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
محقق ایرانی پمپ مینیاتوری برای نرم روباتها ابداع کرد
اندیشمندان مسلمان از شهدای کودک میناب میگویند
خبر خوش برای فناوران علوم شناختی؛ حمایت بدون سقف از طرحهای فناوری
دانشجویان میتوانند اعتراض به احکام انضباطی را به وزارت علوم بدهند
وزیر علوم: دانشجویان جدیدالورود احتمالاً از نیمسال دوم وارد دانشگاه میشوند
زمان برگزاری آزمون کارشناسی ارشد ناپیوسته ۱۴۰۵ جابهجا شد
خودروهای خودران بایدو با نام «AmiGo» مجوز فعالیت در شرق سوئیس گرفتند
رقابت سخت منطقهای برای جذب دانشجویان خارجی؛ هشدار دانشگاه امیرکبیر
امضای تفاهمنامه مشترک دانشگاههای صنعتی UT۵ برای تقویت همافزایی
تغییر زمان امتحانات دانشگاهها در ایام تشییع رهبر شهید انقلاب
تأثیر مثبت نمرات پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵؛ سوابق دوازدهم همچنان ۶۰ درصد
طرح «حامی» برای جبران کاستیهای یادگیری دانشآموزان اجرا میشود
وام ودیعه مسکن دانشجویان علوم پزشکی برای شهر تهران افزایش یافت
شهید لاریجانی؛ الگویی که مصلحت جامعه را بر فرد مقدم میدانست
بحران صندلی خالی در دانشگاهها؛ هشدار درباره آینده نزدیک
رئیس دانشگاه جامع انقلاب اسلامی: روحیه دفاع مقدس را در علم و فناوری بازتولید کنیم
حذف آزمون جامع در راه است؟ برنامه تحول وزارت علوم برای مقاطع کارشناسی تا دکتری
سنت منطقی اسلامی چگونه پشتوانه مواجهه با منطق ریاضی است؟
جهان اسلام به این روحانی فرزانه و اهل ادب میبالد
بانو مجتهده امین نماد توانمندی زنان است
بازیگر معروف: صداپیشگان شایسته دریافت اسکار بازیگری هستند
اختتامیه پویش ملی وطن به روایت من برگزار شد
اهدای نامه سید مجید موسوی و انگشتر یادبود به فرزند شهید سید مصطفی میرغفاری
حرمهای کربلا در آستانه محرم سیاه پوش شدند
زمان تشییع رهبر شهید اعلام شد +جزئیات را اینجا بخوانید
هزینه ثبتنام جهش تحصیلی دانشآموزان اعلام شد
مجموعهکتاب «داستانهای غولی» درباره اهمیت آب به کودکان میآموزد
نگاهی به نقش توییتر در جنگ رسانهای دشمن در کتاب «توئیتری شدن سیاست»
تکرار سنت اهریمنی استکبار در عاشورای ۱۴۰۵ در حمله به یک منابع آب
طراح بازی «نجات دختران اپستین توسط بچههای میناب» از این بازی میگوید
درباره زندگی رازآمیز درختان در این کتاب بخوانید
هکرها پیامرسان دولتی فرانسه را هک کردند
رونمایی آستان مقدس علوی از پروژه نگارش نسخهای نفیس از نهجالبلاغه
اختراع کتی که هوا را به آب آشامیدنی تبدیل میکند
وزیر علوم: اساتید دانشگاه با امید و انگیزه در کلاس درس حاضر شوند
مقابله با موج محتوای غیرقانونی در بحرانها؛ بریتانیا شبکههای اجتماعی را ملزم به سازوکار ویژه کرد
شکایت جدید علیه OpenAI؛ ChatGPT نتوانست جلوی خودکشی کاربر را بگیرد
مأموریت دانشگاهها در برنامه «مهر» برای حل بحران آب، ناترازی انرژی و تورم
بازگشت ۴۵۰۰ دانشجوی دانشگاه شریف از امروز
تأکید رئیس مرکز هیئت امنا و ممیزه بر نقش کلیدی فناوری در دفاع ملی
آگهی/ از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
توانمندسازی مدرسان آموزش خانواده با رویکرد جوانی جمعیت
ایلان ماسک نخستین تریلیونر دنیا میشود
افزایش سهمیه بومی در دستیاری دندانپزشکی؛ اعلام آخرین مهلت ثبتنام
