فیزیک ذرات بنیادی

معنی کلمه فیزیک ذرات بنیادی

معنی واژه فیزیک ذرات بنیادی

معنیفیزیک ذرات بنیادی یکی از شاخه‌های علم فیزیک می‌باشد، که به بررسی این که ماده از چه چیزی ساخته شده‌است می‌پردازد. در این شاخه از فیزیک به بررسی ماده در بنیادی‌ترین حالت ممکن یعنی کوچکترین اجزا تشکیل دهنده که به ذرات بنیادی معروف هستند پرداخته می‌شود.

با اضافه شدن مفهوم نیروها بررسی آن‌ها به صورت چند ذره دیگر و برهمکنش بین ذرات ماده و ذرات حامل نیرو بخش دیگری از فیزیک ذرات بنیادی را می‌سازد. نظریه با قبول اکثریت در این شاخه از فیزیک مدل استاندارد نامیده می‌شود.

ذرات مورد بررسی در این شاخه را می‌توان توسط آشکارسازهای ذرات نشان داد. این ذرات را به صورت مستقیم نمی‌توان آزمایش کرد و برای بررسی آزمایشگاهی برروی آن‌ها از اثرات آن‌ها استفاده می‌شود. بسیاری از اثرات پیش‌بینی شده در این نظریات در انرژی‌های بالا رخ می‌هد از این رو به این شاخه فیزیک انرژی‌های بالا نیز گفته می‌شود.

محتویات
تاریخچه

ابتدای فیزیک ذرات را می‌توان به قرن ششم پیش از میلاد و کارهای فیلسوفان اتمیست نسبت داد.

دوره کلاسیک
بررسی علمی ذرات تشکیل دهنده ماده در ۱۸۹۷ و کشف الکترون توسط تامسون شروع می‌شود. او مدل اتمی موسوم به مدل خمیری تامسون را معرفی کرد. با آزمایش پراکندگی رادرفورد این مدل رد شد و هسته اتم کشف گردید. رادرفورد مدل اتمی خود به نام مدل رادرفورد را معرفی کرد.در ۱۹۱۴ نیلز بور مدل اتمی خود را پیشنهاد کرد. توافق طیف اتم هیدروژن با نظریه بور بسیار جالب بود. در همین دوره هسته هیدروژن را پروتون نامیدند اما قادر به توضیح عدد اتمی عناصر دیگر نشدند. سرانجام با کشف نوترون توسط چادویک در سال ۱۹۳۲ دوره کلاسیک ذرات بنیادی به پایان رسید.

۱۹۳۲ - ۱۹۴۷
سه مبحث مهم در این دوره مطرح گشتند:

۱- مزون‌ها

سوالی که پیش می‌آمد این بود که چه چیزی پروتون‌های با بار مثبت را در هسته در کنار هم نگه می‌داشت؟ در ۱۹۳۴ یوکاوا وجود نیروی قوی هسته‌ای را پیش‌بینی نمود. اینشتین قبلا ذره‌ای را حامل نیروی الکترومغناطیسی توصیف کرده بود این ذره فوتون نام داشت. حال سوال این بود که آیا این نیروی جدید را هم می‌شود با یک ذره حامل نشان داد؟ که یوکاوا نام ذره پیشنهادی حامل این نیرو را مزون گذاشت. در سال ۱۹۳۷ این ذره در آزمایشگاه کشف شد.

۲- پادذره‌ها

در ۱۹۲۷ هنگامی که دیراک معادله شرودینگر را به صورت نسبیتی بازنویسی کرد به جواب عجیبی برخورد. به ازای هر جواب مثبت انرژی، یک جواب منفی نیز به دست می‌امد. دیراک این جواب‌ها را با نظریه حبابی توصیف کرد تا این که در دهه چهل میلادی فاینمن تعریف ساده‌تری برای این جواب ارایه داد، این جواب ها ذرات پادماده را توصیف می‌کردند. در ۱۹۳۱ پاد ماده الکترون، در ۱۹۵۵ پاد ماده پروتون در آزمایشگاه کشف شدند.

۳-نوترینوها

در ۱۹۳۰ بررسی واپاشی هسته خواص عجیبی را نشان می‌داد. مقداری از انرژی طی واپاشی گم می‌شد. پاولی پیش‌بینی کرد که ذره‌ای دیگر این انرژی را با خود حمل می‌کند. این ذره را نوترینو نامیدند. نوترینو سالها بعد در آزمایشگاه کشف شد.

با این اکتشاف‌ها گمان می‌رفت که تمام ذرات بنیادی یافته شده و مشکل توضیح داده نشده‌ای مجود ندارد.

