اوترون‌ها و پروتون‌ها در هسته با هم و همچنین کوارک‌ها را در خوشه‌ها به یکدیگر متصل می‌کند تا ذرات زیر اتمی آشناتر مانند پروتون‌ها و نوترون‌ها را بسازد در حالی که نیروی ضعیف مسئول «تبدیل» از پروتون به نوترون یا بالعکس است.
باشه ولی چرا نیروی ضعیف مشکل داره؟؟
بنابراین، در نهایت، اکنون که تصور کلی از نیروی ضعیف داریم، می‌توانیم در مورد اینکه چرا این نیرو باعث ایجاد مشکل می‌شود، بحث کنیم. حالا بیایید داستان را شروع کنیم….
انجام پروژه در فریلنس پروژه
نیروی ضعیف - برابری کاهش می یابد
در سال 1927، یوجین ویگنر اصل حفاظت از برابری (P-conservation) را رسمیت بخشید، این ایده که جهان کنونی و دنیایی که شبیه تصویر آینه‌ای آن ساخته شده است، به یک شکل رفتار می‌کنند، با این تفاوت که چپ و راست معکوس می‌شوند. (به عنوان مثال، ساعتی که در جهت عقربه های ساعت می چرخد، اگر یک نسخه آینه ای از آن ساخته شود، در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد).
اکنون، در سال 1957 C.S. وو و همکارانش هسته‌های کبالت-60 را در یک راستا قرار دادند و تعداد الکترون‌های واپاشی را در دو جهت، در امتداد اسپین هسته‌ای و در مقابل اسپین، شمارش کردند. حال، اگر قرار بود برابری رعایت شود، باید الکترون‌ها در همه جهات به طور یکسان گسیل شوند، زیرا جهان هیچ حس جهت‌گیری ندارد، اما همانطور که مشخص شد، در این آزمایش، الکترون‌های بیشتری در مقابل اسپین ساطع می‌شوند تا در طول اسپین. برابری حفظ نشده است، نیروی ضعیف تقارن برابری را شکسته است!!
سفارش طراحی سایت در فریلنس پروژه
این کشف باعث شد که همکارانش سونگ-دائو لی و چن-نینگ یانگ جایزه نوبل فیزیک 1957 را برنده شوند، در حالی که خود وو در سال 1978 اولین جایزه ولف در فیزیک را دریافت کرد.
اکنون، این نتیجه یک فرض اساسی را که ما در مورد جهان داشتیم از بین برد، به این معنی که جهان دارای یک "چپ" و "راست" است، ممکن است اصطلاحات بر اساس ناظر متفاوت باشد.
اما، هنوز همه چیز از بین نرفته است، ما تقارن برابری را با تقارن CP جایگزین کردیم، که در آن C بار و P برابری است، به این معنی که اگر ما هر دو سمت چپ و راست و همچنین بار ذرات را در آزمایش معکوس کنیم، سپس نتایج باید ثابت بماند و این مدت زمان زیادی ادامه داشت تا اینکه….
2) بازده نیروی ضعیف - پایان تقارن CP
برای این قسمت، قهرمان ما Kaon، یک ذره زیر اتمی خواهد بود. در ادامه تجزیه کائون ها به پیون ها و الکترون ها آمده است.
طراحی لوگو با بهترین طراحان لوگو
همانطور که مشخص است، کائون ها یا ضد کائون ها، چه آینه ای باشند و چه غیر واپاشی، در مقایسه با الکترون ها، احتمال کمی بیشتر برای واپاشی به پوزیترون دارند. و این هم فروپاشی تقارن CP است!!
3) حالا چی؟
خوب، اکنون که برابری و حتی تقارن CP از بین رفته است، ما هنوز تسلیم نشدیم. ما یک تقارن دیگر به آن اضافه کردیم و آن تقارن TIME است که آن را به تقارن CPT تبدیل کرده است. حال می‌گوییم اگر برابری، بار و زمان را با هم معکوس کنیم، نتایج آزمایش‌ها باید ثابت بمانند.
برای دادن خبرهای خوب، CPT به امروز ایستاده است. هیچ آزمایشی آن را شکسته است.
همه درود بر نیروی ضعیف!!
