प्राथमिक कण 5 अक्षर क्रॉसवर्ड सुराग प्रथम। प्राथमिक कण. तीन इंटरैक्शन इस प्रकार हैं

सभी पाँच अक्षर वाले प्राथमिक कण नीचे सूचीबद्ध हैं। प्रत्येक परिभाषा का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।

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प्राथमिक कणों की सूची

फोटोन

यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक मात्रा है, उदाहरण के लिए प्रकाश। प्रकाश, बदले में, एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की धाराएँ शामिल होती हैं। फोटॉन एक प्राथमिक कण है। एक फोटॉन में उदासीन आवेश और शून्य द्रव्यमान होता है। फोटॉन स्पिन एकता के बराबर है। फोटॉन आवेशित कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क को वहन करता है। फोटॉन शब्द ग्रीक फॉस से आया है, जिसका अर्थ है प्रकाश।

फोनन

यह एक क्वासिपार्टिकल है, जो एक संतुलन स्थिति से क्रिस्टल जाली के परमाणुओं और अणुओं के लोचदार कंपन और विस्थापन की एक मात्रा है। क्रिस्टल जाली में, परमाणु और अणु लगातार एक दूसरे के साथ ऊर्जा साझा करते हुए बातचीत करते हैं। इस संबंध में, उनमें व्यक्तिगत परमाणुओं के कंपन के समान घटनाओं का अध्ययन करना लगभग असंभव है। इसलिए, परमाणुओं के यादृच्छिक कंपन को आमतौर पर क्रिस्टल जाली के अंदर ध्वनि तरंगों के प्रसार के प्रकार के अनुसार माना जाता है। इन तरंगों का क्वांटा फोनन है। फ़ोनॉन शब्द ग्रीक फ़ोन - ध्वनि से आया है।

फ़ज़ोन

फ़्लक्चुऑन फ़ैसन एक क्वासिपार्टिकल है, जो मिश्रधातुओं में या किसी अन्य हेटरोफ़ेज़ प्रणाली में एक उत्तेजना है, जो एक आवेशित कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन, के चारों ओर एक संभावित कुआं (लौहचुंबकीय क्षेत्र) बनाता है और इसे कैप्चर करता है।

रोटन

यह एक क्वासिपार्टिकल है जो सुपरफ्लुइड हीलियम में प्राथमिक उत्तेजना से मेल खाता है, उच्च आवेगों के क्षेत्र में, एक सुपरफ्लुइड तरल में भंवर गति की घटना से जुड़ा हुआ है। रोटन, लैटिन से अनुवादित का अर्थ है - कताई, कताई। रोटन 0.6 K से अधिक तापमान पर प्रकट होता है और ताप क्षमता के तेजी से तापमान-निर्भर गुणों को निर्धारित करता है, जैसे सामान्य घनत्व एन्ट्रापी और अन्य।

मेसोन

यह एक अस्थिर गैर-प्राथमिक कण है। मेसॉन कॉस्मिक किरणों में एक भारी इलेक्ट्रॉन है।
मेसॉन का द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से अधिक और एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से कम होता है।

मेसॉन में क्वार्क और एंटीक्वार्क की संख्या सम होती है। मेसॉन में पियोन, काओन और अन्य भारी मेसॉन शामिल हैं।

क्वार्क

यह पदार्थ का एक प्राथमिक कण है, लेकिन अभी तक केवल काल्पनिक रूप से। क्वार्क को आमतौर पर छह कण और उनके प्रतिकण (एंटीक्वार्क) कहा जाता है, जो बदले में विशेष प्राथमिक कणों हैड्रोन का एक समूह बनाते हैं।

ऐसा माना जाता है कि जो कण मजबूत अंतःक्रिया में भाग लेते हैं, जैसे कि प्रोटॉन, न्यूरॉन्स और कुछ अन्य, क्वार्क से मिलकर बने होते हैं जो एक-दूसरे से कसकर जुड़े होते हैं। क्वार्क लगातार विभिन्न संयोजनों में मौजूद रहते हैं। एक सिद्धांत है कि बिग बैंग के बाद पहले क्षणों में क्वार्क मुक्त रूप में मौजूद हो सकते हैं।

ग्लुओं

प्राथमिक कण. एक सिद्धांत के अनुसार, ग्लूऑन क्वार्क को एक साथ चिपकाते हैं, जो बदले में प्रोटॉन और न्यूरॉन्स जैसे कण बनाते हैं। सामान्य तौर पर, ग्लूऑन सबसे छोटे कण होते हैं जो पदार्थ बनाते हैं।

बोसॉन

बोसोन-क्वासिपार्टिकल या बोस-कण। बोसोन में शून्य या पूर्णांक स्पिन होता है। यह नाम भौतिक विज्ञानी शात्येंद्रनाथ बोस के सम्मान में दिया गया है। एक बोसॉन इस मायने में भिन्न है कि उनमें से असीमित संख्या में एक ही क्वांटम अवस्था हो सकती है।

हैड्रान

हैड्रॉन एक प्राथमिक कण है जो वास्तव में प्राथमिक नहीं है। क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लूऑन से मिलकर बनता है। हैड्रॉन का कोई रंग चार्ज नहीं है और यह परमाणु सहित मजबूत इंटरैक्शन में भाग लेता है। हैड्रोन शब्द, ग्रीक एड्रोस से लिया गया है, जिसका अर्थ है बड़ा, विशाल।

भौतिकी में, प्राथमिक कण परमाणु नाभिक के पैमाने पर भौतिक वस्तुएं थीं जिन्हें उनके घटक भागों में विभाजित नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, आज, वैज्ञानिक उनमें से कुछ को विभाजित करने में कामयाब रहे हैं। इन छोटी वस्तुओं की संरचना और गुणों का अध्ययन कण भौतिकी द्वारा किया जाता है।

सभी पदार्थों को बनाने वाले सबसे छोटे कण प्राचीन काल से ज्ञात हैं। हालाँकि, तथाकथित "परमाणुवाद" के संस्थापक प्राचीन यूनानी दार्शनिक ल्यूसिपस और उनके अधिक प्रसिद्ध छात्र डेमोक्रिटस माने जाते हैं। यह माना जाता है कि बाद वाले ने "परमाणु" शब्द गढ़ा। प्राचीन ग्रीक से "एटमोस" का अनुवाद "अविभाज्य" के रूप में किया गया है, जो प्राचीन दार्शनिकों के विचारों को निर्धारित करता है।

बाद में यह ज्ञात हुआ कि परमाणु को अभी भी दो भौतिक वस्तुओं - नाभिक और इलेक्ट्रॉन में विभाजित किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध बाद में पहला प्राथमिक कण बन गया, जब 1897 में अंग्रेज जोसेफ थॉमसन ने कैथोड किरणों के साथ एक प्रयोग किया और पाया कि वे समान द्रव्यमान और आवेश वाले समान कणों की एक धारा थे।

थॉमसन के काम के समानांतर, हेनरी बेकरेल, जो एक्स-रे का अध्ययन करते हैं, यूरेनियम के साथ प्रयोग करते हैं और एक नए प्रकार के विकिरण की खोज करते हैं। 1898 में, भौतिकविदों, मैरी और पियरे क्यूरी की एक फ्रांसीसी जोड़ी ने विभिन्न रेडियोधर्मी पदार्थों का अध्ययन किया और उसी रेडियोधर्मी विकिरण की खोज की। बाद में पाया गया कि इसमें अल्फा कण (2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन) और बीटा कण (इलेक्ट्रॉन) शामिल हैं, और बेकरेल और क्यूरी को नोबेल पुरस्कार मिलेगा। यूरेनियम, रेडियम और पोलोनियम जैसे तत्वों के साथ अपना शोध करते समय मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने कोई सुरक्षा उपाय नहीं किया, यहां तक ​​कि दस्ताने का उपयोग भी नहीं किया। परिणामस्वरूप, 1934 में उन्हें ल्यूकेमिया ने घेर लिया। महान वैज्ञानिक की उपलब्धियों की याद में, क्यूरी दंपत्ति द्वारा खोजे गए तत्व पोलोनियम का नाम मैरी की मातृभूमि - पोलोनिया, लैटिन से - पोलैंड के सम्मान में रखा गया था।

