जनरेशन (कण भौतिकी)

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कण भौतिकी में जनरेशन या समूह प्राथमिक कणों का विभाजन है। कण उनके स्वाद क्वांटम संख्या और जनरेशन के बीच द्रव्यमान से भिन्न होते हैं, लेकिन उनकी विद्युत और ठोस परस्पर क्रियाएं समान होती हैं।

कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुसार तीन पीढ़ियां हैं। प्रत्येक जनरेशन में दो प्रकार के लेप्टान और दो प्रकार के क्वार्क होते हैं। दो लेप्टानों को विद्युत आवेश -1 (इलेक्ट्रॉन जैसा) और उदासीन (न्यूट्रिनो) वाले में वर्गीकृत किया जा सकता है; दो क्वार्क को −1⁄3 (डाउन-टाइप) और आवेश +2⁄3 (अप-टाइप) वाले में वर्गीकृत किया जा सकता है। क्वार्क-लेप्टान जनरेशन 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

अवलोकन

न्युट्रीनो के संभावित अपवाद के साथ, उच्च जनरेशन के प्रत्येक सदस्य के पास पिछली जनरेशन के संबंधित कण की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है (जिसका छोटा लेकिन गैर-शून्य द्रव्यमान सही ढंग से निर्धारित नहीं किया गया है)। उदाहरण के लिए, पहली जनरेशन के इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान केवल 0.511 MeV/c2 (मेगा इलेक्ट्रॉन वोल्ट/सी2) होता है, दूसरी जनरेशन के म्यूऑन का द्रव्यमान 106 MeV/c2 होता है, और तीसरी जनरेशन के ताऊ का द्रव्यमान 1777 मेगा इलेक्ट्रॉन MeV/c2 होता है (लगभग दोगुना) प्रोटॉन के रूप में भारी)। यह द्रव्यमान पदानुक्रम [1] उच्च जनरेशन के कणों को पहली जनरेशन तक क्षय करने का कारण बनता है, जो बताता है कि हर रोज़ पदार्थ (परमाणु) केवल पहली जनरेशन के कणों से क्यों बने हैं। इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने नाभिक को घेरे रहते हैं, जिसमें अप और डाउन क्वार्क होते हैं। आवेशित कणों की दूसरी और तीसरी जनरेशन सामान्य पदार्थ में नहीं होती है और केवल अत्यधिक उच्च-ऊर्जा वाले वातावरण जैसे कि कॉस्मिक किरणें या कण त्वरक में देखी जाती हैं। 1976 में लेस हौचेस समर स्कूल में हैम हरारी द्वारा पहली बार जनरेशन शब्द की प्रारम्भ की गई 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 व्यापक समझ अंततः मौलिक कणों के द्रव्यमान अनुपात की व्याख्या कर सकती है, और सामान्यतः क्वांटम परिप्रेक्ष्य से द्रव्यमान की प्रकृति पर और प्रकाश डाल सकती है।[5]

चौथी जनरेशन

चौथी और आगे की पीढ़ियों को कई (लेकिन सभी नहीं) सैद्धांतिक भौतिकविदों द्वारा असंभव माना जाता है। चौथी जनरेशन की संभावना के खिलाफ कुछ तर्क सटीक इलेक्ट्रोवीक 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, सीईआरएन के लार्ज इलेक्ट्रॉन-पोजीट्रान कोलाइडर (एलईपी) में Z बोसॉन की क्षय चौड़ाई के मापन द्वारा 'प्रकाश' न्यूट्रिनो (लगभग 45 GeV/c2 से कम द्रव्यमान वाला) वाली चौथी जनरेशन को खारिज कर दिया गया है।[6] फिर भी, चौथी जनरेशन के कणों के लिए उच्च-ऊर्जा कोलाइडर की खोज जारी है, लेकिन अभी तक कोई साक्ष्य नहीं देखा गया है। [7] इस तरह की खोजों में, चौथी जनरेशन के कणों को उन्हीं प्रतीकों से दर्शाया जाता है, जो तीसरी जनरेशन के कणों को जोड़े गए अभाज्य (जैसे b' और t') के साथ दिखाया जाता है।

क्वार्क (b′, t′) द्रव्यमान की चौथी जनरेशन के लिए निचली सीमा वर्तमान में एलएचसी के प्रयोगों से 1.4 टेरा इलेक्ट्रान वोल्ट (TeV) पर है।[7]

चौथी जनरेशन के न्यूट्रिनो के लिए निम्न सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में लगभग 60 गीगा इलेक्ट्रान वोल्ट (अन्य 3 न्यूट्रिनो द्रव्यमानों के लिए ऊपरी सीमा से लाखों गुना बड़ा) है।[8]

चौथी जनरेशन के आवेश किए गए लेप्टान के लिए निम्न सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में 100गीगा इलेक्ट्रान वोल्ट है और यूनिटेरिटी के विचार से 1.2 टेरा इलेक्ट्रान वोल्ट की ऊपरी सीमा प्रस्तावित है।[9]

यदि कोएड सूत्र जारी रहता है, तो चौथी जनरेशन के आवेशित लेप्टान का द्रव्यमान 44 गीगा इलेक्ट्रान वोल्ट (बहिष्कृत) होगा और b′ और t’ क्रमशः 3.6 टेरा इलेक्ट्रान वोल्ट और 84 टेरा इलेक्ट्रान वोल्ट होना चाहिए। (लार्ज हैड्रान कोलाइडर में प्रोटॉन के लिए अधिकतम संभव ऊर्जा लगभग 6 टेरा इलेक्ट्रान वोल्ट है।)

उत्पत्ति

Unsolved problem in भौतिकी:

क्वार्क और लेप्टॉन की तीन पीढ़ियां क्यों होती हैं? क्या कोई सिद्धांत है जो विशेष पीढ़ियों में विशेष क्वार्क और लेप्टॉन के द्रव्यमान को पहले सिद्धांतों (युकावा कपलिंग का सिद्धांत) से समझा सकता है?

(more unsolved problems in भौतिकी)

फ़र्मियन की कई पीढ़ियों की उत्पत्ति, और 3 की विशेष गणना, भौतिकी की अनसुलझी समस्या है। स्ट्रिंग सिद्धांत कई पीढ़ियों के लिए एक कारण प्रदान करता है, लेकिन विशेष संख्या डी-ब्रेन प्रतिच्छेदन के संघनन के विवरण पर निर्भर करती है। इसके अतिरिक्त, E8 भव्य एकीकृत सिद्धांत 10 आयामों में 4-डी तक कुछ ऑर्बिफोल्ड्स पर संघनित होते हैं जिनमें प्राकृतिक रूप से पदार्थ की 3 पीढ़ियां होती हैं।[10] इसमें कई विषम स्ट्रिंग सिद्धांत मॉडल सम्मिलित हैं।

यह भी देखें

  • ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी
  • कोएड फॉर्मूला
  • 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. ↑ CMS Collaboration (8 May 2019). "Boosting searches for fourth-generation quarks". CERN Courier. Report from the CMS experiment.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ 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.
  10. ↑ Motl, Luboš (13 July 2021). "The "pure joy" E8 SUSY toroidal orbifold TOE". The Reference Frame. Retrieved 23 August 2021.
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