ده واژه‌ای که معنای متفاوتی برای فیزیکدانان دارند

واژه‌های زیادی در زبان‌ها‌ی مختلف وجود‌ دارند که به‌عنوان انسان‌ها‌ی عادی با دید غیر‌علمی، برداشت‌ها‌ی یکسانی از آن‌ها خواهیم‌ کرد. بااین‌حال، اگر تعدادی از همین واژه‌ها را هنگام مکالمه با فیزیک‌دان به‌کار ببرید، برداشت فیزیک‌دان از آن‌ها مانند نگاه شما به آن‌ها نیست. در این مقاله، ده واژه‌ی بسیار پر‌کاربرد در زندگی عادی و زندگی فیزیک‌دان، به‌ویژه فیزیک‌دان ذرات را با یکدیگر مرور می‌کنیم.

در فیزیک ذرات بنیادی، «طعم» ربطی به حس چشایی ندارد. درعوض در فیزیک ذرات بنیادی، این واژه ذرات مختلف را از یکدیگر جدا می‌کند. شش طعم از انواع مختلف کوارک‌ها وجود دارد: بالا (up)، پایین (down)، سر (top)، ته (bottom)، عجیب (strange) و جذاب (charm). همچنین شش طعم لپتونی نیز در طبیعت شناخته‌شده است: الکترون، میون، تاو و نوترینو‌ی مربوط‌به هر‌کدام از این‌ها (نوترینو‌ی الکترون و نوترینو‌ی میون و نوترینو‌ی تاو).

جعبه‌ی مدادشمعی یا مدادرنگی خودتان را کنار بگذارید. «رنگ» هم دقیقا مانند طعم در فیزیک ذرات بنیادی، راه دیگری برای ایجاد تمایز میان ذرات بنیادی مختلف است؛ اما به‌ظاهر آن‌ها ربطی‌ ندارد. کوارک‌ها با عنوان‌ها‌ی قرمز و سبز و آبی نشانه‌گذاری می‌شوند. باوجوداین، این نماد‌ها‌ی رنگی به‌جا‌ی اینکه رنگ واقعی باشند، یکی از خصوصیت‌ها‌ی نا‌ملموس این ذرات را نشان می‌دهند که به بار نیرو‌ی هسته‌ای قوی (شبیه بار نیرو‌ی الکتریکی) آن‌ها مربوط است. درواقع، یکی از زمینه‌ها‌ی گسترده‌ی فیزیک، تنها به QCD (دینامیک کوانتومی رنگ) مربوط است.

زمین‌ها یا میدان‌ها‌ی معمولی می‌توانند با دانه‌ها‌ی محصول پر‌ شوند یا با علف و گل رنگ‌آمیزی شوند. بااین‌حال، میدان‌ها در فیزیک بیشتر یکنواخت هستند و مانند میدان‌ها‌ی دیگر، پر از گل‌ها‌ی رنگارنگ نیستند و معمولا تا بی‌نهایت گسترش پیدا می‌کنند. این میدان‌ها، تنها زمانی به جهان اجازه‌ی ادامه می‌دهند که چیزی برای بر‌هم‌کنش با آن‌ها وجود داشته‌ باشد. ذرات باردار الکتریکی می‌توانند با میدان الکتریکی بر‌هم‌کنش کنند. ذرات جرم‌دار می‌توانند با میدان گرانشی بر‌هم‌کنش کنند و میدانی که به ذره‌ها جرم می‌دهد، میدان هیگز است.

کاپیتان شما صحبت می‌کند: در فیزیک ذرات، «جت» به هوا‌پیما و هر چیزی شبیه به آن ربطی ندارد. جت‌ها رگبار هادرون (ذرات تشکیل‌شده از کوارک و گلوئون) هستند که معمولا از برخورد‌ها‌ی پرانرژی در مکان‌ها‌یی مانند شتاب‌دهنده‌ی بزرگ هادرونی به‌وجود می‌آیند. این جت‌ها زمانی به‌وجود می‌آیند که کوارک یا گلوئون پرانرژی خود‌به‌خود شروع به گرم‌شدن می‌کند. کوارک‌ها و گلوئون‌ها دوست‌ ندارند به‌تنها‌یی ظاهر شوند؛ بنابر‌این، این ذرات پر‌انرژی تعدادی دوست از خلأ به‌سمت خود می‌کشد و رگباری از ذرات هم‌جهت با خودش را به‌وجود می‌آورد و به‌همین‌ترتیب، جت متولد می‌شود.

