मूलकण

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कण भौतिकी का मानक मॉडल
Up quarkCharm quarkTop quarkGluonHiggs bosonDown quarkStrange quarkBottom quarkPhotonElectronMuonTau (particle)Z bosonElectron neutrinoMuon neutrinoTau neutrinoW bosonStandard ModelFermionBosonQuarkLeptonScalar bosonGauge bosonVector bosonStandard Model of Elementary Particles.svg
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प्राथमिक कण मानक मॉडल का
पार्श्वभूमि
कण भौतिकी
मानक मॉडल
क्वांटम फील्ड थ्योरी
गेज सिद्धांत
सहज समरूपता ब्रेकिंग
हिग्स तंत्र
संघटक
इलेक्ट्रोकेक इंटरैक्शन
क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स
ckm मैट्रिक्स]
मानक मॉडल गणित
सीमाओं
मजबूत सीपी समस्या
पदानुक्रम समस्या
न्यूट्रिनो दोलन एस
मानक मॉडल से परे भौतिकी
वैज्ञानिक
रदरफोर्ड · थॉमसन · चाडविक · Bose · Sudarshan · डेविस जूनियर · एंडरसन · फर्मी · डीरेक · फेनमैन · रुबिया · गेल-मैन · केंडल · टेलर · फ्रीडमैन · पॉवेल · पी।डब्ल्यू। एंडरसन · ग्लैशो · iliopoulos · लेडरमैन · Maiani · अधिक · कोवान · प्रकृति · चेम्बरलेन · कैबिबो · श्वार्ट्ज · पर्ल · मेजराना · वेनबर्ग · ली · वार्ड · सलाम · मकोतो कोबायाशी (Phy Shishi St)

कण भौतिकी में, प्राथमिक कण या मूल कण एक उप-परमाणु कण होता है जो अन्य कणों से बना नहीं होता है।[1] वर्तमान में प्राथमिक माने जाने वाले कणों में इलेक्ट्रॉन, मौलिक फ़र्मियन (क्वार्क, लेप्टान, एंटीक्वार्क और एंटीलेप्टन, जो प्रायः पदार्थ कण और प्रतिद्रव्य कण होते हैं), साथ ही साथ मौलिक बोसॉन (गेज बोसॉन और हिग्स बोसॉन) सम्मिलित हैं। जो प्रायः बल के कण होते हैं जो फ़र्मियन के बीच परस्पर क्रियाओं में मध्यस्थता करते हैं।[1] एक कण जिसमें दो या दो से अधिक प्राथमिक कण होते हैं, मिश्रित कण होता है।

साधारण पदार्थ परमाणुओं से बना होता है, जिसे एक बार प्राथमिक कण माना जाता है - एटमोस का अर्थ ग्रीक में "काटने में असमर्थ" है - हालांकि परमाणु का अस्तित्व लगभग 1905 तक विवादास्पद रहा, क्योंकि कुछ प्रमुख भौतिकविदों ने अणुओं को गणितीय भ्रम माना, और पदार्थ को अंततः ऊर्जा से बना हुआ माना।[1][2] परमाणु के उपपरमाण्विक घटकों की पहली बार 1930 के दशक के प्रारम्भ में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के कण फोटान के रूप में पहचान की गई थी।[1] उस समय, क्वांटम यांत्रिकी का हालिया आगमन कणों की अवधारणा को मौलिक रूप से बदल रहा था, क्योंकि कण तरंग के रूप में प्रतीत होता है और क्षेत्र में फैल सकता है, विरोधाभास अभी भी संतोषजनक व्याख्या से दूर है।[3][4]

क्वांटम सिद्धांत के माध्यम से, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में क्वार्क - अप क्वार्क और डाउन क्वार्क पाए गए - जिन्हें अब प्राथमिक कण माना जाता है।[1] और एक अणु के भीतर, इलेक्ट्रॉन की स्वतंत्रता की तृतीय कोटि (आवेश, चक्रण, कक्षीय) तरंगफलन के माध्यम से तीन अर्धकण (होलोन, स्पिनॉन और ऑर्बिटन) में अलग हो सकती हैं।[5] फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन - वह जो परमाणु नाभिक की परिक्रमा नहीं कर रहा है और इसलिए कक्षीय गति का अभाव है - अविभाजित प्रतीत होता है और प्राथमिक कण के रूप में माना जाता है।[5]

