۱-۱- مقدمه
تحقیقات امروز فیزیکدانان ذرات بنیادی در پیچیده ترین دستگاه ها نشان دهنده بلند پروازی بشر برای دستیابی به ساختارهای بنیادی عالم بوده است. جدول تناوبی عناصر از اولین کارهای اصولی بود که نشان می داد بلوک های سازنده ماده، بنیادی هستند و تعداد زیاد این عناصر و نظم جدول به زیر ساختارهای این مواد اشاره داشت. تا سال ۱۹۳۲ الکترون e، پروتون p، نوترون n به عنوان ساختارهای نهایی ماده شناخته شده بودند. نظریه ها همراه با تلاش های آزمایشگاهی در قرن اخیر، بشر را به دنیای باز هم ریزتر ( ذرات بنیادی سازنده عالم ) هدایت کرد: جهان کوارک ها، لپتون ها و بوزون های پیمانه ای [۱].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

دهه ۱۹۵۰ همچنین شاهد یک سری تحولات فناوری بود که طی آنها باریکه های پرانرژی ذرات در آزمایشگا هها تولید شد. در دهه ۱۹۶۰ این آزمایش ها منجر به کشف تعداد زیادی از ذرات ناپایدار با نیمه عمرهای بسیار کوتاه شد و نیاز به یک نظریه بنیادی برای حل حجم زیاد مشاهدات فراهم شده، احساس گردید. در اواسط دهه ۱۹۶۰مدل کوارکی برای این منظور ابداع گشت. موری گلمن و تقریبا به طور همزمان جورج زوایگ، مدلی را ارائه نمودند که در آن، این ذرات حالت مقیدی در سه نوع کوارک بودند. به این ترتیب کوارک ها به عنوان ذرات بنیادی تر مطرح شدند. نام کوارک اولین بار توسط گلمن پیشنهاد شد^[۱]. شواهد تجربی برای وجود کوارک ها به عنوان ذرات واقعی در دهه ۱۹۶۰ طی آزمایشاتی شبیه به آزمایشات رادرفورد به دست آمد. در این آزمایشها باریکه های پر انرژی الکترون و نوترینو به وسیله نوکلئون ها پراکنده می شدند. تحلیل توزیع زاویه ای ذرات پراکنده شده نشان داد که نوکلئون ها حالت‌های مقید سه جزء نقطه گونه با مشخصات شبیه کوارک های پیشنهاد شده هستند.
کوارک ها دارای بار کسری و می باشند. تصویر امروزه ما نیز بر همین اساس است. کوارک ها به همراه تعدادی از ذرات دیگر مثل الکترون ها و نوترینو ها واقعا بنیادی اند اما نوکلئون ها چنین نمی باشند [۲ ].
طبق مدل کوارک تا به امروز ذرات شناخته شده را می توان در دو گروه جای داد:
۱) لپتون ها: که در بر همکنش های قوی شرکت نمی کنند، مانند الکترون، و اسپین نیمه صحیح ( .. . . . و ) دارند.
۲) هادرون ها: که ذرات شرکت کننده در بر همکنش های قوی و تشکیل شده از کوارک ها هستند. هادرون ها خود شامل مزون ها و باریون ها می شوند، و باریون ها هم شامل نوکلئون ها و هایپرون ها هستند.
مزون ها ذراتی با اسپین صحیح ( . . .و۲و۱و۰ ) و حالت مقید جفت کوارک - پادکوارک می باشند و از آمار بوز - انیشتین تبعیت می کنند. باریون ها اسپین نیمه صحیح ( . . . و ) دارند و آمار فرمی - دیراک در مورد آنها صدق می کند و از سه کوارک qqq یا سه پادکوارک ساخته شده اند.
پروتون و نوترون جزء نوکلئون ها هستند و پروتون از سه کوارک uud و نوترون از سه کوارک udd ساخته شده اند [۱].
شکل (۱-۱) مقیاس های متفاوت در سلسله مراتب ساختار ماده را نشان می دهد. با افزایش انرژی، ساختارهای کوچک و کوچک تر قابل مشاهده اند: هسته، نوکلئون ها، کوارک ها [۳ ].
شکل ( ۱- ۱ ): سلسله مراتب ساختار ماده
۱-۲- مدل استاندارد
بهترین نظریه ذرات بنیادی که در زمان حاضر در اختیار داریم، مدل استاندارد نامیده می شود. هدف این نظریه، تبیین کلیه پدیده های مرتبط با ذرات بنیادی ( به جز کوانتوم های گرانش ) از طریق بررسی ویژگی های ذرات و بر همکنش های بین آنهاست. ذرات بنیادی به عنوان موجوداتی نقطه ای و فاقد ساختار یا حالت های بر انگیخته تعریف می شوند. بنابراین، فیزیک ذرات بنیادی بر خلاف فیزیک هسته ای، تنها از یک نظریه برای تفسیر داده های خود استفاده می کند [۴].
از دیدگاه کنونی، تمام مواد از سه نوع ذره بنیادی ساخته شده است: لپتون ها، کوارک ها و واسطه ها. شش لپتون که بر حسب بار خود ( (Qعدد الکترونی ( ) عدد میوآنی ( ) و عدد تاو ( ) رده بندی می شوند. آنها طبیعتا به سه خانواده (یا نسل ) تقسیم بندی می شوند (جدول (۱-۱)).
همچنین شش آنتی لپتون وجود دارد که تمام علامت های بار و و و آنها برعکس است. مثلا پوزیترون دارای بار ۱+ و عدد الکترونی ۱- است. از این رو، ۱۲ لپتون وجود دارد.
جدول ( ۱- ۱ ): دسته بندی لپتون ها