دکیهان (Universe) پیدايښت هستوي تجربه ترسره شوه

(دبڅرکوفزیک لکچرنوټ : څلورمه برخه)

لیکوال  :  پوهنوال ډاکترنظرمحمد سلطانزی   ځدراڼ
دجرمني هیواد، نېټه :   داپریل میاشتې درېیم  ، ۲۰۱۰ زکال

سریزه :
دمارچ میاشتې په دیرشمه نیټه   ۲۰۱۰  زکال  دچارج شووبڅرکوترټولوستردایروي ‌ ‌ ډوله تعجیل کوونکي ماشین  داروپايي هیوادونوپه  هستوي څیړنیزمرکز     )  (CERN  کې یوځل بیا په کارپيل وکړ. دغه  تعجیل کوونکی ماشین چې   په نړۍ کې  هیڅ ساری نه لري    اولنډیز يې په    LHC  سره کیږي ، دهادرونو Hadron  اویا په بله وینا دهایدروجن اټوم  هستو  دمخامخ ټکرترټولوسترتعجیل کوونکي  (Large Hadron Collider ) په نامه سره یادیږي . د LHC تعجیل کوونکی دسویزهیواد ژنیوښارته  نږدې اودفرانسې اوسویز په ګډسرحدکې موقعیت لري    . نن ورځ  دنړۍ اتیا هیوادونوساینسپوهان  د LHC په  پروژه کې کارکوي  . د نوموړي ماشین په اوږدو کې دپروتونو دوو بنډلوته    Bunches    په دایروي شکله اویوه بل سره   مخالف خط السیر کې لږڅه د نور سرعت  په اندازه ( یانې درې سوه زره کیلومتره په ثانیه کې ) تعجیل ورکول کیږی  . په دې مانا چې د هادرونو Hadron  یوبنډل  دګړی ستنې خوځیدنې سره سم خوا  clock-wise اوبل بنډل يې  مخالف خوا counter-clockwise   دتعجیل کوونکي  په دایروي  مسیر کې راڅرخي . د LHC    دایروي خط السیرپه   څلوروځایونوکې ځانګړي دیدیکتورونه  Detectors ځای په ځای شوي دي چې هلته پروتونونه یوپر بل مخامخ لګیږي اوپیداشوې ذرې ، وړانګې  اودبڅرکونورفزیکي کمیتونه  لکه کتله ،  انرژي ، بريښنایزچارج  اوضربه  اندازه کوي  .
دمارچ میاشتې په دیرشمه نیټه  داروپايي هیوادونوپه  هستوي څیړنیزمرکز   CERN     کې فزیک پوها ن په دې بریالي شول چې  په LHC تعجیل کوونکي کې  د پروتونو  یوبنډل ته تردرې نیم تیراالکترون ولټ انرژي پورې    3,5 TeV  تعجیل ورکړي  .  په دې تجربه کې لومړی  دپروتونو دووپلوشویا بنډلوته ‌Beams   په مخالف خط السیر  کې تعجیل ورکول کیږی اوورپسې  په  اووه تیرالکلترون ولټ  انرژي  7 TeV    دیوبل سره مخامخ  ټکر کوي .  په پایله کې په زرګونو بنسټیزذرې منځ ته راځي چې دپيژندلوپه موخه یې اوس  میاشتې اوحتی کالونه په کاردي .
ساینسپوهان  غواړي چې دبڅرکوفزیک اودکیهان دپيدایښت په تړاو خوپه تیره بیا دهیګ ذرې Higgs-particles   په هکله   مالومات ترلاسه کړي .   دیوه انګریزفزیک پوه پیترهیګز  Peter Ware Higgs   له خوا داسې وړاندوینه شوې ده  چې دکائیناتودپیدایښت په پیل کې یانې  غټ ټس   (Big Bang)     څخه سمدلاسه  وروسته هغه بنسټیز‌ ذ‌‌رې چې پیداشوې وي   کتله  یې نه درلودله .  خوبیایوه خدایې ذره   The God Particle  پيداشوه چې  نوروپیداشووبنسټیزذرو ته یې کتله ورکړه . اوس دغه وړاندویل شوې  ذره دفزیک پوه پیتر هیګزذرې په نامه سره یادیږي   .