1980 के आसपास, एक प्राथमिक कण की स्थिति वास्तव में पदार्थ के प्राथमिक घटक के रूप में ज्यादातर अधिक व्यावहारिक दृष्टिकोण के लिए खारिज कर दी गई थी,[1] जो कि कण भौतिकी के मानक मॉडल में सन्निहित है, जिसे विज्ञान के सबसे प्रयोगात्मक रूप से सफल सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।[4][6] अतिसममिति सहित मानक मॉडल से परे कई विस्तार और सिद्धांत, प्राथमिक कणों की संख्या को दोगुना करते हैं, यह परिकल्पना करते हुए कि प्रत्येक ज्ञात कण एक "छाया" साथी के साथ कहीं अधिक बड़े पैमाने पर जुड़ा हुआ है,[7][8] हालांकि ऐसे सभी सुपरपार्टनर अनदेखे रहते हैं।[6][9] इस बीच, गुरुत्वाकर्षण की मध्यस्थता करने वाला प्राथमिक बोसॉन काल्पनिक बना हुआ है।[1][10]

अवलोकन

Main article: मानक मॉडल
See also: मानक मॉडल से परे भौतिकी

सभी प्राथमिक कण या तो बोसोन या फर्मिअन हैं। इन वर्गों को उनके क्वांटम आँकड़ों से अलग किया जाता है- फ़र्मियन फ़र्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करते हैं और बोसॉन बोस-आइंस्टीन आँकड़ों का पालन करते हैं।[1] उनके चक्रण को चक्रण-सांख्यिकी प्रमेय के माध्यम से विभेदित किया जाता है- यह फर्मियंस के लिए आधा पूर्णांक है, और बोसॉन के लिए पूर्णांक है।

Elementary particles
Elementary fermionsHalf-integer spinObey the Fermi–Dirac statisticsElementary bosonsInteger spinObey the Bose–Einstein statistics
Quarks and antiquarksSpin = 1/2Have color chargeParticipate in strong interactionsLeptons and antileptonsSpin = 1/2No color chargeElectroweak interactionsGauge bosonsSpin = 1, 2 [‡] Force carriersScalar bosonsSpin = 0
Three generations
  1. Electron (
    e−
    ), [†]
    Electron neutrino (
    ν
    e    )
  2. Muon (
    μ−
    ),
    Muon neutrino (
    ν
    μ    )
  3. Tau (
    τ−
    ),
    Tau neutrino (
    ν
    τ    )
Unique

Higgs boson (
H0
)

Notes:
[†] An anti-electron (
e+
) is conventionally called a “positron”.
[‡] The known force carrier bosons all have spin = 1 and are therefore vector bosons. The hypothetical graviton has spin = 2 and is a tensor boson; it is unknown whether it is a gauge boson as well.

मानक मॉडल में, प्रारंभिक कणों को भविष्यसूचक उपयोगिता के लिए बिंदु कणों के रूप में दर्शाया जाता है। हालांकि बेहद सफल, मानक मॉडल गुरुत्वाकर्षण की कमी से सीमित है और इसमें कुछ पैरामीटर मनमाने ढंग से जोड़े गए हैं लेकिन अस्पष्टीकृत हैं।[11]

प्राथमिक कणों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता

Main article: तत्वों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता

बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस के वर्तमान मॉडलों के अनुसार, ब्रह्मांड के दृश्यमान पदार्थ की प्रारंभिक संरचना लगभग 75% हाइड्रोजन और 25% हीलियम-4 (द्रव्यमान में) होनी चाहिए। न्यूट्रॉन एक अप और दो डाउन क्वार्क से बने होते हैं, जबकि प्रोटॉन दो अप और एक डाउन क्वार्क से बने होते हैं। चूंकि अन्य सामान्य प्राथमिक कण (जैसे इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, या मंद बोसोन) परमाणु नाभिक की तुलना में इतने हल्के या इतने दुर्लभ होते हैं, हम अवलोकनीय ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान में उनके बड़े पैमाने पर योगदान की उपेक्षा कर सकते हैं। इसलिए, कोई यह निष्कर्ष निकाल सकता है कि ब्रह्मांड के अधिकांश दृश्यमान द्रव्यमान में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जो सभी बेरोनों की तरह, बदले में क्वार्क और डाउन क्वार्क से मिलकर बनता है।

कुछ अनुमानों का अर्थ है कि अवलोकनीय ब्रह्मांड में लगभग 1080 बेरियन (लगभग पूरी तरह से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) हैं।[12][13][14]

अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में प्रोटॉन की संख्या को एडिंगटन संख्या कहा जाता है।

