به گزارش ثریا - چه پروتونها و نوترونهایی که اتمها را میسازند، چه فوتونهایی که ما آنها را به شکل نور میبینیم، و چه الکترونهایی که برق تلفنهای هوشمندمان را فراهم میکنند؛ جهان ما چیزی جز مجموعهای از ذرات زیراتمی نیست. بااینحال، همین ذرات به دلیل اندازهی فوقالعاده کوچکشان، از درک و دید مستقیم ما پنهان میمانند.
اما وقتی پای «اندازه»ی این ذرات به میان میآید، موضوع پیچیدهتر از چیزی است که به ذهن خطور میکند. معمولاً تصور میکنیم ذرات مثل توپهای کوچکی هستند که میتوان طول و عرضشان را با خطکش اندازه گرفت. در حالی که ذرات بنیادی هیچ شباهتی به این تصویر سادهانگارانه ندارند.
از کجا شروع کنیم؟
«کوچک بودن» همیشه معنای واحدی ندارد. همانطور که جانت کانراد، فیزیکدان ذرات از موسسه فناوری ماساچوست، میگوید، توپ پنبهای ممکن است به خاطر سبک بودنش «کوچک» به نظر برسد، اما توپ فلزی هماندازه، سنگینتر است. یعنی وقتی درباره ذرات صحبت میکنیم، باید مشخص کنیم منظورمان کوچکی از نظر وزن است یا کوچکی از نظر اندازه فیزیکی.
از طرف دیگر، ذرات در دو دستهی اصلی تقسیم میشوند:
- فرمیونها: ذرات ماده مثل پروتونها و الکترونها که همهی مادهی جهان را میسازند.
- بوزونها: ذرات حامل نیرو مثل فوتونها که نیروها را بین ذرات ماده منتقل میکنند.
اما مهمتر از همه، باید بین ذرات بنیادی (که قابل شکستن به بخشهای کوچکتر نیستند) و ذرات مرکب تفاوت قائل شد. مثلاً پروتون بنیادی نیست، چون اگر با انرژی کافی به آن ضربه بزنید، به کوارکها تجزیه میشود؛ اما کوارکها در حال حاضر بنیادی به حساب میآیند.
مشکل تعریف اندازه
در نگاه اول به نظر میرسد که ذرات بنیادی باید کوچکتر از ذرات مرکب باشند، چون ذرات مرکب از چند ذره بنیادی تشکیل شدهاند. اما اینجا مسئله پیچیده میشود. طبق مدل استاندارد فیزیک ذرات، همهی ذرات بنیادی بیبعد هستند؛ یعنی اصلاً نمیتوان برایشان اندازه فیزیکی مشخص کرد.
به زبان سادهتر، وقتی میپرسیم «کدام ذره کوچکتر است؟»، این پرسش بیمعنی است؛ شبیه این است که بخواهیم بپرسیم «شمال بالاتر از بالا کجاست؟» ذرات بنیادی وجود دارند و اثراتشان قابل اندازهگیری است، اما مفهوم «اندازه» برایشان مانند اشیای روزمره کاربردی ندارد.
به جای تصور الکترونها مثل توپهای کوچک در مدار هسته، باید آنها را مثل ابری از احتمال در نظر گرفت. ابری که بیان میکند احتمال یافتن ذره در یک نقطهی خاص چقدر است.
وزن یا جرم بهعنوان معیار
آنطور که ساینتیفیک امریکن توضیح میدهد، فیزیکدانها برای کنارزدن ابهام درباره اندازه و جرم ذرات بنیادی، از محاسبات معکوس معادله مشهور اینشتین E = mc² استفاده میکنند. این معادله نشان میدهد که انرژی و جرم دو روی یک سکه هستند و میتوان جرم یک ذره را از انرژی آن محاسبه کرد.
برای این کار معمولاً از واحد انرژی الکترونولت (eV) استفاده میشود، که انرژی یک الکترون با بار واحد را نشان میدهد. با تبدیل این انرژی به جرم، مشخص میشود که جرم الکترون حدود ۰٫۵۱ MeV/c² است. اگر بخواهیم این مقدار را به کیلوگرم بیان کنیم، تقریباً برابر است با ۹٫۱ × ۱۰⁻³¹ کیلوگرم؛ یعنی خیلی، خیلی کوچکتر از هر چیزی که در زندگی روزمره میبینیم
درمقابل، سبکترین کوارک، یعنی کوارک بالا، بیش از چهار برابر سنگینتر است و جرمش حدود ۲٫۱۴ MeV/c² است. یعنی هنوز هم فوقالعاده سبک است، اما نسبت به الکترون قابل توجهتر است.
به این ترتیب، حتی کوچکترین ذرات بنیادین، با اینکه بیاندازه سبک و کوچکاند، تفاوتهای جزئی در جرم دارند که فیزیکدانها میتوانند اندازهگیری و مقایسه کنند.
