آزادی مجانبی یا Asymptotic freedom چیست؟ (بخش اول)

  • شروع کننده موضوع baten kaitos
  • بازدیدها 263
  • پاسخ ها 1
  • تاریخ شروع

baten kaitos

کاربر نگاه دانلود
کاربر نگاه دانلود
عضویت
2016/02/05
ارسالی ها
603
امتیاز واکنش
463
امتیاز
331
محل سکونت
tehran
پیش از اینکه به معرفی آزادی مجانبی بپردازم به یک نکته اشاره کنم که برای درک بهتر این مطلب خواننده نیاز دارد تا با مفاهیم نظریه های پیمانه ای و به خصوص نظریه QCD یا کرومودینامیک کوانتومی آشنا باشد. هم‌چنین آشنایی مختصر با تقسیم بندی ذرات بنیادی در مدل استاندارد نیز نیاز است. سعی می‌کنم تا آن‌جا که از بحث دور نشود این مباحث را توضیح دهم.

در نیمه اول قرن بیستم به جز الکترون و پروتون و نوترون که سه ذره بنیادی شناخته شده بودند، ذرات دیگری نیز در طبیعت کشف شدند که تا مدت‌ها به عنوان ذرات بنیادی شناخته می شدند. منظور از ذره بنیادی، ذره ای است که خود دارای ساختار داخلی نباشد. اگرچه امروزه طبق مدل استاندارد می دانیم که اکثر آن ذرات دارای ساختار داخلی هستند اما همچنان در بسیاری از کتاب ها از این ذرات به عنوان ذره بنیادی نام بـرده می شود.
همان‌طور که اتم‌ها دارای ساختار داخلی هستند و از الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده‌اند، در مدل استاندارد ذرات بنیادی نیز ذراتی همانند پروتون و نوترون دارای ساختار داخلی هستند و از ذرات کوچکتری با نام کوارک ساخته شده اند. در مدل استاندارد کل طبیعت از 6 کوارک و 6 لپتون ها ساخته شده است. به طور کلی ذرات بنیادی در مدل استاندارد در 3 دسته طبقه بندی می شوند.

1- باریون ها: باریون ها که ذرات سنگین وزن هستند و از کنار هم قرار گرفتن 3 کوارک تشکیل شده اند. از مهم‌ترین اعضای این دسته می توان به پروتون و نوترون اشاره کرد.
2- مزون‌ها: مزون‌ها ذرات میان وزن هستند و نه به اندازه باریون ها سنگین هستند و نه به انداره الکترون سبک هستند. مزون‌ها نیز دارای ساختار داخلی هستند و از ترکیب یک کوارک و یک پاد کوارک تشکیل شده‌اند. از اعضای این دسته می توان به پایون اشاره کرد.
3- لپتون‌ها: دسته سوم که لپتون‌ها هستند برخلاف دو دسته اول ساختار داخلی ندارند و واقعاً ذره بنیادی هستند. الکترون شناخته شده‌ترین لپتون است.
به جز این 3 دسته، ذرات دیگری نیز هستند که کوانتاهای میدان یا حامل های نیرو هستند که عبارتند از فوتون (نیروی الکترومغناطیس)، گلوئون (نیروی بین کوارک‌ها) و بوزون‌های z و w (نیروی ضعیف هسته‌ای). به این مجموعه البته بوزون هیگز که به تازگی کشف شد را نیز اضافه کنید.



منتظر ادامه مطلب باشید
 
  • پیشنهادات
  • baten kaitos

    کاربر نگاه دانلود
    کاربر نگاه دانلود
    عضویت
    2016/02/05
    ارسالی ها
    603
    امتیاز واکنش
    463
    امتیاز
    331
    محل سکونت
    tehran
    خب، خوندین؟
    حالا بریم سراغ بخش دوم



    آزادی مجانبی یا Asymptotic freedom چیست؟ (بخش دوم)


    نظریه کرومودینامیک کوانتومی یا به اختصار QCD یک نظریه پیمانه‌ای در چارچوب نظریه میدان های کوانتومی است که به برهمکنش‌های درون مزون‌ها و باریون‌ها یا به عبارتی برهمکنش بین کوارک‌ها می‌پردازد. در چارچوب این نظریه مجموعه 6 کوارک {u,c,t,d,s,b} که در بالای طرح شماتیک فوق قرار دارند به همراه 6 پادذره خود، مزون ها و باریون ها را می سازند. در نظریه کرومودینامیک کوانتومی که بخشی از مدل استاندارد ذرات بنیادی را شکل می دهد، گلوئون ها کوانتاهای میدان و عامل کنار هم قرار گرفتن کوارک ها هستند. در واقع گلوئون ها عضوی از مجموعه بوزون های پیمانه ای هستند که در نظریه میدان های کوانتومی به عنوان ذرات حامل نیرو شناخته می شوند.o
    آزادی مجانبی یا Asymptotic freedom
    آزادی مجانبی به پدیده ای گفته می شود که در نظریه های پیمانه ای رخ می دهد و در هر نظریه بسته به پیمانه آن، صرفا به دلیل تاریخی، با نام متفاوتی شناخته می شود. در نظریه کرومودینامیک کوانتومی که پیمانه آن گروه غیر آبلی SU(3) یعنی مجموعه ماتریس های متعامد 3 در 3 با دترمینان یک است، نام آزادی مجانبی را به کار می بریم.
    قضیه از این قرار است که با افزایش انرژی و کاهش فاصله بین ذراتی که یک سیستم مقید تشکیل می دهند و در این‌جا یعنی کوارک‌ها، قید بین کوارک ها به صورت مجانبی کاهش می یابد !! به این پدیده عجیب آزادی مجانبی می گویند.
    دقت کنیم که این پدیده در مورد سیستم مقید به کار می رود، یعنی سیستمی که ذرات تشکیل دهنده آن به گونه ای با هم برهمکنش دارند که در حالت تعادل قرار گرفته اند.
    برای این که درکی بهتر از این پدیده داشته باشیم یک مثال غیر دقیق می آوریم که صرفا برای افزایش درک شهودی است. یک الکترون و یک پوزیترون که پادذره آن است را در نظر بگیرید. این دو ذره با هم می توانند یک سیستم مقید تشکیل دهند که ساختارش همانند اتم هیدروژن است. یعنی پوزیترون در وسط و الکترون به دور آن در حال گردش است. اگر فرض کنیم پدیده آزادی مجانبی در مورد یک چنین سیستمی هم رخ می دهد، با افزایش انرژی بستگی این سیستم و کاهش فاصله الکترون و پوزیترون طبق پدیده آزادی مجانبی، قید بین این دو ذره به صورت مجانبی کاهش می یابد و این یعنی با نزدیک شدن دو ذره به یکدیگر نیروی بین آن ها که طبق قانون کولمب با کاهش فاصله باید افزایش پیدا کند، بر خلاف انتظار کاهش می یابد !!
    پدیده آزادی مجانبی کوارک ها و گلوئون ها در سال 1973 به وسیله فرانک ویلزچک، دیوید گراس و به طور مستقل دیوید پولیتزر کشف شد که جایزه نوبل فیزیک 2004 را برای آن ها به ارمغان آورد.
    آزادی مجانبی در QCD از این رو اهمیت دارد که با توجه به برهم‌کنش ضعیف‌تر در انرژی های بالاتر، ما را قادر می سازد تا معادلات این نظریه را به صورت اختلالی حل کنیم.

    مراجعی برای مطالعه بیشتر:
    1 - آشنایی با ذرات بنیادی، دیوید گریفیث
    2-
    Please, ورود or عضویت to view URLs content!

    3 -
    Please, ورود or عضویت to view URLs content!
     

    برخی موضوعات مشابه

    بالا