उप - परमाणविक कण

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एक मिश्रित कण प्रोटॉन दो ऊपर क्वार्क और एक डाउन क्वार्क से बना होता है, जो प्राथमिक कण होते हैं

भौतिकी में उप-परमाणविक कण एक परमाणु से छोटा कण है जो एक उप-परमाणु कण का समग्र कण है यह कण न्यूट्रॉन या मेसन से बना होता है यह एक प्राथमिक कण है उदाहरण एक इलेक्ट्रॉन, फोटॉन, म्यूऑन ये कण भौतिकी और परमाणु भौतिकी इन कणों का अध्ययन करते हैं और वे परस्पर क्रिया करते हैं।

प्रयोगों से पता चलता है कि प्रकाश कणों की धारा की तरह व्यवहार कर सकता है जिन्हें फोटॉन कहा जाता है और साथ ही लहर जैसे गुण भी प्रदर्शित कर सकता है इसने क्वांटम-स्केल को प्रतिबिंबित करने के लिए तरंग-कण की अवधारणा को जन्म दिया जिससे यह कणों और तरंगों दोनों की तरह व्यवहार कर सके एक अन्य अवधारणा जिसमें अनिश्चितता सिद्धांत में कहा गया है कि उनकी कुछ संपत्तियों को एक साथ लिया जाता है जैसे कि उनकी एक स्थिति और संवेग को सही रूप से नहीं मापा जा सकता है तरंग-कण को न केवल फोटॉनों पर नहीं बल्कि अधिक भारी कणों पर भी लागू करने के लिए दिखाया गया है क्वांटम क्षेत्र के ढांचे में कणों की बातचीत को संबोधित कर मौलिक आकार की मात्रा के निर्माण और विनाश के रूप में समझा जाता है इस क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के कण भौतिकी को मिश्रित करता है।

भौतिकी में भी कण की सही परिभाषा के विविध विवरण हैं कण की परिभाषा इसमें सम्मिलित हैं एक कण एक लहर समारोह पतन है जो निम्नलिखित प्रकार से दी गयी है।

• एक कण एक क्वांटम उत्तेजना त्वरक भौतिकी है।
• कण एक समूह है जो समूह का अपरिवर्तनीय प्रतिनिधित्व करता है।
• कण देखी हुई वस्तु एक है।

वर्गीकरण

रचना द्वारा

उप परमाण्विक कण प्राथमिक होते हैं ये अन्य कणों से नहीं बने होते हैं तथा यह मिश्रित होते हैं और एक से अधिक प्राथमिक कणों से बने होते हैं।

ये मानक प्रारूप के प्राथमिक कण हैं

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कणों का 392x392px वर्गीकरण

इन कणों को प्रयोगों द्वारा खोजा गया है

यह मानक प्रारूप से परे हैं इसलिए यह विभिन्न भौतिकी गुरुत्वाकर्षण कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी करते हैं इसमें प्राथमिक कणों की सूची तथा काल्पनिक कणों की सूची की खोज 2021 तक नहीं की गई है।

हैड्रॉन्स

हैड्रॉन शब्द ग्रीक से आया है और 1962 में लेव ओकुन द्वारा पेश किया गया था लगभग सभी मिश्रित कणों में ग्लून्स द्वारा एक साथ बंधे कई पदार्थ के मूलभूत घटक होते हैं बिना घटकों के कुछ अपवादों के साथ जैसे धनाणु और संग्रहालय जिनमें कुछ घटक सम्मिलित होते हैं तथा ये उप-परमाणविक कण के मूल घटक कहलाते हैं परिरोध के रूप में जानी जाने वाली संपत्ति के कारण पदार्थ के कण कभी भी अकेले नहीं पाए जाते हैं लेकिन हमेशा उप-परमाणविक कण मूल घटक में पाए जाते हैं ।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को छोड़कर अन्य सभी मूल घटक अस्थिर होते हैं और एक माइक्रोसेकंड या उससे कम में अन्य कणों में क्षय हो जाते हैं एक प्रोटॉन ऊपर के पदार्थ और एक नीचे के पदार्थ से बना होता है जबकि न्यूट्रॉन दो नीचे के पदार्थ और एक ऊपर के पदार्थ से बना होता है ये आमतौर पर एक परमाणु नाभिक में एक साथ जुड़ते हैं उदाहरण एक हीलियम -4 नाभिक दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से बना होता है अधिकांश हैड्रॉन इतने लंबे समय तक जीवित नहीं रहते हैं कि वे नाभिक-जैसे संयोजन में बंध सकें यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अलावा विदेशी नाभिक बनाते हैं।

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बोसोन, हैड्रॉन्स और फर्मियन के बीच ओवरलैप।

