آفرینش جهان

 

جهان چیست؟

این دنیای بی پایان که با تولد و مرگ، محل زندگی ماست، چیست؟

زمان چندانی از گفته " ادوین هابل " دانشمند بزرگ (1889-1953)  نمی گذرد:

" جهان در حال گسترش است؛ زیرا ابرخوشه ها، خوشه ها، کهکشان ها، ستاره ها و تمام اجرام این جهان در حال دور شدن از ما هستند؛ به بیان دیگر، همه چیز در این دنیا در حال دور شدن از چیزهای دیگر است".

 

به همین دلیل، انیشتین (1955-1879)، نظریه نسبیت عام خود را مطرح کرد و این فکر را که (( اگر جهان در حال گسترش است، پس باید در ابتدا در اثر یک انفجار به وجود آمده باشد)) ، پیش روی دانشمندان گذاشت.

دو ویژگی، نزدیک بودن این دو نظریه را به واقعیت، تأیید می کند:

اول این که، فاصله ستارگان و سایر اجرام آسمانی با ما در حال زیاد شدن است و اندازه گیری این دور شدن ها، وسیله خوبی برای اندازه گرفتن فاصله ستارگان و ... در اختیار ما گذاشت.

دوم، وجود" پرتوهای بازمانده کیهانی = Cosmic background radiation" یا فسیلی که از هر جهت به طور یک سان در حال تابش هستند، نشان می دهد که این پرتو ها باید از یک نقطه و جایی سرچشمه گرفته باشد.

پرتو های الکترومغناطیسی، اولین بار در سال ١٣٣٩ شمسی  شناخته شدند. در سال ١٣٦٩  شمسی، ماهواره ای  به نام " کاب" و ابزارهای پیشرفته دیگر مشخص کردند که این پرتوها با اختلاف دمای کمی در فضا پراکنده هستند. دمای میلیارد درجه ای این پرتوها در ابتدای به وجود آمدنشان، اکنون بعد از مسافرتی ١٥ میلیارد ساله به -٢٧٠  درجه سانتی گراد رسیده است.

با استفاده از نظریه های انیشتین و با استفاده از آزمایش های پیشرفته، دانشمندان متوجه شدند که حدود ١٥ میلیارد سال پیش، در لحظه ای که می توان آن را 01/0 ثانیه پیش از انفجار دانست، جهان در حالت تراکم و فشردگی مولکولی بی نهایت شدیدی قرار داشته است؛ به طوری که غلظت آن، صد برابر غلظت آب، اندازه اش 10^-33 سانتی متر و دمای آن حدود صد تریلیون درجه سانتی گراد بوده است (چنین ذره ای را "ذره پلانک" یا فریدمُن می گویند).

در این شرایط که ماده در بالاترین حد تراکم و فشردگی است، ناگهان منفجر می شود؛ زیرا طبق قوانین فیزیک، تراکم بیش تر از این، دیگر امکان پذیر نیست!

بلافاصله بعد از این انفجار که آن را " انفجار بزرگ"، " مهبانگ" یا " Big Bang" نامیده اند، دمای جهان به سرعت پایین می آید و در طی چند ثانیه به حدود ١٠٠ میلیارد درجه سانتی گراد می رسد. در این حالت، ذرات بسیار کوچکی که آن ها را ذرات بنیادی می نامند، وارد عمل می شوند.

جهان بعد از انفجار بزرگ

 

بلافاصله بعد از لحظه انفجار، ذرات بسیار ریزی که در ادامه به خصوصیات آن ها اشاره خواهیم کرد، مانند پروتون و پاد پروتون، نوترون و پاد نوترون، تحت تأثیر فوتون های بسیار پر انرژی، همدیگر را نابود کرده و با این کار، فوتون های بیش تری وارد صحنه نبرد می شوند!

فوتون ها تولید کننده نیروهای الکترومغناطیسی اند. آن ها به شکل موج به حرکت در می آیند و به صورت ذره به مقصد می رسند (دو گانگی موج – ذره). فوتون،" کوانتوم" یا واحد تشکیل دهنده پرتوهای الکترومغناطیسی از جمله نور، است.

