اتم و ذرات زیراتمی:
کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک عنصر شیمیایی است که خواص منحصر به فرد آن عنصر را حفظ می‌کند. تعریف دیگری آن را به عنوان کوچکترین واحدی در نظر می‌گیرد که ماده را می‌توان به آن تقسیم کرد بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود. اتم از ابری الکترونی، تشکیل‌شده از الکترونها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کرده‌است. هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده است. زمانی که تعداد پروتونها و الکترون‌های اتم با هم برابر هستند اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد در غیر این صورت آن را یون می‌نامند که می‌تواند دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد. اتم‌ها با توجه به تعداد پروتونها و نوترون‌های آنها طبقه‌بندی می‌شوند. تعداد پروتون‌های اتم مشخص کننده نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترونها مشخص‌کننده ایزوتوپ عنصر است. نظریه فیزیک کوانتم تصویر پیچیده‌ای از اتم ارائه می‌دهد و این پیچیدگی دانشمندان را مجبور می‌کند که جهت توصیف خواص اتم بجای یک تصویر متوسل به تصاویر شهودی متفاوتی از اتم شوند. بعضی وقت ها مناسب است که به الکترون به عنوان یک ذره متحرک به دور هسته نگاه کرد و گاهی مناسب است به آنها عنوان ذراتی که در امواجی با موقعیت ثابت در اطراف هسته (اربیتال Orbital) توزیع شده اند نگاه کرد. ساختار مدار ها تا حد بسیار زیادی روی رفتار اتم تأثیر گذارده و خواص شیمیایی یک ماده توسط نحوه دسته بندی این مدار ها معین می‌شود. اتم از هسته و الکترون تشکیل شده است, جرم اصلی اتم در هسته قرار دارد؛ فضای اطراف هسته عموماً فضای خالی می‌باشد. هسته خود از پروتون (که بار مثبت دارد)، و نوترن (که بار خنثی دارد) تشکیل شده است. الکترون هم بار منفی دارد. این سه ذره عمری طولانی داشته و در تمامی اتم‌های معمولی که به صورت طبیعی تشکیل می‌شوند یافت می‌شود. بجز این سه ذره، ذرات دیگری نیز در ارتباط با آنها ممکن است موجود باشد؛ می‌توان این ذرات دیگر را با صرف انرژی زیاد نیز تولید کرد ولی عموماً این ذرات زندگی کوتاهی داشته و از بین می‌روند.اتم ها مستقل از اینکه چند الکترون داشته باشند (۳ تا یا ۹۰ تا)، همه تقریباً یک اندازه دارند. به صورت تقریبی اگر ۵۰ میلیون اتم را کنار هم روی یک خط بگذاریم، اندازه آن یک سانتیمتر می‌شود. به دلیل اندازه کوچک اتم ها، آنها را با واحدی به نام انگسترم که برابر ۱۰- ۱۰ متر است می‌سنجند.اگر با صرف انرژی زیاد سعی در شکافتن اتم توسط نیروی برقکافت داشته باشیم به جز ذرات نام برده شده ذرات زیر اتمی دیگری نیز به وجود خواهند آمد که بعضی از آنها دارای بار الکتریکی نیز هستند. به این ذرات ذرات زیر اتمی گویند.معروفترین ذرات زیر اتمی که قبلا نیز از آنها نام برده شد, الکترونها پروتونها و نوترونها هستند. پروتون و نوترون ذرات ترکیبی هستند که از کوارک تشکیل شده‌اند. یک پروتون از دو کوارک بالا و یک کوارک پایین تشکیل شده است, ولی نوترون از یک کوارک بالا و دو کوارک پایین تشکیل شده است; کوارک‌ها به وسیله گلوئون به هم می‌چسبند. شش نوع کوارک متفاوت داریم('بالا', 'پایین', 'سر', 'ته', 'مفتون'), دیگر ذراتا زیراتمی فوتون و نوترینو هستند که توسط خورشید ایجاد می‌شود. بیشتر ذرات زیر اتمی از طریق بررسی پرتو کیهانی کشف شدند. از آنها در شتابدهنده‌ها استفاده می‌شود.