फोटो वी सोल्वे कांग्रेस 1927 से। इस आलेख के सभी वैज्ञानिकों को इस फ़ोटो में खोजने का प्रयास करें।

1905 से, अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने प्रकाशनों को प्रकाश के तरंग सिद्धांत की अपूर्णता के लिए समर्पित किया है, जिसके सिद्धांत प्रयोगों के परिणामों से भिन्न थे। जिसने बाद में उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी को "प्रकाश क्वांटम" - प्रकाश का एक भाग - के विचार की ओर प्रेरित किया। बाद में, 1926 में, अमेरिकी भौतिक रसायनज्ञ गिल्बर्ट एन. लुईस द्वारा ग्रीक "फॉस" ("प्रकाश") से अनुवादित इसका नाम "फोटॉन" रखा गया।

1913 में, एक ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने उस समय पहले से ही किए गए प्रयोगों के परिणामों के आधार पर कहा कि कई रासायनिक तत्वों के नाभिक का द्रव्यमान हाइड्रोजन नाभिक के द्रव्यमान के गुणक हैं। इसलिए, उन्होंने मान लिया कि हाइड्रोजन नाभिक अन्य तत्वों के नाभिक का एक घटक है। अपने प्रयोग में, रदरफोर्ड ने अल्फा कणों के साथ एक नाइट्रोजन परमाणु को विकिरणित किया, जिसके परिणामस्वरूप एक निश्चित कण उत्सर्जित हुआ, जिसे अर्नेस्ट ने अन्य ग्रीक "प्रोटोस" (प्रथम, मुख्य) से "प्रोटॉन" नाम दिया। बाद में प्रयोगात्मक रूप से यह पुष्टि की गई कि प्रोटॉन एक हाइड्रोजन नाभिक है।

जाहिर है, प्रोटॉन रासायनिक तत्वों के नाभिक का एकमात्र घटक नहीं है। यह विचार इस तथ्य पर आधारित है कि नाभिक में दो प्रोटॉन एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करेंगे, और परमाणु तुरंत विघटित हो जाएगा। इसलिए, रदरफोर्ड ने एक अन्य कण की उपस्थिति की परिकल्पना की, जिसका द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर है, लेकिन अनावेशित है। रेडियोधर्मी और हल्के तत्वों की परस्पर क्रिया पर वैज्ञानिकों के कुछ प्रयोगों ने उन्हें एक और नए विकिरण की खोज के लिए प्रेरित किया। 1932 में, जेम्स चैडविक ने निर्धारित किया कि इसमें वे बहुत ही तटस्थ कण शामिल हैं जिन्हें उन्होंने न्यूट्रॉन कहा है।

इस प्रकार, सबसे प्रसिद्ध कणों की खोज की गई: फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन।

इसके अलावा, नई उप-परमाणु वस्तुओं की खोज एक लगातार होने वाली घटना बन गई, और फिलहाल लगभग 350 कण ज्ञात हैं, जिन्हें आम तौर पर "प्राथमिक" माना जाता है। उनमें से जो अभी तक विभाजित नहीं हुए हैं उन्हें संरचनाहीन माना जाता है और उन्हें "मौलिक" कहा जाता है।

स्पिन क्या है?

भौतिकी के क्षेत्र में आगे के नवाचारों के साथ आगे बढ़ने से पहले, सभी कणों की विशेषताओं को निर्धारित किया जाना चाहिए। सबसे प्रसिद्ध, द्रव्यमान और विद्युत आवेश के अलावा, स्पिन भी शामिल है। इस मात्रा को अन्यथा "आंतरिक कोणीय गति" कहा जाता है और यह किसी भी तरह से समग्र रूप से उप-परमाणु वस्तु की गति से संबंधित नहीं है। वैज्ञानिक स्पिन 0, ½, 1, 3/2 और 2 के साथ कणों का पता लगाने में सक्षम थे। किसी वस्तु की संपत्ति के रूप में स्पिन को सरलीकृत करते हुए कल्पना करने के लिए, निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें।

मान लीजिए किसी वस्तु की स्पिन 1 के बराबर है। फिर ऐसी वस्तु 360 डिग्री घूमने पर अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगी। समतल पर यह वस्तु एक पेंसिल हो सकती है, जो 360 डिग्री घूमने के बाद अपनी मूल स्थिति में आ जाएगी। शून्य स्पिन की स्थिति में, वस्तु चाहे कैसे भी घूमे, वह हमेशा एक जैसी ही दिखेगी, उदाहरण के लिए, एक रंग की गेंद।

½ स्पिन के लिए, आपको एक ऐसी वस्तु की आवश्यकता होगी जो 180 डिग्री घुमाने पर अपना स्वरूप बरकरार रखे। यह एक ही पेंसिल हो सकती है, केवल दोनों तरफ सममित रूप से तेज की गई हो। 720 डिग्री घुमाने पर 2 के स्पिन के लिए आकार बनाए रखने की आवश्यकता होगी, और 3/2 के स्पिन के लिए 540 की आवश्यकता होगी।

यह विशेषता कण भौतिकी के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

कणों और अंतःक्रियाओं का मानक मॉडल

हमारे चारों ओर की दुनिया को बनाने वाली सूक्ष्म वस्तुओं का एक प्रभावशाली सेट होने के कारण, वैज्ञानिकों ने उनकी संरचना करने का निर्णय लिया, और इस तरह "मानक मॉडल" नामक प्रसिद्ध सैद्धांतिक संरचना का निर्माण हुआ। वह 17 मौलिक कणों का उपयोग करके तीन अंतःक्रियाओं और 61 कणों का वर्णन करती है, जिनमें से कुछ की भविष्यवाणी उसने खोज से बहुत पहले की थी।

तीन इंटरैक्शन हैं:

• विद्युत चुम्बकीय. यह विद्युत आवेशित कणों के बीच होता है। एक साधारण मामले में, जिसे स्कूल से जाना जाता है, विपरीत रूप से आवेशित वस्तुएं आकर्षित करती हैं, और समान रूप से आवेशित वस्तुएं प्रतिकर्षित करती हैं। यह विद्युत चुम्बकीय संपर्क के तथाकथित वाहक - फोटॉन के माध्यम से होता है।
• मजबूत, अन्यथा परमाणु संपर्क के रूप में जाना जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, इसकी क्रिया परमाणु नाभिक के क्रम की वस्तुओं तक फैली हुई है; यह प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और क्वार्क से युक्त अन्य कणों के आकर्षण के लिए जिम्मेदार है। मजबूत अंतःक्रिया ग्लूऑन द्वारा की जाती है।
• कमज़ोर। कोर के आकार से एक हजार छोटी दूरी पर प्रभावी। लेप्टान और क्वार्क, साथ ही उनके प्रतिकण, इस अंतःक्रिया में भाग लेते हैं। इसके अलावा, कमज़ोर अंतःक्रिया की स्थिति में, वे एक-दूसरे में परिवर्तित हो सकते हैं। वाहक W+, W− और Z0 बोसॉन हैं।

तो मानक मॉडल इस प्रकार बनाया गया था। इसमें छह क्वार्क शामिल हैं, जिनसे सभी हैड्रॉन (मजबूत अंतःक्रिया के अधीन कण) बने हैं:

• अपर(यू);
• मंत्रमुग्ध (सी);
• सच(टी);
• निचला (डी);
• अजीब(ओं);
• मनमोहक (बी)।

यह स्पष्ट है कि भौतिकविदों के पास प्रचुर मात्रा में विशेषण हैं। अन्य 6 कण लेप्टान हैं। ये स्पिन ½ वाले मौलिक कण हैं जो मजबूत अंतःक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।

• इलेक्ट्रॉन;
• इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो;
• मुओन;
• म्यूऑन न्यूट्रिनो;
• ताऊ लेप्टान;
• ताऊ न्यूट्रिनो.

