कण भौतिकी

 कण भौतिकी  को सूचीबद्ध करना  (जिसे  उच्च ऊर्जा भौतिकी के रूप में भी जाना जाता है)  भौतिकी  की एक शाखा है जो कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है जो   पदार्थ  ]] का गठन करती है।और   विकिरण ।यद्यपि शब्द    कण   विभिन्न प्रकार की बहुत छोटी वस्तुओं (जैसे   प्रोटॉन, गैस कण, या यहां तक कि घरेलू धूल) का उल्लेख कर सकता है,  आमतौर पर उनके व्यवहार को समझाने के लिए आवश्यक रूप से सबसे छोटे पता लगाने योग्य कणों और   मौलिक बातचीत  एस की जांच करता है।

वर्तमान समझ में, ये  प्राथमिक कण  एस    क्वांटम फ़ील्ड  के उत्तेजना हैं जो उनकी बातचीत को भी नियंत्रित करते हैं।वर्तमान में प्रमुख सिद्धांत इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनके गतिशीलता के साथ समझाते हुए,   मानक मॉडल  कहा जाता है।इस प्रकार, आधुनिक कण भौतिकी आम तौर पर मानक मॉडल और इसके विभिन्न संभावित एक्सटेंशन की जांच करती है, उदा।नवीनतम ज्ञात कण के लिए,   हिग्स बोसोन, या यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात बल क्षेत्र,   गुरुत्वाकर्षण

उप -परमाणु कण
आधुनिक कण भौतिकी अनुसंधान  उप -परमाणु कण  एस पर केंद्रित है, जिसमें परमाणु घटक शामिल हैं, जैसे कि   इलेक्ट्रॉन  एस,   प्रोटॉन  एस, और   न्यूट्रॉन  एस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन   बैरोन  एस नामक समग्र कण हैं, जो   से बना है,  [[ से बनाया गया है।क्वार्क  एस), जो    रेडियोधर्मी  और   बिखरने वाले  प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित हैं;इस तरह के कण   फोटॉन  एस,   न्यूट्रिनो  एस, और   म्यून  एस हैं, साथ ही   विदेशी कण  एस की एक विस्तृत श्रृंखला है

कणों की गतिशीलता भी  क्वांटम यांत्रिकी  द्वारा शासित होती है;वे   तरंग -कण द्वंद्व  का प्रदर्शन करते हैं, कुछ प्रयोगात्मक स्थितियों के तहत कण जैसे व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं और   वेव  -जैसे व्यवहार दूसरों में।अधिक तकनीकी शब्दों में, उन्हें   हिल्बर्ट स्पेस  में   क्वांटम स्टेट  वैक्टर द्वारा वर्णित किया गया है, जिसका इलाज   क्वांटम फील्ड थ्योरी  में भी किया जाता है।कण भौतिकविदों के कन्वेंशन के बाद, ''   एलिमेंटरी कण  एस 'शब्द उन कणों पर लागू होता है, जो वर्तमान समझ के अनुसार, अविभाज्य होने के लिए और अन्य कणों से बना नहीं है।

सभी कणों और आज तक देखे गए इंटरैक्शन को लगभग पूरी तरह से एक क्वांटम फील्ड थ्योरी द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसे  मानक मॉडल  कहा जाता है मानक मॉडल, जैसा कि वर्तमान में तैयार किया गया है, में 61 प्राथमिक कण हैं वे प्राथमिक कण समग्र कण बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं, कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए लेखांकन जो 1960 के दशक से खोजे गए हैं।

मानक मॉडल लगभग सभी  प्रयोगों से सहमत पाया गया हैENT  AL परीक्षण आज तक किए गए।हालांकि, अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना है कि यह प्रकृति का एक अधूरा विवरण है और यह कि एक अधिक मौलिक सिद्धांत खोज का इंतजार करता है (देखें   सिद्धांत का सब कुछ )।हाल के वर्षों में,   न्यूट्रिनो     मास  के माप ने मानक मॉडल से पहला प्रयोगात्मक विचलन प्रदान किया है, क्योंकि न्यूट्रिनो मानक मॉडल में बड़े पैमाने पर हैं

इतिहास
यह विचार कि सभी  पदार्थ  मौलिक रूप से   प्राथमिक कण  एस की तारीखों से बना है, जो कम से कम 6 वीं शताब्दी ईसा पूर्व से है 19 वीं शताब्दी में,   जॉन डाल्टन,   स्टोइकोमेट्री  पर अपने काम के माध्यम से, ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल, अद्वितीय प्रकार के कण से बना था ग्रीक शब्द के बाद    एटम   शब्द     Atomos   अर्थ अविभाज्य है, तब से   रासायनिक तत्व  के सबसे छोटे कण को ​​निरूपित किया है, लेकिन भौतिकविदों को जल्द ही पता चला है कि एटम्स नहीं हैं। , वास्तव में, प्रकृति के मूल कण, लेकिन   इलेक्ट्रॉन  जैसे छोटे कणों के समूह भी हैं।   परमाणु भौतिकी  और   क्वांटम भौतिकी  के शुरुआती 20 वीं शताब्दी की खोज   परमाणु विखंडन  में 1939 में   लिसे मीटनर  (  ओटो हैन  द्वारा प्रयोगों के आधार पर), और   न्यूक्लियर फ्यूजन  से   परमाणु फ्यूजन ,   परमाणु फ्यूजन  के प्रमाणों का नेतृत्व किया। उसी वर्ष ]]; दोनों खोजों ने भी   परमाणु हथियार  एस के विकास का नेतृत्व किया। 1950 और 1960 के दशक के दौरान, तेजी से उच्च ऊर्जा के बीम से कणों के टकरावों में कणों की एक भयावह विविधता पाई गई। इसे अनौपचारिक रूप से   कण चिड़ियाघर  के रूप में संदर्भित किया गया था।   सीपी उल्लंघन  जैसे कि   जेम्स क्रोनिन  और   वैल फिच  जैसे महत्वपूर्ण खोजों ने    मामले-एंटीमैटर असंतुलन  को नए प्रश्न लाए।  1970 के दशक के दौरान मानक मॉडल के निर्माण के बाद, भौतिकविदों ने कण चिड़ियाघर की उत्पत्ति को स्पष्ट किया।बड़ी संख्या में कणों को अधिक मौलिक कणों की एक (अपेक्षाकृत) छोटी संख्या के संयोजन के रूप में समझाया गया था और    क्वांटम फील्ड सिद्धांत  के संदर्भ में फंसाया गया था।इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया

मानक मॉडल
सभी प्राथमिक कणों के वर्गीकरण की वर्तमान स्थिति को  मानक मॉडल  द्वारा समझाया गया है, जिसने   क्वार्क  एस के अस्तित्व के   प्रायोगिक पुष्टि  के बाद 1970 के दशक के मध्य में व्यापक स्वीकृति प्राप्त की।यह    मजबूत,    कमजोर , और    विद्युत चुम्बकीय    मौलिक बातचीत  एस का वर्णन करता है, जिसकी मध्यस्थता   गेज बोसोन  एस का उपयोग कर।गेज बोसोन की प्रजातियां आठ   ग्लूओन  एस,   डब्ल्यू और जेड बोसोन हैं,  और  बोसॉन , और   फोटॉन  मानक मॉडल में 24    फंडामेंटल    फर्मियन  एस (12 कण और उनके संबद्ध विरोधी कण) शामिल हैं, जो सभी   मामले  के घटक हैं अंत में, मानक मॉडल ने   बोसोन  के एक प्रकार के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसे   हिग्स बोसोन  के रूप में जाना जाता है।4 जुलाई 2012 को, CERN में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के साथ भौतिकविदों ने घोषणा की

प्रायोगिक प्रयोगशालाएँ
दुनिया की प्रमुख कण भौतिकी प्रयोगशालाएं हैं: <!-ये सभी त्वरक-आधारित हैं ... क्या हमें एक युगल कॉस्मिक किरण प्रयोगों का भी उल्लेख करना चाहिए?-> कई अन्य  कण त्वरक  एस भी मौजूद हैं। आधुनिक प्रयोगात्मक कण भौतिकी के लिए आवश्यक तकनीक काफी विविध और जटिल हैं, जो एक उप-विशिष्टता लगभग पूरी तरह से भेद करती है क्षेत्र के सैद्धांतिक पक्ष से।
 * ब्रुकवेन नेशनल लेबोरेटरी (  लॉन्ग आइलैंड,   यूनाइटेड स्टेट्स )।इसकी मुख्य सुविधा   रिलेटिविस्टिक हैवी आयन कोलाइडर  (आरएचआईसी) है, जो    भारी आयनों  जैसे कि सोने के आयनों और ध्रुवीकृत प्रोटॉन।यह दुनिया का पहला भारी आयन कोलाइडर है, और दुनिया का एकमात्र ध्रुवीकृत प्रोटॉन कोलाइडर है
 * बडकर इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स (  नोवोसिबिर्स्क,   रूस )।इसकी मुख्य परियोजनाएं अब इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन   कोलाइडर  एस   वीईपीपी -2000  हैं 2006 से संचालित, और VEPP-4 1994 में प्रयोग शुरू किए। पहले की सुविधाओं में पहला इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन बीम-बीम   कोलाइडर  वीईपी -1 शामिल है, जिसने 1964 से 1968 तक प्रयोग किए;इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन   कोलाइडर  एस वीईपीपी -2, 1965 से 1974 तक संचालित;और, इसके उत्तराधिकारी VEPP-2M 1974 से 2000 तक प्रयोग किए गए
 * CERN (परमाणु अनुसंधान के लिए यूरोपीय संगठन) (   फ्रेंको  -   स्विस  सीमा,   जिनेवा  के पास)।इसकी मुख्य परियोजना अब   लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर  (एलएचसी) है, जिसमें 10 सितंबर 2008 को इसका पहला बीम परिसंचरण था, और अब दुनिया का सबसे ऊर्जावान कोलाइडर है।यह भी भारी आयनों का सबसे ऊर्जावान कोलाइडर बन गया, क्योंकि यह लीड आयनों से टकराने लगा।पहले की सुविधाओं में   बड़े इलेक्ट्रॉन -पॉइटरन कोलाइडर  (LEP) शामिल हैं, जिसे 2 नवंबर 2000 को रोका गया था और फिर एलएचसी के लिए रास्ता देने के लिए ध्वस्त कर दिया गया था;और   सुपर प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन, जिसे एलएचसी के लिए और फिक्स्ड-टारगेट प्रयोगों के लिए एक पूर्व-एक्सेलरेटर के रूप में पुन: उपयोग किया जा रहा है
 * देसी (Deutsches Elektronen-Synchrotron) (  हैम्बर्ग,   जर्मनी )।इसकी मुख्य सुविधा   हैड्रॉन एलेक्ट्रॉन रिंग एलेज  (हेरा) थी, जो प्रोटॉन के साथ इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन से टकरा गई एक्सेलेरेटर कॉम्प्लेक्स अब पेट्रा III, फ्लैश और   यूरोपीय XFEL  के साथ सिंक्रोट्रॉन विकिरण के उत्पादन पर केंद्रित है।
 * फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी (फर्मिलैब) (   बटाविया,   यूनाइटेड स्टेट्स )।2011 तक इसकी मुख्य सुविधा   टेवाट्रॉन  थी, जो प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन से टकरा गई थी और पृथ्वी पर उच्चतम-ऊर्जा कण कोलाइडर था जब तक कि बड़े हैड्रॉन कोलाइडर ने 29 नवंबर 2009 को इसे पार नहीं किया
 * उच्च ऊर्जा भौतिकी संस्थान (IHEP) (  बीजिंग,   चीन )।IHEP चीन के प्रमुख कण भौतिकी सुविधाओं की एक संख्या का प्रबंधन करता है, जिसमें   बीजिंग इलेक्ट्रॉन-पॉइटरॉन कोलाइडर II  (BEPC II), बीजिंग स्पेक्ट्रोमीटर (BES), बीजिंग सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा (BSRF), यांगबैजिंग में अंतर्राष्ट्रीय COSMIC-RAY वेधशाला शामिल हैं।तिब्बत में,   दिन बे रिएक्टर न्यूट्रिनो प्रयोग ,   चाइना स्पेलेशन न्यूट्रॉन सोर्स ,   हार्ड एक्स-रे मॉड्यूलेशन टेलीस्कोप  (एचएक्सएमटी), और एक्सेलेरेटर-चालित उप-क्रिटिकल सिस्टम (एडीएस) के साथ-साथ   के साथ-साथ  [[जियाजेन अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो वेधशाला  (जूनो)
 * केके (   त्सुकुबा,   जापान )।यह   K2K प्रयोग , एक   न्यूट्रिनो दोलन  प्रयोग और    बेले II  जैसे कई प्रयोगों का घर है।
 * एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी (   मेनलो पार्क,   यूनाइटेड स्टेट्स )।इसके 2-मील-लम्बे रैखिक कण त्वरक ने 1962 में काम करना शुरू किया और 2008 तक कई   इलेक्ट्रॉन  और   पॉज़िट्रॉन  टकराव प्रयोगों के लिए आधार था। तब से रैखिक त्वरक का उपयोग   LINAC सुसंगत प्रकाश स्रोत    X- के लिए किया जा रहा है।रे लेजर  के साथ -साथ उन्नत त्वरक डिजाइन अनुसंधान।SLAC स्टाफ दुनिया भर में कई   कण डिटेक्टर  एस के विकास और निर्माण में भाग लेना जारी रखता है

सिद्धांत
 सैद्धांतिक कण भौतिकी  वर्तमान प्रयोगों को समझने और भविष्य के प्रयोगों के लिए भविष्यवाणियां करने के लिए मॉडल, सैद्धांतिक ढांचे और गणितीय उपकरण विकसित करने का प्रयास करता है (देखें  सैद्धांतिक भौतिकी  भी देखें)। आज सैद्धांतिक कण भौतिकी में कई प्रमुख परस्पर संबंधित प्रयास किए जा रहे हैं।

एक महत्वपूर्ण शाखा  मानक मॉडल  और इसके परीक्षणों को बेहतर ढंग से समझने का प्रयास करती है। सिद्धांतकार   कोलाइडर  और    खगोलीय  प्रयोगों में वेधशालाओं की मात्रात्मक भविष्यवाणियां करते हैं, जो कि प्रयोगात्मक माप के साथ कम अनिश्चितता के साथ मानक मॉडल के मापदंडों को निकालने के लिए उपयोग किया जाता है। यह कार्य मानक मॉडल की सीमाओं की जांच करता है और इसलिए प्रकृति के निर्माण ब्लॉकों की वैज्ञानिक समझ का विस्तार करता है। उन प्रयासों को   क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स  में उच्च सटीक मात्रा की गणना करने की कठिनाई से चुनौतीपूर्ण बनाया जाता है। इस क्षेत्र में काम करने वाले कुछ सिद्धांतकार   क्वांटम फील्ड थ्योरी  और   प्रभावी फील्ड थ्योरी  के उपकरणों का उपयोग करते हैं, खुद को     घटनाविज्ञानी   के रूप में संदर्भित करते हैं। अन्य लोग   लेटिस फील्ड थ्योरी  का उपयोग करते हैं और खुद को  जाली सिद्धांतकार  कहते हैं।

एक अन्य प्रमुख प्रयास मॉडल बिल्डिंग में है जहां मॉडल बिल्डरों ने मानक मॉडल ]] (उच्च ऊर्जा या छोटी दूरी पर) से परे  झूठ बोलने के लिए विचार विकसित किए हैं।यह काम अक्सर  [[ पदानुक्रम समस्या  से प्रेरित होता है और मौजूदा प्रयोगात्मक डेटा द्वारा विवश होता है इसमें   सुपरसिमेट्री,   हिग्स मैकेनिज्म  के विकल्प, अतिरिक्त स्थानिक आयामों (जैसे कि   रान्डल -सैंड्रम मॉडल  एस),   प्रीऑन  सिद्धांत, इन के संयोजन, या अन्य विचारों को शामिल किया जा सकता है।

सैद्धांतिक कण भौतिकी में एक तीसरा प्रमुख प्रयास  स्ट्रिंग थ्योरी  है। स्ट्रिंग थ्योरिस्ट्स    क्वांटम मैकेनिक्स  और   सामान्य सापेक्षता  के एकीकृत विवरण का निर्माण करने का प्रयास छोटे तार के आधार पर एक सिद्धांत का निर्माण करके, और कणों के बजाय   ब्रान्स ।यदि सिद्धांत सफल होता है, तो इसे हर चीज का   सिद्धांत, या पैर की अंगुली माना जा सकता है

सैद्धांतिक कण भौतिकी में काम के अन्य क्षेत्र भी हैं जो   कण ब्रह्मांड विज्ञान  से   लूप क्वांटम गुरुत्व

कण भौतिकी में प्रयासों का यह विभाजन  ARXIV,   प्रीप्रिंट  आर्काइव पर श्रेणियों के नामों में परिलक्षित होता है हेप-टीएच (थ्योरी), हेप-पीएच (घटना विज्ञान), हेप-एक्स (प्रयोग), हेप-एलएटी (  जाली गेज थ्योरी )।

व्यावहारिक अनुप्रयोग
सिद्धांत रूप में, सभी भौतिकी (और उसके द्वारा विकसित व्यावहारिक अनुप्रयोगों) को मौलिक कणों के अध्ययन से प्राप्त किया जा सकता है। व्यवहार में, भले ही कण भौतिकी का अर्थ केवल उच्च-ऊर्जा परमाणु स्मैशर्स के लिए लिया जाता है, इन अग्रणी जांच के दौरान कई तकनीकों को विकसित किया गया है जो बाद में समाज में व्यापक उपयोग पाते हैं। कण त्वरक का उपयोग चिकित्सा में   मेडिकल आइसोटोप  अनुसंधान और उपचार के लिए (उदाहरण के लिए,   पीईटी इमेजिंग  में उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप), या सीधे   बाहरी बीम रेडियोथेरेपी  में उपयोग किया जाता है।   सुपरकंडक्टर  एस के विकास को कण भौतिकी में उनके उपयोग से आगे बढ़ाया गया है।   वर्ल्ड वाइड वेब  और   टचस्क्रीन  प्रौद्योगिकी शुरू में   CERN  पर विकसित की गई थी। अतिरिक्त अनुप्रयोग चिकित्सा, राष्ट्रीय सुरक्षा, उद्योग, कंप्यूटिंग, विज्ञान और कार्यबल विकास में पाए जाते हैं, कण भौतिकी से योगदान के साथ लाभकारी व्यावहारिक अनुप्रयोगों की लंबी और बढ़ती सूची को दर्शाते हैं

भविष्य
प्राथमिक लक्ष्य, जिसे कई अलग -अलग तरीकों से आगे बढ़ाया जाता है, यह पता लगाना और समझना है कि भौतिकी मानक मॉडल ]] से परे  झूठ बोल सकती है। नई भौतिकी की उम्मीद के लिए कई शक्तिशाली प्रयोगात्मक कारण हैं, जिनमें  [[ डार्क मैटर  और   न्यूट्रिनो मास  शामिल हैं। सैद्धांतिक संकेत भी हैं कि इस नई भौतिकी को सुलभ ऊर्जा पैमानों पर पाया जाना चाहिए।

इस नए भौतिकी को खोजने का अधिकांश प्रयास नए कोलाइडर प्रयोगों पर केंद्रित है।  लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर  (एलएचसी) 2008 में   हिग्स बोसोन,   सुपरसिमेट्रिक कण  एस, और अन्य नए भौतिकी की खोज को जारी रखने में मदद करने के लिए पूरा किया गया था। एक मध्यवर्ती लक्ष्य   अंतर्राष्ट्रीय रैखिक कोलाइडर  (ILC) का निर्माण है, जो नए पाए गए कणों के गुणों के अधिक सटीक माप की अनुमति देकर LHC को पूरक करेगा। अगस्त 2004 में, ILC की तकनीक के लिए एक निर्णय लिया गया था, लेकिन साइट पर अभी भी सहमति व्यक्त की गई है।

इसके अलावा, महत्वपूर्ण गैर-कोलाइडर प्रयोग हैं जो मानक मॉडल ]] से परे  भौतिकी को खोजने और समझने का भी प्रयास करते हैं। एक महत्वपूर्ण गैर-कोलाइडर प्रयास  [[ न्यूट्रिनो  द्रव्यमानों का निर्धारण है, क्योंकि ये द्रव्यमान बहुत भारी कणों के साथ न्युट्रिनो मिश्रण से उत्पन्न हो सकते हैं। इसके अलावा,    कॉस्मोलॉजिकल  अवलोकन अंधेरे पदार्थ पर कई उपयोगी बाधाएं प्रदान करते हैं, हालांकि कोलाइडर्स के बिना अंधेरे पदार्थ की सटीक प्रकृति को निर्धारित करना असंभव हो सकता है। अंत में, प्रोटॉन ]] के बहुत लंबे    लाइफटाइम पर निचली सीमा  [[ ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी |  ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी  पर एक कोलाइडर प्रयोगों की तुलना में बहुत अधिक है, जो जल्द ही किसी भी समय जांच करने में सक्षम होगी।

मई 2014 में,  कण भौतिकी परियोजना प्राथमिकता पैनल  ने अगले दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए कण भौतिकी वित्त पोषण प्राथमिकताओं पर अपनी रिपोर्ट जारी की। इस रिपोर्ट ने एलएचसी और आईएलसी में अमेरिकी भागीदारी को जारी रखा, और अन्य सिफारिशों के बीच   डीप अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो प्रयोग  का विस्तार किया।