اټوم  ( Atom) : 
   په یوناني ژبه کې اټوم د(نا ویشونکی )  مانا لري  اودیوه عنصر ترټولوکوچنۍ ذره ده چې دهغه عنصرټول خصوصیات پکې شتون لري . که څه هم یواټوم  د کیمیاوي طریقوله پلوه لا نور  دتجزیې وړنه دی ، خودفزیکي کړنلاروپه مرسته کیدای شي  چې اټوم  لانورهم په کوچنیوذروتجزیه شي .  دیادولووړده چې داټوم  څخه لانورې کوچنی تولیدشوې  ذرې دهمغه عنصرخواص دلاسه ورکوي .اټوم  دیوې مثبت چارج شوې هستې اودمنفي چارج شووالکترونوڅخه جوړدی . داټوم  په  پوښ  کې الکترونونه  دیوې منفي چارچ شوې اوريځ  په توګه  په توپیرلرونکومدارونو اوواټن کې پراته دي چې دهستې په شاوخواڅرخیږي . دغه مدراونه  دانرژي یوټاکلی لیول په ډاګه کوي . داټوم  الکترونونه دکولومب بريښنایزقواو Coulomb force  په مرسته د هستی سره تړون لري  او هغوی دتعادل په حالت کې ساتي .   بلخواداټوم  په هسته کې بریښنایزمثبت چارج شوي پروتونونه اوبریښنایزخنثی نیوترونونه هم شتون لري  چې دهستوي قواوپه مرسته  هره ذره دبلی ذرې سره کلکه تړلې ده . یوازې دهایدروجن اټوم  یوایزوټوپ په خپله   هسته کې  یوپروتون لري  خونیوترون نه لري . څرنګه چې داټوم   په مدارونوکې دالکترونوشمیراوداټوم  په هسته کې دپروتونوشمیر  سره یوشان دی نوله دې کبله اټوم  په بریښنایزتوګه  بهرته خنثې خواص ښيي  . داټوم  په هسته کې دپروتونوشیردیوې خوا دهمغه عنصر کیمیاوي خواص اودبلې خواپه پریودیک جدول کې داټوم  نمبرتعین کوي . هغه اتومونه چې په هسته کې یې  دپروتونوشمیرسره یوشان وي خودنیوترونوشمیریې دیوبل څخه توپیرولري دهمغه عنصردایزوټوپوپه نامه سره یادیږي .  داټوم  لږڅه ټوله کتله  په هسته کې راټوله شوې ده . دهریوه اټوم  کتله دنسبي کتلې په مرسته پیژندل کیږي . دیوه اټوم  نسبي کتله  هغې کتلې ته ویل کیږي چې ګڼه  دکاربن کتلې دوولسمې  برخې)   (     څخه څوځله  ستره  برخه  تشکیلوي . په بله وینا  دکاربن اټوم  ایزوټوپ         دوولسمه برخه داتومي کتلې واحدپه توګه ټاکل شوی دی چې کتله یې مساوي ده له  :  ،        ، ترټولوسپک اټوم  دهایدروجن اټوم  دی چې کتله یې         ، اوترټولودروند اټوم  دسرپ فلز اټوم  دوه سوه اته ایزوټوپ    دی چې کتله یې    قیمت لري.

 پروتون  (Proton)  :
په ۱- شکل کې دیوه پروتون جوړښت ښوول شوی دی . پروتون یوه مثبت چارج شوې بنسټیزذره ده چې دهریوه اټوم  په هسته کې پیداکیږي .   پروتون دهایدروجن اټوم  هستې څخه ترلاسه کیږي کله چې دهایدروجن اټوم  څخه الکترون لري شي .
  پروتون ددریوبنسټیزذروڅخه جوړشوی دی چې د کوارک   quark  په نامه سره یادیږ ي .کوارک  هم  دوه توپيرلرونکي ډولونه لري  چې دپورته کوارک اوښکته کوارک په بڼه ښوول کیږی  . په بله وینا پروتون  د دوه پورته کوارک  اویوشکته کوارک (2 ‘up’ quarks and 1 ‘down’ quark)  څخه جوړدی .  دپروتون په منځ کې همدغه  دوه پورته کوارک اویوښکته کوارک د غښتلوهستوي قواو داغیزې له کبله دیوبل سره  کلک ساتل کیږي . دکورارک خپل منځی غبرګون دګلون   Gluons  تړون په مرسته ښوول کیږي .