اگرچه، ما بحث کرده ایم که چگونه نیروی ضعیف همه این تقارن ها را می شکند و درک ما از جهان را "ضعیف" می کند، اما همه چیز بد نیست. برای شروع، فرصت‌های جدیدی به ما می‌دهد تا با کنار گذاشتن مفروضات خود، دانش خود را بیشتر ارتقا دهیم، اما این همه ماجرا نیست. شکستن تقارن CP نیز احتمالاً به این دلیل است که جهان در مقایسه با پادماده ماده بسیار بیشتری دارد (همان ماده اما با بار مخالف و تکانه زاویه ای) و بنابراین وجود ما را توضیح می دهد!
پایان
امیدوارم این مقاله به شما کمک کند چیزهای جدید و جالبی بیاموزید. اگرچه من مرد کاملی نیستم، بنابراین برای هر گونه اشتباه نوشتاری یا فنی، در صورت تمایل با من در tej23sept@gmail.com یا از طریق نظرات تماس بگیرید.
منابع
انجام پروژه متلب با بهترین متخصصان
وریتازیوم
فیزیک دقیقه
chem.libretexts.org
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
plato.stanford.edu
Kaon Lifetime and Decay اثر Ilgaitis Prusis
نیروی ضعیف - سردرد یا ناجی؟
با توجه به دانش امروزی ما، 4 نیروی "بنیادی" در فیزیک وجود دارد. این بدان معنی است که هر نیرو یا تعاملی را می توان به این 4 نیرو تقلیل داد یا به آنها ردیابی کرد، اما با توجه به دانش فعلی ما نمی توان این نیروها را بیش از این کاهش داد. این نیروها عبارتند از
نیروی گرانش
نیروی الکترومغناطیسی
نیروی هسته ای ضعیف
نیروی هسته ای قوی
همانطور که گفته شد، بحث امروز ما حول محور نیروی هسته ای ضعیف خواهد بود.
به هر حال نیروی هسته ای ضعیف چیست؟
انجام پروژه فریلنس پروژه
خوب، زیاد وارد جزئیات فنی نمی‌شویم، این نیرویی است که می‌تواند یک پروتون را به نوترون یا بالعکس تبدیل کند و مسئول واپاشی بتا است (در این مقاله بیشتر در این مورد بحث خواهیم کرد)
اما چرا "ضعیف" است؟
نیروی ضعیف در محدوده بسیار کمی از فواصل قابل توجه است. فقط در محدوده 10^-17 متر موثر است. اگر بخواهیم این را در نظر بگیریم، حتی از قطر یک پروتون هم کوچکتر است!!
اما چرا این نیروی ضعیف و بامزه سردرد است؟
خوب، نیروی ضعیف به دلایل زیادی سردرد است، بدیهی است که تا حدودی در شکافت هسته ای نیز دخالت دارد، اما این چیزی نیست که امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد.
سفارش ساخت سایت در فریلنس پروژه
اکنون، فیزیکدانان سخت کار می کنند تا جهان را رصد کنند و سپس مشاهدات خود را با تئوری مستحکم توضیح می دهند و برای این کار، قوانینی را در مورد اینکه چگونه فکر می کنند جهان رفتار می کند، وضع می کنند. و همانطور که معلوم است نیروی ضعیف قوانین زیادی را زیر پا گذاشته است و به فیزیکدانان زمان سختی می دهد.
برای شروع، طبق گفته فیزیکدانان قبل از کشف واپاشی های رادیواکتیو، تصور می شد که اتم های یک عنصر خاص به همان شکلی که هست می مانند، اما معلوم شد که دقیقاً اینطور نیست. این امر از زمان کشف رادیواکتیویته محقق شد و نیروهای هسته ای قوی و ضعیف نقش مهمی در آن دارند.
اما باید به این فکر کنید که اگر نیروهای قوی و ضعیف در رادیواکتیویته نقش دارند، چرا ما این همه تقصیر را به گردن نیروی ضعیف می اندازیم؟ خوب این به این دلیل است که نیروی قوی به من رشوه داده است….
