احتمالا از دبیرستان به یاد دارید که مواد اطراف مااز الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده اند. در نگاه اول این حرف درستاست : اتمهایی که مواد اطراف ما را تشکیل داده اند ، نه فقط روی زمین ؛بلکه در دیگر نقاط عالم از یک هسته تشکیل شده اند که تعداد مشخصی الکتروندر مناطق بخصوصی حول آن می چرخند. در هسته نیز تعداد مشخصی پروتون ونوترون وجود دارد و تفاوت عناصر مختلف در تعداد پروتون های موجود در هستهاست ؛ اما فهمیدن این موضوع خیلی طول کشید. اولین ذره اتمی در سال ۱۸۹۵کشف شد ، زمانی که لامپهای کاتدی موضوع روز بودند. در آن زمان تابش کاتدیبا بار الکتریکی منفی شناسایی شد که بعدها مشخص شد خاصیت ذره ای دارد و بههمین دلیل ، این ذره را الکترون نامیدند. در سال ۱۸۹۶ ، تابش X و موادرادیو اکتیو شناسایی شدند. در سال ۱۸۹۹ ، ذرات آلفا شناسایی شدند و بعدهامشخص شد این ذرات ، درواقع اتمهای هلیوم هستند که الکترون های خود را ازدست داده اند. به عبارت دیگر، ذرات آلفا هسته اتم هلیوم هستند که از۲پروتون و ۲نوترون تشکیل شده است .
اما در سال ۱۹۱۱ ، مدل اتمی نیلزبوهر ارائه شد که براساس آن هسته ای سنگین با بار مثبت در مرکز اتم قرارداشت و الکترون های سبک در مدارهای شخصی حول آن می چرخیدند. این مدلبسیاری از خواص اتمها را توجیه می کند. در همین سال ، آزمایش دیگری بااستفاده از قطرات ریز روغن صورت گرفت و رابرت میلیکان توانست بار الکترونرا اندازه گیری کند. در سال ۱۹۳۲ ، آخرین ذره اتم یعنی نوترون به طورمستقل کشف شد و بدین سان ، دانش دبیرستانی ما در مورد اجزای تشکیل دهندهماده شکل گرفت . اما این آغاز ماجرا بود. در سال ۱۹۲۸ ، دانشمندی انگلیسیبه نام پل دیراک ، با تلفیق نظریه نسبیت خاص اینشتین و معادلات مکانیککوانتوم ، معادله جدیدی به دست آورد که به معادله دیراک مشهور شد. اینمعادله وجود ذره ای مشابه الکترون را پیش بینی می کرد که فقط بار الکتریکیمخالف الکترون داشت (یعنی بار الکتریکی مثبت). نام این ذره خیالی راپوزیترون نهادند؛ ولی هنگامی که در سال ۱۹۳۲ وجود این ذره طی یک آزمایش بهاثبات رسید، مسیر دنیای علم تغییر کرد. پل دیراک هم مانند دیگر دانشمندانیکه اکتشافات مذکور را به عمل آوردند، مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد.
پوزیترون، نخستین پادماده ای بود که کشف شد و درک ما را نسبت به جهان متحول کرد.اگر ذره ای با پادذره اش برخورد کند، هر دو نابود می شوند و انرژی آزاد میکنند. مقدار انرژی آزاد شده و جرم ذره و پادذره با دقت تمام از رابطهE=mc۲ می آیند. تاکنون ذره ای کشف نشده که فاقد پادذره باشد. در سال ۱۹۳۷، اولین ذره جدید کشف شد. میون ، ذره ای مشابه الکترون ولی با جرم بیشتر وبالطبع ناپایدارتر از آن . در سال های بعد نیز ذرات بیشتری کشف شدند،مانند فرون های پای ، با ریون لامبدا ، فرون K ، نوترینوها و انبوهی دیگراز ذرات . تعداد ذرات بسیار بسیار زیاد شده بود و همه در تلاش بودند نظریهای ارائه کنند تا این جمعیت زیاد را منظم کند . در سال ۱۹۶۳ ، هوری گلماننظریه ای ارائه کرد مبنی بر آن که ذراتی مانند پروتون و نوترون ، از ذراتکوچکتری تشکیل شده اند که بارشان مضربی از ثلث بار الکترون است . ایننظریه بسیار عجیب بود ولی به مرور زمان کارایی خود را نشان داد ، تا جاییکه موفقیت های آن جایزه نوبل را برای گلمان به ارمغان آورد .
امروزهمدل استاندارد ذرات ، انواع مختلف ذرات بنیادی و واکنش های آن را بخوبیتفسیر می کند. طبق این مدل ، مواد اطراف ما از ۲گروه اصلی تشکیل شده اند:لپتون ها و هادرون ها. در حال حاضر ۶لپتون شناخته شده است که به همراه پادذرات آنها ۱۲عدد می شود! ۶ لپتون عبارتند از : الکترون ، میون ، تاو،نوترینوی الکترون ، نوترینوی میون و نوترینوی تاو. به نظر می رسد لپتون هااز چیز دیگری تشکیل نشده باشند. اما هادرون ها، انواع ذراتی هستند که ازکوارک ها تشکیل شده اند. طبق مدل استاندارد، ۶کوارک داریم که همراه باپادکوارک ها ، ۱۲ذره بنیادی دیگر را تشکیل می دهند. این کوارک ها به ترتیباکتشاف عبارتند از: بالا (up) ، پایین (down) ، شگفت (Strange) ، افسون(charm) ، ته (bottom) و سر (top) شاید از خودتان بپرسید این همه ذره چهکمکی به ما می کند. واقعیت ماجرا آن است که زمانی تمام این ذرات وجودداشته اند. در یک هزار میلیاردیم ثانیه پس از مهبانگ ، دما به قدری زیادبود که کوارک ها آزادانه در حرکت بودند. یک میلیونیم ثانیه پس از مهبانگ ،هادرون ها و لپتون ها شکل گرفتند و به همین ترتیب ماجرا ادامه یافت .دانشمندان توانسته اند شتاب دهنده هایی بسازند که تا یک میلیاردیم ثانیهپس از مهبانگ را شبیه سازی کند و ما را با خصوصیات عالم در آن زمان آشناسازد. دانشمندان در تلاشند با ساخت شتاب دهنده های بزرگتر مانند LHC درسرن به مهبانگ نزدیکتر شوند و درکشان را از عالم پیرامون افزایش دهند.



کاشف