कणों की संख्या के संदर्भ में, कुछ अनुमानों का अर्थ है कि लगभग सभी पदार्थ, डार्क मैटर को छोड़कर, न्यूट्रिनो में होते हैं, जो दृश्यमान ब्रह्मांड में उपस्थित पदार्थ के लगभग 1086 प्राथमिक कणों में से अधिकांश का गठन करते हैं।[14] अन्य अनुमानों का अर्थ है कि मोटे तौर पर 1097 प्राथमिक कण दृश्यमान ब्रह्मांड (डार्क मैटर सम्मिलित नहीं हैं) में उपस्थित हैं ज्यादातर फोटॉन और अन्य द्रव्यमान रहित बल वाहक हैं।[14]

मानक मॉडल

Main article: मानक मॉडल

कण भौतिकी के मानक मॉडल में प्राथमिक फ़र्मियन के 12 गंध होते हैं, साथ ही उनके संबंधित विरोधी कण, साथ ही प्राथमिक बोसॉन जो कि बलों और हिग्स बोसोन की मध्यस्थता करते हैं, जो 4 जुलाई, 2012 को रिपोर्ट किया गया था। जैसा कि लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (एटीएलएएस (ATLAS) और सीएमएस (CMS)) में दो मुख्य प्रयोगों द्वारा पता चला है।[1] मानक मॉडल को वास्तव में मौलिक सिद्धांत के स्थान पर व्यापक रूप से एक अस्थायी सिद्धांत माना जाता है, हालांकि, यह ज्ञात नहीं है कि यह आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता के साथ संगत है या नहीं। मानक मॉडल द्वारा वर्णित नहीं किए गए काल्पनिक प्राथमिक कण हो सकते हैं, जैसे कि ग्रेविटॉन, वह कण जो गुरुत्वाकर्षण बल को वहन करेगा, और स्पार्टिकल्स, साधारण कणों के सुपरसिमेट्रिक पार्टनर।[15]

मौलिक फ़र्मियन

Main article: फ़र्मियन

12 मूलभूत फर्मों को 4 कणों की 3 पीढ़ियों में विभाजित किया गया है। आधे फ़र्मियन लेप्टान हैं, जिनमें से तीन में -1 का विद्युत आवेश होता है, जिसे इलेक्ट्रॉन (
e−
), म्यूऑन (
μ−
), और टाऊ (
τ−
) कहा जाता है, अन्य तीन लेप्टान न्यूट्रिनो (
ν
e,
ν
μ,
ν
τ) हैं, जो न तो विद्युत और न ही रंग आवेश वाले एकमात्र प्राथमिक फ़र्मियन हैं। शेष छह कण क्वार्क (नीचे चर्चा की गई है) हैं।

उत्पादन

कण उत्पादन
लेप्टॉन
प्रथम उत्पादन द्वितीय उत्पादन तृतीय उत्पादन
नाम प्रतीक नाम प्रतीक नाम प्रतीक
इलेक्ट्रॉन
e−
 म्यूऑन
μ−
 टाऊ
τ−
इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो
ν
e		 म्यूऑन न्यूट्रिनो
ν
μ		 टाऊ न्यूट्रिनो
ν
τ
क्वार्क्स
प्रथम उत्पादन द्वितीय उत्पादन तृतीय उत्पादन
अप क्वार्क
u
 आकर्षण क्वार्क c शीर्ष क्वार्क
t
डाउन क्वार्क
d
 विचित्र क्वार्क
s
 निचला क्वार्क
b

द्रव्यमान

निम्न तालिका माप के समान पैमाने का उपयोग करते हुए, सभी फ़र्मियन के लिए वर्तमान मापे गए द्रव्यमान और द्रव्यमान अनुमानों को सूचीबद्ध करती है- प्रकाश गति के वर्ग (MeV/c2) के सापेक्ष लाखों इलेक्ट्रॉन-वोल्ट। उदाहरण के लिए, सबसे सटीक रूप से ज्ञात क्वार्क द्रव्यमान 172.7 GeV/c2 या 172700 MeV/c2 पर शीर्ष क्वार्क (
t
) का है, जिसका अनुमान ऑन-शेल योजना का उपयोग करके लगाया गया है।

प्राथमिक फ़र्मियन द्रव्यमान के लिए वर्तमान मान
कण प्रतीक कण नाम द्रव्यमान मान क्वार्क द्रव्यमान आकलन योजना (बिंदु)

