जनरेशन (कण भौतिकी)

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कण भौतिकी में एक पीढ़ी या परिवार प्राथमिक कणों का एक विभाजन है। कण उनके स्वाद क्वांटम संख्या और पीढ़ियों के बीच द्रव्यमान से भिन्न होते हैं, लेकिन उनकी विद्युत और मजबूत परस्पर क्रियाएं समान होती हैं।

कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुसार तीन पीढ़ियां हैं। प्रत्येक पीढ़ी में दो प्रकार के लेप्टान और दो प्रकार के क्वार्क होते हैं। दो लेप्टानों को विद्युत आवेश -1 (इलेक्ट्रॉन जैसा) और उदासीन (न्यूट्रिनो) वाले एक में वर्गीकृत किया जा सकता है; दो क्वार्क को −1⁄3 (डाउन-टाइप) और एक आवेश +2⁄3 (अप-टाइप) वाले एक में वर्गीकृत किया जा सकता है। क्वार्क-लेप्टान पीढ़ी या परिवारों की बुनियादी विशेषताएं, जैसे कि उनके द्रव्यमान और मिश्रण आदि, कुछ प्रस्तावित परिवार समरूपताओं द्वारा वर्णित की जा सकती हैं।

Generations of matter
Fermion categories Elementary particle generation
Type Subtype First Second Third
Quarks
(colored) 		down-type down strange bottom
up-type up charm top
Leptons
(color-free) 		charged electron muon tauon
neutral electron neutrino muon neutrino tau neutrino

सिंहावलोकन

न्युट्रीनो के संभावित अपवाद के साथ, उच्च पीढ़ी के प्रत्येक सदस्य का पिछली पीढ़ी के संबंधित कण की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है (जिसका छोटा लेकिन गैर-शून्य न्यूट्रिनो # द्रव्यमान सटीक रूप से निर्धारित नहीं किया गया है)। उदाहरण के लिए, पहली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान केवल होता है 0.511 MeV/c2, दूसरी पीढ़ी के म्यूऑन का द्रव्यमान है 106 MeV/c2, और तीसरी पीढ़ी के ताऊ (कण) का द्रव्यमान है 1777 MeV/c2 (प्रोटॉन से लगभग दोगुना भारी)। यह जन पदानुक्रम[1] उच्च पीढ़ी के कणों को पहली पीढ़ी में क्षय होने का कारण बनता है, जो बताता है कि दैनिक पदार्थ (परमाणु) पहली पीढ़ी के कणों से ही क्यों बने हैं। इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने एक परमाणु नाभिक को घेरते हैं, जिसमें ऊपर और नीचे क्वार्क होते हैं। आवेशित कणों की दूसरी और तीसरी पीढ़ी सामान्य पदार्थ में नहीं होती है और केवल अत्यधिक उच्च-ऊर्जा वातावरण जैसे कि ब्रह्मांडीय किरणों या कण त्वरक में देखी जाती है। जनरेशन शब्द की शुरुआत सबसे पहले हैं हरारी ने इकोले डे फिजिक डेस हौचेस, 1976 में की थी।[2][3] सभी पीढ़ियों के न्यूट्रिनो पूरे ब्रह्मांड में प्रवाहित होते हैं लेकिन शायद ही कभी अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करते हैं।[4] यह आशा की जाती है कि लेप्टान की पीढ़ियों के बीच संबंधों की एक व्यापक समझ अंततः मूलभूत कणों के द्रव्यमान के अनुपात की व्याख्या कर सकती है, और क्वांटम परिप्रेक्ष्य से आम तौर पर द्रव्यमान की प्रकृति पर और प्रकाश डाल सकती है।[5]


चौथी पीढ़ी

कई (लेकिन सभी नहीं) सैद्धांतिक भौतिकविदों द्वारा चौथी और आगे की पीढ़ियों को असंभाव्य माना जाता है। चौथी पीढ़ी की संभावना के खिलाफ कुछ तर्क सटीक इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन वेधशालाओं के सूक्ष्म संशोधनों पर आधारित हैं जो अतिरिक्त पीढ़ियों को प्रेरित करेंगे; इस तरह के संशोधनों का मापन द्वारा दृढ़ता से विरोध किया जाता है। इसके अलावा, एक 'प्रकाश' न्यूट्रिनो वाली चौथी पीढ़ी (जिसका द्रव्यमान लगभग से कम है 45 GeV/c2) CERN के बड़े इलेक्ट्रॉन-पोजीट्रान कोलाइडर (LEP) में Z बोसोन की क्षय चौड़ाई के मापन द्वारा खारिज कर दिया गया है।[6] बहरहाल, चौथी पीढ़ी के कणों के लिए उच्च-ऊर्जा कोलाइडर की खोज जारी है, लेकिन अभी तक कोई सबूत नहीं देखा गया है।[7] इस तरह की खोजों में, चौथी पीढ़ी के कणों को उन्हीं प्रतीकों से दर्शाया जाता है, जो तीसरी पीढ़ी के कणों को जोड़े गए प्राइम (जैसे b′ और t′) के साथ दिखाया जाता है।