और मानक मॉडल का तीसरा समूह गेज बोसॉन हैं, जिनकी स्पिन 1 के बराबर होती है और इन्हें इंटरैक्शन के वाहक के रूप में दर्शाया जाता है:

• ग्लूऑन - मजबूत;
• फोटॉन - विद्युत चुम्बकीय;
• जेड-बोसोन - कमजोर;
• डब्ल्यू बोसॉन कमजोर है.

इनमें हाल ही में खोजा गया स्पिन-0 कण भी शामिल है, जो सीधे शब्दों में कहें तो अन्य सभी उप-परमाणु वस्तुओं को निष्क्रिय द्रव्यमान प्रदान करता है।

परिणामस्वरूप, मानक मॉडल के अनुसार, हमारी दुनिया इस तरह दिखती है: सभी पदार्थों में 6 क्वार्क होते हैं, जो हैड्रोन और 6 लेप्टान बनाते हैं; ये सभी कण तीन अंतःक्रियाओं में भाग ले सकते हैं, जिनके वाहक गेज बोसोन हैं।

मानक मॉडल के नुकसान

हालाँकि, मानक मॉडल द्वारा अनुमानित अंतिम कण हिग्स बोसोन की खोज से पहले ही, वैज्ञानिक इसकी सीमा से आगे निकल गए थे। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण तथाकथित है। "गुरुत्वाकर्षण संपर्क", जो आज दूसरों के बराबर है। संभवतः, इसका वाहक स्पिन 2 वाला एक कण है, जिसका कोई द्रव्यमान नहीं है, और जिसे भौतिक विज्ञानी अभी तक पता नहीं लगा पाए हैं - "ग्रेविटॉन"।

इसके अलावा, मानक मॉडल 61 कणों का वर्णन करता है, और आज 350 से अधिक कण पहले से ही मानवता को ज्ञात हैं। इसका मतलब यह है कि सैद्धांतिक भौतिकविदों का काम ख़त्म नहीं हुआ है।

कण वर्गीकरण

अपने जीवन को आसान बनाने के लिए, भौतिकविदों ने सभी कणों को उनकी संरचनात्मक विशेषताओं और अन्य विशेषताओं के आधार पर समूहीकृत किया है। वर्गीकरण निम्नलिखित मानदंडों पर आधारित है:

• जीवनभर।
  1. स्थिर। इनमें प्रोटॉन और एंटीप्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन, फोटॉन और ग्रेविटॉन शामिल हैं। स्थिर कणों का अस्तित्व समय से सीमित नहीं है, जब तक वे स्वतंत्र अवस्था में हैं, अर्थात। किसी भी चीज़ के साथ बातचीत न करें.
  2. अस्थिर. अन्य सभी कण कुछ समय के बाद अपने घटक भागों में विघटित हो जाते हैं, इसीलिए उन्हें अस्थिर कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एक म्यूऑन केवल 2.2 माइक्रोसेकंड जीवित रहता है, और एक प्रोटॉन - 2.9 · 10 * 29 वर्ष, जिसके बाद यह एक पॉज़िट्रॉन और एक तटस्थ पियोन में क्षय हो सकता है।
• वज़न।
  1. द्रव्यमान रहित प्राथमिक कण, जिनमें से केवल तीन हैं: फोटॉन, ग्लूऑन और ग्रेविटॉन।
  2. विशाल कण बाकी सब हैं।
• स्पिन का अर्थ.
  1. संपूर्ण स्पिन, सहित। शून्य में बोसॉन नामक कण होते हैं।
  2. अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कण फ़र्मिअन होते हैं।
• बातचीत में भागीदारी.
  1. हैड्रोन (संरचनात्मक कण) उप-परमाणु वस्तुएं हैं जो सभी चार प्रकार की अंतःक्रियाओं में भाग लेती हैं। पहले बताया जा चुका है कि ये क्वार्क से बने हैं। हैड्रोन को दो उपप्रकारों में विभाजित किया गया है: मेसॉन (पूर्णांक स्पिन, बोसोन) और बेरिऑन (अर्ध-पूर्णांक स्पिन, फर्मियन)।
  2. मौलिक (संरचना रहित कण)। इनमें लेप्टान, क्वार्क और गेज बोसोन शामिल हैं (पहले पढ़ें - "मानक मॉडल..")।

उदाहरण के लिए, सभी कणों के वर्गीकरण से परिचित होने के बाद, आप उनमें से कुछ का सटीक निर्धारण कर सकते हैं। तो न्यूट्रॉन एक फ़र्मियन, एक हैड्रॉन, या बल्कि एक बेरियन और एक न्यूक्लियॉन है, यानी इसमें आधा-पूर्णांक स्पिन होता है, इसमें क्वार्क होते हैं और 4 इंटरैक्शन में भाग लेते हैं। न्यूक्लियॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सामान्य नाम है।

• यह दिलचस्प है कि डेमोक्रिटस के परमाणुवाद के विरोधियों, जिन्होंने परमाणुओं के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी, ने कहा कि दुनिया में कोई भी पदार्थ अनिश्चित काल तक विभाजित है। कुछ हद तक, वे सही साबित हो सकते हैं, क्योंकि वैज्ञानिक पहले से ही परमाणु को एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन में, नाभिक को एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन में विभाजित करने में कामयाब रहे हैं, और ये, बदले में, क्वार्क में।
• डेमोक्रिटस ने माना कि परमाणुओं का एक स्पष्ट ज्यामितीय आकार होता है, और इसलिए आग के "तेज" परमाणु जलते हैं, ठोस पदार्थों के खुरदुरे परमाणु अपने उभारों द्वारा मजबूती से एक साथ बंधे रहते हैं, और पानी के चिकने परमाणु परस्पर क्रिया के दौरान फिसल जाते हैं, अन्यथा वे बह जाते हैं।
• जोसेफ थॉमसन ने परमाणु का अपना मॉडल संकलित किया, जिसे उन्होंने एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए शरीर के रूप में देखा जिसमें इलेक्ट्रॉन "फंसे हुए" प्रतीत होते थे। उनके मॉडल को "प्लम पुडिंग मॉडल" कहा जाता था।
• क्वार्क्स को यह नाम अमेरिकी भौतिक विज्ञानी मरे गेल-मैन की बदौलत मिला। वैज्ञानिक डक क्वैक (kwork) की ध्वनि के समान एक शब्द का उपयोग करना चाहते थे। लेकिन जेम्स जॉयस के उपन्यास फिननेगन्स वेक में उन्हें "थ्री क्वार्क्स फॉर मिस्टर मार्क!" पंक्ति में "क्वार्क" शब्द का सामना करना पड़ा, जिसका अर्थ सटीक रूप से परिभाषित नहीं है और यह संभव है कि जॉयस ने इसका उपयोग केवल तुकबंदी के लिए किया हो। मरे ने कणों को इस शब्द से बुलाने का निर्णय लिया, क्योंकि उस समय केवल तीन क्वार्क ज्ञात थे।
• यद्यपि फोटॉन, प्रकाश के कण, द्रव्यमान रहित होते हैं, ब्लैक होल के पास वे अपना प्रक्षेप पथ बदलते प्रतीत होते हैं क्योंकि वे गुरुत्वाकर्षण बलों द्वारा इसकी ओर आकर्षित होते हैं। वास्तव में, एक सुपरमैसिव पिंड अंतरिक्ष-समय को मोड़ता है, यही कारण है कि कोई भी कण, जिसमें बिना द्रव्यमान वाले कण भी शामिल हैं, ब्लैक होल की ओर अपना प्रक्षेप पथ बदल लेते हैं (देखें)।
• लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर "हैड्रोनिक" है क्योंकि यह हैड्रोन के दो निर्देशित बीमों से टकराता है, परमाणु नाभिक के क्रम पर आयाम वाले कण जो सभी इंटरैक्शन में भाग लेते हैं।

चूँकि अनुक्रमित मैं, के, एलसंरचनात्मक सूत्रों में मान 1, 2, 3, 4, मेसॉन की संख्या से होकर गुजरते हैं मिककिसी दिए गए स्पिन के साथ 16 के बराबर होना चाहिए। बेरियन के लिए बिकलकिसी दिए गए स्पिन (64) के लिए राज्यों की अधिकतम संभव संख्या का एहसास नहीं किया गया है, क्योंकि पाउली सिद्धांत के आधार पर, किसी दिए गए कुल स्पिन के लिए, केवल तीन-क्वार्क राज्यों की अनुमति है जिनके क्रमपरिवर्तन के संबंध में एक अच्छी तरह से परिभाषित समरूपता है सूचकांक मैं, के, 1,अर्थात्: स्पिन 3/2 के लिए पूर्ण सममिति और स्पिन 1/2 के लिए मिश्रित समरूपता। ये शर्त है एल = 0 स्पिन 3/2 के लिए 20 बैरियन अवस्थाओं का चयन करता है और स्पिन 1/2 के लिए 20 का चयन करता है।

अधिक विस्तृत जांच से पता चलता है कि क्वार्क प्रणाली की क्वार्क संरचना और समरूपता गुणों का मूल्य हैड्रॉन की सभी बुनियादी क्वांटम संख्याओं को निर्धारित करना संभव बनाता है ( जे, पी, बी, क्यू, आई, वाई, च), द्रव्यमान को छोड़कर; द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए क्वार्कों की परस्पर क्रिया की गतिशीलता और क्वार्कों के द्रव्यमान का ज्ञान आवश्यक है, जो अभी तक उपलब्ध नहीं है।

दिए गए मूल्यों पर सबसे कम द्रव्यमान और स्पिन वाले हैड्रोन की विशिष्टताओं को सही ढंग से बताना वाईऔर च,क्वार्क मॉडल स्वाभाविक रूप से हैड्रोन की कुल बड़ी संख्या और उनके बीच अनुनादों की प्रबलता की व्याख्या करता है। हैड्रोन की बड़ी संख्या उनकी जटिल संरचना और क्वार्क प्रणालियों की विभिन्न उत्तेजित अवस्थाओं के अस्तित्व की संभावना का प्रतिबिंब है। संभव है कि ऐसी उत्तेजित अवस्थाओं की संख्या असीमित हो। क्वार्क प्रणालियों की सभी उत्तेजित अवस्थाएँ अंतर्निहित अवस्थाओं में मजबूत अंतःक्रियाओं के कारण तीव्र संक्रमण के संबंध में अस्थिर होती हैं। वे प्रतिध्वनि का बड़ा हिस्सा बनाते हैं। अनुनादों के एक छोटे अंश में समानांतर स्पिन अभिविन्यास वाले क्वार्क सिस्टम भी शामिल हैं (डब्ल्यू - के अपवाद के साथ)। एंटीपैरेलल स्पिन ओरिएंटेशन के साथ क्वार्क कॉन्फ़िगरेशन, बेसिक से संबंधित। अवस्थाएँ, अर्ध-स्थिर हैड्रोन और एक स्थिर प्रोटॉन बनाती हैं।

क्वार्क प्रणालियों की उत्तेजना क्वार्क की घूर्णी गति (कक्षीय उत्तेजना) में परिवर्तन और उनके स्थानों में परिवर्तन दोनों के कारण होती है। स्थान (रेडियल उत्तेजना)। पहले मामले में, सिस्टम के द्रव्यमान में वृद्धि के साथ कुल स्पिन में बदलाव होता है जेऔर समता आरप्रणाली, दूसरे मामले में द्रव्यमान में वृद्धि बिना परिवर्तन के होती है जे पी.उदाहरण के लिए, मेसंस के साथ जेपी= 2 + प्रथम कक्षीय उत्तेजना हैं ( एल = 1) मेसंस के साथ जे पी = 1 - . समान क्वार्क संरचनाओं के 2 + मेसॉन और 1 - मेसॉन का पत्राचार कणों के कई जोड़े के उदाहरण में स्पष्ट रूप से देखा जाता है:

मेसॉन r" और y" क्रमशः r- और y-मेसॉन के रेडियल उत्तेजना के उदाहरण हैं (देखें)।

कक्षीय और रेडियल उत्तेजनाएं समान प्रारंभिक क्वार्क संरचना के अनुरूप अनुनादों के अनुक्रम उत्पन्न करती हैं। क्वार्कों की परस्पर क्रिया के बारे में विश्वसनीय जानकारी की कमी अभी तक हमें उत्तेजना स्पेक्ट्रा की मात्रात्मक गणना करने और ऐसे उत्साहित राज्यों की संभावित संख्या के बारे में कोई निष्कर्ष निकालने की अनुमति नहीं देती है। क्वार्क मॉडल तैयार करते समय, क्वार्क को काल्पनिक संरचनात्मक तत्वों के रूप में माना जाता था जो खुलते हैं हैड्रोन के बहुत सुविधाजनक विवरण की संभावना बढ़ गई है। इसके बाद, प्रयोग किए गए जो हमें क्वार्क के बारे में हैड्रोन के अंदर वास्तविक सामग्री संरचनाओं के रूप में बात करने की अनुमति देते हैं। पहले बहुत बड़े कोणों पर न्यूक्लियॉन द्वारा इलेक्ट्रॉनों के बिखरने पर प्रयोग थे। इन प्रयोगों (1968) ने, परमाणुओं पर अल्फा कणों के बिखरने पर रदरफोर्ड के शास्त्रीय प्रयोगों की याद दिलाते हुए, न्यूक्लियॉन के अंदर आवेशित बिंदु संरचनाओं की उपस्थिति का खुलासा किया। इन प्रयोगों के डेटा की तुलना न्यूक्लियंस (1973-75) पर न्यूट्रिनो प्रकीर्णन पर समान डेटा के साथ करने से इन बिंदु संरचनाओं के विद्युत आवेश के औसत वर्ग मान के बारे में निष्कर्ष निकालना संभव हो गया। परिणाम आश्चर्यजनक रूप से मान 1/2 [(2/3) के करीब निकला इ) 2 +(1 / 3 इ) 2 ]. एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश के दौरान हैड्रॉन उत्पादन की प्रक्रिया का अध्ययन, जो कथित तौर पर प्रक्रियाओं के अनुक्रम से गुजरता है: ® हैड्रॉन, प्रत्येक परिणामी क्वार्क के साथ आनुवंशिक रूप से जुड़े हैड्रॉन के दो समूहों की उपस्थिति का संकेत देता है, और इसे बनाता है क्वार्कों की स्पिन निर्धारित करना संभव है। यह 1/2 के बराबर निकला। इस प्रक्रिया में पैदा हुए हैड्रोन की कुल संख्या यह भी इंगित करती है कि तीन किस्मों के क्वार्क मध्यवर्ती अवस्था में दिखाई देते हैं, यानी क्वार्क तीन रंग के होते हैं।

