ماده شگفت کوارک

بیشتر ماده ای که ما در عالم می شناسیم، ستاره ها، سحابی ها، سیارات ، غبار های میان ستاره ای و… از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند. تا مدتها گمان بر این بود که این ذرات (پروتون،نوترون و الکترون )ذرات بنیادی سازنده عالم هستند و نمی توان آن هارا به اجزای کوچکتر تقسیم کرد این باور هنوز در مورد الکترون وجود دارد.
اما تبدیل پروتون و نوترون به یکدیگر در برخی واکنش های هسته ای و ازمایش های پیشرفته تری که در شتاب دهنده های ذرات بنیادی انجام شد، نشان داد که ان ها از ذرات سازنده ی کوچکتری به نام کوارک ساخته شده اند. البته کوارک ها نیز انواع مختلفی دارند. تا کنون شش نوع کوارک شناخته شده است که با اسامی جالبی نامگذاری شده است:
بالا top
پایین bottom
افسون Charm
شگفت Strange
سر Down
ته Up
انتخاب این اسامی معنی خاصی ندارد. زیرا کوارک ها نه بالا و پایین دارند و نه زیر و ته! پروتون ها و نوترون ها هر کدام از سه کوارک ساخته شده اند. دو کوارک بالا و یک کوارک پایین نوترون را بوجود می اورد و یک کوارک بالا و دو کوارک پایین یک پروتون را تشکیل می دهند. برای نگه داشتن کوارک ها در کنار یکدیگر چسب مخصوصی لازم است. این وظیفه بر عهده ی ذرات دیگری است که گلوئون نام دارند. در حالت طبیعی نمی توان کوارک ها را به صورت آزاد و منفرد یافت.
بیش تر ماده موجود در عالم از کوارک ساخته شده است. این کوارک ها در گروه های سه تایی در بسته ای از جنس گلوئون مقید شده اند. اما در مرکز یک ستاره نوترونی بی اندازه چگال ممکن است نوترون ها ان چنان فشرده شوند که ساختارشان در هم بشکند و ماده به دریایی از کوارک های آزاد و گلوئون ها و الکترون ها تبدیل شود.اما اگر چگالی ان قدر زیاد باشد که ساختار پروتون ها و نوترون ها در هم بشکند. شاید ماده ی جدیدی خلق شود که دیگر ساختار شناخته شده ی قبلی ماده را ندارد.دیگر نمی توان از ذره یا ذرات به صورت مشخص نام برد.چرا که ماده به دریای یکپارچه ای از کوارک ها ، الکترون ها و گلوئون ها تبدیل شده است.چگالی این ماده از چگالی هسته ، اتم ها که شامل پروتون ها و نوترون ها ی مجزاست.بسیار بیشتر است و خاصیت های آن نیز با خواص ماده معمولی بسیار متفاوت خواهد بود . دانشمندان این ماده را ماده ی کوارکی یا “ماده ی شگفت” نامیدند.
ماده ی شگفت ممکن است پایدارترین شکل ممکن ماده باشد.تا کنون این عنوان به هسته ی اتم آهن اطلاق می شد که نقطه ی پایانی واکنش های هسته ای در مرکز ستاره های سنگین و پرجرم است. اگر چنین باشد ، پس از ساخته شدن ماده ی شگفت ، برای نگهداری ان به همین شکل فشرده نیازی به گرانش نخواهد بود. برخی نظریه پردازان معتقدنداین ماده بسیار چگال می تواند هر شکل دیگری از ماده را که با آن برخورد کند در هم بشکند و تبدیل به ماده ی شگفت کند.اما جای نگرانی نیست ، به هر حال اگر مقداری ماده ی شگفت روی زمین یا خورشید بریزد ، به سرعت به سمت مرکز می رود و در همان جا باقی می ماند، بدون انکه آسیبی به محیط اطراف وارد کند.فیزیکدانان ذرات بنیادی نیز امیدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده ی نسبیتی آزمایشگاه بروکهاون در مدت بسیار کوتاهی کوارک و گلوئون های آزاد ایجاد کنند( که البته این وضعیت بسیار ناپایدار است) آسمان بالای سر ما و اجرام گوناگونی که در این فضای بی انتها قرار دارند آزمایشگاهی طبیعی در اختیار اخترشناسان قرار داده اند تا بتوانن گاهی فیزیکدان ها را پشت سر بگذارند و خیلی سریعتر از آزمایشگاه های زمینی به نتیجه برسند.