مفهوم چهار نیروی بنیادی چیست ؟

بین ذرات بنیادی چهار نوع نیرو عمل می كنند كه آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می نامند :
۱) نیروی پر قدرت كوارك :
كه نیروی رنگ نیز نامیده می شود از جدا شدن بیش از حد كواركهای داخل هسته از یكدیگر و یا حتی از پرت شده آنها به خارج جلوگیری می كند . نیرونی پر قدرت كوارك یا نیروق قوی از طریق ذرات مبادله كننده یا به اصطلاح گلوئون ها انتقال می یابدكه بین كواركها در پرواز هستند این نیرو مانند چسب پیوستگی بین كواركها را تضمین میكند نیروی هسته ای كه پروتونها و نوترونها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می دارد در واقع نیروی بنیادی نیست بلكه نیرویی است كه از نیروی رنگ كواركها(یعنی قویترین نیرویی كه به اشاره می شود) به دست می آید.
۲) نیروی الكترومغناطیسی:
این نیرو كه صحبت از بارهای الكتریكی به میان می آید ظاهر می شود یك ذره دارای بار الكتریكی مثبت به وسیله یك ذره مثبت دیگردفع و به سوی یك ذره دارای با ر الكتریكی منفی جذب می شود این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می شود و در نتیجه این ذرات نوری كه بین ذرات بار دار در پرواز هستند به یكدیگر متصل می شوند.
۳) نیروی ضعیف :
بسیاری از ذرات نسبت به هیچ یك از دو نروی یاد شده در بالا یعنی نیرونی قوی كوارك و نیروی الكترو مغناطیسی واكنش نشان نمی دهند از آن میان ذراتی هستند كه فاقد با ر اكلتركی و رنگ هستن برای این گونه ذرات یك نیروی بنیادی دیگر وجود دارد كه در فاصله های خیلی خیلی كم كارگر است .
روش دیگری نیز برای پژوهش در ساختا ر ماده وجود دارد : در این روش الكترونها یا پروتونهای شتابدار را با ذرات دیگر برخورد می دهند و یا باز هم بهتر از آن سنگ بناهای بسیارپر شتاب را با یكدیگر بر خورد می دهند.انرژی رها شده از این طریق ر ا می توان بعداً برای ساخت ذرات جدید كه هنوز ناشناخته هستند به كار گرفت ،زیرا همان طور كه می دانید انرژی را می توان به ماده تبدیل كرد . به هر حال انسان برای این كار نیاز به ذرات باردار بسیار پر شتاب دارد كه این ذرات در دستگاههای كه اصطلاحاَ شتاب دهنده های انر ژی بالا نامیده می شوند تولید شده و به سرعتهای بسیار بالایی شتاب می یابند.
● شتاب دهنده چگونه كار می كند؟
یك الكترون با با ر منفی جذب یك بار مثبت می وشد در حالی كه یك بار منفی آن را دفع می كند با كاربرد این ویژگی می توان شتاب یك الكترون را همواره بیشتر از قبل كرد . به این ترتیب كه در جلوی الكترون یك بار مثبت و در پشت آن یك بار منفی ایجاد می شود . در شبتابدهنده های خطی الكترونها یكی پس از دیگری از میان سیلندرهای فلزی متعددی به پرواز در می آیند .
با بی قراری یك میدان الكتریكی متناوب می توان شرایطی ایجاد كرد كه همیشه سلندری كه در جلوی الكترون قرار دارد دارای با ر مثبت و سیلندر پشت الكترون دارای بار منفی باشد . سیلندری كه ذره پشت سر می گذارد آن را به جلو پرتاپ می كند و سیلندری كه در جلو ذره قرار دارد آن را به طرف خود جذب می كند به گونهای كه ذره همواره پرشتابتر می شود و انرژی جنبشی بیشتری می گیرد . روشن است كه به همین طریق می توان ذرات دیگر را نیز شتاب داد.