حال به معرفی اجزا مختلف و کاربرد های آنها می پیدازیم:
فرمیون
فِرمیون (انگلیسی: Fermion)، نامیده شده به اسم فیزیکدان ایتالیایی انریکو فرمی،به ذرات بنیادی با اسپین نیمه گفته می‌شود. اصولا همه ذره‌های اساسی در مکانیک کوانتومی، یا از فرمیون‌ها یا از بوزون‌ها هستند. الکترونها، لپتون‌ها، نیتریون‌ها و حتی کوارک‌ها همگی فرمیون می‌باشند. به این ترتیب، ذرات تشکیل‌شده از تعداد فردی از فرمیون‌ها نیز، جزو فرمیون‌ها می‌شوند. به عنوان مثال، پروتونها و نوترونها که از ۳ کوارک با رنگ‌های مختلف، تشکیل شده‌اند.در قضیه اسپین-آمار، نشان داده می‌شود که در یک تابع موجی (بسیار ذره‌ای)، با تعویض جای دو فرمیون همسان، تابع موجی منفی می‌شود. البته در سیستم‌های بوزونی، با جابجایی معادل، تابع موجی هیچ تغییری نمی‌کند.فرمیون‌ها به همین خاطر از قاعده پاولی در نظریه میدان کوانتومی پیروی می‌کنند، که بر طبق آن، دو ذره همسان، اجازه اشغال یک حالت کوانتومی مشترک در یک فضای هیلبرتی را ندارند و یا به عبارتی دیگر، هر «حالت» در یک سیستم کوانتومی، فقط حقِ یک بار اشغال‌شدن را دارد. مسلم است که قاعده پاولی برای بوزون‌ها صادق نیست. فرمیون‌ها از طرف دیگر، در اشغال حالت‌ها، از آمار فرمی-دیراک اطاعت می‌کنند.
فرمیون ها شامل دو بخش اصلی شناخته شده هستند:
کوارک:
یک ذره بنیادی و جزء اساسی تشکیل دهنده ماده می‌باشد. کوارک ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هاردون (hadron) را به وجود آورند، پروتن و نترون یکی از معروف ترین آنها هستند. آنها تنها ذرات بنیادی برای آزمایش همه چهار برهم کنش اساسی یا نیروهای اساسی در مدل استاندارد می‌باشند. به خاطر پدیده‌ای که به تحدید رنگ معروف است، کوارک ها هیچ گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند؛ آنها را فقط می‌توان درون هاردونها پیدا کرد. به همین دلیل بیشتر آنچه که ما درباره کوارک ها می دانیم از مشاهده خود هاردونها به دست آمده است. شش نوع مختلف از کوارک ها وجود دارد که به طعم (flavor) شهرت دارند : بالا (up)، پایین(down)، افسون(charm)، بیگانه(strange)، نوک(top) و پایین(bottom). بالا و پایین دارای کمترین وزن در بین کوارک ها می‌باشند. کوارک های سنگین تر در طول یک فرآیند واپاشی به سرعت به کوارکهای بالا(up) و پایین(down) تبدیل می‌شوند: تبدیل شدن از حالت وزن بیشتر به حالت وزن کمتر. به همین علت کوارک های بالا و پایین عموما پایدار می‌باشند و رایج ترین کوارک ها در عالم می‌باشند، در حالی که کوارک های strange، charm، top، bottom فقط در تصادم های با انرژی زیاد تولید می‌شوند ( مثل تابشهای کیهانی و شتاب دهنده‌های ذرات). کوارک ها خواص ذاتی گوناگونی دارند که شامل شارژ الکتریکی، شارژ رنگ، اسپین و جرم می‌باشد. برای هر یک از طعم های کوارک یک پادماده متناظر وجود دارد که به پادکوارک نیز شناخته می‌شوند و فقط در برخی خصوصیات دارای علامت مخالف می‌باشد. کوارک ها تنها ذرات شناخته شده می‌باشند که شارژ الکتریکی آنها کسری از شارژ پایه می‌باشد.