आँकड़ों के द्वारा

Main article: Spin–statistics theorem

क्वांटम यांत्रिकी के वैज्ञानिक नियम का पालन करने वाले त्रि-आयामी अंतरिक्ष में किसी भी कण की तरह कोई भी उप-परमाण्विक कण या तो एक पूर्णांक भौतिकी के साथ या एक विषम अर्ध-पूर्णांक के साथ हो सकता है।

मानक प्रारूप में सभी प्राथमिक व्यापारिक कम्पनियों में चक्र 1/2 होता है और ये मूल पदार्थ में विभाजित होते हैं जो रंग आवेश का वहन करते हैं और इसलिए मजबूत अंतःक्रिया को अनुभव करते हैं ।

द्रव्यमान से

विशेष सापेक्षता में द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता एमसी^{. अर्थात्द्रव्यमान को ऊर्जा के रूप में और इसके विपरीत व्यक्त किया जा सकता है यदि किसी कण के संदर्भ का एक ढॉंचा है जिसमें यह आराम भौतिकी है तो इसका एक सकारात्मक विश्राम द्रव्यमान होता है और इसे बड़े पैमाने पर संदर्भित किया जाता है।}

सभी मिश्रित कण भारी होते हैं जबकि मध्यवर्ती की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है जो हल्का भारी होता है तथा इसमें यह भी निश्चित है कि विद्युत आवेश वाला कोई भी कण भारी हो सकता है।

जब मूल रूप से 1950 के दशक में परिभाषित किया गया था कि

सभी द्रव्यमान रहित कण जिनका द्रव्यमान शून्य होता है इनमें फोटॉन और ग्लूऑन सम्मिलित हैं।

क्षय द्वारा

अधिकांश उप परमाण्विक कण स्थिर नहीं होते हैं सभी लेप्टान साथ ही बेरिऑन कण या तो मजबूत बल या कमजोर बल द्वारा क्षय करते हैं प्रोटॉन क्षय के लिए प्रोटॉन ज्ञात नहीं हैं जबकि वे वास्तव में स्थिर हैं या नहीं यह अज्ञात है इलेक्ट्रॉन और इसके अनुपूरण धन आवेश युक्त कण जो आवेश संरक्षण के कारण सैद्धांतिक रूप से स्थिर होते हैं ।

अन्य गुण

सभी अवलोकनीय उप-परमाण्विक कणों में उनका विद्युत आवेश प्राथमिक आवेश के एक पूर्णांक का गुणक होता है मानक प्रारूप के मूल पदार्थ में गैर-पूर्णांक विद्युत आवेश होते हैं अर्थात गैर-पूर्णांक विद्युत आवेश वाले अन्य संयोजन को रंग बंधन के कारण अलग नहीं किया जा सकता है प्रतिकणों के लिए घटक मूल पदार्थों के आवेशों का योग ई के एक पूर्णांक के गुणज तक होता है।

अल्बर्ट आइंस्टीन सत्येन्द्र नाथ बोस तथा लुइस डी ब्रोगली और कई अन्य लोगों के काम के माध्यम से वर्तमान वैज्ञानिक सिद्धांत यह मानता है कि सभी कणों में तरंग प्रकृति भी होती है यह न केवल प्राथमिक कणों के लिए बल्कि परमाणुओं और यहां तक ​​कि अणुओं जैसे यौगिक कणों के लिए भी सत्यापित किया गया है वास्तव में गैर-सापेक्षवादी क्वांटम यांत्रिकी के पारंपरिक योगों के अनुसार तरंग-कण सभी वस्तुओं पर लागू होता है यहां तक ​​कि स्थूल वस्तुओं पर भी यद्यपि स्थूल वस्तुओं के तरंग गुणों को उनके छोटे तरंग दैर्ध्य के कारण नहीं पहचाना जा सकता है कई शताब्दियों के लिए कणों के बीच की बातचीत की जांच की गई है और कुछ सरल कानून इस बात को रेखांकित करते हैं कि कण टकराव और बातचीत में कैसे व्यवहार करते हैं इनमें से सबसे मौलिक ऊर्जा के संरक्षण और संवेग के संरक्षण के नियम हैं जो हमें तारों से लेकर क्वार्क तक के परिमाण के पैमाने पर कणों की अंतःक्रियाओं की गणना करने देते हैं ये न्यूटोनियन यांत्रिकी की पूर्वापेक्षित मूल बातें हैं मूल रूप से 1687 में प्रकाशित प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत में बयानों और समीकरणों की एक श्रृंखला है।

एक परमाणु को विभाजित करना

ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बराबर होता है जबकि हॉइड्रोजन का नहीं जबकि हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान का शेष धनावेशित ऋण प्रोटॉन से आता है ये किसी तत्व की परमाणु संख्या उसके नाभिक में प्रोटॉन की संख्या तथा न्यूट्रॉन के कण होते हैं जिनका द्रव्यमान प्रोटॉन की तुलना में थोड़ा अधिक होता है एक ही तत्व के विभिन्न समस्थानिकों में समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होती है एक समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या न्यूक्लियस की कुल संख्या के बराबर होती है।