ν
e,
ν
μ,
ν
τ 		न्युट्रीनो
(किसी भी प्रकार) 		< 2 eV/c2[16]

e−
 		इलेक्ट्रॉन 0.511 MeV/c2

u
 		अप क्वार्क 1.9 MeV/c2 एमएसबार योजना (μMS = 2 GeV)

d
 		डाउन क्वार्क 4.4 MeV/c2 एमएसबार योजना (μMS = 2 GeV)

s
 		विचित्र क्वार्क 87 MeV/c2 एमएसबार योजना (μMS = 2 GeV)

μ−
 		म्यूऑन
(म्यू लेप्टॉन ) 		105.7 MeV/c2

c
 		आकर्षण क्वार्क 1320 MeV/c2 एमएसबार योजना (μMS = mc)

τ−
 		टॉऔन (टॉऊ लेप्टॉन) 1780 MeV/c2

b
 		निचला क्वार्क 4240 MeV/c2 एमएसबार योजना (μMS = mb)

t
 		शीर्ष क्वार्क 172700 MeV/c2 ऑन-शेल योजना

क्वार्क द्रव्यमान के मानों का अनुमान क्वार्क परस्पर क्रियाओं का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले क्वांटम वर्णगतिकी के संस्करण पर निर्भर करता है। क्वार्क हमेशा ग्लून्स के एक आवरण में सीमित होते हैं जो मेसन और बेरियानों को बहुत अधिक द्रव्यमान प्रदान करते हैं जहां क्वार्क होते हैं, इसलिए क्वार्क द्रव्यमान के मानों को सीधे मापा नहीं जा सकता है। चूंकि उनका द्रव्यमान आसपास के ग्लून्स के प्रभावी द्रव्यमान की तुलना में बहुत छोटा है, इसलिए गणना में साधारण अंतर द्रव्यमानों में बड़े अंतर पैदा करते हैं।

प्रतिकण

Main article: प्रतिपदार्थ

इन 12 कणों के अनुरूप 12 मौलिक फ़र्मोनिक प्रतिकण भी हैं। उदाहरण के लिए, एंटीइलेक्ट्रॉन (पॉज़िट्रॉन)
e+
 इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण है और इसमें +1 का विद्युत आवेश होता है।

कण उत्पादन
एंटीलेप्टोन
प्रथम उत्पादन द्वितीय उत्पादन तृतीय उत्पादन
नाम प्रतीक नाम प्रतीक नाम प्रतीक
पॉज़िट्रॉन
e+
 प्रतिम्यूऑन
μ+
 प्रतिटाऊ
τ+
इलेक्ट्रान प्रतिन्यूट्रिनो
ν
e		 म्यूऑन प्रतिन्यूट्रिनो
ν
μ		 टाऊ प्रतिन्यूट्रिनो
ν
τ
प्रतिक्वार्क
प्रथम उत्पादन द्वितीय उत्पादन तृतीय उत्पादन
अप एंटीक्वार्क
u
 आकर्षण एंटीक्वार्क
c
 शीर्ष एंटीक्वार्क
t
डाउन एंटिकार्क
d
 विचित्र एंटीक्वार्क
s
 निचला एंटीक्वार्क
b

क्वार्क्स

Main article: क्वार्क

पृथक क्वार्क और एंटीक्वार्क का कभी पता नहीं चला है, यह एक तथ्य है जिसे परिरोधन द्वारा समझाया गया है। प्रत्येक क्वार्क प्रबल अन्योन्यक्रिया के तीन रंग आवेशों में से एक को धारण करता है प्रतिक्वार्क समान रूप से प्रतिरंग धारण करते हैं। रंग-आवेशित कण ग्लूऑन विनिमय के माध्यम से उसी तरह परस्पर क्रिया करते हैं जैसे आवेश किए गए कण फोटॉन विनियम के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं। हालांकि, ग्लून्स स्वयं रंग-आवेशित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रबल बल का प्रवर्धन होता है क्योंकि रंग-आवेशित कण अलग हो जाते हैं। विद्युत चुम्बकीय बल के विपरीत, जो आवेशित कणों के अलग होने पर कम हो जाता है, रंग-आवेशित कण बढ़ते हुए बल को अनुभव करते हैं।

फिर भी, रंग-आवेशित कण हैड्रोन नामक रंग तटस्थ मिश्रित कणों को बनाने के लिए संयोजित हो सकते हैं। क्वार्क प्रतिक्वार्क के साथ जोड़ी बना सकता है- क्वार्क का एक रंग होता है और प्रतिक्वार्क का संगत प्रतिरंग होता है। रंग और प्रतिरंग रद्द हो जाते हैं, जिससे रंग उदासीन मेसन बन जाता है। वैकल्पिक रूप से, तीन क्वार्क एक साथ उपस्थित हो सकते हैं, क्वार्क "लाल", अन्य "नीला", अन्य "हरा"। ये तीन रंगीन क्वार्क मिलकर रंग-उदासीन बेरिऑन बनाते हैं। सममित रूप से, "एंटीरेड", "एंटीब्लू" और "एंटीग्रीन" रंगों के साथ तीन एंटीक्वार्क रंग-उदासीन एंटीबेरिऑन बना सकते हैं।

क्वार्क में भिन्नात्मक विद्युत आवेश भी होते हैं, लेकिन चूंकि वे हैड्रोन के भीतर सीमित होते हैं जिनके सभी आवेश अभिन्न होते हैं, भिन्नात्मक आवेश कभी अलग नहीं किए जाते हैं। ध्यान दें कि क्वार्क का वैद्युत आवेश या तो +2⁄3 या -1⁄3 होता है, जबकि प्रतिक्वार्क का संगत वैद्युत आवेश या तो −2⁄3 या +1⁄3 होता है।

क्वार्क के अस्तित्व के लिए साक्ष्य गहरे अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन से आता है- नाभिक (जो कि बेरिऑन हैं) पर आवेश के वितरण को निर्धारित करने के लिए नाभिक पर इलेक्ट्रॉनों को फैंकना। यदि आवेश एकसमान है, तो प्रोटॉन के चारों ओर का विद्युत क्षेत्र एक समान होना चाहिए और इलेक्ट्रॉन को प्रत्यास्थ रूप से बिखरना चाहिए। कम-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन इस तरह बिखरते हैं, लेकिन, विशेष ऊर्जा के ऊपर, प्रोटॉन कुछ इलेक्ट्रॉनों को बड़े कोणों से विक्षेपित करते हैं। प्रतिक्षेप इलेक्ट्रॉन में बहुत कम ऊर्जा होती है और कणों का एक जेट उत्सर्जित होता है। इस अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन से पता चलता है कि प्रोटॉन में आवेश एकसमान नहीं है बल्कि छोटे आवेशित कणों क्वार्कों के बीच विभाजित होता है।

मौलिक बोसॉन

Main article: बोसॉन

मानक मॉडल में, वेक्टर (चक्रण-1) बोसॉन (ग्लूऑन, फोटॉन, और डब्ल्यू (W) और जेड (Z) बोसॉन) मध्यस्थ बल हैं, जबकि हिग्स बोसॉन (चक्रण-0) कणों के आंतरिक द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार है। बोसॉन फ़र्मियन से इस तथ्य में भिन्न होते हैं कि एकाधिक बोसॉन एक ही क्वांटम स्थिति (पाउली अपवर्जन सिद्धांत) पर कब्जा कर सकते हैं। इसके अलावा, बोसॉन या तो प्रारंभिक हो सकते हैं, जैसे फोटॉन, या संयोजन, जैसे मेसॉन। बोसॉन का चक्रण आधे पूर्णांक के स्थान पर पूर्णांक होता है।

ग्लून्स

Main article: ग्लूऑन

ग्लून्स मजबूत अंतःक्रिया को मध्यस्थ करते हैं, जो क्वार्क से जुड़ते हैं और इस प्रकार हैड्रोन बनाते हैं, जो या तो बेरिऑन (तीन क्वार्क) या मेसॉन (एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क) होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बेरोन हैं, जो परमाणु नाभिक बनाने के लिए ग्लून्स से जुड़ते हैं। क्वार्क की तरह, ग्लून्स रंग और प्रतिरंग प्रदर्शित करते हैं - दृश्य रंग की अवधारणा से असंबंधित और बल्कि कणों की दृढ़ परस्पर क्रिया - कभी-कभी संयोजन में, ग्लून्स के कुल मिलाकर आठ रूपांतर है।

विद्युत दुर्बल बोसॉन

Main articles: डब्ल्यू (W) और जेड (Z) बोसॉन and फोटॉन

तीन दुर्बल गेज बोसॉन हैं- W+, W−, और Z0 ये दुर्बल अंतःक्रिया में मध्यस्थता करते हैं। W बोसॉन परमाणु क्षय में उनकी मध्यस्थता के लिए जाने जाते हैं- W− न्यूट्रॉन को प्रोटॉन में परिवर्तित करता है और फिर इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन-प्रतिन्यूट्रिनो युग्म में क्षय होता है। Z0 कण गंध या आवेशों को परिवर्तित नहीं करता है, बल्कि गति को बदलता है प्रत्यास्थ प्रकीर्णन न्यूट्रिनो के लिए यह एकमात्र तंत्र है। न्यूट्रिनो-जेड (Z) विनियम से इलेक्ट्रॉनों में संवेग परिवर्तन के कारण दुर्बल गेज बोसॉन की खोज की गई थी। द्रव्यमान रहित फोटॉन विद्युत चुम्बकीय संपर्क में मध्यस्थता करता है। ये चार गेज बोसॉन प्राथमिक कणों के बीच विद्युतीय संपर्क बनाते हैं।