کوارک ها شامل : کوارک بالا , کوارک پایین , کوارک سر , کوارک ته , کوارک مفتون , کوارک شگفت ,
لپتون :
ذره ایست با اسپین ۱/۲ (فرمیون) که نیروی هسته‌ای قوی روی آن تأثیر ندارد.بطور کلی شش لپتون وجود دارد سه تا ازآنها دارای بارالکتریکی بوده وسه تای دیگر هم فاقد بارالکتریکی هستند.لپتون‌ها جز ذرات بنیادین شناخته شده‌اند یعنی ذراتی که از ذرات کوچکتر تشکیل نشده‌اند البته فعلا معروفترین لپتون همان الکترون است ē بایک بار منفی دولپتون بارداردیگر میون (muon (μ وتاو (τ) هستند , که ازنظربارمثل الکترون ولی دارای جرم خیلی بیشتر نسبت به آن هستند.لپتونهای بدون بار سه نوع نوترینو(neutrinos (υ هستند که عبارت‌اند از نوترینوی الکترون , نوترینوی میون و نوترینوی تاو نوترینوها فاقد بارالکتریکی بوده ولی دارای جرم بسیار ناچیزی هستند ویافتن آنها هم بسیار مشکل است.
لپتون ها شامل : نوترینو , لپتون تاو , میون , پوزیترون , الکترون
بوزون
بوزون (انگلیسی:Boson)، نامیده شده به اسم فیزیکدانِ هندی ساتیندرا نات بوزِ، لقب ذرات بنیادی با اسپین کامل (به عبارتی صحیح، مانند: , , 0) است. به بقیه ذرات با اسپین نیمه، فرمیون گفته می‌شود. از بوزون‌ها می‌توان، فوتون ها، مزون‌ها و فونون‌ها را نام‌برد و همچنین هستهً اتم‌هایی با جرم اتمی زوج، مانند هسته هیدرژن سنگین.در قضیه اسپین-آمار، نشان داده می‌شود که در یک تابع موجی (بسیار ذره‌ای)، با تعویض جای دو بوزون همسان، تابع هیچ تغییری نمی‌کند البته بر‌خلاف سیستم‌های فرمیونی که در آن تابع موجی تغییر علامت پیدا می‌کند.از این‌رو، برعکس سیستم‌های فرمیونی، دو یا تعداد بیشتری از بوزون‌های همسان، می‌توانند یک حالت کوانتومی را هم‌زمان در فضای هیلبرت، اشغال کنند. حتی نیز ممکن است، یک حالت کوانتومی (اصولا در دماهای پایین)، توسط تعدادی ماکروسکوپی از بوزون‌ها اشغال شود که به این اثر، چگالش بوز-اینشتین می‌گویند. ابررسانایی (جفت‌های کوپر)، ابرمیعان (هلیوم) و حتی لیزر (فوتون‌ها) مثالهایی از این تغییر حالت (به عبارتی چگالش بوز-اینشتین) هستند.در ضمن هم، چهار نیروی پایه در فیزیک توسط رد و بدل شدن بوزون‌ها صورت می‌پذیرد:
نیروی هسته‌ای قوی: توسط گلووًن
نیروی هسته‌ای ضعیف: توسط W-بوزون و Z-بوزون
الکترو مغناطیس: توسط فوتون
گرانش: توسط گراویتیون .
بوزون‌ها از طرف دیگر در اشغال حالت‌های کوانتومی، از آمار بوز-اینشتین اطاعت می‌کنند.