چند پاسخ برای یک سؤال
در نهایت، کوچکترین ذرهی جهان بسته به نوع ذره متفاوت است: اگر فقط به بوزونها (ذراتی که نیروها را منتقل میکنند) نگاه کنیم، کوچکترین ذره فوتون است، زیرا هیچ جرمی ندارد و در سراسر جهان حضور دارد. گلوئونها نیز جرم ندارند، اما چون همیشه داخل پروتونها و نوترونها گیر میکنند، مطالعهی آنها بسیار دشوار است.
اگر به فرمیونها (ذراتی که ماده را میسازند) نگاه کنیم، کوچکترین گزینه نوترینو است. نوترینوها جرمی فوقالعاده کم دارند: حدود ۰٫۴۵ الکترونولت بر مجذور سرعت نور، یعنی کمتر از یک میلیونیم جرم یک الکترون! به بیان سادهتر، نوترینوها تقریباً بیوزناند و میتوانند از دل ماده عبور کنند بدون اینکه چیزی را لمس کنند.
با این وجود، تمامی ذرات بنیادی بیبعد هستند و ساختار داخلی قابل اندازهگیری ندارند، بنابراین مفهوم «کوچکترین ذره» همواره نسبی و وابسته به معیار مورد نظر یعنی جرم، اندازه فضایی یا نقش فیزیکی ذره، خواهد بود. این نتیجه نشان میدهد که جهان زیراتمی بسیار پیچیدهتر از تصورات سادهی ماست و هنوز اسرار زیادی برای کشف وجود دارد.
منبع : کوچکترین ذره جهان
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
حجتالاسلام قمی: مردم نمیگذارند قیمت پایان جنگ، فروختن عزت ایران باشد
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
چرا عرفانهای نوپدید برای جوان امروز جذاباند؟
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) موقتا تغییر نمیکند؛ آغاز ایمنسازی
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
حسین علیزاده مهمان «همکلام» میشود
بازی «بومبوم» با حضور خانواده شهید طهرانیمقدم رونمایی شد
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
محرابی که منافقین را به وحشت انداخت؛ چرا مدنی باید ترور میشد؟
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
آلمان موشک و ۵ ماهواره به مدار زمین فرستاد
ظرفیت ۶ هزارنفری دستیاری پزشکی ۱۴۰۵؛ تعیین ظرفیت تعهد مناطق محروم
تحریم علم، رفتار علمی نیست؛ باید به دنبال مسیرهای جایگزین برای انتشار آثار محققان بود
بازنمایی قدرت نرم ایران در شرایط پساجنگ و جایزه جهانی دیپلماسی
آیا اصرار بر تفاوتهای فقهی، آب به آسیاب دشمنان وحدت اسلامی میریزد؟
انتظار، منطق دینی آمادگی تاریخی برای آینده موعود
«تحول تاریخی مفهوم فلسفه» با تقدیر از پرویز ضیاءشهابی رونمایی میشود
نگاهی به حکمرانی فضای مجازی در ایران از منظر تحلیل نهادی تنظیمگری
نظر قرآن درباره مسئولیت اجتماعی برای میانجیگری بین اختلاف زوجین
در همایش ادیان سن پترزبورگ چه گذشت؟ تاکید ایران بر مقاومت
حل موضوع حجاب با «مسئلهمندی مشترک»؛ مردم را درگیر مسئله وحدت کنیم
خود بنده فرهنگ درخشان تو آمد؛ آن قوم که از روی طمع، بنده تو را خواست
فروش «رویای نیمهشب» ۱۰۰ درصد افزایش یافت
نرگس آبیار: سینما را خودآموز یاد گرفتم
بزرگداشت جین فوندا در ونیز؛ از ترامپ بیزارم!
رونمایی از تندیس اکبر عبدی؛ هنرمندی که به خاطرهای ملی تبدیل شد
تصاویری از موشک بالستیک جهاد که در جریان یکی از موجهای عملیات نصر-۲ شلیک شده بود
نگاهی به انیمیشن «سفینه نجات»؛ وقتی تعزیه با ابرقهرمانی فضایی گره میخورد
آغاز ثبت نام بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
افشای هک وب سایت آلمانی توسط هوش مصنوعی اوپن ای آی
انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد تمدید شد
سال تحصیلی جدید دانشگاه صنعتی امیرکبیر از ۲۸ شهریور آغاز میشود
ظرفیت ۱۴۶ هزار نفری پذیرش در کنکور ارشد ۱۴۰۵
جان مالکوویچ در ونیز تشویق شد؛ هجوم «اسب وحشی نهم» به اسکار
دانشمندی که جواب سوالهایش را از آسمان میخواست
ادامه حاشیههای «آرش» و نوید؛ کیت بلانشت «الکترا» شد
کلونی در جشنواره فیلم ونیز درخشید و با شیر طلا به ترامپ تاخت
جدال دوباره ساترا و ارشاد؛ «داش آکل» وارد میشود
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.