جنگل ذرات
در سال ۱۹۴۷ راچستر و باتلر در اتاقک ابر پدیده‌ای جدید را مشاهده کردند. این یک ذره جدید بود پس از آن موجی از اکتشافات ذرات جدید به راه افتاد. این ذرات نوین را ذرات شگفت نامیدند چون خواص شگفتی داشتند.تعداد زیاد ذره‌ها و این که نمی‌توانستند این ذرات را دسته بندی کنند سردرگمی زیادی در فیزیک ذرات بنیادی به وجود آورد.

مدل کوارک و راه هشتگانه
در ۱۹۶۱ موری گلمان روشی برای دسته بندی ذرات کشف شده ارایه کرد. او جدولی که که به نام راه هشتگانه بود را ساخت که توسط آن می‌شد ذرات بنیادی کشف شده را دسته‌بندی کرد. این کار شبیه به جدول تناوبی مندلیف بود.

بر اساس این جدول در ۱۹۶۴ گلمان و شوایگ پیشنهاد کردند که در واقع این ذرات کشف شده خود از ذرات ریزتری تشکیل شده‌اند که این ذرات را کوارک نامیدند.

مدل کوارک بسیاری از خواص ذرات را به درستی پیش‌بینی می‌کرد ولی بنیان تجربی برای درستی مدل کوارکی وجود نداشت.

انقلاب نوامبر
در نوامبر ۱۹۷۴ دو تیم پژوهشی به صورت همزمان مزون جدیدی به نام مزون سای را کشف کردند. به این رویداد انقلاب نوامبر گفته می‌شود. بحث‌های زیادی در مورد ماهیت این ذره در گرفت ولی سر انجام تنها مدل کوارکی بود که توصیف درستی از این ذرات ارایه داد. این در واقع بر پایه چهارمین کوارکی بود که مدل کوارکی پیشنهاد می‌داد. پس از این کشف مدل کوارکی وجود شش کوارک را پیش‌بینی کرد.

مدل استاندارد
در ۱۹۷۸ سرانجام یک توصیف همه‌جانبه از ذرات بنیادی به وجود آمد که با این توصیف مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته‌می‌شود. مدل استاندارد هنوز هم در فیزیک ذرات کاربرد دارد.

ذرات زیراتمی

در فیزیک ذرات بنیادی ذرات زیادی مورد بررسی قرار می‌گیرند. در اینجا فهرستسی از این ذرات ارایه می‌شود.

ذرات بنیادی
سه خانواده اصلی وجود دارد :

۱- کوارک‌ها

۲- لپتون‌ها

۳- واسطه‌ها

ذرات ترکیبی
از ترکیب کوارک‌ها می‌توان ذراتی را ساخت این ذرات هادرون نامیده می‌شوند. هادرون‌ها به دو دسته باریون و مزون تقسیم می‌شود.

مدل استاندارد



مدل استاندارد (ذرات بنیادی)
رده بندی ذرات به صورتی خاص که اکنون برای توصیف ذرات بنیادی به کار می‌رود را مدل استاندارد می‌گویند. تمام ذرات این رده‌بندی به جز بوزون هیگز کشف شده‌اند.

منابع

مقدمه‌ای بر ذرات بنیادی، دیوید گریفیت، تهران نوپردازان ۱۳۸۴

ن • ب • و
شاخه‌های اصلی فیزیک
الکترومغناطیس · ترمودینامیک · مکانیک آماری · مکانیک کلاسیک · مکانیک کوانتومی · نسبیت · نظریه میدان‌های کوانتومی · فیزیک ماده چگال · فیزیک انرژی‌های بالا · فیزیک اتمی، مولکولی و نوری
این یک نوشتار خُرد پیرامون فیزیک است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.
رده‌های صفحه: فیزیک ذرات بنیادی

قس عربی
فیزیاء الجسیمات Particle physics أحد فروع الفیزیاء الذی یدرس المکونات الأولیة للمادة والإشعاع، إضافة إلى التآثرات المتبادلة فیما بینهم. یدعى أیضا فیزیاء الطاقة العالیة، لأن العدید من الجسیمات الأولیة لا تظهر تحت الشروط الطبیعیة بل نستطیع مشاهدتها عن طریق تصادم collision جسیمات معهودة لنا، مثل البروتونات أو الإلکترونات ذات الطاقیة العالیة (سرعات عالیة) فیتم تخلیقها نتیجة التصادم واکتشافها. هذا ما یتم فعله فی مسرعات الجزیئات particle accelerator، مثل مصادم الهدرونات الکبیر.
انظر أیضا