 
۱- دیوپروتون بنسټیز جوړښت اودهغه سپين  Spin  وکټوراویاپه بله وینا دڅرخیدلومحورپه غښي ښوول شوی دی (4)

 یو پروتون  ددووپورته کوارک  (UU) اویوه ښکته کوارک  (d)  څخه جوړدی . نوموړي کوراکونه دهستوی غښتلو قواوپه مرسته کلک تړلي دي  چې دګلون   Gluons   ځنځیري ډوله اړیکې په ډاګه کوي  . پروتون دفرمیون دډلې څخه دی اوسپین یې نیم  عدددی   Spin-½    . په لومړي شکل کې دیوه پولارایزشوي پروتون بڼه polarized proton  په غښي ښوول شوی ده  (1) .
 

 
۲- شکل   : ددووپروتونوترمنځ مخامخ ټکرښوول شوی دی  (5)

 په  دویم – شکل  کې  دوه پروتونونه  p   چې په خپل محورراڅرخي او مخالف سپین لري   opposite spin  په  لوړسرعت  سره مخامخ یوپربل لګیږي . په لومړی پړاوکې  دکیڼ اړخ پروتون کوارک  q  ذره دښي اړخ پروتون p   د ګلون  g   تړون سره غبرګون کوي . په پایله کې   یوفوتون photon    اوګڼ شمیرفوکس شوي  نوی کوارکونه منځ ته راځي . دکوارکونو تولیدشوی  مخروط ډوله  بنډل  (پلوشه ) چې په دریوغشوښوول شوی دی دجیت   jets    په نامه سره یادیږي  .  په  دغه هستوي تعامل کې   دجیت ذرو اوفوتون وړانګو دتولیدکچه  په دې پورې اړه لري چې ګڼه دټکرکوونکوپروتونوسپين  دیوبل په اړوندپه  مخالف سمت کې   اوکه  په  یوشان  سمت  کې څرخي . 

بنسټیزذرې    ((Elementary particle   :
 بنسټیزذرې  هغو ذرو ته ویل کیږي چې داوسنېو تجربواوپوهې له مخې په نوروکوچنیوبرخونه ویشل کیږي . بنسټیزذرې دکیهان دپيدايښت په ترځ کې منځ ته راغلې دي اوورپسې نورې ِِغټې ذرې پیداشوې دي . دبڅرکوپه ستاندارډموډل Standard Model کې بنسټیزذرې عبارت دي له : کوارکزQuarks، لیپټونز   Leptons  ،ګوج بوزونز،        gauge bosons
بنسټیزذرې په دوه ډوله ویشل شوې دی .  یوه ډله یې دفرمیون  Fermions  اوبله ډله یې دبوزون Bosons  په نامه سره یاديږی .  فرمیون عبارت دي له : کوارک  Quarks  اولیپتونز Leptons

ګوج بوزون ) (gauge bosons  : عبارت دی له . فوتون γ ، ګلون g ، چارج لرونکي بوزون W±  ،  خنثی بوزون Z0 اوګراویتون  graviton

هیګزبوزون  (  Higgs boson (:
هیګزبوزون دبڅرکودستانډارډموډل  Standard Model     اوولسوبڅرکو   17 Particles څخه  یواځینۍ ذره  ده چې لاتراوسه دتجربوله لارې  نه ده پیداشوې خو په ستانداردموډل کې یې وړاندوینه  شوې ده . دنوموړې ذرې دثابتولولپاره لوړانرژي تعجیل کوونکې آلې پکاردي . دبیلګې په توګه لکه    LHC تعجیل کوونکی ماشین . دتیورې له مخې دهیګزبوزون پیدایښت هغه مهال شونی دی چې پروتونوته لږترلږه څوارلس تیرالکلترون ولټ تعجیل ورکړشي اوبیا دیوبل سره مخامخ ټکروکړي  . هیګز ذره چې لنډیزيې په   H سره ښوول کیږی مادې ته دکتلې فزیکي کمیت  ورکولولامل ګرځي.  په دې مانا چې دهیګزپه ساحه کې که یوه ذره ځای په ځای شي چې ترمخه  د  کتلې خاونده نه  وه   خودهیګزذره کولای شی چې  مطلوبې  ذرې ته کتله ورکړي .
  دهیګز کړنلاره  دیوډول بڅرکو ځانګړی غبرګون بیان کوي چې دهیګزساحې Higgs-Field    په مرسته  یې  ترسره کوي  .  دهیګزساحه   بیا په خپل وارسره دخپل ځان دغبرګون په پایله کې یوه نوې ذره منځ ته راولي . دغه نوې پیداشوې   ذره چې دهیګزذره ورته وایوداسې  ځانګړتیاوې ښيي چې د نوروبنسټیزذروسره  غبرګون کوي . په پایله کې  دهیګز  ذره ددې لامل ګرځي چې نوروبنسټیز ذروته کتله ورکوي .
 په ۳- شکل کې   د    Feynman diagram    ښوول شوی دی  چې که  دوه پروتونونه دیوبل سره ټکروکړي ،  نودهیګز  Higgs  ذره تولیدکیږي . نوموړې ذره د H     په توري ښوول  کیږي .