ارواح :
بخشی از انرژی ها یا آزاد شده نیز که هنوز برای آن ماهیت مشخصی درک نشده است به نام ارواح نام گذاری شده اند
ترکیب ذرات بنیادی
هادرون :
در فیزیک ذرات ، هادرون (گرفته شده از زبان یونانی به معنای محکم، سخت) عبارتست از وضعیت محدود کوارک‌ها. هادرونها به اتفاق یکدیگر یک نیروی قوی ایجاد می‌نمایند که همچون عملکرد اتم‌ها با هم در اثر نیروی الکترومغناطیسی است. دو زیرمجموعه از هادرونها وجود دارد: باریونها و مزون‌ها. از میان معروفترین باریونها، می‌توان به پروتونها و نوترونها اشاره کرد.
معروف ترین دسته بندی هادرون ها به شرح زیر است :
باریون ها :
در فیزیک ماده، باریونها گروهی است از ماده که شامل اجزای اتم ( پروتون و نوترون) هم می‌باشد. این گروه از ماده، سنگین تر از دیگر گروه‌هاست. ریشه واژه باریون به باریس که در یونانی به معنی سنگین است برمیگردد.
هیپرون‌ها :
هیپرون ها (Hyperons) گروهی از ذرات بنیادی متعلق به ردهٔ باریونها هستند، که جرمشان از جرم نوترون بیشتر ولی طول عمرشان بسیار کوتاه است. تمام باریون‌هایی که نوکلئون نیستند هیپرون نام دارند. ولی چون همه هیپرون‌ها به نوکلئون‌ها واپاشیده می‌شوند، می‌توان آنها را همچون نوکلئون‌های برانگیخته فرض کرد. برای هر هیپرون یک پادذره وجود دارد.
هسته :
هستهٔ اتم ناحیه‌ای با جرم بالا است که پروتونها و نوترونها در آن قرار گرفته اند. اندازهٔ هسته از اندازهٔ خود اتم بسیار کوچکتر است, و تقریباً تمام جرم اتم را که از ذرات پروتون و نوترون سبب می‌شود در این ناحیه قرار دارد.
هسته خود شامل موارد روبرو است: ذره آبشار ,ذره امگا , ذره خی , ذره سیگما , ذره لامبدا ,باریون دلتا , نوترون , پروتون
مزون :
مزون به معنی میانه توسط دانشمندی ژاپنی به نام هیدکی یوکاوا پیشنهاد گردید زیرا نیروی کولنی در هسته باید از کنار هم قرار گرفتن پروتون جلوگیری می‌کرد این نظریه اعلام می‌کند که در هسته و توسط نوترونها ذراتی به نام مزون وجود دارد و این نیرو که اکنون نیروی قوی نامیده می‌شود از واپاشی هسته جلوگیری می‌کند ابتدا نظر بر مزون مو بود(میون) که بعد‌ها مشخص شد پیون است پیون ذره‌ای با اسپین صفر است که از هر طرف به آن نگاه کنیم به یک شکل به نظر می‌رسد مزون‌ها اکنون دسته‌ای از ذرات بنیادی را تشکیل می‌دهند که در تعریف چنین نامیده شده اند :ذراتی که دو کوارک سازنده‌ای آن است
کوارکونیوم ها :
این ذرات شامل ذرات اصلی می باشد : ذره پسی , ذره اپسیلون , ذره رو , ذره کائون , ذره پیون
آیا دوست دارید نوشتن اعداد به شکل رومی را یاد بگیرید؟؟
حتماً تا به حال ساعت های دیواریی رو که در اونها زمان به شکل اعداد رومی نوشته شده دیدین نه؟ IIII , III , II
خوب اگر از شما بخواهند که اعداد بزرگتر از ۱۲(که توی ساعت ها دیدین) رو به این شکل بنویسید چه جوابی دارین؟؟
اگر شما هم علاقه مند به یادگیری زبان عدد نویسی روم باستان هستید
فقط بایستی این چند علامت
▪ یک I
▪ پنج V
▪ ده X
▪ پنجاه L
▪ صد C
▪ پانصد D
▪ هزار M
رو به همراه یک
قانون مهم که در ادامه خواهم گفت حفظ کنید
.به همین سادگی!!!