فیزیاء ذریة
قوة أساسیة
ثقب أسود دقیق
قائمة الجسیمات
جسیم أولی
ماوراء النموذج العیاری
جسیم دون-ذری
التسلسل الزمنی لاکتشاف الجسیمات
وصلات خارجیة

أخبار ومعلومات حول فیزیاء الجسیمات
ARXIV.ORG preprint server
مغامرة الجسمیات - مشروع تعلیمی ممول من قبل Particle Data Group)
تاریخ الفیزیاء الجسیمیة
مجلة (تناظر)
مقدمة إلى تاریخ الجسیمات لماتیو نوبلز :
الجزء الأول
الجزء الثانی
الجزء 3a
الجزء 3b
قاعدة بیانات مقالات الطاقة العالیة
ع · ن · تالجسیمات فی الفیزیاء
ع · ن · تالفروع العامة فی الفیزیاء
تصنیف: فیزیاء الجسیمات

قس اردو
ذراتی طبیعیات (Particle Physics) علم طبیعیات کی ایک شاخ ہے جس میں مادہ اور شعاع ریزی کے بُنیادی اجزاء اور اُن کے درمیان تعامل کا مطالعہ کیا جاتا ہے. اِسے اعلٰی توانائی طبیعیات بھی کہا جاتا ہے.
م ب ت
طرزیات
اطلاقی علم
علم الآثار مصنوعی ذہانت خزافتی ہندسیات شمارندکاری برقیات توانائی ذخیرۂ توانائی ہندسیاتی طبیعیات ماحولیاتی طرزیات سمکیات اموادی علم و ہندسیات خردطرزیات قزمہ طرزیات نویاتی طرزیات بصریات ذراتی طبیعیات حیوانیات
اطلاعات
تخطیط اطلاعاتی طرزیات موسیقی کلام شناسی بصری طرزیات نظامیات
صنعت
معماری مالیاتی ہندسیات منسوج سازی ماہی گیری صنعتی طرزیات تصنیع آلہ کان کنی کاروباری معلومیات
عسکریہ
گولہ بارود گولہ مبارزتی ہندسیات عسکری طرزیات بحری ہندسیات
گھریلو
گھریلو اطلاقیات گھریلو طرزیات غذائی طرزیات
ہندسیات
ہوافضائی زرعی معماری سمعی خودمحرکی حیاتیاتی حیاتی کیمیائی طب حیاتی حیاطرز نشرکاری خزافتی کیمیائی شہری شمارندی تعمیری تضبیطی انجمادی برقی برقیاتی ہندسیاتی مشاریعی ماحولیاتی غذائی وراثتی ماقوائیات صنعتی اموادی آلاتی آلاقیات دھات کاری کان کنی جالکار نویاتی سمندر وجودیات بصری نفط مشعہ تعدد مصنع لطیف ساختی نظامات مختبر منسوج نسیجی نقحمل آمدرفت
صحت / سلامتی
طب حیاتی معلوماتیۂ حیاتیات حیاتی طرزیات کیمیائی معلومیات ہندسیات تحفظ آتشزدگی علم صحت طبی طرزیات غذائیت دوائیں حفاظتی ہندسیات صفائی ہندسیات
تنقل
ہوافضائی ہوافضائی ہندسیات خودمحرکی ہندسیات بحری ہندسیات محرکی ناقلات خلائی طرزیات
زمرہ جات: طبیعی علوم طبیعیات فطری علوم

