Fisic na gCáithníní

Is éard is Fisic na gCáithníní ann ná craobh na fisice a dhéanas staidéar ar na comhábhair eiliminteacha de dhamhna agus de radaíocht (buncháithníní), agus an idirghníomhaíocht eatarthu. Tugtar freisin fisic ardfhuinnimh uirthi, toisc nach mbíonn mórán cáithníní eiliminteacha ar fáil faoi ghnáthimthosca sa nádúr, ach is féidir iad a chruthú agus a aimsiú le linn imbhuailtí fuinniúla cáithníní eile, mar a dhéantar i luasairí cáithníní. Tugann taighde sa réimse seo le fios go bhfuil liosta fada de cháithníní ann.

Cáithníní

Is teoiricí candamacha na teoiricí uile i bhfisic na gcáithníní, agus bíonn siméadracht lárnach iontu. Tá an damhna comhdhéanta as adaimh. Tá gach adamh comhdhéanta as núicléas agus leictreoin á thimpeallú, agus an núicléas comhdhéanta as prótóin agus neodróin. Tá fisic na gcáithníní dírithe ar na prótóin agus na neodróin seo, na cáithníní a bhfuil siad seo comhdhéanta astu, agus ar cháithníní gaolmhara eile. Tugtar cáithníní bunúsacha ar cháithníní fo-adamhacha a mheastar a bheith do-roinnte ina gcáithníní níos lú fós. Is iad seo na cáithníní damhna (na cuairc, na neoidríonónna, na muóin agus na tónna) agus na cáithníní fórsa (na glúóin, na fótóin agus bósóin W is Z). Is iad na príomhfhórsaí a fheidhmíonn idir na cáithníní seo an fórsa leictreamaighnéadach, an fórsa núicléach láidir, agus an fórsa núicléach lag. Déantar neamhaird ar an bhfórsa imtharraingthe sa chomhthéacs seo.

Faoi dheireadh na 1930idí bhí eolas faighte ar na prótóin, na neodróin agus na leictreoin, an t-eamhnú núicléach léirithe, agus an fhisic núicléach. Déanann fisic na gcáithníní iniúchadh ar struchtúr damhna ar leibhéal atá, ar a laghad, céim níos doimhne ná an fhisic núicléach. Sna turgnaimh is luaithe sa staidéar seo, rinneadh taighde ar na rianta a d'fhág gathanna cosmacha ar eibleachtaí fótagrafacha. Mar seo a fionnadh muóin (1937) agus pióin (1947). Ar dtús ceapadh gurbh iompróir fórsa núicléach an pión, de réir teoirice a chum Hideki Yukawa i 1935, ach tá teoiricí agus tuiscintí nua tagtha ina hionad sin, bíodh is gur féidir an fórsa idir neodróin is prótóin i bhfisic núicléach ísealfhuinnimh a shamhlú mar fhórsa atá idirghafa ag pióin.

Cuairc

Sna 1950idí léirigh staidéir eile ar ghathanna cosmacha agus turgnaimh le luasairí luatha go raibh cáithníní eile ann le maiseanna éagsúla. Léirigh cuid acu iompar aduain, mar cruthaíodh iad go héasca (rud a chuirfeadh in iúl gur trí fhórsaí láidre a cruthaíodh iad) ach mheath siad go mall (faoi mar gur fórsaí laga a bhí i gceist). Cumadh uimhir chandamach nua (aduaine) chun na torthaí seo a chuimsiú. Ina dhiaidh sin cumadh uimhreacha candamacha eile, le hainmneacha neamhghnácha eile, chun idirghníomhartha a braitheadh idir cáithníní a chuimsiú. Sna 1950idí-1960idí fionnadh cuid mhaith cáithníní nua agus athshondas, ina measc an frithphrótón (rud a chruthaigh go raibh frithcháithníní ann) agus an neoidríonó. Thug Murray Gel-Mann agus Yuval Ne'eman scéim rangaithe na gcáithníní isteach i 1961, bunaithe ar shiméadracht agus lipéadú nua ar na cáithníní, le huimhreacha candamacha cosúil le haduaine agus iseaghuairne.

I 1964 thuairimigh Gel-Mann agus an fisiceoir Meiriceánach Georg Zweig (1937-) go raibh cáithníní teibí mar bhunús leis an tsiméadracht, agus thug siad an t-ainm cuairc ar na cáithníní sin. Ach i dturgnaimh leis an luasaire líneach i Stanford, inar imbhuaileadh prótóin le leictreoin, taispeánadh go mb'fhéidir go raibh cáithníní taobh istigh de phrótóin le hairíonna na gcuarc. Bíodh is nár braitheadh na cuairc go díreach, meastar go forleathan gurb iad cáithníní bunúsacha na bprótón, na neodrón agus chuid mhaith de na cáithníní fo-adamhacha eile iad (nó níos bunúsaí ná mar a bhí ar eolas).

Beartaíodh teoiric iomlán an fhórsa láidir i 1973, ina gcuireann glúóin an fórsa láidir i bhfeidhm idir na cuairc agus crómaidinimic chandamach tugtha ar an toradh. Tuigtear fórsaí laga, a rialaíonn béite-mheath radaighníomhach, de réir mheath na gcuarc aonarach. Nuair a mheathann neodrón go dtí prótón, meathann u-chuarc amháin sa neodrón chuig d-chuarc móide leictreon móide frithneoidríonó. Roinneann cáithníní W is Z an fórsa lag, agus cuireann teoiric Glashow-Weinberg-Salam (1968) síos go sásúil air. Cuireann an leictridinimic chandamach síos ar idirghníomhartha leictreamaighnéadacha. Díríonn taighde an lae inniu ar fhadhbanna agus ar theorainneacha na dteoiricí seo a réiteach, agus ar iad a chur in oiriúint dá chéile agus don imtharraingt ar bhealach leanúnach.

Naisc

Réaltfhisic

Naisc sheachtracha

• The Particle Adventure - tionscadal oideachasúil atá ar siúl faoi choimirce an Particle Data Group, grúpa a bhaineann leis an Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
• symmetry magazine
• Nobes, Matthew (2002) "Introduction to the Standard Model of Particle Physics" on Kuro5hin: :::Part 1, Part 2, Part 3a, Part 3b.
• CERN - European Organization for Nuclear Research
• Fermilab