تاکید بر ارتقای کیفیت آموزش هُنر در مدارس
اپ ادیتس متا صاحب دستیار هوش مصنوعی می شود
تبدیل شدن آئین تعویض پرچم امام حسین(ع) به رویدادی جهانی
اهمیت هوش مصنوعی در مسیر ارتقای کیفیت آموزشی
جلسه تلاوت و هماندیشی قاریان بینالمللی مزین به نام رهبر شهید
فلسفه در اندیشه حضرت امام، مقدمهای ضروری برای رسیدن به عرفان است
جریان قاتلان حسین (ع) امروز در مقابل امت ایشان قرار گرفتهاند
جدایی متا از شریک چینی جنجالی کلید خورد
احتمال اعمال محدودیت دوباره بر اینترنت بینالملل وجود دارد؟
خدمات ابری گوگل در هند مختل شد
چه چیزی کلید مرگ را در کهکشانها میچرخاند؟
جنجال غیبت زنان در میان فضانوردان آرتمیس ۳
داستان جالب کندترین آزمایش جهان چه بود؟
تاثیر باورنکردنی چای بر سلامتی و افزایش طول عمر
اقدامات حرم حضرت ابوالفضل العباس(ع) برای استقبال از ماه محرم
رویکردی اجتهادی بر جایگاه مردم در حکمرانی از منظر فقه شیعه در کتاب «فقه، مردم و حکمرانی»
واکاوی در مسئله عرفان و سلامت معنوی کودکان در یک نشست
نتیجه نهایی گفتگوی پیامبر با مسیحیان نجران پس از ماجرای مباهله چه شد؟
افتتاح سردخانه دومداره آمونیاکی شهر اهر با حضور حجت الاسلام خاموشی
هشدار قالیباف به ترامپ و دیگر رهبران جهان+عکس
حجتالاسلام قمی: زبان در وصف شما مردم مبعوث شده قاصر است
طرح روضههای خانگی سدره به مناسبت ماه محرم آغاز به کار کرد
نیاز داریم که همگی نسبت به معضلات و نیازها احساس مسئولیت کنیم
جزئیات جدید اعمال سوابق تحصیلی در کنکور سراسری ۱۴۰۵ را اینجا بخوانید
به کارگیری هوش مصنوعی جمینای در کروم به غرب آسیا رسید
زیرساخت حقیقی این سرزمین، تمدن کهن، فرهنگ و هنر ماندگارش است
تعیین سقف افزایش شهریه دانشگاههای غیردولتی بر اساس نرخ تورم
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
تعیین سقف افزایش شهریه دانشگاههای غیردولتی بر اساس نرخ تورم
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
جزئیات جدید اعمال سوابق تحصیلی در کنکور سراسری ۱۴۰۵ را اینجا بخوانید
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
افزایش سهمیه بومی در دستیاری دندانپزشکی؛ اعلام آخرین مهلت ثبتنام
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
مأموریت دانشگاهها در برنامه «مهر» برای حل بحران آب، ناترازی انرژی و تورم
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
واکاوی در مسئله عرفان و سلامت معنوی کودکان در یک نشست
نیاز داریم که همگی نسبت به معضلات و نیازها احساس مسئولیت کنیم
رویکردی اجتهادی بر جایگاه مردم در حکمرانی از منظر فقه شیعه در کتاب «فقه، مردم و حکمرانی»
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
افتتاح سردخانه دومداره آمونیاکی شهر اهر با حضور حجت الاسلام خاموشی
خدمات ابری گوگل در هند مختل شد
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جدایی متا از شریک چینی جنجالی کلید خورد
چه چیزی کلید مرگ را در کهکشانها میچرخاند؟
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
اقدامات حرم حضرت ابوالفضل العباس(ع) برای استقبال از ماه محرم
جنجال غیبت زنان در میان فضانوردان آرتمیس ۳
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
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.