हिग्स बोसॉन

Main article: हिग्स बोसॉन

यद्यपि दुर्बल और विद्युत चुम्बकीय बल हमें रोजमर्रा की ऊर्जाओं में काफी भिन्न दिखाई देते हैं, दो बलों को उच्च ऊर्जाओं पर एकल विद्युतीय बल के रूप में एकीकृत करने के लिए सिद्धांतित किया जाता है। डीईएसवाई (DESY) में एचईआरए (HERA) कोलाइडर पर उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-प्रोटॉन प्रकीर्णन के लिए अनुप्रस्थ-काट के मापन से इस भविष्यवाणी की स्पष्ट रूप से पुष्टि हुई थी। कम ऊर्जाओं में अंतर W और Z बोसॉन के उच्च द्रव्यमान का परिणाम है, जो बदले में हिग्स तंत्र का परिणाम है। स्वतःस्फूर्त समरूपता तोड़ने की प्रक्रिया के माध्यम से, हिग्स विद्युत दुर्बल अंतराल में विशेष दिशा का चयन करता है जिसके कारण तीन विद्युत दुर्बल कण बहुत भारी (दुर्बल बोसॉन) हो जाते हैं और एक अपरिभाषित स्थिर द्रव्यमान के साथ रहता है क्योंकि यह हमेशा गति (फोटॉन) में रहता है। 4 जुलाई 2012 को, अपने अस्तित्व के प्रमाणों की प्रयोगात्मक रूप से खोज करने के कई वर्षों के बाद, सीईआरएन (CERN) के लार्ज हैड्रोन कोलाइडर में हिग्स बोसॉन के देखे जाने की घोषणा की गई थी। पीटर हिग्स, जिन्होंने सबसे पहले हिग्स बोसॉन के अस्तित्व को स्वीकार किया था, घोषणा के समय उपस्थित थे।[17] माना जाता है कि हिग्स बोसॉन का द्रव्यमान लगभग 125 GeV है।[18] इस खोज का सांख्यिकीय महत्व 5 सिग्मा के रूप में रिपोर्ट किया गया था, जिसका तात्पर्य लगभग 99.99994% की निश्चितता से है। कण भौतिकी में, यह खोज के रूप में प्रयोगात्मक टिप्पणियों को आधिकारिक रूप से लेबल करने के लिए आवश्यक महत्व का स्तर है। नए खोजे गए कण के गुणों पर शोध जारी है।

ग्रेविटॉन

Main article: ग्रेविटॉन

ग्रेविटॉन काल्पनिक प्राथमिक चक्रण-2 कण है जिसे गुरुत्वाकर्षण की मध्यस्थता के लिए प्रस्तावित किया गया है। हालांकि इसका पता लगाने में निहित कठिनाई के कारण यह अनदेखा रहता है, इसे कभी-कभी प्राथमिक कणों की सारणी में सम्मिलित किया जाता है।[1] पारंपरिक ग्रेविटॉन द्रव्यमान रहित है, हालांकि बड़े कलुजा-क्लेन ग्रेविटॉन वाले कुछ मॉडल उपस्थित हैं।[19]

मानक मॉडल से परे

हालांकि प्रायोगिक साक्ष्य मानक मॉडल से प्राप्त भविष्यवाणियों की अत्यधिक पुष्टि करते हैं, इसके कुछ पैरामीटर मनमाने ढंग से जोड़े गए थे, जो किसी विशेष स्पष्टीकरण द्वारा निर्धारित नहीं किए गए थे, जो रहस्यमय बने हुए हैं, उदाहरण के लिए पदानुक्रम समस्या। मानक मॉडल से परे सिद्धांत इन कमियों को हल करने का प्रयास करते हैं।

