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
۴۸ هزار بازمانده از تحصیل به مدرسه بازگشتند
توزیع رایگان شیر و تغذیه در مدارس دولتی ابلاغ شد
پیام تسلیت حجتالاسلام رستمی در پی ارتحال آیتالله شبیری زنجانی
۲۵۰۰ دانشجو در سراسر کشور وام شرافتی دریافت میکنند
لغو ممنوعیت انتقال دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری تخصصی علوم پزشکی
شرایط تخصیص خوابگاههای متأهلی اعلام شد
شیوه پرداخت یارانه دانشجویی تغذیه اعلام شد
عدم امکان تمدید زمان انتخاب رشته محل پنجاهوسومین آزمون دستیاری پزشکی
در آغوش فرشتهها
تحصن ۳ روزه اعضای هیئتعلمی در اعتراض به بلاتکلیفی کدهای استخدامی
آغاز حضوری کلاسهای دانشگاه شریف از ۴ مهرماه
سرپرست دانشگاه ملی مهارت منصوب شد
دبیرشورای عالی انقلاب فرهنگی درگذشت آیتالله شبیری زنجانی را تسلیت گفت
نگاهی به زندگی آیت الله شبیری زنجانی؛ مجاهدت در مسیر رشد حوزه
روایت پدر آیت الله شبیری زنجانی از آثار منع زکات و قحطی زنجان
تعطیلی حوزه علمیه نجف در پی درگذشت آیتالله العظمی شبیری زنجانی
هشتاد و دومین شعبه خودرو۴۵ در ستارخان تهران افتتاح شد
صدرنشینی پژوهشگاه ملی سرطان جهاددانشگاهی در بین مراکز تحقیقات پزشکی
سازماندهی اطلاعات ۴۰ هزار پایاننامه ایرانیان خارج از کشور در ایرانداک
سرپرست پارک علم و فناوری فارس منصوب شد
دلتنگ لبخند آقای شهیدیم...
دلیل تأخیر در بازنگری نقشه جامع علمی از زبان دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی
دارویی که تمام نشانگرهای سرطان را از بین برد
بارش بیشتر باران باعث از بین رفتن خشکسالی میشود؟
اولین پرواز مداری «استارشیپ» به تعویق افتاد
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
اپل، سامسونگ و گوگل متهم به نقض پتنت صدای فضایی
۸۴ دانشآموز و ۱۸ معلم تهرانی در دو جنگ اخیر به شهادت رسیدند
تغییر کتابهای درسی پایه اول؛ از فارسی تا ریاضی
وزیر آموزش و پرورش: دریافت وجه هنگام ثبتنام مدارس دولتی ممنوع است
۱۵۰۷ فضای آموزشی در جنگ دچار آسیب شد
«دلیران» اولین مستندمسابقه برای کودکان است/ پخش از شبکه کودک
انیمیشن ایرانی «سفینه نجات» امیدبخش است
رونمایی از یک صدای گمشده در کنسرت سازهای ایرانی بنیاد رودکی
راویان جنگ رمضان در رادیو صبا تجلیل میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
برگزیدگان بیستمین دوره مسابقات ربوکاپ آزاد ایران معرفی شدند
اوپن ای آی هم هک شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
اعلام ۱۰ اولویت پژوهشی برای اتصال ریلی چین به اروپا از مسیر ایران
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
روایت ۲۰۰ شب استقامت تاریخی در ایران
«انسان و حیوان»؛ گفتگوی کشیشی مسیحی و روحانی مسلمان درباره اخلاق
آیا «الگوریتمها» ما را از نو می سازند!؟ چالش انسان عصر دیجیتال
لیگهای صنعتی ربوکاپ از سال آینده راه اندازی میشود
عرضه دستاوردهای شرکتهای دانشبنیان در نمایشگاه فناوریهای پیشرفته چین
تأکید بر پرورش نسلی دانا، اخلاقمدار و پاسخگو به نیازهای جامعه
هوش چینی در یک وب سایت دولتی آمریکا
نخستین اختراع کشور در زمینه سلول زیستی خورشیدی
امام حسن عسکری(ع) چگونه شیعه را برای عصر غیبت آماده کرد؟
روایتی از نخستین شاهدان تولد امام زمان(عج)؛ مهمترین اقدام امام عسکری
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
برگزاری صد و نود و ششمین شب شعر طنز «در حلقه رندان»
فانوس دریایی ادبیات کودک؛ ۸۲ سالگی خالق قصههای مجید
رمزگشایی از یک مشکل رایج اجتماع؛چرا یکدیگر را به آسانی قضاوت می کنیم؟
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
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.