کشف​ 2 ذره بسیار کوچک

اما این همه ماجرا نیست. چون علاوه بر پروتون یا نوترون، ذرات دیگری هم وجود دارد و البته خود این ذرات هم به واحدهای کوچک‌تری تقسیم می‌شوند. این واحدها «کوارک» نام دارند. در واقع دانشمندان اکنون کوارک‌ها را کوچک‌ترین واحد تشکیل‌دهنده موجود در هستی می‌دانند. همه ذرات بنیادی موجود از کوارک تشکیل شده‌اند.

با این حال​ کوارک‌ها ویژگی‌های خاصی دارند. برای نمونه، هر ذره بنیادی از دو سه کوارک تشکیل شده است. برای نمونه پروتون و نوترون هر کدام از سه کوارک تشکیل شده‌اند. خلاصه این‌که کوارک‌ها را نمی‌توان به صورت انفرادی یافت.

اما چطور ممکن است که ترکیب دو سه کوارک، به شکل‌گیری انواع مختلفی از ذرات بنیادی که با هم تفاوت‌های اساسی دارند بینجامد؟ پاسخ این پرسش، در طبقه‌بندی کوارک‌ها نهفته است. کوارک‌ها در کل به شش دسته اصلی تقسیم می‌شوند. این شش دسته عبارتند از: بالا، پایین، افسون، بیگانه، سر و ته. هریک از این حالت‌ها را اصطلاحا یک «طعم» کوارک می‌نامند. البته این‌طور نیست که کوارک‌ها سر و ته داشته باشند! در واقع این نامگذاری فقط برای تمایز قائل شدن بین انواع مختلف کوارک ایجاد شده است. همان‌طور که گفتیم ترکیب کوارک‌های مختلف با هم به شکل‌گیری ذرات بنیادی می‌انجامد. برای نمونه، ترکیب دو کوارک پایین و یک کوارک بالا، موجب شکل‌گیری پروتون می‌شود. ذراتی را که از ترکیب دو کوارک تشکیل شده‌اند «مزون» می‌نامند. مطالعه مزون‌ها دشوار است، زیرا این ذرات به‌صورت معمول در طبیعت وجود ندارند و عمر بسیار کوتاهی دارند. شاید تنها راه شناسایی آنها، استفاده از شتاب‌دهنده‌های ذرات باشد.

دانشمندان برای کشف و شناسایی ذرات بنیادی​ از دستگاه‌های شتاب‌دهنده استفاده می‌کنند. بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده دنیا در سوئیس قرار دارد. این دستگاه در واقع یک لوله با طول بسیار زیاد است که می‌تواند با اعمال نیروی الکتریکی یا مغناطیسی، موجب سرعت گرفتن ذرات شود. این سرعت حتی ممکن است به نزدیک سرعت نور هم برسد. به این ترتیب برخی ویژگی‌هایی که در حالت عادی امکان مشاهده آن وجود ندارد، در شتاب‌دهنده‌ها قابل اندازه‌گیری خواهد بود.

دانشمندان در مرکز شتاب‌دهنده سرن سوئیس بتازگی توانستند دو ذره جدید را کشف کنند. این دو ذره -( DS3*(2860 و -( DS1*(2860 نام دارند. گفتنی است جرم این ذرات سه برابر پروتون است. -(DS3*(2860 از نظر فنی دارای اسپینی برابر با 3 است و به این ترتیب این نخستین ذره با اسپین 3 است که در خود کوارک، افسون را نیز دارد. در دیگر مزون‌ها، کوارک‌ها به شکلی قرار می‌گیرند که اسپین کلی ذره کمتر از 3 شود. همین مساله سبب می‌شود که مطالعه دقیق ویژگی‌های این ذرات دشوار شود. اما از آنجا که اسپین ذره-(DS3*(2860برابر با 3 است، مطالعه خواص آن ساده‌تر خواهد بود.

اما اصلی‌ترین کاربرد این ذرات کشف شده را شاید بتوان در کمک آنها به توضیح «نیروی هسته‌ای قوی» دانست. نیروی هسته‌ای قوی همان نیرویی است که موجب کنار هم نگه داشتن کوارک‌ها می‌شود. دانشمندان با وجود پیشرفت‌های علمی زیاد، هنوز نتوانسته‌اند ماهیت این نیرو را به‌طور دقیق شناسایی کنند و به همین دلیل، کشف این ذرات جدید می‌توانند به پیشرفت این بخش از فیزیک ذرات بنیادی کمک موثری کند.

newscientist / مترجم: صالح سپهری‌فر