هر چه انرژی یک فوتون زیاد شود، طول موج آن کوتاه تر می شود؛ به عنوان مثال اگر یک قطعه آهن را حرارت دهیم، رنگ آن از قرمز به سمت زرد شدن و در نهایت آبی شدن می رود؛ یعنی ابتدا فوتون های قرمز، بعد نارنجی، زرد، سبز، آبی و ... از آن ساتع می شوند و می دانیم که طول موج رنگ قرمز، بلند تر از نارنجی و طول موج آبی، کوتاه تر از سبز است.

 

حال به ادامه بحث خود، یعنی لحظات بعد از انفجار برمی گردیم:

یک دقیقه بعد از انفجار، فوتون هایی که انرژی آن ها نسبت به لحظات قبل تر، کم تر شده است، وظیفه دیگری به عهده می گیرند؛ یعنی با تأثیر روی نوترون ها، آن ها را به پروتون و الکترون تبدیل می کنند. این واکنش را"نابودی ذره بتا" می نامند:

بعد از گذشت ٣ تا ٤ دقیقه، دمای جهان به حدود یک میلیارد درجه سانتی گراد می رسد. اما همین دما برای ترکیب دو عدد پروتون و دو عدد نوترون کافی است تا یک هسته آلفا یا هلیوم به وجود بیاید. در این جا به دلیل کمبود اولیه نوترون در طبیعت است که ترکیب این لحظه جهان را ٧٤ درصد هیدروژن و ٢٦ درصد هلیوم تشکیل می دهد؛ زیرا برای تشکیل هسته هلیوم، نوترون لازم است.

در ادامه ماجرا، جهان در حال گسترش بوده و صدها هزار سال از تشکیل هسته های هلیوم و هیدروژن که هر دو دارای بارهای مثبت اند، گذشته است؛ ولی هنوز هم الکترون ها به علت دمای فوق العاده زیاد نمی توانند به نوکلئون ها (پروتون ها و نوترون ها) متصل شده و ذره یا اتم خنثی را تشکیل دهند.

به همین دلیل، الکترون ها آزادانه در میان نوکلئون ها  حرکت کرده و  محیطی را که "پلاسما" نامیده می شود، به وجود می آورند. در پلاسما تمام ذرات ریز باردار (الکترون ها و نوکلئون ها) با پرتوهای الکترومغناطیسی، بر هم کنش می کنند و فوتون ها به شدت با این ذرات باردار برخورد کرده و به رقص زیگزاگی خود ادامه می دهند.

حدود ٥ میلیارد سال دیگر بعد از انفجار بزرگ، پرتوهای الکترومغناطیسی پر انرژی (فوتون های پر انرژی) دیگر مانع کار اتم ها و برخوردهای آن ها نمی شوند؛ بنابراین اتم ها به دور یکدیگر جمع شده و ابرهای گازی ایجاد می کنند.

ابرهای گازی تحت تأثیر نیروی جاذبه در حال افزایش خود، بیش تر و بیش تر به هم فشرده شده و ستارگان اولیه، کهکشان ها، خوشه ها و ابرخوشه های کهکشانی را به وجود آوردند.

کهکشان راه شیری

ذرات بنیادی بسیار ریز

 

 

ذرات تشکیل دهنده پروتون

 

نمایی کلی از انفجار بزرگ را در شکل زیر می بینید. روی شکل کلیک کنید تا به طور واضح، اتفاقاتی را که بعد از انفجار بزرگ افتاده است، ببینید.

 

 

دموکریت، فیلسوف یونانی( 370-460 قبل از میلاد)  عقیده داشت:

 

همه چیز، حتی بدن انسان از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ساخته شده است.

 

در قرن نوزدهم، بیش تر دانشمندان بدون این که اتم را دیده باشند، وجود آن را پذیرفتند و ما امروزه تنها به کمک میکروسکوپ هایی خاص می توانیم از تک تک اتم ها عکس بگیریم و می دانیم که اتم ها از ذرات ریزتری به نام پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده اند.

 

داستان در همین جا پایان نمی یابد؛ در دهه ١٩٦٠ میلادی بود که دانشمندان اعلام کردند که همین ذرات ریز از ذرات بسیار ریزتری ساخته شده اند ؛ بعضی از آن ها، " کوارک" نام گرفته اند. شاید به زودی بتوانیم از کوارک ها نیز عکس بگیریم!!!

