همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: وقتی به آغاز جهان نگاه می‌کنیم، کوچک‌ترین اجزایی که به نظر ساده می‌رسند، اسراری دارند که هنوز از بسیاری از آن‌ها آگاهی نداریم؛ از کوارک‌ها تا غول بی‌پاسخ دینامیک کوانتومی.
سفر علمی در جست‌وجوی زیرساخت واقعی ماده
از دوران باستان، انسان در جست‌وجوی پاسخ این سوال بوده که چه موجودی، کوچک‌ترین جزء هستی است. اتم یونانی‌ها روزگاری نماد "بی‌تقسیم‌ترین" بخش علم بود. اما پژوهش‌های قرن بیستم نشان دادند که ذراتی مانند پروتون، نوترون و الکترون زیرساخت واقعی ماده هستند. این پروتون‌ها و نوترون‌ها به نوبه خود از ذراتی حتی ریزتر، به نام کوارک‌ها و گلوئون‌ها ساخته شده‌اند؛ ذراتی که به‌عنوان بنیادی‌ترین واحدهای شناخته‌شده ماده شناخته می‌شوند. حال باوجود درک عمیق‌تر، هنوز پرسش‌های بسیار سر جای خود باقی‌مانده‌اند: چگونه جرم پروتون شکل می‌گیرد؟ جرم گلوئون‌ها چیست؟ و آیا چیزی ساده‌تر و بنیادین‌تر از آن‌ها وجود دارد؟ این سفر علمی تازه آغاز شده است.
بیشتر بخوانیم:
راز و رمز پروتون: جرم از کجا می‌آید؟
جرم پروتون و نوترون تقریباً صد برابر مجموع جرم کوارک‌هاست. این بدان معناست که بخش عمده جرم آن‌ها از انرژی تعاملات گلوئون‌هاست؛ اما گلوئون‌ها خود جرم ندارند. این تناقض، چالشی اساسی در فیزیک است که هنوز پاسخ روشنی ندارد.
کوارک‌ها و گلوئون‌ها: ذرات بنیادی یا رازهای درونی؟
کوارک‌ها و گلوئون‌ها جزء ذرات بنیادی هستند؛ یعنی ترکیب‌پذیر نیستند. اما محدودیت‌هایی در درک کامل نحوه عملکرد آن‌ها وجود دارد. چرا رنگ‌بار کوارک‌ها موجب ایجاد ذرات بدون بار رنگ می‌شود؟ چگونه اسپین کل پروتون از ترکیب اسپین اجزایش حاصل می‌شود؟
کوچک‌تر از کوارک؟
کوچک‌ترین ابعادی که تاکنون توسط شتاب‌دهنده‌ها قابل‌اندازه‌گیری است، تقریباً ۵×۱۰⁻²⁰ متر است؛ یعنی بسیار کوچک‌تر از پروتون و نوترون. این یعنی کوارک‌ها قطعاً کوچک‌تر از این اندازه هستند، اما هنوز مقدار دقیقشان مشخص نشده است.
ذرات فرضی: آیا چیزی عمیق‌تر از کوارک‌ها هست؟
بعضی نظریه‌های فراتر از مدل استاندارد فیزیک، مانند فرضیه پرئون‌ها، پیشنهاد می‌دهند زیرِ کوارک‌ها نیز اجزای بنیادی‌تری وجود دارند. بااین‌حال تا کنون هیچ شواهد تجربی قطعی برای اثبات آن پیدا نشده است.
با گذر از اتم، به درون پروتون و نوترون رسیدیم؛ جایی که کوارک‌ها و گلوئون‌ها در زیرساخت ماده جای دارند. اما هنوز همان‌گونه که درک ما از این ذرات عمیق‌تر شده، پرسش‌های تازه‌ای نیز پدید آمده‌اند: جرم پروتون از کجا می‌آید؟ اسپین آن چگونه شکل می‌گیرد؟ آیا ذره‌ای ساده‌تر از کوارک وجود دارد؟ برای یافتن پاسخ‌ها، چندین آزمون جدید و فناوری پیشرفته در راه است. این جست‌وجو برای کوچک‌ترین ذره هستی، همچنان در قلب فیزیک روز باقی می‌ماند.