इतिहास

Main articles: History of subatomic physics and Timeline of particle discoveries

उप-परमाण्विक कण 1960 के दशक का एक पुराना नाम है जिसका उपयोग बेरोन और मेसॉन को कणों से अलग करने के लिए किया जाता है जिन्हें प्राथमिक कण माना जाता है इससे पहले हैड्रोन को आमतौर पर प्राथमिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता था क्योंकि उनकी रचना अज्ञात थी। {main|History of subatomic physics|Timeline of particle discoveries}} The term "subatomic particle" is largely a retronym of the 1960s, used to distinguish a large number of baryons and mesons (which comprise hadrons) from particles that are now thought to be truly elementary. Before that hadrons were usually classified as "elementary" because their composition was unknown.

A list of important discoveries follows:

Particle	Composition	Theorized	Discovered	Comments
Electron e−	elementary (lepton)	G. Johnstone Stoney (1874)	J. J. Thomson (1897)	Minimum unit of electrical charge, for which Stoney suggested the name in 1891. First subatomic particle to be identified.
alpha particle α	composite (atomic nucleus)	never	Ernest Rutherford (1899)	Proven by Rutherford and Thomas Royds in 1907 to be helium nuclei. Rutherford won the Noble Prize for Chemistry in 1908 for this discovery.
Photon γ	elementary (quantum)	Max Planck (1900)	Albert Einstein (1905)	Necessary to solve the thermodynamic problem of black-body radiation.
Proton p	composite (baryon)	William Prout (1815)	Ernest Rutherford (1919, named 1920)	The nucleus of 1 H .
Neutron n	composite (baryon)	Ernest Rutherford (c.1918)	James Chadwick (1932)	The second nucleon.
Antiparticles		Paul Dirac (1928)	Carl D. Anderson ( e+ , 1932)	Revised explanation uses CPT symmetry.
Pions π	composite (mesons)	Hideki Yukawa (1935)	César Lattes, Giuseppe Occhialini, Cecil Powell (1947)	Explains the nuclear force between nucleons. The first meson (by modern definition) to be discovered.
Muon μ−	elementary (lepton)	never	Carl D. Anderson (1936)	Called a "meson" at first; but today classed as a lepton.
Kaons K	composite (mesons)	never	G. D. Rochester, C. C. Butler (1947)	Discovered in cosmic rays. The first strange particle.
Lambda baryons Λ	composite (baryons)	never	University of Melbourne ( Λ0 , 1950)	The first hyperon discovered.
Neutrino ν	elementary (lepton)	Wolfgang Pauli (1930), named by Enrico Fermi	Clyde Cowan, Frederick Reines ( ν e, 1956)	Solved the problem of energy spectrum of beta decay.
Quarks ( u , d , s )	elementary	Murray Gell-Mann, George Zweig (1964)	No particular confirmation event for the quark model.
charm quark c	elementary (quark)	Sheldon Glashow, John Iliopoulos, Luciano Maiani (1970)	B. Richter, S. C. C. Ting ( J/ψ , 1974)
bottom quark b	elementary (quark)	Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa (1973)	Leon M. Lederman ( ϒ , 1977)
Gluons	elementary (quantum)	Harald Fritzsch, Murray Gell-Mann (1972)	DESY (1979)
Weak gauge bosons W± , Z0	elementary (quantum)	Glashow, Weinberg, Salam (1968)	CERN (1983)	Properties verified through the 1990s.
top quark t	elementary (quark)	Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa (1973)	Fermilab (1995)	Does not hadronize, but is necessary to complete the Standard Model.
Higgs boson	elementary (quantum)	Peter Higgs (1964)	CERN (2012)	Thought to be confirmed in 2013. More evidence found in 2014.
Tetraquark	composite	?	Zc(3900), 2013, yet to be confirmed as a tetraquark	A new class of hadrons.
Pentaquark	composite	?	Yet another class of hadrons. As of 2019 several are thought to exist.
Graviton	elementary (quantum)	Albert Einstein (1916)		Interpretation of a gravitational wave as particles is controversial.
Magnetic monopole	elementary (unclassified)	Paul Dirac (1931)	undiscovered

अग्रिम पठन

सामान्य पाठक

• Feynman, R.P. & Weinberg, S. (1987). Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures. Cambridge Univ. Press.
• Greene, Brian (1999). The Elegant Universe. W.W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-05858-1.
• Oerter, Robert (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume. ISBN 978-0452287860
• Schumm, Bruce A. (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 0-8018-7971-X.
• Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 978-981-238-149-1.

पाठ्यपुस्तकें

• 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 978-0-471-60386-3.
• Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.

बाहरी संबंध

• University of California: Particle Data Group.