قس ترکی استانبولی
ذراتی طبیعیات (Particle Physics) علم طبیعیات کی ایک شاخ ہے جس میں مادہ اور شعاع ریزی کے بُنیادی اجزاء اور اُن کے درمیان تعامل کا مطالعہ کیا جاتا ہے. اِسے اعلٰی توانائی طبیعیات بھی کہا جاتا ہے.
م ب ت
طرزیات
اطلاقی علم
علم الآثار مصنوعی ذہانت خزافتی ہندسیات شمارندکاری برقیات توانائی ذخیرۂ توانائی ہندسیاتی طبیعیات ماحولیاتی طرزیات سمکیات اموادی علم و ہندسیات خردطرزیات قزمہ طرزیات نویاتی طرزیات بصریات ذراتی طبیعیات حیوانیات
اطلاعات
تخطیط اطلاعاتی طرزیات موسیقی کلام شناسی بصری طرزیات نظامیات
صنعت
معماری مالیاتی ہندسیات منسوج سازی ماہی گیری صنعتی طرزیات تصنیع آلہ کان کنی کاروباری معلومیات
عسکریہ
گولہ بارود گولہ مبارزتی ہندسیات عسکری طرزیات بحری ہندسیات
گھریلو
گھریلو اطلاقیات گھریلو طرزیات غذائی طرزیات
ہندسیات
ہوافضائی زرعی معماری سمعی خودمحرکی حیاتیاتی حیاتی کیمیائی طب حیاتی حیاطرز نشرکاری خزافتی کیمیائی شہری شمارندی تعمیری تضبیطی انجمادی برقی برقیاتی ہندسیاتی مشاریعی ماحولیاتی غذائی وراثتی ماقوائیات صنعتی اموادی آلاتی آلاقیات دھات کاری کان کنی جالکار نویاتی سمندر وجودیات بصری نفط مشعہ تعدد مصنع لطیف ساختی نظامات مختبر منسوج نسیجی نقحمل آمدرفت
صحت / سلامتی
طب حیاتی معلوماتیۂ حیاتیات حیاتی طرزیات کیمیائی معلومیات ہندسیات تحفظ آتشزدگی علم صحت طبی طرزیات غذائیت دوائیں حفاظتی ہندسیات صفائی ہندسیات
تنقل
ہوافضائی ہوافضائی ہندسیات خودمحرکی ہندسیات بحری ہندسیات محرکی ناقلات خلائی طرزیات
زمرہ جات: طبیعی علوم طبیعیات فطری علوم

قس ترکی استانبولی
Parçacık fiziği insan fiziğini parçalar halinde konu alan fizik dalıdır. Atomaltı parçacıkları inceler.
Atomaltı parçacıklar bağımsız olarak ömürleri çok kısa olduğu için normal şartlar altında gözlemlenemezler. Bu amaçla oluşturulan parçacık hızlandırıcısı denilen dev düzeneklerde, yüksek elektrik alan etkisi ile hızlandırılmış parçacıkların manyetik alan etkisi ile odaklanarak çarpıştırılması ile ortaya çıkan farklı parçacıklar incelenebilir hale getirilmeye çalışılır. Bu işlemlerin yapılmasında ve yaratılan çarpışmalarda ortaya çıkan enerji miktarları çok büyük olduğundan parçacık fiziği yüksek enerji fiziği olarak da adlandırılır.
Konu başlıkları
Temel parçacıklar

Leptonlar ve kuarklar şimdiki bilgilerimize göre en temel parçacıklardır. Yani, kendilerini oluşturan başka parçacıklardan yapılmamışlardır. Temel parçacıklar fermiyonlardır, dönüş (spin) kuantum değerleri kesirlidir (1/2 gibi). Bu parçacıklar dönüş değerleri kesirsiz (0, 1 gibi) olan bozonlar sayesinde birbirleri ile etkileşirler.
Leptonlar
Leptonlarin en çok bilineni elektrondur. Elektron şimdilik başka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir. Leptonların spini (dönüş; parçacığın iç açısal momentumu) ½ ve elektrik yükleri (protonun elektrik yükünün katları olarak) -1 veya 0 dır. Yunanca lepton hafif temel parçacık anlamına gelmektedir. Şimdilik (2007de) bilinen 6 lepton vardır:
e electron (Elektrik yükü=-1)
νe elektron-nötrino (Elektrik yükü=0)
τ tau (Elektrik yükü=-1)
ντ tau-nötrino (Elektrik yükü=0)
μ muon (Elektrik yükü=-1)
νμ muon-nötrino (Elektrik yükü=0)
Kuarklar
Temel parçacıklar içinde adını Murray Gell-Mann ve Georg Zweig tarafından alan parçacıklar kuarklardır. Kuarklarda spin ½ ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır. Şimdilik (2007de) bilinen 6 kuark vardır:
u up (ap) (üst, elektrik yükü=2/3)
d down (davn) (alt, elektrik yükü=-1/3)
c charm (çerm) (çekici, elektrik yük=2/3)
s strange (strenç) (tuhaf, elektrik yükü=-1/3)
t top (tap) (tavan, elektrik yükü=2/3)
b bottom (bat`ım] (taban, elektrik yükü=-1/3)
Temel Kuvvetler

Doğada şimdilik varlığı bilinen dört temel kuvvet vardır. Bu kuvvetler belli parçacıkların değiş-tokuşu ile oluşurlar ve şöyle sınıflanabilirler:
Elektromanyetik Kuvvet: Foton tarafından iletilir. Foton kütlesizdir. Foton, günlük hayatta iç içe yaşadığımız Isı, Işık, Radyo-TV sinyalleri, Mikrodalgasinyalleri, X-ışınları, Gama ışınları ve bunlara benzer enerji yayılımlarını taşımakla yükümlüdür. Elektromanyetik kuvvet yüklü parçacıklar arasındaki mesafe ile 1/mesafe2 şeklinde değişir.
Zayıf Çekirdek Kuvveti: Z adı verilen kütleli foton ile W adı verilen kütleli ve elektrik yükünü haiz parçacıklar tarafından iletilirler. Z ve W bosonlar radyoaktif bozunmalardan sorumludurlar. Zayıf bir kuvvettir ve yüklü parçacıklar arasındaki mesafe ile Exp(- MZ * mesafe)/mesafe2) şeklinde değişir ve yalnız mesafe ~ 1/ MZ civarında etkili olur.
Şiddetli Çekirdek Kuvveti: Gluon (yani zamk parçacığı) tarafından iletilir. Güçlü kuvvet yüklü parçacıklar arasındaki mesafe ile mesafe şeklinde değişir ve büyük mesafelerde güçlü bir etkileşme verirken, küçük mesafelerde oldukça zayıftır (Hook kuvveti gibi.)
Kütleçekim Kuvveti: Graviton tarafından iletilir. Graviton henüz keşfedilmemiştir. Bu kuvvet hep çekimseldir ve yüklü (kütleli) parçacıklar arasındaki mesafe ile 1/mesafe2 şeklinde değişir.
Hadronlar

Kuarklar ve/veya antikuarklar gluon tarafından zamklanarak hadronları oluştururlar. Yeğin kuvvet gereğince kuarklar hadronlar içinde hapsolmuş olarak bulunurlar; serbest parçacık olarak gözlemlenemezler. 3 kuarktan (veya antikuarktan) oluşan spini kesirli hadronlara Baryonlar (bu kelime Yunanca ağır anlamındadır), bir kuark ve bir antikuarktan oluşan spini tam sayı hadronlara ise Mezonlar (bu kelime "Mezzo" orta sözünden gelir) denir.
Atom çekirdeği

Atom çekirdeği temel parçacık değildir, nükleon adı verilen proton ve nötronlardan meydana gelir. Elektron ve çekirdeğin içindeki nötron ile proton kararlı parçacıklardır. Kuarklar bir araya gelerek nükleonları oluştururlar. Nötron u,d,d kuarklarından, proton ise u,u,d kuarklarından meydana gelmiştir. Elektrik yükleri hesaplandığında nötronun yüksüz (2/3 - 1/3 - 1/3 = 0) ve protonun +1 yüklü (2/3 + 2/3 - 1/3 = 1) olduğu görülür.
Bir atom çekirdeğini oluşturan nükleonlar aradaki mezon alışverişi ile kararlı parçacıklar ortaya çıkar. Bu olay esnasındaki kuvvet Yeğin etkileşimdir ve çekirdeği parçalanmadan tutar. Bu olgu ilk kez Hideki Yukawa tarafından ortaya konulmuştur ve bu olayda en çok rol oynayan mezon pi mezondur. Ortalıkta fazla görülmeyen bu parçacıkların ömrü çok kısadır. Yüklü pi mezon sn yaşar.
Bir atom çekirdeğinin her zaman kararlı değildir, kararsız atom çekirdeklerinde, ki radyoaktif maddelerin çekirdekleri böyledir, çekirdek parçalanması olur. Bunun nedeni zayıf etkileşim adlı kuvvettir.
Spin istatistiği

Yukarda belirtilen bu parçacıkların Pauli yasası dahilinde spinleri göz önüne alındığında, ya tam sayılı (0,1,..) veya buçuklu (1/2, 3/2,...) olduğu görülür. Yarı tamsayılı spinli parçacıklar Fermi istatiklerine, tamsayılı spine sahip olanlar Bose-Einstein istatiklerine uyarlar.
Bu nedenle spinler göz önüne alındığında parçacıklar iki kısma ayrılırlar.
Fermiyonlar (Enrico Fermiden)
Bozonlar (M. K. Bosedan)
Fermi istatistiklerine uyan parçacıklar aynı anda aynı kuvantum sayılarına sahip olamazlar (elektron gibi).
Bose istatiklerine uyanlar ise aynı anda aynı konumda olabilirler. (fotonlar bu grupta oldukları için lazer ışını oluşabilir). Yukarıda bahsi geçen Temel Kuvvetlerin etkileşim parçacıkları Bozonlardır.
Tüm bahsedilen parçacıkların bir antiparçacığı da mevcuttur; bu parçacıkların tamamı antimadde olarak adlandırılır.
g · t · dFiziğin genel alanları
g · t · dTeknoloji
Kategori: Parçacık fiziği
قس انگلیسی
Particle physics is a branch of physics that studies the existence and interactions of particles that are the constituents of what is usually referred to as matter or radiation. In current understanding, particles are excitations of quantum fields and interact following their dynamics. Most of the interest in this area is in fundamental fields, each of which cannot be described as a bound state of other fields. The current set of fundamental fields and their dynamics are summarized in a theory called the Standard Model, therefore particle physics is largely the study of the Standard Models particle content and its possible extensions.
Contents
Subatomic particles



