۲-۱-۳ پاریته[۴۶]
تا قبل از سال ۱۹۵۶ تصور میشد که قوانین فیزیک دو سویه هستند، به این معنی که تصویر آینهای از هر فرایند فیزیکی بازگوی یک فرایند کاملا قابل قبول و ممکن فیزیکی است. بسیاری از فیزیکدانان این نظریه را بدیهی میپنداشتند. اما در سال ۱۹۵۶ لی[۴۷] و یانگ[۴۸] به این فکر کردند که آیا آزمایشی برای این فرضیه وجود دارد یا نه. با تحقیق در این رابطه به نتایج شگفت آوری رسیدند و آن این که با این که تقارن پاریته برای تمام برهمکنشهای قوی و الکترو مغناطیسی برقرار بود، اما این قضیه در مورد برهمکنشهای ضعیف صدق نمیکرد. آزمایشی طراحی کردند که کمی بعد در همان سال توسط وو[۴۹] انجام شد. در این آزمایش مشهور، هستهی رادیو اکتیو کبالت[۵۰] ۶۰ دچار واپاشی بتا می شود، وو مسیر الکترون ها را مشخص کردو چیزی که میدید بسیار هیجان انگیز بود، زیرا بیشتر الکترونها از جهت شمالی یعنی جهت اسپین کبالت خارج میشدند. این آزمایش به همین سادگی بود اما تاثیرات بسیار عمیقی داشت، چرا که اگر چنین فرآیندی را در جلوی آینه قرار دهیم جهت اسپین هستهی کبالت ۱۸۰ درجه تغییر می کند اما الکترون ها همچنان از بالا خارج می شوند که طبق آزمایش وو این پدیده یک فرایند فیزیکی ممکن نبود.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
سرنگونی پاریته تاثیرات عمیقی بر دیدگاه بسیاری از فیزیکدانان گذاشت. نقض پاریته قضیهی کوچکی نبود و فقط به واپاشی بتای کبالت ۶۰ هم محدود نمی شد و البته کمی بعدتر نقض پاریته به عنوان نشانی از برهمکنشهای ضعیف به خصوص در حضور نوترینو[۵۱] ها شد.
پاریتهی اتم دوترون زوج است بنابر این کوارکها در حالت تکانهی زاویهای فرد نمیتوانند قرار بگیرند. این به فرض در حالت پایه قرار گرفتن کوارکها کمک بسیاری میکند، زیرا تراز بعدی قابل دسترس برای کوارکها بعد از حالت پایه، حالت است که به معنی انرژی بیشتر برای رفتن به تراز بعدی است و تفاوت انرژی بین این ترازها زیاد است.
۲-۲ مدل گلمان
مندلیف فیزیک ذرات بنیادی، گلمان[۵۲] است، کسی که روش هشتگانه[۵۳] را در سال ۱۹۶۱ معرفی کرد. در واقع روش هشتگانه، باریون ها و مزون ها را با توجه به بار و عدد شگفت[۵۴] آنها در دسته های هشت تایی با اشکال هندسی عجیب قرار میدهد. هشت باریون سبک در آرایهای شش ضلعی با دو راس در مرکز آن قرار می گیرند:
شکل۲-۱- هشت تایی باریونها |
این گروه به گروه هشت تایی[۵۵] باریون مشهور است. توجه کنید که ذراتی با بار مشابه در راستای خط اریب رو به پایین قرار دارد. (با واحد بار پروتون) برای پروتون و . برای نوترون، ، و و برای و .
هشت مزون سبک (مزون های شبه اسکالر) در آرایشی هشتگانه مشابه با آرایش باریونها قرار میگیرند.
این بار نیز خطوط اریب برای ذرات با بار مشابه و خطوط افقی نشان دهنده ذرات با عدد شگفت[۵۶] برابر است. بعد از سال ۱۹۶۱ عبارت دیگری به اسم ابر بار[۵۷] معرفی شد که مقدار آن برای مزونها[۵۸] برابر با S (عدد شگفت) و برای باریون[۵۹] ها برابر با S+1 است. اما بعدها مشخص شد که شگفتی، کمیتی بهتر است و بدین ترتیب بار اضافی به مرور از گردونه خارج شد.
شش ضلعیها تنها اشکال موجود در روش هشتگانه نیستند. آرایش مثلثی نیز وجود دارد که شامل ۱۰ ذره است و تنها یکی از آن ها در مرکز قرار میگیرد که به آن دهتایی[۶۰] باریونی گفته می شود.
شکل۲-۲- هشت تایی مزونها |
در زمانی که گلمان سعی میکرد این آرایش ذرات ده تایی را ایجاد کند، هنوز ذرهای که در پایین این مثلث قرار دارد و دارای بار ۱- و عدد شگفت ۳- است، در هیچ آزمایشگاهی مشاهده نشده بود. ولی گلمان با پا فشاری پیش بینی میکرد که این ذره به زودی کشف خواهد شد. در واقع خیلی زود در سال ۱۹۶۴ این ذره، دقیقا با خصوصیات پیش بینی شده توسط گلمان در آزمایشگاه مشاهده شد.
بعد از کشف امگای منفی تا مدت زیادی کسی به درستی روش هشتگانه شکی نداشت. علاوه بر باریونهای هشتایی و دهتایی و غیره، یک هشت تایی و یک ده تایی نیز برای پاد باریونها[۶۱] با بار و شگفتی قرینه وجود دارد.
شکل ۲-۳- ده تایی باریونها |
طبقه بندی در مرحله ی اول پیشرفت در هر علمی است. روش هشتگانه چیزی بیشتر از یک طبقه بندی ساده انجام داد. اهمیت اصلی آن در ارئه ی ارگانیسم ساختار هادرونها بود. این طبقه بندی آغاز یک دوره جدید در فیزیک ذرات بود.
اما موفقیت روش هشتگانه این سوال را برای ما پیش می آورد که چرا هادرونها در این طبقه بندی خاص قرار می گیرند؟ جدول مندلیف برای کشف کوانتوم مکانیک و اصل طرد پائولی[۶۲] مدت زمان بسیاری صبر کرد در حالی که روش هشتگانه در سال ۱۹۶۴با کشف جدا گانه زویگ[۶۳] و گلمان در مورد این که هادرونها خود از ذرات بنیادی کوچکتری که آنها را کوارک نامیدند تشکیل شده اند، بسیار سریع مشخص شد.
۲-۲-۱ گروهبندی کوارک ها
کوارکها در روش هشتگانه مثلث زیر را تشکیل می دهند:
شکل ۲-۴- سه تایی کوارکها |