क्वार्क (b′, t′) द्रव्यमान की चौथी पीढ़ी के लिए निचली सीमा वर्तमान में LHC के प्रयोगों से 1.4 TeV पर है।[8] चौथी पीढ़ी के न्यूट्रिनो के लिए निचली सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में लगभग 60 GeV (अन्य 3 न्यूट्रिनो द्रव्यमानों के लिए ऊपरी सीमा से लाखों गुना बड़ा) है।[9] चौथी पीढ़ी के चार्ज किए गए लेप्टान के लिए निचली सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में 100GeV है और यूनिटेरिटी के विचार से 1.2 TeV की ऊपरी सीमा प्रस्तावित है।[10] यदि कोएड सूत्र जारी रहता है, तो चौथी पीढ़ी के आवेशित लेप्टान का द्रव्यमान 44 GeV (बहिष्कृत) होगा और b′ और t’ क्रमशः 3.6 TeV और 84 TeV होना चाहिए। (लार्ज हैड्रान कोलाइडर में प्रोटॉन के लिए अधिकतम संभव ऊर्जा लगभग 6 TeV है।)

उत्पत्ति

Unsolved problem in physics:

Why are there three generations of quarks and leptons? Is there a theory that can explain the masses of particular quarks and leptons in particular generations from first principles (a theory of Yukawa couplings)?

(more unsolved problems in physics)

कई पीढ़ियों की उत्पत्ति, और 3 की विशेष गिनती, भौतिकी में अनसुलझी समस्याओं की एक सूची है। स्ट्रिंग सिद्धांत कई पीढ़ियों के लिए एक कारण प्रदान करता है, लेकिन विशेष संख्या डी-brane चौराहों के संघनन (भौतिकी) के विवरण पर निर्भर करती है। इसके अतिरिक्त, E8 (गणित)|E8 10 आयामों में ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी कॉम्पैक्टिफिकेशन (भौतिकी) कुछ ऑर्बिफोल्ड्स पर 4-डी तक स्वाभाविक रूप से पदार्थ की 3 पीढ़ियां होती हैं।[11] इसमें कई विषम स्ट्रिंग सिद्धांत मॉडल शामिल हैं।

यह भी देखें

  • ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी
  • फॉर्मूला कोड
  • न्यूट्रिनो मास पदानुक्रम

संदर्भ

  1. ↑ Blumhofer, A.; Hutter, M. (1997). "Family structure from periodic solutions of an improved gap equation". Nuclear Physics B. 484 (1): 80–96. Bibcode:1997NuPhB.484...80B. CiteSeerX 10.1.1.343.783. doi:10.1016/S0550-3213(96)00644-X. (Erratum: doi:10.1016/S0550-3213(97)00228-9)
  2. ↑ Harari, H. (5 July – 14 August 1976). Balian, R.; Llewellyn-Smith, C.H. (eds.). Beyond charm. Weak and Electromagnetic Interactions at High Energy. Les Houches Summer School Proceedings. Vol. 29. Les Houches, France: North-Holland (published 1977). p. 613. Archived from the original on 12 December 2012.
  3. ↑ Harari, H. (1977). "Three generations of quarks and leptons" (PDF). In van Goeler, E.; Weinstein, R. (eds.). Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. p. 170. SLAC-PUB-1974.
  4. ↑ "Experiment confirms famous physics model". MIT Press Office (Press release). Massachusetts Institute of Technology. 18 April 2007.
  5. ↑ Mac Gregor, M.H. (2006). "A 'muon mass tree' with α‑quantized lepton, quark, and hadron masses". arXiv:hep-ph/0607233.
  6. ↑ Decamp, D.; et al. (ALEPH collaboration) (1989). "Determination of the number of light neutrino species". Physics Letters B. 231 (4): 519–529. Bibcode:1989PhLB..231..519D. doi:10.1016/0370-2693(89)90704-1.
  7. ↑ Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). "b′ (4th Generation) Quarks, searches for" (PDF). Physics Letters B. Review of Particle Physics. 667 (1): 1–1340. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. hdl:1854/LU-685594.
  8. ↑ CMS Collaboration (8 May 2019). "Boosting searches for fourth-generation quarks". CERN Courier. Report from the CMS experiment.
  9. ↑ Carpenter, Linda M.; Rajaraman, Arvind (December 2010). "Revisiting constraints on fourth generation neutrino masses". Physical Review D. 82 (11): 114019. arXiv:1005.0628. Bibcode:2010PhRvD..82k4019C. doi:10.1103/PhysRevD.82.114019. S2CID 119175322. ABSTRACT: We revisit the current experimental bounds on fourth-generation Majorana neutrino masses, including the effects of right handed neutrinos. Current bounds from LEP‑II are significantly altered by a global analysis. We show that the current bounds on fourth generation neutrinos decaying to e W and μ W can be reduced to about 80 GeV (from the current bound of 90 GeV), while a neutrino decaying to τ W can be as light as 62.1 GeV. The weakened bound opens up a neutrino decay channel for intermediate mass Higgs, and interesting multi-particle final states for Higgs and fourth generation lepton decays.
  10. ↑ Dighe, Amol; Ghosh, Diptimoy; Godbole, Rohini M.; Prasath, Arun (2012). "Large mass splittings for fourth generation fermions allowed by LHC Higgs boson exclusion". Physical Review D. 85 (11): 114035. arXiv:1204.3550. Bibcode:2012PhRvD..85k4035D. doi:10.1103/PhysRevD.85.114035. S2CID 119204685.
  11. ↑ Motl, Luboš (13 July 2021). "The "pure joy" E8 SUSY toroidal orbifold TOE". The Reference Frame. Retrieved 23 August 2021.
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