उच्च एकीकरण

Main article: उच्च एकीकृत सिद्धांत

मानक मॉडल का विस्तार विद्युत दुर्बल परस्पर क्रिया को एक 'उच्च एकीकृत सिद्धांत' (GUT) में दृढ़ परस्पर क्रिया के साथ संयोजित करने का प्रयास करता है। इस तरह के बल को हिग्स जैसे तंत्र द्वारा तीन बलों में अनायास ही तोड़ दिया जाएगा। इस टूटने को उच्च ऊर्जा पर होने का सिद्धांत दिया गया है, जिससे प्रयोगशाला में एकीकरण का निरीक्षण करना मुश्किल हो जाता है। उच्च एकीकरण की सबसे नाटकीय भविष्यवाणी X और Y बोसॉन का अस्तित्व है, जो प्रोटॉन क्षय का कारण बनते हैं। सुपर-कामीकांडे न्यूट्रिनो वेधशाला में प्रोटॉन क्षय का गैर-अवलोकन सरलतम जीयूटी (GUT) को बाहर करता है, हालांकि, SU(5) और SO(10) सहित।

अतिसममिति

Main article: अतिसममिति

लैग्रैंगियन में समरूपता के एक अन्य वर्ग को जोड़कर अतिसममिति मानक मॉडल का विस्तार करती है। ये समरूपता बोसोनिक कणों के साथ फ़र्मोनिक कणों का आदान-प्रदान करती हैं। इस तरह की समरूपता अतिसममिति कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करती है, जिसे स्पार्टिकल्स के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, जिसमें स्लीपटॉन, स्क्वार्क, न्यूट्रलिनो और चार्जिनो सम्मिलित हैं। मानक मॉडल के प्रत्येक कण में सुपरपार्टनर होगा जिसका चक्रण सामान्य कण से 1⁄2 भिन्न होता है। अतिसममिति के टूटने के कारण, स्पार्टिकल अपने सामान्य समकक्षों की तुलना में बहुत अधिक भारी होते हैं वे इतने भारी होते हैं कि उपस्थित कण कोलाइडर इतने शक्तिशाली नहीं होंगे कि वे उनका उत्पादन कर सकें। कुछ भौतिकविदों का मानना है कि सीईआरएन (CERN) में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर द्वारा स्पार्टिकल्स का पता लगाया जाएगा।

स्ट्रिंग सिद्धांत

Main article: स्ट्रिंग सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत भौतिकी का एक मॉडल है जिससे पदार्थ बनाने वाले सभी "कण" स्ट्रिंग्स (प्लैंक लंबाई पर मापने) से बने होते हैं जो 11-आयामी (एम-सिद्धांत के अनुसार, अग्रणी संस्करण) या 12-आयामी (एफ-सिद्धांत के अनुसार[20]) ब्रह्मांड में उपस्थित होते हैं। ये तार विभिन्न आवृत्तियों पर कंपन करते हैं जो द्रव्यमान, विद्युत आवेश, रंग आवेश और चक्रण को निर्धारित करते हैं। "स्ट्रिंग" खुली (रेखा) हो सकती है या लूप (आयामी क्षेत्र, जो कि एक वृत्त है) में बंद हो सकती है। जैसे ही एक तार अंतरिक्ष के माध्यम से चलता है, यह विश्व पत्रक नामक किसी चीज को मिटा देता है। स्ट्रिंग सिद्धांत 1- से 10-ब्रेन (1-ब्रेन स्ट्रिंग और 10-ब्रेन 10-आयामी वस्तु है) की भविष्यवाणी करता है जो अनिश्चितता सिद्धांत (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन की संभावना है, भले ही वह छोटा हो, कि यह ब्रह्मांड में किसी भी क्षण कहीं और हो सकता है) का उपयोग करके अंतरिक्ष की "संरचना" में आँसू को रोकता है।

स्ट्रिंग सिद्धांत का प्रस्ताव है कि हमारा ब्रह्मांड केवल 4-ब्रेन है, जिसके अंदर 3 स्थान आयाम और 1 समय आयाम उपस्थित है जिसे हम देखते हैं। शेष 7 सैद्धांतिक आयाम या तो बहुत छोटे और मुड़े (और मैक्रोस्कोपिक रूप से सुलभ होने के लिए बहुत छोटे हैं) हुए हैं या हमारे ब्रह्मांड (क्योंकि वे हमारे ज्ञात ब्रह्मांड के बाहर "बहुविविध" नामक एक उच्च योजना में उपस्थित हैं) में उपस्थित नहीं हैं / नहीं हो सकते हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत की कुछ भविष्यवाणियों में मौलिक स्ट्रिंग के कंपन उत्तेजनाओं के कारण साधारण कणों के अत्यधिक भारी समकक्षों का अस्तित्व और ग्रेविटॉन की तरह व्यवहार करने वाले द्रव्यमान रहित चक्रण -2 कण का अस्तित्व सम्मिलित है।