इस प्रकार, सैद्धांतिक विचारों के आधार पर पेश की गई क्वार्क की क्वांटम संख्याओं की कई प्रयोगों में पुष्टि की गई है। क्वार्क धीरे-धीरे नए इलेक्ट्रॉन कणों का दर्जा प्राप्त कर रहे हैं। यदि आगे के शोध इस निष्कर्ष की पुष्टि करते हैं, तो क्वार्क पदार्थ के हेड्रोनिक रूप के लिए वास्तविक इलेक्ट्रॉन कणों की भूमिका के लिए गंभीर दावेदार हैं। लंबाई तक ~ 10 -15 सेमीक्वार्क संरचनाहीन बिंदु संरचनाओं के रूप में कार्य करते हैं। ज्ञात प्रकार के क्वार्कों की संख्या कम है। भविष्य में, यह निश्चित रूप से बदल सकता है: कोई यह गारंटी नहीं दे सकता कि उच्च ऊर्जा पर नए क्वांटम संख्याओं वाले हैड्रॉन, नए प्रकार के क्वार्क के अस्तित्व के कारण, खोजे नहीं जाएंगे। खोज वाई-मेसन्स इस दृष्टिकोण की पुष्टि करते हैं। लेकिन यह बहुत संभव है कि क्वार्कों की संख्या में वृद्धि कम होगी, सामान्य सिद्धांत क्वार्कों की कुल संख्या पर सीमाएँ लगाते हैं, हालाँकि ये सीमाएँ अभी तक ज्ञात नहीं हैं। क्वार्कों की संरचनाहीनता भी संभवतः इन भौतिक संरचनाओं में अनुसंधान के प्राप्त स्तर को ही दर्शाती है। हालाँकि, क्वार्क की कई विशिष्ट विशेषताएं यह मानने का कुछ कारण देती हैं कि क्वार्क ऐसे कण हैं जो पदार्थ के संरचनात्मक घटकों की श्रृंखला को पूरा करते हैं।

क्वार्क अन्य सभी इलेक्ट्रॉन कणों से इस मायने में भिन्न हैं कि उन्हें अभी तक स्वतंत्र अवस्था में नहीं देखा गया है, हालाँकि बाध्य अवस्था में उनके अस्तित्व के प्रमाण मौजूद हैं। क्वार्कों का अवलोकन न हो पाने का एक कारण उनका बहुत बड़ा द्रव्यमान हो सकता है, जो आधुनिक त्वरक की ऊर्जा पर उनके उत्पादन को रोकता है। हालाँकि, यह संभव है कि क्वार्क मूल रूप से, उनकी परस्पर क्रिया की विशिष्ट प्रकृति के कारण, स्वतंत्र अवस्था में नहीं हो सकते। इस तथ्य के पक्ष में सैद्धांतिक और प्रायोगिक तर्क हैं कि क्वार्कों के बीच कार्य करने वाली ताकतें दूरी के साथ कमजोर नहीं होती हैं। इसका मतलब यह है कि क्वार्क को एक दूसरे से अलग करने के लिए असीम रूप से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्यथा, मुक्त अवस्था में क्वार्क का उद्भव असंभव है। क्वार्क को स्वतंत्र अवस्था में अलग करने में असमर्थता उन्हें पदार्थ की पूरी तरह से नई प्रकार की संरचनात्मक इकाइयाँ बनाती है। उदाहरण के लिए, यह स्पष्ट नहीं है कि क्या क्वार्क के घटक भागों पर सवाल उठाना संभव है यदि क्वार्क स्वयं स्वतंत्र अवस्था में नहीं देखे जा सकते हैं। यह संभव है कि इन परिस्थितियों में, क्वार्क के हिस्से शारीरिक रूप से बिल्कुल भी प्रकट नहीं होते हैं, और इसलिए क्वार्क हैड्रोनिक पदार्थ के विखंडन में अंतिम चरण के रूप में कार्य करते हैं।

प्राथमिक कण और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत।

आधुनिक सिद्धांत में इलेक्ट्रॉन कणों के गुणों और अंतःक्रियाओं का वर्णन करने के लिए भौतिकी की अवधारणा आवश्यक है। क्षेत्र, जो प्रत्येक कण को ​​सौंपा गया है। क्षेत्र पदार्थ का एक विशिष्ट रूप है; इसे सभी बिंदुओं पर निर्दिष्ट एक फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया गया है ( एक्स)अंतरिक्ष-समय और लोरेंत्ज़ समूह (स्केलर, स्पिनर, वेक्टर, आदि) और "आंतरिक" समरूपता के समूहों (आइसोटोपिक स्केलर, आइसोटोपिक स्पिनर, आदि) के परिवर्तनों के संबंध में कुछ परिवर्तन गुण रखने वाले। चार-आयामी वेक्टर के गुणों वाला एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और एम (एक्स) (एम = 1, 2, 3, 4) ऐतिहासिक रूप से भौतिक क्षेत्र का पहला उदाहरण है। जिन क्षेत्रों की तुलना ई. कणों से की जाती है वे क्वांटम प्रकृति के होते हैं, अर्थात उनकी ऊर्जा और गति कई भागों से बनी होती है। भाग - क्वांटा, और क्वांटम की ऊर्जा ई के और गति पी के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के संबंध से संबंधित हैं: ई के 2 = पी के 2 सी 2 + एम 2 सी 2। ऐसा प्रत्येक क्वांटम एक इलेक्ट्रॉन कण है जिसमें दी गई ऊर्जा E k, संवेग p k और द्रव्यमान m है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटा फोटॉन हैं, अन्य क्षेत्रों के क्वांटा अन्य सभी ज्ञात इलेक्ट्रॉन कणों के अनुरूप हैं। इसलिए, क्षेत्र एक भौतिक है कणों के अनंत संग्रह - क्वांटा के अस्तित्व का प्रतिबिंब। क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का विशेष गणितीय उपकरण प्रत्येक बिंदु x पर एक कण के जन्म और विनाश का वर्णन करना संभव बनाता है।

क्षेत्र के परिवर्तन गुण ई. कणों की सभी क्वांटम संख्याएँ निर्धारित करते हैं। अंतरिक्ष-समय परिवर्तनों (लोरेंत्ज़ समूह) के संबंध में परिवर्तन गुण कणों के स्पिन को निर्धारित करते हैं। इस प्रकार, एक स्केलर स्पिन 0 से मेल खाता है, एक स्पिनर - स्पिन 1/2, एक वेक्टर - स्पिन 1, आदि। एल, बी, 1, वाई, सीएच जैसे क्वांटम संख्याओं का अस्तित्व और क्वार्क और ग्लूऑन के लिए "रंग" निम्नानुसार है "आंतरिक रिक्त स्थान" ("चार्ज स्पेस", "आइसोटोपिक स्पेस", "एकात्मक स्पेस", आदि) के परिवर्तनों के संबंध में क्षेत्रों के परिवर्तन गुणों से। क्वार्क में "रंग" का अस्तित्व, विशेष रूप से, एक विशेष "रंगीन" एकात्मक स्थान से जुड़ा हुआ है। सैद्धांतिक तंत्र में "आंतरिक रिक्त स्थान" का परिचय अभी भी एक विशुद्ध रूप से औपचारिक उपकरण है, जो, हालांकि, एक संकेत के रूप में कार्य कर सकता है कि भौतिक अंतरिक्ष-समय का आयाम, ई.सी.एच. के गुणों में परिलक्षित होता है, वास्तव में अधिक है चार से अधिक - सभी स्थूल भौतिक प्रक्रियाओं की विशेषता वाले अंतरिक्ष-समय का आयाम। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान सीधे क्षेत्रों के परिवर्तन गुणों से संबंधित नहीं है; यह उनकी अतिरिक्त विशेषता है.

इलेक्ट्रॉन कणों के साथ होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए, यह जानना आवश्यक है कि विभिन्न भौतिक क्षेत्र एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं, अर्थात क्षेत्रों की गतिशीलता को जानना आवश्यक है। क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के आधुनिक तंत्र में, क्षेत्रों की गतिशीलता के बारे में जानकारी क्षेत्रों के माध्यम से व्यक्त एक विशेष मात्रा में निहित होती है - लैग्रैन्जियन (अधिक सटीक रूप से, लैग्रैन्जियन घनत्व) एल। एल का ज्ञान, सिद्धांत रूप में, संभावनाओं की गणना करने की अनुमति देता है विभिन्न अंतःक्रियाओं के प्रभाव में कणों के एक समूह से दूसरे में संक्रमण। ये संभावनाएँ तथाकथित द्वारा दी गई हैं। स्कैटरिंग मैट्रिक्स (डब्ल्यू. हाइजेनबर्ग, 1943), एल के माध्यम से व्यक्त किया गया। लैग्रैन्जियन एल में लैग्रैन्जियन एल शामिल है, जो मुक्त क्षेत्रों के व्यवहार का वर्णन करता है, और विभिन्न कणों के क्षेत्रों से निर्मित लैग्रैन्जियन, एल की बातचीत और की संभावना को दर्शाता है। उनके पारस्परिक परिवर्तन। E. h के साथ प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए Lz का ज्ञान निर्णायक है।

बीसवीं सदी के शुरुआती 30 के दशक में, भौतिकी को चार प्रकार के प्राथमिक कणों - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन और फोटॉन के आधार पर पदार्थ की संरचना का एक स्वीकार्य विवरण मिला। पांचवें कण, न्यूट्रिनो के जुड़ने से रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रियाओं की व्याख्या करना भी संभव हो गया। ऐसा लगता था कि नामित प्राथमिक कण ब्रह्मांड के पहले निर्माण खंड थे।

लेकिन यह स्पष्ट सादगी जल्द ही गायब हो गई। जल्द ही पॉज़िट्रॉन की खोज हो गई। 1936 में, पदार्थ के साथ ब्रह्मांडीय किरणों की परस्पर क्रिया के उत्पादों के बीच पहले मेसॉन की खोज की गई थी। इसके बाद, एक अलग प्रकृति के मेसॉन के साथ-साथ अन्य असामान्य कणों का निरीक्षण करना संभव हो गया। ये कण बहुत कम ही कॉस्मिक किरणों के प्रभाव में पैदा हुए थे। हालाँकि, त्वरक के निर्माण के बाद जिससे उच्च-ऊर्जा कणों का उत्पादन संभव हो गया, 300 से अधिक नए कणों की खोज की गई।

फिर "शब्द का क्या अर्थ है प्राथमिक"? "प्राथमिक" "जटिल" का तार्किक प्रतिपद है। प्राथमिक कणों का अर्थ है प्राथमिक, आगे अविभाज्य कण जो सभी पदार्थ बनाते हैं। चालीस के दशक तक, "प्राथमिक" कणों के कई परिवर्तन पहले से ही ज्ञात थे। कणों की संख्या बढ़ना जारी है। उनमें से अधिकांश अस्थिर हैं दर्जनों ज्ञात माइक्रोपार्टिकल्स में से, केवल कुछ ही ऐसे हैं जो स्थिर हैं और सहज परिवर्तनों में असमर्थ हैं। क्या सहज परिवर्तनों के संबंध में स्थिरता मौलिकता का संकेत नहीं है?

ड्यूटेरियम नाभिक (ड्यूटेरॉन) में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है। एक कण के रूप में, ड्यूटेरॉन पूरी तरह से स्थिर है। इसी समय, ड्यूटेरॉन का घटक, न्यूट्रॉन, रेडियोधर्मी है, अर्थात। अस्थिर. यह उदाहरण दर्शाता है कि स्थिरता और प्राथमिकता की अवधारणाएँ समान नहीं हैं। आधुनिक भौतिकी में यह शब्द "प्राथमिक कण" का प्रयोग आमतौर पर पदार्थ के छोटे कणों के एक बड़े समूह को नाम देने के लिए किया जाता है(जो परमाणु या परमाणु नाभिक नहीं हैं).

सभी प्राथमिक कणों का द्रव्यमान और आकार अत्यंत छोटा होता है। उनमें से अधिकांश का द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के क्रम पर होता है (केवल इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान काफ़ी छोटा होता है)
). प्राथमिक कणों के सूक्ष्म आकार और द्रव्यमान उनके व्यवहार के क्वांटम नियम निर्धारित करते हैं। सभी प्राथमिक कणों की सबसे महत्वपूर्ण क्वांटम संपत्ति अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय पैदा होने और नष्ट होने (उत्सर्जित और अवशोषित) होने की क्षमता है।

कणों के बीच परस्पर क्रिया के चार ज्ञात प्रकार हैं, जो प्रकृति में भिन्न हैं: गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, परमाणु, साथ ही न्यूट्रिनो से जुड़ी सभी प्रक्रियाओं में परस्पर क्रिया। सूचीबद्ध चार प्रकार की अंतःक्रिया की विशेषताएं क्या हैं?

सबसे मजबूत परमाणु कणों ("परमाणु बलों") के बीच की बातचीत है। इस इंटरैक्शन को आमतौर पर कहा जाता है मज़बूत. यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि परमाणु बल केवल कणों के बीच बहुत कम दूरी पर कार्य करते हैं: कार्रवाई की त्रिज्या लगभग 10 -13 सेमी है।

अगला सबसे बड़ा है विद्युत चुम्बकीयइंटरैक्शन। यह परिमाण के दो क्रमों से कम मजबूत है। लेकिन दूरी के साथ यह अधिक धीरे-धीरे बदलता है, जैसे 1/ आर 2, इसलिए विद्युत चुम्बकीय बलों की कार्रवाई की त्रिज्या अनंत है।

इसके बाद प्रतिक्रियाओं में न्यूट्रिनो की भागीदारी के कारण होने वाली अंतःक्रिया आती है। परिमाण के क्रम में, ये अंतःक्रियाएँ प्रबल अंतःक्रियाओं से 10 14 गुना कम हैं। ये इंटरैक्शन आमतौर पर कहलाते हैं कमज़ोर. जाहिरा तौर पर, यहां कार्रवाई का दायरा वही है जो मजबूत बातचीत के मामले में होता है।

सबसे छोटी ज्ञात इंटरैक्शन है गुरुत्वाकर्षण.यह परिमाण के 39 ऑर्डर तक मजबूत से कम है - 10 39 गुना! दूरी के साथ, गुरुत्वाकर्षण बल विद्युत चुम्बकीय बलों की तरह धीरे-धीरे कम होते जाते हैं, इसलिए उनकी कार्रवाई की सीमा भी अनंत होती है।

अंतरिक्ष में, मुख्य भूमिका गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया की है, क्योंकि मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाओं की कार्रवाई का दायरा नगण्य है। विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाएं एक सीमित भूमिका निभाती हैं क्योंकि विपरीत संकेतों के विद्युत आवेश तटस्थ प्रणाली बनाते हैं। गुरुत्वाकर्षण बल सदैव आकर्षक बल होते हैं। उन्हें विपरीत संकेत के बल से मुआवजा नहीं दिया जा सकता; उन्हें उनसे बचाया नहीं जा सकता। इसलिए अंतरिक्ष में उनकी प्रमुख भूमिका है।

अंतःक्रिया बलों का परिमाण भी इस अंतःक्रिया के कारण होने वाली प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक समय से मेल खाता है। इस प्रकार, मजबूत अंतःक्रिया के कारण होने वाली प्रक्रियाओं के लिए लगभग 10 -23 सेकंड के समय की आवश्यकता होती है। (एक प्रतिक्रिया तब होती है जब उच्च-ऊर्जा कण टकराते हैं)। विद्युत चुम्बकीय संपर्क के कारण होने वाली प्रक्रिया को पूरा करने में ~10 -21 सेकंड का समय लगता है, कमजोर संपर्क के लिए ~10 -9 सेकंड की आवश्यकता होती है। कणों की परस्पर क्रिया के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं में, गुरुत्वाकर्षण बल वस्तुतः कोई भूमिका नहीं निभाते हैं।

सूचीबद्ध इंटरैक्शन स्पष्ट रूप से एक अलग प्रकृति के हैं, यानी, उन्हें एक दूसरे से कम नहीं किया जा सकता है। वर्तमान में, यह आंकने का कोई तरीका नहीं है कि क्या ये अंतःक्रियाएँ प्रकृति में विद्यमान सभी चीज़ों को समाप्त कर देती हैं।

