هادرون

[moo2010]

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.


مقدمه

طبق الگوی کوارک [۱]، خصوصیات هادرونها مقدمتا از طریق به اصطلاح کوارکهای ظرفیت تعیین می‌گردد. مثلا، پروتون از دو کوارک فوقانی (هر کدام دارای بار الکتریکی ۳/۲+) و یک کوارک تحتانی (واجد بار الکتریکی ۳/۱-) تشکیل می‌شود. با افزودن این بارها به هم، بار پروتونی برابر با ۱+ حاصل می‌شود. اگرچه کوارکهای مرکب نیز حامل بار رنگ (بی ارتباط با رنگ ظاهری) می‌باشند، ویژگی نیروی قوی هسته‌ای که تحدید رنگ نامیده می‌شود مستلزم آن است که هر وضعیت ترکیبی حامل بار ته نشست رنگ نباشد. یعنی، هادرونها باید بی‌رنگ باشند. دو روش برای تحقق این امر وجود دارد: سه کوارک با رنگهای متفاوت، یک کوارک تکرنگ و یک ضد کوارک حامل عامل ضد رنگ. هادرونهای مبتنی بر الگوی اول ابرون‌ها هستند در حالی که هادرونهای نوع اخیر مزون‌ها نامیده می‌شوند.

همچون کلیه ذرات فرواتمی، برای هادرونها نیز اعداد کوانتومی تعیین می‌گردد که به بازنمودهای گروه پوآنکاره مربوط می‌گردد: (m) pc J که در آن J عدد کوانتومی اسپین، p زوجیت ذاتی ذره، و c هم یوغی بار یا زوجیت نوع c و گشتاور چهارگانه ذره m (یعنی جرم آن) هستند. توجه کنید که جرم هادرون بسیار کوچک بوده و به جرم کوارکهای ظرفیت آن بستگی دارد و نیز در اثر معادل جرم- انرژی، بخش اعظم جرم از مقدار فراوان انرژی مرتبط با نیروی قوی هسته‌ای حاصل می‌شود. هادرونها نیز می‌توانند حامل اعداد کوانتوم دارای تعامل ضعیف همچون ایزواسپین (یا زوجیت نوع- G)، و شگرفی باشند. تمام کوارکها یک عدد کوانتومی افزایشی و ابقا شده به نام عدد باریون (B) دارند که معادل ۳/۱+ برای خود کوارکها و مقدار ۳/۱- برای ضد کوارکها است. این یعنی آن که باریونها- گروه‌های سه کوارکی- عدد باریونی ۱ = B دارند در حالی که مزونها دارای عدد باریونی ۰ = B می‌باشند.

هادرونها وضعیتهای تحریک شده‌ای تحت عنوان ارتعاشات دارند. هر هادرون در وضعیت عادی می‌تواند وضعیتهای تحریک شده مختلفی داشته باشد؛ طی آزمایشهای فیزیک ذرات صدها نوع ارتعاش برای آنها مشاهده شده‌است. ارتعاشات بسیار سریع (طی حدود ۲۴- ۱۰ ثانیه) در اثر نیروی قوی هسته‌ای تخریب می‌شوند.

در فازهای دیگر ماده پویافام کوانتوم QCD، هادرونها از بین می‌روند. مثلا، در دما و فشار بسیار زیاد، در صورت وجود اعداد تعاملی ضعیف در کوارکها، نظریه پویافامی کوانتوم (QCD) پیش بینی می‌کند که کوارکها و گلوؤن‌ها بطور ضعیف با هم تعامل نموده و دیگر درون هادرونها محدود نخواهند شد. این خصوصیت به عنوان آزادی مجانبی شناخته می‌شود که به لحاظ آزمایشگاهی در مقیاسهای انرژی بین یک گیگا الکترون ولت (Gev) و یک ترا الکترون ولت (Tev) [۲] مورد تایید قرار گرفته‌است.


باریونها

کلیه انواع شناخته از باریون‌ها از سه کوارک ظرفیت تشکیل می‌گردند، و بنابراین از گروه فرمیون‌ها هستند. آنها دارای عدد باریونی ۱ = B هستند، در حالی که در ضد باریونها (که از سه ضد ذره کوارک تشکیل شده‌اند) عدد باریونی ۱- = B است. باریونها حاوی یک جفت ضد کوارک اضافی هستند که پنتاکوارک نامیده می‌شود. شواهد مربوط به وضعیتها طی آزمایشهای متعدد در اوایل سال ۲۰۰۰ حاکی از آن بوده اگرچه این باور از آن زمان تاکنون مورد تکذیب قرار گرفته‌است. هیچگونه مدرکی درباره حالات باریون حتی با جفت کوارک- ضدکوارک بیشتر وجود ندارد.


مزونها

مزونها باریون‌هایی هستند که از یک جفت کوارک- آنتی کوارک تشکیل می‌شوند. عدد باریونی آنها ۰ = B است. نمونه‌هایی از مزونها معمولا در آزمایشهای فیزیک ذرات تولید می‌شود از جمله پیون‌ها و کائون‌ها. پیون از طریق ته نشست قوی نقش نگهدارنده بخشهای هسته اتم را به یکدیگر ایفا می‌کند. مزونهای فرضی بیش از یک جفت کوارک- ضد کوارک دارند؛ مزون از دو جفت کوارک- ضدکوارک به نام تتراکوارک تشکیل شده‌است. در حال حاضر هیچگونه مدرکی دال بر وجود آنها وجود ندارد. مزونهایی که خارج از طبقه بندی الگوی کوارک قرار می‌گیرند، مزونهای بیگانه خوانده می‌شوند. این مزونها شامل گلوبال‌ها (گلئونهای به هم چسبیده) و مزونهای دورگه می‌گردد (مزونها توسط گلئون‌های تحریک شده محدود می‌گردند).


منبع : از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد