کوچکترین است و کدام یک بزرگترین می باشد؟
دون لینکلن ، دانشمند ارشد آزمایشگاه ملی فرمی (Fermilab) ، نزدیک شیکاگو ، یکی از دانشمندانی است که سعی دارد به این سوال پاسخ دهد. در این آزمایشگاه ، دانشمندان از یک شتاب دهنده ذرات برای خرد کردن ذرات جداگانه با هم و مشاهده بقایای دیگر و یا ذرات بنیادی احتمالی جدید که بیرون می آیند استفاده می کنند. لینکلن گفت: برای اندازه گیری اندازه ذرات دو راه وجود دارد: بررسی جرم آنها و اندازه گیری اندازه فیزیکی آنها ، مانند محاسبه قطر ذرات که مانند توپ می باشد. از نظر جرمی ، پاسخ به این سوالات نسبتاً ساده است. لینکلن گفت: کمترین ذره جرمی غیر صفر که می دانیم نوترینو است. وی خاطرنشان کرد که ما اندازه گیری دقیق جرم نوترینو را نداریم زیرا ابزارهایی که برای محاسبه جرم ذرات بنیادی استفاده می شوند حساسیت کافی ندارند.
لینکلن گفت: “نوترینو ذره ای است ، به نوعی شبح جهان زیر اتمی است.” نوترینوها با ماده بسیار ضعیف برهم کنش دارند و بعد از فوتون ها (که بیشتر شبیه موج هستند تا ذرات واقعی) دومین ذره فراوان می باشند. در حقیقت ، در این لحظه تریلیون ها نوترینو از شما عبور می کنند. نوترینوها تقریباً هیچ وزنی ندارند و نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. یک هسته اتمی از نوترون ها ، پروتون ها و الکترون ها تشکیل شده است. لینکلن گفت ، پروتون ها و نوترون ها تقریباً به اندازه یک دهم هسته هستند. الکترون دارای جرمی نزدیک به صفر است ، اما وزن آن در واقع 500000 برابر بیشتر از نوترینو است (که باز هم اندازه گیری دقیق آن در این مرحله غیرممکن است).
لینکلن گفت ، فیزیکدانان از الکترون ولت (eV) برای اندازه گیری جرم ذرات زیر اتمی استفاده می کنند. از نظر فنی ، واحد eV / c ^ 2 است ، که در آن c سرعت نور است. یک الکترون ولت معادل حدود 1.6×10 ^ -19 ژول است. برای ساده کردن کارها ، فیزیکدانان از مجموعه واحدهایی استفاده می کنند که سرعت نور آنها 1 است. برای کشف جرم یک ذره زیر اتمی ، از معادله معروف آلبرت انیشتین E = mc ^ 2 برای بدست آوردن جرم (متر) استفاده می کنیم که واحدش نیز کیلوگرم می باشد. به گفته لینکلن ، یک الکترون 511000 الکترون ولت وزن دارد که معادل:
9.11 x 10^-31
می باشد. برای مقایسه ، یک پروتون معمولی در هسته یک اتم معمولی 938 میلیون الکترون ولت یا 1.6×10^-27 کیلوگرم وزن دارد. برعکس ، طبق گفته لینکلن ، بزرگترین ذره بنیادی (از نظر جرم) که می شناسیم ذره ای به نام کوارک سر است که 172.5 میلیارد الکترون ولت بزرگی دارد. کوارک ها ذره اساسی دیگری هستند که تا آنجا که می دانیم نمی توانند به بخش های بیشتری تقسیم شوند. دانشمندان شش نوع کوارک پیدا کرده اند که عبارتند از: بالا و پایین و افسون و شگفت و سر و ته که پروتون ها و نوترون ها را تشکیل میدهند و و زن آنها به ترتیب سه میلیون و 5 میلیون الکترون ولت است. در مقایسه ، وزن کوارک بالا 57500 برابر بیشتر از کوارک سر است. پاسخ به این سوال از نظر اندازه های فیزیکی دشوار است. ما اندازه فیزیکی برخی از ذرات را می دانیم ، اما کوچکترین آنها را نمی دانیم. برخی از ذرات “ریز” که مردم در زندگی روزمره از آنها می شنوند ، مانند ذرات ویروسی ، در واقع کاملاً بزرگ هستند.
لینکلن این حس مقیاس را ارائه داد: یک ذره ویروس معمولی حدود 250 تا 400 نانومتر طول دارد (یک نانومتر یک میلیاردیمم متر یا 10 ^ -9 متر است) و هسته اتمی معمولی حدود 10 ^ -14 متر است که برابر با (0.00000000000001 m) می باشد. این بدان معناست که یک هسته اتمی برای ویروس به اندازه ویروس برای ما کوچک است. در حال حاضر ، کوچکترین اندازه فیزیکی دانشمندان که می توانند با شتاب دهنده ذرات اندازه گیری کنند ، 2000 برابر کوچکتر از یک پروتون می باشد. تاکنون دانشمندان توانسته اند کوارک ها را کوچکتر از این بدانند اما از نظر میزان این مقدار درست نیست.