 
 
۳: دهیګزبوزون   Higgs boson  دتولیدهراړخیزې کړنلارې ښوول شوې دي(3)

۳- شکل :  دهیګزذرې    Higgs boson  دتولید  ځینې هستوي تعاملونه پرلپسې ښوول شوي دي چې د کوارک quark    اوګلون   Gluons  دویلې کیدنې په کړنلار ه کې منځ ته راځي .   دبیلګې په توګه :
لومړی : دوه ګلون  g  سره ویلې کیږي اوپه پایله کې دهیګزبوزون  H   منځ ته راځي
دویم :  دوه کوارکونه q     سره یوځای کیږی  چې هریویې  په دوو W- bosons     اویا دوو Z- bosons    باندې تجزیه کیږي اوپه پایله کې  H  دهیګزبوزون     Higgs boson  منځ ته راځي
  درېیم : دوه ګلون  g  په  پورته   کوارک   t quark  اوضدپورته  کوارک   Top antiquark ( t )   تجزیه کیږی اوورپسې هغوی ویلې کیږ ي اوپه پایله کې  یوه خنثی  هیګزذره   Higgs منځ ته راځی .

ستانداردموډل (بنسټیزموډل (Standard Model)  :
ستانداردموډل دبڅرکوفزیک دڅانګې  یوداسې تیورېتیکي موډل دی چې په طبیعت کې دڅلوروپيژندل شووفزیکي متقابل بنسټیزغبرګونونو fundamental interaction  څخه درې بنسټیز غبرګونونه  بیان کولای شي . په بله وینا دبڅرکوستانداردموډل دبنسټیز غبرګونونو او د بنسټیزقواو  fundamental force هغه  میخانیزم تشریح کوي،  چې ګڼه څرنګه کوچنۍ ذرې دیوبل سره متقابل غبرګون کوي کوم چې دلیدلووړکائینات ورڅخه جوړشوی دي  . په طبیعت کې  دذراتوترمنځ څلور فزیکي متقابل بنسټیزغبرګونونه پيژندل شوي دي . په بله وینا په طبیعت کې څلورځواکونه شتون لري .
لومړی :  زوروره هستوي قوه (زورورهستوي غبرګون  strong interaction  )  : دغه قوه داټوم  په هسته کې دپروتون اونیوترون ترمنځ غبرګون کوي  اوهغوی سره یوځای کلک ساتي . بلخوا همدارنګه دهادرونوپه منځ دکوارکونوترمنځ هم هستوي قوه غبرګون کوي اوهغوی دیوبل سره کلک تړي . داټوم  هستې په منځ کې نیوترون اوپروتون ته هادرون ویل کیږي  چې په ټولیزه توګه نوکلیون (nucleons ) جوړوي . دزورورغبرګون تړون  ذرې ته ګلون  Gluons   ویل کیږي اودهغوی دډلې څخه یې اته ډوله اویاپه بله ژبه د رنګه چارجونو اته ډوله حالتونه شتون لری .
دویم : کمزورې هستوي قوه  (کمزوری هستوی غبرګون  weak interaction): دفزیک څلوروبنسټیزقواوڅخه یوه قوه تشکیلوي . نوموړی قوه په لنډواټن کې غبرګون کوي اودضربې ( impuls ) اوانرژي دراکړې ورکړې قوانین سمبالوي  . همدارنګه  دهستوي تجزیې په چاودنه کې اغیزمنه برخه لري . دبیلګې په توګه لکه د بیتا په تجزیه کې  beta decay چې په ځینوهستوکې منځ ته راځي .
درېیم : الکترومقناطیسي قوه (electromagnetism ) : هغې قوې ته ویل کیږي چې دبريښنایز چارج شووذروترمنځ غبرګون کوي . هغه سیمه چې نوموړې قوه پکې اغیزه کوي دالکترومقناطیسي ساحې په نامه یادیږي . په الکترومقناطیسي ساحه کې بریښنایزساحه اومقناطیسي ساحه شتون لري چې دژوندانه په ډیروبرخوکې یې اغیزې څرګندې دي  . په تیره بیا لکه رادیوتلویزیون ،مخابره اوکمپیوترساینس .
دپام وړ : په طبیعت کې یوه څلورمه  قوه هم شتون لري چې د جاذبې قوې Gravitation په نامه سره یادیږی . نوموړې قوه  دکائيناتوکتله لرونکوجسمونو لکه ستوري ،ځمکه ،میاشت ، سیارې  لمراونوروترمنځ اغیزه کوي اوهغوی یوبل ته سره  څکوي .  دجاذبې  قوه  دبڅرکوپه ستانداردموډل کې نه شي تشریح کیدلای .  داځکه چې دجاذبې قوه دماکرونړۍ یانې غټواجسامولپاره غوره نتیجه ورکوي خودکوچنیوذرولکه پروتون ،نیوترون اونورو بنسټیزذروکې دومره کمزورې ده چې هیڅ دپام وړنه ده . په دې مانا چې دیوه الکترون مسیر داټوم  په مدارونوکې دجاذبې قوې پر بنسټ نه شومحاسبه کولای . داځکه چې دیوه الکترون دتم ځای  اوضربه په  یوه  وخت کې       دکوانتوم میخانیک دقوانینوله مخې uncertainty principle   په بشپړه اودقیقه توګه مالوم نه دی  .دبیلګې په توګه دالبرت اینشټاین دعمومی نسبي تیوري له مخې کولای شوچې دسیارومدارونه ډیردقیق مالوم کړوخو برخلاف  داټوم  په هسته کې  دالکترونومدارو نه دمحاسبې وړنه دي .  همدالامل دی چې دجاذبې قوه په ستانداردمودل کې کارنه ورکوي اودپام څخه ایستل شوې ده . نن ورځ فزیک پوهان  هڅه کوي   چې یونړیوال فزیکي ریاضي معادله world formula  ترلاسه کړي کوم چې دکوچنیوذرواودغټواجسامولپاره اعتبارولري اودهغوی ترمنځ هراړخیزغبرګون دساحې اوقواوپه مرسته محاسبه کړای شي . په بله وینا دکوانتوم فزیک او دالبرت اینشټاین عمومي نسبي تیوری سره یوځای کړي .
په ستانداردموډل کې منل کیږي چې ماده matter  دفرمیونو fermions  څخه جوړه شوې ده په ستانډاردموډل کې دوه ډوله فرمیونه  منل شوي دی . یوډول بنسټیز ذره دکوارک   quarks اوبل ډول بنسټیزذره دلیپتون leptons په نامه سره یادیږی . په ټولیزه توګه په ستانداردموډل کې څلرویشت ۲۴ فیرمیونونه شتون لري چې دهغې جملې څخه یې شپږ ۶  کوارکونه دي اوشپږضدکوارکونه دي . په همدې توګه شپږ ۶ لیپتونونه اوشپږ ۶ ضدلیپتونونه منل شوي دي . شپږکوارکونه په ټاکلوتورولکه (u • d • s • c • b • t)   اوضدکوارکونه هم په ټاکلوتورو لکه (u • d • s • c • b • t);   باندې ښوول کیږ ي . دلیپتونولپاره یې هم همداسې درواخله : یانې  دلیپتون شپږبنسټیزذرې عبارت دي له  (e⁻ • μ⁻ • τ⁻ • νe • νμ • ντ)  او  دلیپتون شپږبنسټیز  ضدذرې لکه (e+ • μ+ • τ+ • νe • νμ • ντ).   په ستانداردموډل کې  غبرګون کوي  .

(دڅلورمې برخې پای)
په درنښت

اخذلیک :
1.  http://de.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson
3. www.particle.kth.se/.../Lectures/06B/atlas3.htm
4. www.physastro.iastate.edu/.../view.php?id=15
5. www.bnl.gov/discover/Fall_03/spin_2.asp