کوارک Quark چیست و چگونه کشف شد؟

0

سال اکتشاف: ۱۹۶۲

این کشف چه می‌گوید؟

کوارک ها ذرات کوچکتر از اتم هستند که پروتون‌ها و نوترون‌ها را می‌سازند.

چه کسی آن را کشف کرد؟

تبلیغ: دوره آموزش الکترونیکی: پداگوژی، ابزارها و تولید محتوای آموزشی

موری گِل مان Murry Gell-Mann


دانشمندان نخست رشته‌های گیاهی را کشف کردند و بعد سلول‌ها را و بعد پی به وجود اتم‌ها و ملکول‌ها بردند. در اوایل قرن بیستم، دانشمندان الکترون‌ها را کشف کردند، سپس وجود پروتون و نوترون را حدس زدند. در هر مورد دانشمندان تصور می‌کردند کوچکترین ذره ماده را کشف کرده‌اند. هر بار معلوم شد که اشتباه می‌کرده‌اند.

کشف کوارک ها (ذرات بنیادین که پروتون‌ها و نوترون‌ها را می‌سازند) در ۱۹۶۴ دانش را به دنیای عجیب و ناشناختهٔ کوانتوم درون پروتون‌ها و نوترون‌ها سوق داد که دنیای جرم بدون وجود جرم است و انرژی و جرم بطور آزادانه با هم مبادله می‌شوند. این کشف دانش را یک گام غول آسا به پاسخ این سؤال اساسی نزدیکتر کرده است: ماده براستی از چه درست شده است؟ با پاسخ این سؤال جهانی که در آن زندگی می‌کنیم بسیار عجیب‌تر خواهد شد.


با پایان رسیدن قرن نوزدهم ماری کوری ثابت کرد اتم کوچکترین ذرهٔ ماده نیست خیلی زود دانشمندان ذره‌های کوچکتر از اتم را کشف کردند: الکترون‌ها و پروتون‌ها. در ۱۹۳۲ جیمز چادویک نوترون را کشف کرد یک بار دیگر دانشمندان تصور کردند کوچکترین ذره را پیدا کرده‌اند.

هنگامی که در ۱۹۳۰ شتابگرها اختراع شدند، دانشمندان توانستند نوترونها را خرد کنند و پروتون تولید نمایند در ۱۹۵۰ دانلد گلیسر «محفظهٔ حباب» را اختراع کرد. به ذرات کوچکتر از اتم شتابی نزدیک به سرعت نور کردند و به درون محفظه‌ای پر از گاز هیدروژن با فشار کم رانده شدند. هنگامی که این ذر ات با پروتون‌ها برخورد کردند (هستهٔ هیدروژن)، پروتون به ذراتی عجیب مبدل شد. هرکدام از این ذره‌ها خصوصیات حباب‌های بسیار خرد را از خود بروز دادند. دانشمندان نمی‌توانستند این ذرات را ببینند اما نشانه‌های حباب‌ها را مشاهده کردند.

دانشمندان با مشاهدهٔ تنوع و تعداد نشانه‌ها ذره‌های کوچک در محفظهٔ حباب (که خود نشانهٔ ذره‌های ناشناخته بودند) سردرگم شده بودند. آنها حتی نمی‌توانستند حدس بزنند این ذره‌های ریز چه می‌توانند باشند.

موری گِل مان به سال ۱۹۲۹ در مانهاتن متولد شد. او یک نابغهٔ واقعی بود و می‌توانست در سن سه سالگی اعداد بزرگ را به طور ذهنی درهم ضرب کند. در هفت سالگی او توانست در مسابقهٔ هجی کردن کلمات، بچه‌های دوازده ساله را شکست دهد. در هشت سالگی توانایی ذهنی او برابر با دانشجویان دانشگاه بود. گل مان در مدرسه شاگرد ناآرامی بود و زیر بار مقررات مدرسه نمی‌رفت. او به ندرت کارهای درسی‌اش را انجام می‌داد اگرچه انجام آنها برای او بسیار ساده بود.

سرانجام دبیرستان را به پایان رساند و به دانشکدهٔ ام. ای. تی رفت (در آن‌جا برای فرمی کار کرد) و بعد به دانشگاه پرینستون (در آن جا برای اوپنهایمر کار کرد.) در ۲۴ سالگی او تصمیم گرفت به تحقیق دربارهٔ این ذره‌های ناشناخته بپردازد. نمودارها محفظهٔ حبابی دستگاهی بود که به دانشمندان این امکان را می‌داد تا اندازهٔ بار الکتریکی جهت و سرعت هر ذره را اندازه بگیرند، اما ماهیت ذره شناسایی نشده بود. در ۱۹۵۸ تقریباً از ۱۰۰ عنوان برای نامیدن این ذرات ناشناخته استفاده می‌شد.

گِل مان اعتقاد داشت که طبیعت ساده و متناسب و موزون است. او هم چنین پذیرفته بود این ذرات کوچک مانند تمام مواد و نیروهای طبیعت محافظ انرژی هستند، (جرم انرژی و بار الکتریکی اینها هنگام برخورد با ذرات دیگر محفوظ می‌ماند و تلف نمی‌شود.)

گل مان این اصول را راهنمای خود قرار داد و شروع کرد به گروه‌بندی و ساده کردن واکنش‌هایی که در هنگام شکافت پروتون حاصل می‌شود. او روش اندازه‌گیری جدیدی ابداع کرده که از فیزیک کوانتوم گرفته بود. این روش، وضعیت کوانتومی هر ذره را محاسبه می‌کرد. گل مان متوجه شد که می‌تواند الگوهای ساده‌ای، هنگام شکافت ذرات یا ترکیب آنها، طراحی کند، گرچه بعضی از این الگوها از قانون محافظت انرژی پیروی نمی‌کردند. بعد او متوجه شد می‌تواند کاری کند تمام واکنش‌های بعدی هم از قوانین ساده پیروی کنند. اگر پروتون‌ها ونوترون‌ها مواد جامد نبودند و در عوض از سه ذرهٔ کوچکتر ساخته شده بود.

بعد از دوسال کار، گل مان نشان داد که سه ذرهٔ کوچک می‌باید درون پروتون‌ها و نوترون‌ها وجود داشته باشد گل مان با الهام از سطری از نوشته‌های جیمز جویس James Joyce: نویسندهٔ پرآوازه ایرلندی آثار مشهور او اولیس و بیداری فینه گانهاست. آنها را کوارک نامید.


جیمز جویس در سطری از رمان بیداری فینه‌گان نوشته، «سه ذره کوارک برای ماسترمارک!» می‌توانید اصل عبارت را پیدا کنید؟ این رمان متأسفانه در ایران منتشر نشده است.

ممکن است شما دوست داشته باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.