میدونم خیلی شوخی بود ولی پس چرا دقیقا؟؟ برای درک این موضوع، باید تفاوت بین دو نوع مختلف رادیواکتیویته، یعنی واپاشی آلفا و بتا را درک کنیم.
زوال آلفا
در این نوع فروپاشی، یک هسته سنگین که ناپایدار است، یک ذره آلفا (هسته هلیوم) ایجاد می کند و به هسته ای با عدد اتمی و جرمی کمتر تبدیل می شود. بهترین مثال، تجزیه رادیواکتیو اورانیوم است:
طراحی لوگو با بهترین طراحان لوگو
در این تغییر هسته ای، اتم اورانیوم به اتم توریم تبدیل شد و در این فرآیند، یک ذره آلفا منتشر کرد. یک ذره آلفا این نماد را از کجا می گیرد؟ عدد پایین در نماد هسته ای تعداد پروتون ها است. این بدان معناست که ذره آلفا دو پروتون در خود دارد که توسط اتم اورانیوم از بین رفته است. دو پروتون همچنین دارای بار 2+ هستند. عدد بالایی، 4، عدد جرمی یا مجموع پروتون‌ها و نوترون‌های ذره است. از آنجایی که ذرات آلفا دو پروتون و در مجموع چهار پروتون و نوترون دارد، ذرات آلفا نیز باید دو نوترون داشته باشند. ذرات آلفا همیشه همین ترکیب را دارند: دو پروتون و دو نوترون.
حال، از آنجایی که می دانیم هسته ای بسیار کوچک و پر از پروتون هایی که بار یکسانی دارند، آیا نباید یکدیگر را دفع کنند و از هم جدا شوند؟
پاسخ این است که نیرویی که قبلاً ناشناخته بود، هسته را کنار هم نگه می‌دارد و آن را به صورت توپی از نوکلئون‌های فشرده در می‌آورد. این نیرو به عنوان نیروی هسته ای قوی شناخته می شود. نیروی قوی آنقدر برد کوتاه دارد که در فاصله 15-10 متری به سرعت به صفر می رسد. با این حال، مانند چسب، هنگامی که نوکلئون ها به یکدیگر نزدیک می شوند، بسیار قوی است.
تعادل نیروی الکترومغناطیسی با نیروهای هسته ای چیزی است که به هسته اجازه می دهد شکل کروی خود را حفظ کند. اگر به هر دلیلی، نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی هسته ای غلبه کند، اجزای هسته از هم جدا می شوند.
واپاشی آلفا به نوعی از فروپاشی اشاره دارد که زمانی اتفاق می افتد که پروتون های زیادی در هسته یا در عناصر با اعداد اتمی بالاتر وجود داشته باشد. در طول واپاشی آلفا، هسته دو پروتون و دو نوترون (ذره آلفا) را به بیرون پرتاب می‌کند و به نیروی هسته‌ای قوی اجازه می‌دهد تا تعادل را با نیروی الکترومغناطیسی دافعه به دست آورد.
فروپاشی بتا
انجام پروژه متلب درفریلنس پروژه
در این نوع فروپاشی، یک هسته فقط پروتون یا نوترون را از دست نمی دهد، در عوض یک نوترون به پروتون تبدیل می شود، و این نوع "تبدیل" یک نوکلئون به دیگری با نیروی ضعیف توضیح داده می شود. اکنون، اینکه دقیقاً چگونه کل این دگرگونی اتفاق می‌افتد، جزییات زیادی است و در مقاله بعدی به آن خواهیم پرداخت. اما در حال حاضر، نکته کلیدی این است که وقتی یک پروتون به نوترون تبدیل می شود یا برعکس، نیروی ضعیفی درگیر می شود. همچنین در طی این نوع تبدیل، یک الکترون گسیل می شود (در واپاشی بتا) یا جذب می شود (در جذب الکترون). بهترین مثال توریم-234 است که در بالای تجزیه به پروتاکتینیوم-234 تشکیل شده است.
در حال حاضر، انواع دیگری از رادیواکتیویته نیز وجود دارد، اما این 2 مورد برای پیشبرد ما کافی است. نکته کلیدی که من می‌خواستم ارائه کنم این بود که نیروی هسته‌ای قوی مسئول نگهداشتن نبرد است