The Standard Model of Physics.
Modern particle physics research is focused on subatomic particles, including atomic constituents such as electrons, protons, and neutrons (protons and neutrons are composite particles called baryons, made of quarks), produced by radioactive and scattering processes, such as photons, neutrinos, and muons, as well as a wide range of exotic particles. To be specific, the term particle is a misnomer from classical physics because the dynamics of particle physics are governed by quantum mechanics. As such, they exhibit wave-particle duality, displaying particle-like behavior under certain experimental conditions and wave-like behavior in others. In more technical terms, they are described by quantum state vectors in a Hilbert space, which is also treated in quantum field theory. Following the convention of particle physicists, elementary particles refer to objects such as electrons and photons as it is well known that these types of particles display wave-like properties as well.
All particles and their interactions observed to date can be described almost entirely by a quantum field theory called the Standard Model. The Standard Model has 17 species of elementary particles: 12 fermions or 24 if distinguishing antiparticles, 4 vector bosons (5 with antiparticles), and 1 scalar boson.in citation given These elementary particles can combine to form composite particles, accounting for the hundreds of other species of particles discovered since the 1960s. The Standard Model has been found to agree with almost all the experimental tests conducted to date. However, most particle physicists believe that it is an incomplete description of nature, and that a more fundamental theory awaits discovery (See Theory of Everything). In recent years, measurements of neutrino mass have provided the first experimental deviations from the Standard Model.
Particle physics has affected the philosophy of science greatly. Some particle physicists adhere to reductionism, a point of view that has been criticized and defended by philosophers and scientists.in citation givenin citation given Other physicists may defend the philosophy of holism, which has commonly been viewed to be reductionisms opposite.
History

The idea that all matter is composed of elementary particles dates to at least the 6th century BC. The philosophical doctrine of atomism and the nature of elementary particles were studied by ancient Greek philosophers such as Leucippus, Democritus, and Epicurus; ancient Indian philosophers such as Kanada, Dignāga, and Dharmakirti; medieval scientists such as Alhazen, Avicenna, and Algazel; and early modern European physicists such as Pierre Gassendi, Robert Boyle, and Isaac Newton. The particle theory of light was also proposed by Alhazen, Avicenna, Gassendi, and Newton. These early ideas were founded in abstract, philosophical reasoning rather than experimentation and empirical observation.
In the 19th century, John Dalton, through his work on stoichiometry, concluded that each element of nature was composed of a single, unique type of particle. Dalton and his contemporaries believed these were the fundamental particles of nature and thus named them atoms, after the Greek word atomos, meaning "indivisible". However, near the end of the century, physicists discovered that atoms are not, in fact, the fundamental particles of nature, but conglomerates of even smaller particles. The early 20th-century explorations of nuclear physics and quantum physics culminated in proofs of nuclear fission in 1939 by Lise Meitner (based on experiments by Otto Hahn), and nuclear fusion by Hans Bethe in the same year. These discoveries gave rise to an active industry of generating one atom from another, even rendering possible (although not profitable) the transmutation of lead into gold (alchemy). They also led to the development of nuclear weapons. Throughout the 1950s and 1960s, a bewildering variety of particles were found in scattering experiments. This was referred to as the "particle zoo". This term was deprecated after the formulation of the Standard Model during the 1970s in which the large number of particles was explained as combinations of a (relatively) small number of fundamental particles.
Standard Model

The very current state of the classification of elementary particles is the Standard Model. It describes the strong, weak, and electromagnetic fundamental interactions, using mediating gauge bosons. The species of gauge bosons are the gluons, W−, W+ and Z bosons, and the photons. The model also contains 24 fundamental particles, (12 particles and their associated anti-particles), which are the constituents of matter. Finally, it predicts the existence of a type of boson known as the Higgs boson, which has only recently been discovered.
Experimental laboratories

In particle physics, the major international laboratories are:
Brookhaven National Laboratory (Long Island, United States). Its main facility is the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), which collides heavy ions such as gold ions and polarized protons. It is the worlds first heavy ion collider, and the worlds only polarized proton collider.in citation given
Budker Institute of Nuclear Physics (Novosibirsk, Russia). Its main projects are now the electron-positron colliders VEPP-2000, operated since 2006, and VEPP-4, started experiments in 1994. Earlier facilities include the first electron-electron beam-beam collider VEP-1, which conducted experiments from 1964 to 1968; the electron-positron colliders VEPP-2, operated from 1965 to 1974; and its successor VEPP-2M, performed experiments in 1974-2000.
CERN, (Franco-Swiss border, near Geneva). Its main project is now the Large Hadron Collider (LHC), which had its first beam circulation on 10 September 2008, and is now the worlds most energetic collider of protons. It will also be the most energetic collider of heavy ions when it begins colliding lead ions in 2010. Earlier facilities include the Large Electron–Positron Collider (LEP), which was stopped in 2001 and then dismantled to give way for LHC; and the Super Proton Synchrotron, which is being reused as a pre-accelerator for LHC.
DESY (Hamburg, Germany). Its main facility is the Hadron Elektron Ring Anlage (HERA), which collides electrons and positrons with protons.
Fermilab, (Batavia, United States). Its main facility until 2011 was the Tevatron, which collided protons and antiprotons and was the highest-energy particle collider in the world until the Large Hadron Collider surpassed it on 29 November 2009.
KEK, (Tsukuba, Japan). It is the home of a number of experiments such as the K2K experiment, a neutrino oscillation experiment and Belle, an experiment measuring the CP violation of B mesons.
Many other particle accelerators exist.
The techniques required to do modern experimental particle physics are quite varied and complex, constituting a sub-specialty nearly completely distinct from the theoretical side of the field.
Theory

Quantum field theory

Feynman diagram
History
Background
Symmetries
Tools
Equations
Standard Model
Incomplete theories
Scientists
v t e
Theoretical particle physics attempts to develop the models, theoretical framework, and mathematical tools to understand current experiments and make predictions for future experiments. See also theoretical physics. There are several major interrelated efforts in theoretical particle physics today. One important branch attempts to better understand the Standard Model and its tests. By extracting the parameters of the Standard Model from experiments with less uncertainty, this work probes the limits of the Standard Model and therefore expands our understanding of natures building blocks. These efforts are made challenging by the difficulty of calculating quantities in quantum chromodynamics. Some theorists working in this area refer to themselves as phenomenologists and may use the tools of quantum field theory and effective field theory. Others make use of lattice field theory and call themselves lattice theorists.
Another major effort is in model building where model builders develop ideas for what physics may lie beyond the Standard Model (at higher energies or smaller distances). This work is often motivated by the hierarchy problem and is constrained by existing experimental data. It may involve work on supersymmetry, alternatives to the Higgs mechanism, extra spatial dimensions (such as the Randall-Sundrum models), Preon theory, combinations of these, or other ideas.
A third major effort in theoretical particle physics is string theory. String theorists attempt to construct a unified description of quantum mechanics and general relativity by building a theory based on small strings, and branes rather than particles. If the theory is successful, it may be considered a "Theory of Everything".
There are also other areas of work in theoretical particle physics ranging from particle cosmology to loop quantum gravity.
This division of efforts in particle physics is reflected in the names of categories on the arXiv, a preprint archive: hep-th (theory), hep-ph (phenomenology), hep-ex (experiments), hep-lat (lattice gauge theory).
Practical applications

As generations build upon others, potential applications increase in the use of particle physics technology. In 1930, the first hand-held cyclotron was built at Berkeley, California by Ernest O. Lawrence. More powerful accelerators were built soon after. The Berkeley cyclotron was later used to produce medical isotopes for research and treatment. The first application of this technology in the treatment of cancer was by Lawrence himself with his own mother as a patient. Medical science now uses particle beams in life saving technologies.needed
This technology is also used in the superconducting of wires and cables. This is used for Magnetic Resonance Imaging magnets and ultimately the World Wide Web. Less known uses also include behavioral study of fluids and motions.
Additional applications are found in medicine, national security, industry, computing, science, and workforce development illustrate a long and growing list of beneficial practical applications with contributions from particle physics.
Future

The overarching goal, which is pursued in several distinct ways, is to find and understand what physics may lie beyond the standard model. There are several powerful experimental reasons to expect new physics, including dark matter and neutrino mass. There are also theoretical hints that this new physics should be found at accessible energy scales. Furthermore, there may be unexpected and unpredicted surprises that will give us the most opportunity to learn about nature.
Much of the efforts to find this new physics are focused on new collider experiments. The Large Hadron Collider (LHC) was completed in 2008 to help continue the search for the Higgs boson, supersymmetric particles, and other new physics. An intermediate goal is the construction of the International Linear Collider (ILC), which will complement the LHC by allowing more precise measurements of the properties of newly found particles. In August 2004, a decision for the technology of the ILC was taken but the site has still to be agreed upon.
In addition, there are important non-collider experiments that also attempt to find and understand physics beyond the Standard Model. One important non-collider effort is the determination of the neutrino masses, since these masses may arise from neutrinos mixing with very heavy particles. In addition, cosmological observations provide many useful constraints on the dark matter, although it may be impossible to determine the exact nature of the dark matter without the colliders. Finally, lower bounds on the very long lifetime of the proton put constraints on Grand Unified Theories at energy scales much higher than collider experiments will be able to probe any time soon.
See also