टेक्नीकलर

Main article: टेक्नीकलर (भौतिकी)

टेक्नीकलर सिद्धांत एक नई क्यूसीडी (QCD)-जैसी परस्पर क्रिया प्रारम्भ करके मानक मॉडल को न्यूनतम तरीके से संशोधित करने का प्रयास करते हैं। इसका अर्थ है कि तथाकथित टेक्नीक्वार्क्स के नए सिद्धांत को जोड़ा जाता है, तथाकथित टेक्निग्लुन्स के माध्यम से अन्योन्यक्रिया करना। मुख्य विचार यह है कि हिग्स बोसॉन प्राथमिक कण नहीं है बल्कि इन वस्तुओं की एक बाध्य स्थिति है।

प्रीऑन सिद्धांत

Main article: प्रीऑन

प्रीऑन सिद्धांत के अनुसार, मानक मॉडल में पाए जाने वाले (या उनमें से अधिकतर) कणों की तुलना में अधिक मौलिक कणों के एक या एक से अधिक क्रम होते हैं। इनमें से सबसे मौलिक सामान्यत: प्रीऑन कहलाते हैं, जो "प्री-क्वार्क" से व्युत्पन्न हुआ है। संक्षेप में, प्रीऑन सिद्धांत मानक मॉडल के लिए वही करने की कोशिश करता है जो मानक मॉडल ने कण जू के लिए किया था जो इससे पहले आया था। अधिकांश मॉडलों का मानना है कि मानक मॉडल में लगभग प्रत्येक चीज को तीन से छह और मौलिक कणों और उनकी परस्पर क्रिया को नियंत्रित करने वाले नियमों के संदर्भ में समझाया जा सकता है। 1980 के दशक में सबसे सरल मॉडलों को प्रयोगात्मक रूप से खारिज कर दिए जाने के बाद से प्रीऑन्स में रुचि कम हो गई है।

एक्सेलेरॉन सिद्धांत

एक्सेलेरॉन काल्पनिक उप-परमाणु कण हैं जो न्यूट्रिनो के नए द्रव्यमान को ब्रह्मांड के विस्तार को गति देने के लिए अनुमानित डार्क ऊर्जा से जोड़ते हैं।[21]

इस सिद्धांत में, न्यूट्रिनो एक नई शक्ति से प्रभावित होते हैं, जो एक्सेलेरॉन के साथ उनकी अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप डार्क ऊर्जा का कारण बनते हैं। ब्रह्मांड द्वारा न्यूट्रिनो को अलग करने की कोशिश करने पर डार्क ऊर्जा का परिणाम होता है।[21] ऐसा माना जाता है कि न्यूट्रिनो की तुलना में एक्सेलेरॉन पदार्थ के साथ बहुत कम ही परस्पर क्रिया करते हैं।[22]

यह भी देखें

Notes

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  19. ↑ Calmet, Xavier; de Aquino, Priscila; Rizzo, Thomas G. (2010). "Massless versus Kaluza-Klein gravitons at the LHC". Physics Letters B. 682 (4–5): 446–449. arXiv:0910.1535. Bibcode:2010PhLB..682..446C. doi:10.1016/j.physletb.2009.11.045. hdl:2078/31706. S2CID 16310404.
  20. ↑ Vafa, Cumrun (1996). "Evidence for F-theory". Nuclear Physics B. 469 (3): 403–415. arXiv:hep-th/9602022. Bibcode:1996NuPhB.469..403V. doi:10.1016/0550-3213(96)00172-1. S2CID 6511691.
  21. ↑ 21.0 21.1 "New theory links neutrino's slight mass to accelerating Universe expansion". ScienceDaily. 28 July 2004. Retrieved 5 June 2008.
  22. ↑ Reddy, Francis (27 July 2004). "Acceleron, anyone?". Astronomy. Retrieved 20 April 2020.

Further reading

General readers

Textbooks

  • Bettini, Alessandro (2008) Introduction to Elementary Particle Physics. Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-88021-3
  • Coughlan, G. D., J. E. Dodd, and B. M. Gripaios (2006) The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists, 3rd ed. Cambridge Univ. Press. An undergraduate text for those not majoring in physics.
  • Griffiths, David J. (1987) Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60386-4.
  • Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.
  • Perkins, Donald H. (2000) Introduction to High Energy Physics, 4th ed. Cambridge Univ. Press.

External links

The most important address about the current experimental and theoretical knowledge about elementary particle physics is the Particle Data Group, where different international institutions collect all experimental data and give short reviews over the contemporary theoretical understanding.

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