در شتاب دهنده های سینكروتون الكترونی كه به عنوان مثال در موسسه" دسی" وجود دارد ابتدا الكترونها در یك شتابدهنده خطی شتاب گرفته آنگاه به داخل یك شتابدهنده حلقوی هدایت می شوند . قطر این شتابدهنده حلقوی بیشتر از صدها متر می شود این شتابدهنده به صورت یك تونل حلقوی است . در این تونل بسرعت الكترونها تحت تاثیر میدانهای الكتریكی (میدانهای الكتریكی چندین میلیون ولتی ) به طور مداو م افزایش می یابد و برای اینكه الكترونها از مدار حلقوی خود خارج نشوند و در این مدارها باقی بمانند پلهای مغناطیسی در مسیر تونل ایجاد شده اند .
در پایان این الكترونها ی شتابدار به طور كنترل شده از مسیر حلقوی خود خارج شده برای آزمایشهای گوناگون به كار گرفته می شوند .در این آزمایشها الكترونهای پر شتاب به سمت ذرات دیگری كه اصطلاحاً "هدف " نام دارند رانده می شوند و با آنها بر خور د می كنند ،الكترونها در مسیر حلقوی خود تا حدود سرعت نور شتاب می یابند و به عبارت دیگر در مدت یك هزارم ثانیه ۳۰۰كیلو مسافت را پشت سر می گذارند . جرم آنها در این حالت تا چندین هزار برابر افزایش می یابد .تونلهای حلقوی كه در آنها امكان برخورد دادن جبهه ای یا رو در روی ذرات بسیار پر شتاب با یكدیگر وجود دارد به ویژه باری این كار مناسب و موثر هستند مجموع انرژی جنبشی ای كه به این شكل از برخورد دو ذره حاصل می شود برای ایجاد ماده سنگ بناهای شناخته شده و یا ناشناس در اختیار ما قرار دارد.
● آیا ذره و نیروی اولیه وجود دارد؟
"آلبرت اینشتین " در زمان خود تلاش بسیار كرد كه تمام نیروهای طبیعی را در یك نیروی اولیه خلاصه كند .
امروز حدود ۳۰سال پس از در گذشت او فیزیكدانها موفق شده اند نشان دهنده كه در درجه حرارتها و انرژیهای بسیار بالاتفاوت بین نیروی الكتروو مغناطیسی و نیروی ضعیف از بین می رود امكان دارد كه در در جه حرارتها و انرژی ذره ای خیلی بالتر تفاوت بین نیروی قوی و نیروی ضعیف و همچنین تفاوت بین "لپتونها " و "كواراكها " نیز از بین برود به گونه ای كه فقط یك ذره اولیه و یك نیروی اولیه وجود داشته با شد .
چنین روابطی را حتی با بزرگترین شتابدهنده ها نیز نمی توان برقراركرد ولی "فرضیه وحدت نیروها " احتمالاَ می توانسته مدت بسیار كوتاهی پس از "انفجار اولیه " وجود داشته باشد یعنی زمانی كه هنوز تمام كیهان به صورت یك گو ی آتشین فوق فشرده و دارای بار انرژی عظیمی بوده است .
در قلمرو كوچكترینها هنوز مطالب قابل پژوهش زیادی وجود دارد . مثلا فیزیكدانهای قرن ۲۱ می توانند این پرسش را مطرح كنند كه آیا كواركها و الكترونها هم از ذرات كوچكتری ساخته شده اند ؟
تا یافتن پاسخی باری پرسشهای مطرح شده در این زمینه بایدبه این نتیجه غیر قطعی اكتفا كنیم كه :
۱۲ذره بنیادی اولیه یعنی نوع ۶نوع كوارك و ۶نوع لپتون وجود دارد كه از آنها فقط ۳ذره در ساختار جهان نقشی را به عهده دارند .

منبع : physicsir.com

منبع : شبکه فیزیکی هوپا