Atomic physics
Fundamental interaction
High pressure physics
Introduction to quantum mechanics
List of accelerators in particle physics
List of particles
Magnetic Monopole
Micro black hole
Physics beyond the Standard Model
Resonance (particle physics)
Rochester conference
Standard model (mathematical formulation)
Stanford Physics Information Retrieval System
Subatomic particle
Timeline of particle physics
Unparticle physics
References


Constructs such as ibid., loc. cit. and idem are discouraged by Wikipedias style guide for footnotes, as they are easily broken. Please improve this article by replacing them with named references (quick guide), or an abbreviated title. (June 2012)

This article includes a list of references, but its sources remain unclear because it has insufficient inline citations. Please help to improve this article by introducing more precise citations. (July 2008)

This article uses bare URLs for citations. Please consider adding full citations so that the article remains verifiable. Several templates and the Reflinks tool are available to assist in formatting. (Reflinks documentation) (June 2012)
^ a b "Particle Physics and Astrophysics Research". The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. Retrieved 31 May 2012.
^ Ibid.
^ a b Nakamura, K (1 July 2010). "Review of Particle Physics". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 37 (7A): 075021. DOI:10.1088/0954-3899/37/7A/075021.
^ "Particle Physics News and Resources". Interactions.org.
^ "CERN Courier - International Journal of High-Energy Physics".
^ "Particle physics in 60 seconds". Fermilab.
^ I. Z. Tsekhmistro. "Quantum Holism as Consequence of the Relativistic Approach to the Problem of Quantum Theory Interpretation". Boston University.
^ "Fundamentals of Physics and Nuclear Physics".
^ "Scientific Explorer".
^ "Brookhaven National Laboratory - A Passion for Discovery". Bnl.gov. Retrieved 2012-06-23.
^
^
^
^ "The Budker Institute Of Nuclear Physics". English Russia. 2012-01-21. Retrieved 2012-06-23.
^ "Welcome to". Info.cern.ch. Retrieved 2012-06-23.
^ "Germanys largest accelerator centre - Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY". Desy.de. Retrieved 2012-06-23.
^ "Fermilab | Home". Fnal.gov. Retrieved 2012-06-23.
^ "Kek | High Energy Accelerator Research Organization". Legacy.kek.jp. Retrieved 2012-06-23.
^ arxiv.org
^ "Fermilab | Science at Fermilab | Benefits to Society". Fnal.gov. Retrieved 2012-06-23.
Further reading

Wikimedia Commons has media related to: Particle physics
Introductory reading
Frank Close (2004) Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 0-19-280434-0.
Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The particle odyssey: a journey to the heart of the matter. Oxford University Press. ISBN 9780198609438. edit
Ford, Kenneth W. (2005) The Quantum World. Harvard Univ. Press.
Oerter, Robert (2006) The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. John Hopkins Univ. Press. ISBN 0-8018-7971-X.
Riazuddin, PhD. "An Overview of Particle Physics and Cosmology". NCP Journal of Physics (Dr. Professor Riazuddin, High Energy Theory Group, and senior scientist at the National Center for Nuclear Physics) 1 (1): 50.
Frank Close (2006) The New Cosmic Onion. Taylor & Francis. ISBN 1-58488-798-2.
Advanced reading
Robinson, Matthew B., Gerald Cleaver, and J. R. Dittmann (2008) "A Simple Introduction to Particle Physics" - Part 1, 135pp. and Part 2, nnnpp. Baylor University Dept. of Physics.
Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4.
Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5.
Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-62196-8.
Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag. ISBN 0-387-59439-6.
Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0412-4.
External links

The Particle Adventure - educational project sponsored by the Particle Data Group of the Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
symmetry magazine
Particle physics – it matters - the Institute of Physics
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
v t e
Branches of physics
v t e
Particles in physics
v t e
Technology
View page ratings
Rate this page
Whats this?
Trustworthy
Objective
Complete
Well-written
I am highly knowledgeable about this topic (optional)

Submit ratings
Categories: Particle physics
انگلیسیfundamental particle physics
عربیفيزياء الجسيمات الأساسية