प्रबल अंतःक्रिया में भाग लेने वाले प्राथमिक कणों के वर्ग को हैड्रोन (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, आदि) कहा जाता है। कणों का वह वर्ग जिनमें प्रबल अंतःक्रिया नहीं होती, लेप्टान कहलाते हैं। लेप्टान में इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, न्यूट्रिनो, भारी लेप्टान और उनके संबंधित प्रतिकण शामिल हैं। एंटीपार्टिकल्स, प्राथमिक कणों का एक संग्रह जिसमें उनके "जुड़वाँ" के समान द्रव्यमान और अन्य भौतिक विशेषताएं होती हैं, लेकिन कुछ इंटरैक्शन विशेषताओं के संकेत में उनसे भिन्न होते हैं(उदाहरण के लिए, विद्युत आवेश, चुंबकीय क्षण): इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन, न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो क्वांटम विशेषताओं में से एक में एक दूसरे से भिन्न होते हैं - हेलीसिटी, जिसे किसी कण के स्पिन के उसके आंदोलन (गति) की दिशाओं पर प्रक्षेपण के रूप में परिभाषित किया जाता है। न्यूट्रिनो की एक स्पिन होती है एसनाड़ी के प्रतिसमानांतर उन्मुख आर, अर्थात। दिशा-निर्देश आरऔर एसबाएं हाथ का पेंच बनाएं और न्यूट्रिनो में बाएं हाथ की हेलिकिटी हो (चित्र 6.2)। एंटीन्यूट्रिनो के लिए, ये दिशाएँ एक दाएँ हाथ का पेंच बनाती हैं, अर्थात। एंटीन्यूट्रिनो में दाहिने हाथ की हेलीसिटी होती है।

जब एक कण और एक प्रतिकण टकराते हैं, तो वे परस्पर नष्ट हो सकते हैं - "संहार करना"।चित्र में. चित्र 6.3 में दो गामा किरणों की उपस्थिति के साथ एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश की प्रक्रिया को दर्शाया गया है। इस मामले में, सभी ज्ञात संरक्षण कानूनों का पालन किया जाता है - ऊर्जा, संवेग, कोणीय गति और आवेशों के संरक्षण का नियम। एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी बनाने के लिए, इन कणों की आंतरिक ऊर्जा के योग से कम ऊर्जा खर्च करना आवश्यक नहीं है, अर्थात। ~ 10 6 ई.वी. जब ऐसी जोड़ी नष्ट हो जाती है, तो यह ऊर्जा या तो विनाश के दौरान उत्पन्न विकिरण के साथ मुक्त हो जाती है, या अन्य कणों के बीच वितरित हो जाती है।

आवेश के संरक्षण के नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि एक आवेशित कण विपरीत चिन्ह वाले आवेश वाले दूसरे कण की उपस्थिति के बिना उत्पन्न नहीं हो सकता (ताकि कणों की संपूर्ण प्रणाली का कुल आवेश न बदले)। ऐसी प्रतिक्रिया का एक उदाहरण एक इलेक्ट्रॉन के एक साथ गठन और एक न्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ न्यूट्रॉन के प्रोटॉन में परिवर्तन की प्रतिक्रिया है।

. (6.9)

इस परिवर्तन के दौरान विद्युत आवेश बरकरार रहता है। उसी तरह, यह तब संरक्षित होता है जब एक फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी में बदल जाता है या जब दो इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के परिणामस्वरूप एक ही जोड़ी पैदा होती है।

एक परिकल्पना है कि सभी प्राथमिक कण तीन मूल कणों के संयोजन हैं जिन्हें कहा जाता है क्वार्क, और उनके प्रतिकण। क्वार्क को स्वतंत्र अवस्था में नहीं खोजा गया है (उच्च-ऊर्जा त्वरक, कॉस्मिक किरणों और पर्यावरण में उनकी कई खोजों के बावजूद)।

बिना किसी व्यवस्थितकरण के सूक्ष्म कणों के गुणों और परिवर्तनों का वर्णन करना असंभव है। किसी सख्त सिद्धांत पर आधारित कोई व्यवस्थितकरण नहीं है।

प्राथमिक कणों के दो मुख्य समूह दृढ़ता से परस्पर क्रिया कर रहे हैं ( Hadrons) और कमजोर रूप से बातचीत ( लेप्टॉन) कण. हैड्रोन को विभाजित किया गया है मेसॉनोंऔर बेरिऑनों. बैरियनों को विभाजित किया गया है न्युक्लियोनऔर हाइपरोन्स. लेप्टान में इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और न्यूट्रिनो शामिल हैं। नीचे वे मान दिए गए हैं जिनके द्वारा सूक्ष्मकणों को वर्गीकृत किया जाता है।

1. थोक या बेरियोनिकसंख्या ए. परमाणु विखंडन की प्रक्रिया और न्यूक्लियॉन-एंटीन्यूक्लियॉन जोड़ी के निर्माण में देखे गए कई तथ्य बताते हैं कि किसी भी प्रक्रिया में न्यूक्लियॉन की संख्या स्थिर रहती है। सभी बैरियनों को नंबर दिए गए हैं ए= +1, प्रत्येक प्रतिकण के लिए ए=-1. बैरियन आवेश के संरक्षण का नियम सभी परमाणु प्रक्रियाओं में सटीक रूप से संतुष्ट होता है। जटिल कणों में बेरिऑन संख्या के अनेक मान होते हैं। सभी मेसॉन और लेप्टान की बैरियन संख्या शून्य होती है।

2. विद्युत आवेश क्यू कण में निहित विद्युत आवेश की इकाइयों (प्रोटॉन के धनात्मक आवेश की इकाइयों में) की संख्या को दर्शाता है।

3. समस्थानिक स्पिन(वास्तविक स्पिन से संबंधित नहीं)। किसी नाभिक में न्यूक्लियॉन के बीच कार्य करने वाले बल लगभग न्यूक्लियॉन के प्रकार से स्वतंत्र होते हैं, अर्थात। परमाणु अंतःक्रिया आरआर, आरएन और एनएनसमान हैं। परमाणु बलों की यह समरूपता आइसोटोपिक स्पिन नामक मात्रा के संरक्षण की ओर ले जाती है। समभारिक प्रचक्रणमजबूत अंतःक्रियाओं में संरक्षित होता है और विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के कारण होने वाली प्रक्रियाओं में संरक्षित नहीं होता है।

4. अजीबता. यह समझाने के लिए कि हैड्रोन से जुड़ी कुछ प्रक्रियाएं क्यों नहीं होती हैं, एम. गेल-मैन और के. निशिजिमा ने 1953 में एक नई क्वांटम संख्या शुरू करने का प्रस्ताव रखा, जिसे उन्होंने विचित्रता कहा। स्थिर हैड्रोन की विचित्रता -3 से +3 (पूर्णांक) तक होती है। लेप्टान की विचित्रता का निर्धारण नहीं किया गया है। मजबूत अंतःक्रियाओं में विचित्रता बनी रहती है।

5. घूमना. स्पिन कोणीय गति को दर्शाता है।

6. समानता. किसी कण का एक आंतरिक गुण जो दाएं और बाएं के संबंध में उसकी समरूपता से जुड़ा होता है। कुछ समय पहले तक, भौतिकविदों का मानना ​​था कि दाएं और बाएं के बीच कोई अंतर नहीं है। इसके बाद, यह पता चला कि वे सभी कमजोर इंटरैक्शन प्रक्रियाओं के लिए समकक्ष नहीं हैं - जो भौतिकी में सबसे आश्चर्यजनक खोजों में से एक थी।

शास्त्रीय भौतिकी में, पदार्थ और भौतिक क्षेत्र दो प्रकार के पदार्थ के रूप में एक दूसरे के विरोधी थे। पदार्थ प्राथमिक कणों से बना है; यह एक प्रकार का पदार्थ है जिसमें विश्राम द्रव्यमान होता है। पदार्थ की संरचना पृथक है, जबकि क्षेत्र की संरचना सतत है। लेकिन क्वांटम भौतिकी ने इस विचार को समतल कर दिया है। शास्त्रीय भौतिकी में, यह माना जाता है कि कणों पर बल क्षेत्रों - गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय - द्वारा कार्य किया जाता है। शास्त्रीय भौतिकी किसी अन्य क्षेत्र को नहीं जानती थी। क्वांटम भौतिकी में, क्षेत्रों के पीछे वे अंतःक्रिया के सच्चे वाहक देखते हैं - इन क्षेत्रों का क्वांटा, अर्थात्। कण. शास्त्रीय क्षेत्रों के लिए ये ग्रेविटॉन और फोटॉन हैं। जब क्षेत्र पर्याप्त मजबूत होते हैं और बहुत सारे क्वांटा होते हैं, तो हम उन्हें अलग-अलग कणों के रूप में अलग करना बंद कर देते हैं और उन्हें एक क्षेत्र के रूप में देखते हैं। प्रबल अंतःक्रिया के वाहक ग्लूऑन होते हैं। दूसरी ओर, किसी भी सूक्ष्म कण (पदार्थ का तत्व) में दोहरी कण-तरंग प्रकृति होती है।

टाइमलाइन विजेट के लोड होने की प्रतीक्षा करें।
देखने के लिए जावास्क्रिप्ट सक्षम होना चाहिए.

यदि मजबूत क्षयों को योक्टोसेकंड के क्षेत्र में, विद्युत चुम्बकीय वाले - एटोसेकंड के आसपास समूहीकृत किया गया था, तो कमजोर क्षयों ने "हर किसी की जिम्मेदारी का पालन किया" - उन्होंने उतना ही कवर किया समय पैमाने पर परिमाण के 27 क्रम!

इस अकल्पनीय विस्तृत श्रृंखला के चरम छोर पर दो "चरम" मामले हैं।

• शीर्ष क्वार्क और कमजोर बल वाहक कणों (डब्ल्यू और जेड बोसॉन) का क्षय लगभग होता है 0.3 है= 3·10 −25 सेकंड. ये सभी प्राथमिक कणों में सबसे तेज़ क्षय हैं और सामान्य तौर पर, आधुनिक भौतिकी के लिए विश्वसनीय रूप से ज्ञात सबसे तेज़ प्रक्रियाएँ हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ये उच्चतम ऊर्जा उत्सर्जन वाले क्षय होते हैं।
• सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला प्राथमिक कण, न्यूट्रॉन, लगभग 15 मिनट तक जीवित रहता है। सूक्ष्म जगत के मानकों के अनुसार इतना बड़ा समय इस तथ्य से समझाया गया है कि इस प्रक्रिया (प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो में न्यूट्रॉन के बीटा क्षय) में बहुत कम ऊर्जा रिलीज होती है। यह ऊर्जा विमोचन इतना कमजोर है कि उपयुक्त परिस्थितियों में (उदाहरण के लिए, परमाणु नाभिक के अंदर), यह क्षय पहले से ही ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल हो सकता है, और फिर न्यूट्रॉन पूरी तरह से स्थिर हो जाता है। परमाणु नाभिक, हमारे आस-पास के सभी पदार्थ और हम स्वयं बीटा क्षय की इस अद्भुत कमजोरी के कारण ही अस्तित्व में हैं।

इन चरम सीमाओं के बीच, अधिकांश कमजोर क्षय भी कमोबेश सघन रूप से होते हैं। इन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है, जिन्हें हम मोटे तौर पर कहेंगे: तेज़ कमज़ोर क्षय और धीमी कमज़ोर क्षय।

तेज़ वाले लगभग एक पिकोसेकंड तक चलने वाले क्षय हैं। तो, यह आश्चर्य की बात है कि हमारी दुनिया में संख्याएँ कैसे विकसित हुई हैं कि कई दर्जन प्राथमिक कणों का जीवनकाल 0.4 से 2 पीएस तक के मूल्यों की एक संकीर्ण सीमा में आता है। ये तथाकथित आकर्षक और प्यारे हैड्रोन हैं - ऐसे कण जिनमें भारी क्वार्क होता है।

पिकोसेकंड अद्भुत हैं, वे कोलाइडर पर प्रयोगों के दृष्टिकोण से बिल्कुल अमूल्य हैं! तथ्य यह है कि 1 पीएस में एक कण के पास एक तिहाई मिलीमीटर उड़ने का समय होगा, और एक आधुनिक डिटेक्टर इतनी बड़ी दूरी को आसानी से माप सकता है। इन कणों के लिए धन्यवाद, कोलाइडर पर कण टकराव की तस्वीर "पढ़ने में आसान" हो जाती है - यहां बड़ी संख्या में हैड्रोन की टक्कर और निर्माण हुआ, और वहां, थोड़ा आगे, माध्यमिक क्षय हुआ। जीवनकाल सीधे मापने योग्य हो जाता है, जिसका अर्थ है कि यह पता लगाना संभव हो जाता है कि यह किस प्रकार का कण था, और उसके बाद ही अधिक जटिल विश्लेषण के लिए इस जानकारी का उपयोग करें।

धीमी गति से कमजोर क्षय वे क्षय होते हैं जो सैकड़ों पिकोसेकंड से शुरू होते हैं और संपूर्ण नैनोसेकंड रेंज तक विस्तारित होते हैं। इसमें तथाकथित "अजीब कणों" का वर्ग शामिल है - कई हैड्रॉन जिनमें एक अजीब क्वार्क होता है। अपने नाम के बावजूद, आधुनिक प्रयोगों के लिए वे बिल्कुल भी अजीब नहीं हैं, बल्कि इसके विपरीत, वे सबसे सामान्य कण हैं। वे पिछली शताब्दी के 50 के दशक में अजीब लगते थे, जब भौतिकविदों ने अचानक उन्हें एक के बाद एक खोजना शुरू कर दिया और उनके गुणों को ठीक से समझ नहीं पाए। वैसे, यह अजीब हैड्रोन की प्रचुरता थी जिसने भौतिकविदों को आधी सदी पहले क्वार्क के विचार की ओर धकेल दिया था।

प्राथमिक कणों के साथ आधुनिक प्रयोगों की दृष्टि से नैनोसेकंड बहुत हैं। यह इतना अधिक है कि त्वरक से निकलने वाले कण को ​​विघटित होने का समय नहीं मिलता है, लेकिन वह डिटेक्टर को छेद देता है, और उसमें अपना निशान छोड़ देता है। निःसंदेह, फिर यह डिटेक्टर की सामग्री में या उसके आस-पास की चट्टानों में कहीं फंस जाएगा और वहीं बिखर जाएगा। लेकिन भौतिकविदों को अब इस क्षय की परवाह नहीं है; वे केवल उस निशान में रुचि रखते हैं जो इस कण ने डिटेक्टर के अंदर छोड़ा था। इसलिए आधुनिक प्रयोगों के लिए ऐसे कण लगभग स्थिर दिखते हैं; इसलिए उन्हें "मध्यवर्ती" शब्द - मेटास्टेबल कण कहा जाता है।

खैर, सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला कण, न्यूट्रॉन को छोड़कर, म्यूऑन है - इलेक्ट्रॉन का एक प्रकार का "भाई"। यह मजबूत अंतःक्रियाओं में भाग नहीं लेता है, विद्युत चुम्बकीय बलों के कारण इसका क्षय नहीं होता है, इसलिए इसके लिए केवल कमजोर अंतःक्रियाएं ही शेष रह जाती हैं। और चूंकि यह काफी हल्का है, यह 2 माइक्रोसेकंड तक जीवित रहता है - प्राथमिक कणों के पैमाने पर एक संपूर्ण युग।