معمولا از ماشه به‌عنوان وسیله‌ای یاد می‌کنیم که باعث رها‌شدن چیزی می‌شود. در آزمایش‌ها‌ی فیزیک ذرات، ضامن سیستمی است که به رایانه دستور می‌دهد از برخورد مشخصی در کسری از ثانیه داده بگیرد. این راهی است برای تمرکز بر جالب‌ترین و مربوط‌ترین آزمایش‌ها‌ی بر‌هم‌کنش‌ها‌ی ذرات که داده‌ها‌ی بیشتر و مناسب‌تری برای تحلیل و ذخیره تولید می‌کنند.

زمینه‌ها، تنها برای نقاشی یا عکاسی کاربرد ندارند. در آزمایش‌ها‌ی فیزیک، زمینه می‌تواند به همه‌ی سیگنال‌ها‌ی اضافه‌ای مربوط باشد که آشکار‌ساز هنگام جست‌و‌جو‌ی داده‌ی خاص و یگانه‌ای آن‌ها را دریافت می‌کند. برای مثال، آشکار‌سازی که برای دیدن نوترینو‌ها‌ی تولید‌شده در شتاب‌دهنده طراحی‌ شده، می‌تواند ذرات رسیده از فضا را نیز آشکار‌سازی‌ کند. جدا‌کردن سیگنال مدنظر از سیگنال‌ها‌ی زمینه، هدف مهمی در آزمایش‌ها‌ی فیزیک ذرات است.

با اینکه از کلمه‌ی بی‌عرضه (WIMP) برای توهین به فرد ضعیف یا ترسو استفاده می‌شود، در فیزیک، WIMP نامزدی برای ماده‌ی تاریک است. WIMP‌ مخفف «ذرات جرم‌دار ضعیف بر‌هم‌کنش‌کننده» است. WIMP ذرات فرضی به‌اندازه‌ی کافی پر‌جرم هستند که برای توصیف اثر‌ها‌ی گرانشی به‌کار می‌رود که کیهان‌شناسان در جهان مشاهده کرده‌اند. باوجوداین، بر‌هم‌کنش WIMP‌ با ماده‌ی معمولی به‌حدی کم است که تابه‌حال مشاهده نشده است. ایده‌ها‌ی بسیاری برای توصیف ماده‌ی تاریک وجود دارد و ایده‌ی WIMP، تنها یکی از آن‌ها است. ماده‌ی تاریک، ماده‌ای نامرئی است که سراسر جهان را فرا‌گرفته و میزان آن از میزان ماده‌ی معمولی بسیار بیشتر است.

واژه‌ی «تورم» احتمالا شما را به‌یاد بادکنک در‌حال انبساط با انقباض می‌اندازد؛ اما علاوه‌براین‌ها، می‌تواند یاد‌آور آغاز جهان نیز باشد. فیزیک‌دانان از کلمه‌ی تورم برای آغاز جهان استفاده می‌کنند که پس از انفجار‌ بزرگ، فضا به‌صورت نمایی و در همه‌ی جهت‌ها شروع به منبسط‌شدن‌ کرد. این اتفاق باعث‌ شد دگرکونی‌ها‌ی کوچک کوانتومی به مقیاس کیهانی گسترش پیدا‌ کنند. سر‌انجام، این آشفتگی‌ها به‌سمت مواد بزرگ‌مقیاسی هدایت شدند که امروزه به‌صورت اجرامی مانند خوشه‌ها‌ی کهکشانی می‌بینیم.

معمولا اجسام در‌هم‌تنیده‌ای که با آن‌ها سر‌و‌کار داریم، اجسامی مانند سیم‌ها‌ی در‌هم‌پیچیده‌شده‌ی هدفون هستند. باوجوداین در فیزیک ذرات بنیادی، در‌هم‌تنیدگی به رفتاری مربوط است که اینشتین آن را رفتار عجیب و غریب از فاصله‌ی دور نامید. در‌هم‌تنیدگی حالتی است که در آن، دو ذره که در فاصله‌ی دوری از یکدیگر قرار‌ دارند، به‌صورتی نامرئی به‌یکدیگر متصل هستند که تغییر در یکی، باعث تغییر هم‌زمان در دیگری می‌شود.

شمع معمولی از موم ساخته‌ شده‌ و فیتیله هم دارد. شمع استاندارد اختر‌فیزیک‌دان معمولا جسمی نجومی با روشنایی مشخص است. مشخص‌بودن روشنایی جسم نجومی به اختر‌فیزیک‌دانان امکان اندازه‌گیری فواصل بسیار دور را می‌دهد. فوران‌ها‌ی پرتو X و انواع مختلف ستاره‌ها، مانند ستاره‌ها‌ی متغیر یا ابر‌نو‌اختر‌ها، مثال‌ها‌یی از شمع استاندارد هستند. دانشمندان با اندازه‌گیری سرعت انبساط جهان در طول زمان با استفاده از شمع‌ها‌ی استاندارد، به این کشف مهم رسیدند که جهان ما با شتاب تند‌شونده در‌حال‌انبساط است.