![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](https://rasekhoon.net/_files/thumb_images700/article/0032452.jpg)
نویسنده: محمد ارزنده نیا
مدل اتمی یوکاوا
در برابر این پرسش که چه چیزی پروتون های مثبت هسته را در کنار هم محکم نگه می دارد، فیزیکدان ها به این نتیجه رسیده بودند که نوترون ها به ناچار باید نقش سیمان نگهدارنده هسته را ایفا کنند. بدیهی است که چون نوترون خنثی است، نیروی نامبرده نمی تواند از نوع نیروهای الکتریکی باشد. دانشمندان در این زمینه به بررسی پرداختند تا اینکه دو سال پس از کشف نوترون یعنی در سال 1935 هیدکی یوکاوا(1) (متولد 1907) استاد دانشگاه اوزاکای ژاپن این فرضیه را پیشنهاد کرد، که نیروی هسته ای خاصی از نوع داد و ستدی، بین پروتون و نوترون وجود دارد و موجبات پایداری هسته را فراهم می سازد.یوکاوا مدعی شد که نیروی اتصال هسته ای دارای کوانتایی است که آن را مزون(2) نامیدند. به عبارت دیگر همان گونه که فوتون در واکنش با الکترون اتم هاست، مزون نیز در واکنش دائمی با نوکلئون ها یا هستک هاست. در نتیجه از نظر یوکاوا مزون ها می بایستی ماده چسبنده بین ذرات هسته باشند.
یوکاوا نشان داد که برای توضیح خواص مشهود نیروهای هسته ای از جمله پایداری هسته و با درنظر گرفتن فواصل کوتاه اعمال نیروی هسته ای، باید فرض کرد که این ذره جدید جرمی میان جرم یک پروتون و جرم یک الکترون داشته باشد. یعنی در حدود 10 بار سبکتر از پروتون و 200 بار سنگینتر از الکترون. همچنین این ذره فرضی می تواند دارای بار مثبت یا منفی یا خنثی باشد. در ابتدا به خاطر نام یوکاوا به این ذره فرضی نام یوکون ها را دادند. اما چون جرم این ذره میان دو جرم الکترون و پروتون محاسبه شده بود نام مزون را بر این ذره نهادند (مزون در زبان یونانی به مفهوم میان است). تا اینکه دو سال بعد فیزیکدان آمریکایی کارل دیوید آندرسون در سال 1937، وجود ذره های باردار مثبت و منفی را با همین جرم در اشعه کیهانی(3) کشف کرد که از طبقات بالای جو به زمین فرو می بارند. امروزه جهت دقت بیشتر، مزون یوکاوا را مومزون یا موئون(4) می نامند که تجزیه دو نوع مثبت و منفی آن به شکل زیر می باشند.
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324521.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324522.jpg)
بدین ترتیب تصویر زیر را از هسته خواهیم داشت: پروتون یک مزون مثبت از دست می دهد و به نوترون تبدیل می گردد؛ نوترون نیز مزون مزبور را جذب نموده و به پروتون تبدیل می شود. و یا عکس این واقعه اتفاق می افتد، نوترون با صدور یک مزون منفی به پروتون تبدیل شده و از ترکیب پروتون و مزون منفی نیز نوترون حاصل می گردد.
اما به زودی معلوم شد که مزون های یوکاوا بنا به دلایلی نمی توانند کوانتای میدان نیروهای اتصال هسته ای باشند. از جمله اینکه اشتهای هسته برای خوردن مزون ها چندین میلیون بیلیون کوچکتر از آن است که برای یک نیروی تبادل قوی لازم است، و اگر نیروهای میان پروتون ها و نوترون ها به یک تبادل همیشگی مزون های مابین آنها مربوط هستند، پس می بایستی این فعل و انفعال برقرار باشد.
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324523.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245213.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324524.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324525.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324526.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324527.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245214.jpg)
مدل اتمی پاول
مزون های یوکاوا کجا هستند؟ آزمایش های زیادی پیرامون هسته های رادیواکتیو به منظور یافتن این ذرات اسرارآمیز به عمل آمد، ولی هیچ اثری از آنها یافت نشد. به همین دلیل فیزیکدان ها به منبع سرشار ذرات بنیادی، یعنی پرتوهای کیهانی روی آوردند. در آن موقع براساس محاسبات یوکاوا، جرم مزون در حدود 200 برابر الکترون درنظر گرفته می شد، اما مزون ها از هرگونه برخوردی با هسته ها خودداری می کردند و با نوترون ها چندان اختلافی نداشتند و با پروتون ها، در چارچوب روابط متقابل الکتریکی روبرو می شدند. لذا فیزیکدان ها تردید کردند که این ذره همان چیزی باشد که در انتظارش بودند. آنها ذره ای پر انرژی می خواستند که خیلی شدید با پروتون و نوترون ها ترکیب شود و بین آنها رد و بدل گردد.اولین رآکتورها و بمب های اتمی ساخته شدند ولی باز هم این ذره اسرارآمیز و کوچک رخ نمی نمود. تا اینکه سرانجام در سال 1947 سیسیل فرانک پاول(5) (1969-1903) فیزیکدان انگلیسی و همکارانش اکشیالینی(6) از ایتالیا و لاتزا(7) (لاتس) از برزیل بر صفحه عکاسی رد ذره جدیدی را یافتند که در اشعه کیهانی وجود داشت. این ذره، باز هم مزون بود ولی جرم آن به جای اینکه 207 برابر جرم الکترون باشد 273 برابر آن بود. مزون اخیر را برای تشخیص دادن از مزون قبلی، پی مزون(8) نام نهادند. پی مزون یا پیون با ذرات هسته ای خیلی شدید برخورد می کرد و حتی انرژی آن به اندازه ای بود که می توانست هسته ای را که با آن روبرو می شود، متلاشی نماید. و بدین گونه بود که کوانتوم میدان نیروهای اتصال هسته ای کشف شد.
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324528.jpg)
در سال 1950 نیز پی مزون صفر، یا پیون خنثی با جرم 264 برابر جرم الکترون و بدون بار الکتریکی کشف شد که به دو فوتون تجزیه می شود.
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/00324529.jpg)
از نظر پاول این پی مزون ها هستند که پروتون ها و نوترون ها را در هسته نزدیک به هم نگه داشته و پایداری هسته را ایجاد می نمایند.
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245215.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245216.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245210.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245211.jpg)
![مزون ها کجا هستند؟ مزون ها کجا هستند؟](/userfiles/Article/1392/04/02/003245212.jpg)
پی نوشت ها :
1ـ Hideki Yukawa
2ـ Meson
3ـ Cosmic Rays
4ـ Muon
5ـ Powel
6- Occhialini
7ـ Lattes
8ـ Pi-Meson
ارزنده نیا، محمد، (1387) اتم و الفبای کتاب طبیعت، تهران: اطلاعات، کتابهای سپیده، چاپ سوم