آیا دوست دارید نوشتن اعداد به شکل رومی را یاد بگیرید؟؟
حتماً تا به حال ساعت های دیواریی رو که در اونها زمان به شکل اعداد رومی نوشته شده دیدین نه؟ IIII , III , II
خوب اگر از شما بخواهند که اعداد بزرگتر از ۱۲(که توی ساعت ها دیدین) رو به این شکل بنویسید چه جوابی دارین؟؟
این سئوال از خود من هم شد و بهانه ای شد برای نوشتن مطلب امروزم.
اگر شما هم علاقه مند به یادگیری زبان عدد نویسی روم باستان هستید
فقط بایستی این چند علامت
▪ یک I
▪ پنج V
▪ ده X
▪ پنجاه L
▪ صد C
▪ پانصد D
▪ هزار M
رو به همراه یک قانون مهم که در ادامه خواهم گفت حفظ کنید .به همین سادگی!!!
اول این مقدمه رو بخونید:
>>>اعداد به عنوان پایه و اساس علم ریاضیات ، در زندگی روزمره نیز نقشی غیر قابل انکار دارند درباره عدد و
تاریخچه اختراع آن سخن بسیار می توان گفت ، در این مطلب سعی شده گزیده مختصری از
تاریخچه اعداد رومی ارائه گردد :
در روش مصریها برای ساختن عددها، به عدد « ده » به خاطر وجود ده انگشت در دو دست، اهمیت فراوان داده
می شد.
مایانها (Mayans)، مردمی که در قسمت
جنوبی مکزیکو ( پیش از حضور اروپاییان در آن جا ) زندگی می کردند، از روشی استفاده
می کردند که عدد بیست پایه آن بود. و استدلالشان این بود که در مجموع ، بیست انگشت
دست و پا وجود دارد. همچنین ممکن است از عدد دوازده استفاده شود؛ زیرا عدد دوازده
بر عددهای « دو »، « سه » ، « چهار » و « شش » قابل تقسیم است و حال آنکه ده فقط
بر دو و پنج قابل تقسیم است. چند مورد از مزیتهای عدد دوازده در کلمه « دوجین » نشان
داده می شود.
سومریها به عدد شصت اهمیت دادند که بیشتر از دوازده قابل تقسیم است. همین طور که
امروزه، عدد شصت دارای اهمیت است؛ زیرا، شصت ثانیه یک دقیقه و شصت دقیقه یک ساعت
می شود.
اما هر اندازه عددی را که به عنوان پایه انتخاب می کنیم، بالاتر ببریم، باید در
موقع نوشتن و خواندن، علامتهای بیشتری را بشماریم.
حال فرض کنید ما عددی کوچکتر از ده را پایه قرار بدهیم که برای این منظور، عدد پنج
مناسب است؛ زیرا مجموع انگشتان یک دست است.
حدود دو هزار سال پیش، رومیها بر بخشهای بزرگی از اروپا، آسیا و آفریقا حکمرانی می کردند. این امپراتوری، عدد پنج را برای سیستم رقمهای مبنا قرار داده بود که علامتهای آن، از حرفهای الفبای زبان خودشان گرفته شده بود.
شروع بحث:
رومیها از علامتI برای « یک» و برای دو، سه و چهار، بترتیب از علامتهای IIII , III ,
II استفاده می کردند، که تا این جا شباهت زیادی به روش مصریها دارد؛ ولی رومیها از این
پیشتر نرفتند و برای عدد پنج، علامت جدیدی اختراع کردند. به جای این که مانند
مصریها پنج را به این صورت IIIII
بنویسند، علامت جدید V را اختراع کردند. آنها
شش را به این صورت VI می نوشتند و نه را هم
به این صورت VIIII. برای ده علامت جدید؛ X اختراع شد؛ زیرا اجازه نداشتند بنویسند VIIIII.