به نظر شما با این توصیف های بالا، درست نیست که بگوییم :

 

 

 <<هر جرمی که بُعد داشته باشد، تقسیم شدنی است>> ؟!

 

اما کوارک ها  تنها اجزای اصلی مواد نیستند. ذرات بسیار ریز دیگری به نام " لپتون ها" نیز به همراه کوارک ها مواد را می سازند.

 

 

ذرات ریز دیگری نیز وجود دارند که می توان آن ها را" عامل انرژی" و نیرو  دانست. این ذرات به فراوانی در طبیعت یافت شده ونام آن ها "بوزون" است  که به شکل موج  ظاهر شده  و چهار  نیروی  شناخته  شده  فیزیک هسته ای را تولید می کنند. روی تمامی شکل های زیر کلیک کنید تا دقیق تر ببینید.

 

 

هسته های اتمی و نیروهای آن ها

 

این نیروها عبارتند از:

نیروی ضعیف هسته ای، نیروی قوی هسته ای، نیروی گرانشی و نیروی الکترومغناطیسی.

 

بوزون ها به دو گروه عمده تقسیم می شوند:

بوزون هایی که از کوارک ساخته شده اند و بوزون هایی که از کوارک ساخته نشده اند.

 

بوزون هایی که از کوارک ساخته نشده اند، عبارتند از:

فوتون ها، گراویتون ها، گلوئون ها و بوزون های حامل.

 

فوتون ها در دماهای میلیاردها درجه ای طبیعت به وجود آمده اند، نه تنها دارای عمر ابدی هستند، بلکه فراوان ترین ذرات موجود در جهان نیز هستند؛ به طوری که به ازای هر یک اتم، یک میلیارد فوتون وجود دارد. انسان نیز توانسته است به هنگام شکافتن هسته اتم (در انفجار اتمی) و در اتصال هسته اتم (انفجار هیدروژنی)، با تبدیل ماده به انرژی، مقادیر عظیمی از فوتون های پر انرژی مانند فوتون های رادیواکتیو (اشعه گاما) و ... را به وجود آورد. میزان انرژی به دست آمده از مقدار معینی از ماده را با فرمول مشهور انیشتین می توان اندازه گرفت:

E = mC²

 

در این معادله، E مقدار انرژی به دست آمده، m جرم ماده و c سرعت نور در خلأ است.

 

بوزون هایی که از کوارک ساخته نشده اند

 

فوتون ها در واکنش های گوناگون مانند تبدیل ذرات ریز به یکدیگر، نقش اساسی دارند. دفع شدن دو ذره بنیادی با بار مشابه از هم و جذب دو ذره بنیادی با بارهای متضاد به یکدیگر، با مبادله فوتون میان آن ها صورت می گیرد.

 

مسیر برخورد فوتون ها در اتاقک ابر

 

زمانی که یک الکترون، یک فوتون با انرژی کافی را جذب یا دفع کند، به "پوزیترون" یا "پاد الکترون" تبدیل می شود. اگر یک الکترون با پوزیترون برخورد کند،  هر دو نابود می شوند  و یک فوتون  ایجاد می شود. این پدیده نیز معادله انیشتین را تأیید می کند و نشان دهنده تبدیل ماده به انرژی است.

 

 

مقایسه ابعاد ذرات ریز درون اتم

 

اگر به اطلاعات دقیق تری راجع به بقیه ذرات مانند گلوئون، گراویتون و بوزون های حامل علاقه دارید، می توانید به کتاب "دهر" نوشته دکتر حسین سالاری  مراجعه نمایید.

 

 

برگرفته از کتاب " دهر" ، نوشته "دکتر حسین سالاری"

نظرات شما عزیزان:

reza

ساعت1:47---15 ارديبهشت 1393

وبلاگ درحد فول اچدی یعنی این

رضا محمدپور

ساعت21:38---14 ارديبهشت 1393

سلام آقای علیپورعزیز وبلاگتون درحدتیم ملیه درضمن روز معلم مبارک@}<img src="http://loxblog.com/images/smilies/smile%20(25).gif" width="18" height="18"><img src="http://loxblog.com/images/smilies/smile%20(3).gif" width="18" height="18">

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: