کشف ذرات ابتدایی

اولین ذره زیر اتمی که الکترون آن کشف شد، در سال 1897 توسط J. J. Thomson شناسایی شد. پس از اینکه هسته اتم در سال 1911 توسط ارنست رادرفورد کشف شد، هسته هیدروژن معمولی به عنوان یک پروتون شناخته شد. در سال 1932 نوترون کشف شد. یک اتم به صورت هسته مرکزی حاوی پروتون ها و نوترون ها محسوب می شود که احاطه شده توسط الکترون های در حال چرخش است. با این حال، ذرات ابتدایی دیگر که در اتم های معمول یافت نشد، بلافاصله ظاهر شدند.

در سال 1928 تئوری کوانتومی نسبیتی از P.A.M.Dirrac پیش بینی کرد که یک الکترون مثبت باقی مانده باشد، یا مثبت است که ضد عنصر الکترون است. اولین بار در سال 1932 کشف شد. مشکلات در توضیح بتا پوسیدگی منجر به پیش بینی نوترینو در سال 1930 شد و تا سال 1934 وجود نوتینو به طور قاطعانه در تئوری بوجود آمد، هرچند تا سال 1956 مشخص نشد. ذرات دیگری نیز اضافه شدند فوتون، که ابتدا توسط اینشتین در سال 1905 به عنوان بخشی از نظریه کوانتومی اثر فوتوالکتریک پیشنهاد شده بود، به فهرست تبدیل شده است.

ذرات بعدی کشف شده به تلاش برای توضیح تعاملات قوی و یا نیروی هسته ای قوی، نوکلون های اتصال در یک هسته اتمی مربوط می شود. در سال 1935 Hideki Yukawa پیشنهاد کرد که یک مزان، یک ذره باردار با یک توده میانجی بین الکترون و پروتون، ممکن است بین نوکلون ها مبادله شود. مزون ناشی از یک نوکلون توسط یک نوکلون دیگر جذب می شود. این یک نیروی قوی بین نوکلئون ها ایجاد می کند که مشابه نیرویی است که توسط مبادله فوتون بین ذرات باردار تعامل شده از طریق نیروی الکترومغناطیسی تولید می شود. در حال حاضر شناخته شده است که نیروی قوی توسط گلوون متعهد است. سال بعد یک ذره تقریبا جرم مورد نیاز، حدود 200 برابر الکترون، کشف شد و به نام مویمون یا موئون نامگذاری شد. با این حال، رفتار آن با ذرات نظری مطابقت نداشت. در سال 1947 ذرات پیش بینی شده توسط یوکوا در نهایت کشف شد و به نام پی مونز یا پیون نامگذاری شد. هر دو موئون و پیون ابتدا در پرتوهای کیهانی مشاهده شدند. مطالعات بیشتر در مورد اشعه کیهانی ذرات بیشتری را به وجود آورد. در دهه 1950، این ذرات ابتدایی نیز در آزمایشگاه به دلیل برخورد ذرات در شتاب دهنده های ذرات مشاهده شد.

در اوایل دهه 1960 بیش از 30 ذرات بنیادی یافت شد. روش دقیق طبقه بندی آنها مورد نیاز بود. آیا تقارن یا الگوهای وجود داشت؟ موری گال مون معتقد بود که چارچوبی برای چنین الگوهایی در ساختار ریاضی گروه ها وجود دارد. یک گروه تقارن به نام SU (3) ارائه الگوهایی را که او دنبالش بود. در سال 1961، پس از گروه بندی ذرات شناخته شده، او پیش بینی کرد که ذرات η که برای تکمیل یک الگوی مورد نیاز بودند. ذره η چند ماه بعد کشف شد.