● فهرست علامتها تا یک هزار، به این صورت است:
▪ یک I
▪ پنج V
▪ ده X
▪ پنجاه L
▪ صد C
▪ پانصد D
▪ هزار M
با استفاده از علائم مخصوص برای پنج،
پنجاه و پانصد، رومیها بیشتر از چهار علامت را برای ثبت هیچ عدد تکرار نمی کردند.
برای نوشتن بیست و دو علامت XXII را می گذاشتند.
هفتاد و سه LXXIII،
چهارصد و هجده CCCCXVIII
و هزار و نهصد و نود و نه را هم به این صورت MDCCCCLXXXXVIIII
و ... می نوشتند. اگر می خواستید هزار و نهصد و نود و نه را به روش مصریها بنویسید، باید بیست و هشت علامت به کار ببرید ؛ ولی در روش رومیها فقط شانزده علامت به کار برده شده است. در روش رومیها احتیاج کمتری به شمردن وجود دارد؛ اما علامتهای بیشتری باید حفظ شود.
وقتی دامنه رقمهای رومی برای اولین بار گسترش یافت، به ترتیب نوشتن آنها اهمیت نمی دادند؛ یعنی می توانستند برای عدد شانزده از علامت XVI یا XIV یا IXV یا VXI استفاده کنند.
البته راحت تر خواهد بود که به طریقی
مناسب، این علامتها مرتب شوند که معمولترین راه، می
تواند قرار دادن تمام علائم شبیه به هم، کنار یکدیگر، از چپ به راست و از علامت
عدد بزرگ به کوچک باشد. بنابراین، عدد
هفتاد و هشت همیشه این طور نوشته می شود LXXVIII
از بزرگ به کوچک و از چپ به راست.
سپس رومیها به روش مخصوصی برای کمتر به کار بردن علامتها اندیشیدند.
تا آن موقع همیشه عددها را از بزرگ به کوچک و از راست به چپ می نوشتند؛ حال چرا
عکس این عمل نکنند؟
این قانون مهم رو به خاطر داشته باشید که:
وقتی که علامت کوچکتر، پس از علامت
بزرگتر قرار می گیرد، به معنای جمع دو عدد است؛ یعنی VI به معنای پنج به علاوه یک – شش- است و اگر عکس این عمل کنیم؛
یعنی عدد کوچکتر را اول و بعد عدد بزرگتر را بنویسیم، معنای تفریق می دهد.
مطابق این روش IV یعنی پنج منهای یک که
چهار است. در این روش، به جای این که برای عدد چهار، از علامت IIII استفاده کنیم، از دو علامت IV
استفاده کرده ایم. با استفاده از این روش علامت LX شصت و علامت XL
چهل می شد؛ CX صد و ده و XC نود. یا MC
هزار و صد است و CM نهصد.
واضح است که در این روش، ترتیب علامتها از بزرگ به کوچک مطرح نیست؛
بلکه مکان دقیق آنها (سمت چپ یا راست هم بودن)خیلی اهمیت دارد.
اگرچه قسمت غربی امپراتوری روم، حدود ۱۵۰۰ سال پیش تفکیک شد؛ اما مردم اروپای
غربی، رقمهای رومی را تا ۷۰۰ سال پس از درهم شکستن امپراتوری روم نیز به کار می
بردند. و امروزه نیز در بعضی از علوم به طور محدود مورد استفاده واقع می شود.
خوب امیدوارم یاد گرفته باشید!!!
حالا بی زحمت نمایش معمولی یکی از این اعداد رو واسه تمرین هم که شده توی قسمت نظرات بنویسید.امیدوارم استفاده برده باشید.
الف)MCCCXXCVII
ب)MMIIX