कण भौतिकी: Difference between revisions

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[[Image:Standard Model of Elementary Particles Anti.svg|right|350px|thumb|कण भौतिकी के  [[ मानक मॉडल ]], सभी  [[ प्राथमिक कण ]] एस ]] '''कण भौतिकी''' ( '''उच्च ऊर्जा भौतिकी''' के रूप में भी जाना जाता है) [[:hi:भौतिक शास्त्र|भौतिकी]] की एक शाखा है जो पदार्थ और विकिरण का गठन करने वाले कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है।हालांकि ''[[:hi:कण|कण]]'' शब्द विभिन्न प्रकार की बहुत छोटी वस्तुओं (जैसे [[:hi:प्रोटॉन|प्रोटॉन]], गैस के कण, या यहां तक कि घरेलू धूल) को संदर्भित कर सकता है,'''कण भौतिकी'''( {{Em|particle physics}}) आमतौर पर अघुलनशील रूप से सबसे छोटे कणों और उनके व्यवहार की व्याख्या करने के लिए आवश्यक [[:hi:मूलभूत अन्योन्य क्रिया|मूलभूत अंतःक्रियाओं]] की जांच करती है।
[[Image:Standard Model of Elementary Particles Anti.svg|right|350px|thumb|कण भौतिकी के  [[ मानक मॉडल ]], सभी  [[ प्राथमिक कण ]] एस ]] '''कण भौतिकी''' ( '''उच्च ऊर्जा भौतिकी''' के रूप में भी जाना जाता है) [[:hi:भौतिक शास्त्र|भौतिकी]] की एक शाखा है जो पदार्थ और विकिरण का गठन करने वाले कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है।हालांकि ''[[:hi:कण|कण]]'' शब्द विभिन्न प्रकार की बहुत छोटी वस्तुओं (जैसे [[:hi:प्रोटॉन|प्रोटॉन]], गैस के कण, या यहां तक कि घरेलू धूल) को संदर्भित कर सकता है,'''कण भौतिकी'''( {{Em|particle physics}}) आमतौर पर अघुलनशील रूप से सबसे छोटे कणों और उनके व्यवहार की व्याख्या करने के लिए आवश्यक [[:hi:मूलभूत अन्योन्य क्रिया|मूलभूत अंतःक्रियाओं]] की जांच करती है।


वर्तमान समझ में,ये [[:hi:मूलकण|प्राथमिक कण]] [[:hi:फील्ड (भौतिकी)|क्वांटम क्षेत्रों]] ( quantum fields)के उत्सर्जन हैं जो उनकी अंतः क्रिया को भी नियंत्रित करते हैं।वर्तमान में,इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनकी गतिशीलता के साथ समझने केे प्रमुख सिद्धांत को [[:hi:मानक प्रतिमान|'''मानक मॉडल''']] कहा जाता है। इस प्रकार आधुनिक कण भौतिकी आम तौर पर मानक मॉडल और इसके विभिन्न संभावित विस्तारों की जांच करती है,उदाहरण के लिए नवीनतम "ज्ञात" कण [[:hi:हिग्स बोसॉन|हिग्स बोसोन]] या यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात बल गुरुत्वाकर्षण के लिए भी। <ref>{{Cite web|url=http://home.web.cern.ch/topics/higgs-boson|title=The Higgs Boson|publisher=CERN}}</ref> <ref>{{Cite web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/advanced-physicsprize2013.pdf|title=The BEH-Mechanism, Interactions with Short Range Forces and Scalar Particles|date=8 October 2013}}</ref>
वर्तमान समझ में,ये [[:hi:मूलकण|प्राथमिक कण]] [[:hi:फील्ड (भौतिकी)|प्रमात्रा क्षेत्रों]] ( quantum fields)के उत्सर्जन हैं जो उनकी अंतः क्रिया को भी नियंत्रित करते हैं।वर्तमान में,इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनकी गतिशीलता के साथ समझने केे प्रमुख सिद्धांत को [[:hi:मानक प्रतिमान|'''मानक मॉडल''']] कहा जाता है। इस प्रकार आधुनिक कण भौतिकी आम तौर पर मानक मॉडल और इसके विभिन्न संभावित विस्तारों की जांच करती है,उदाहरण के लिए नवीनतम "ज्ञात" कण [[:hi:हिग्स बोसॉन|हिग्स बोसोन]] या यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात बल गुरुत्वाकर्षण के लिए भी। <ref>{{Cite web|url=http://home.web.cern.ch/topics/higgs-boson|title=The Higgs Boson|publisher=CERN}}</ref> <ref>{{Cite web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/advanced-physicsprize2013.pdf|title=The BEH-Mechanism, Interactions with Short Range Forces and Scalar Particles|date=8 October 2013}}</ref>


== उप -परमाणु कण ==
== उप -परमाणु कण ==
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आधुनिक कण भौतिकी अनुसंधान उप-परमाणु [[:hi:अवपरमाणुक कण|कणों]] पर केंद्रित है,जिसमें परमाणु घटक शामिल हैं जैसे कि [[:hi:इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉन]], [[:hi:प्रोटॉन|प्रोटॉन]], और [[:hi:न्यूट्रॉन|न्यूट्रॉन]] (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मिश्रित कण हैं जिन्हें [[:hi:बरिऑन|बैरियन]] कहा जाता है,जो [[:hi:क्वार्क|क्वार्क]] से बने होते हैं),जो [[:hi:रेडियोसक्रियता|रेडियोधर्मी]] और अवकीर्णन प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं; ऐसे कण [[:hi:फोटॉन|फोटॉन]], [[:hi:न्यूट्रिनो|न्यूट्रिनो]] और [[:hi:म्यूऑन|म्यूऑन]] हैं,साथ ही साथ विजातीय [[:hi:विचित्र पदार्थ|कणों]] की एक विस्तृत श्रृंखला भी है। <ref>{{Cite book|last=Terranova|first=Francesco|title=A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics.|date=2021|publisher=Oxford Univ. Press|isbn=978-0-19-284524-5}}</ref>
आधुनिक कण भौतिकी अनुसंधान उप-परमाणु [[:hi:अवपरमाणुक कण|कणों]] पर केंद्रित है,जिसमें परमाणु घटक शामिल हैं जैसे कि [[:hi:इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉन]], [[:hi:प्रोटॉन|प्रोटॉन]], और [[:hi:न्यूट्रॉन|न्यूट्रॉन]] (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मिश्रित कण हैं जिन्हें [[:hi:बरिऑन|बैरियन]] कहा जाता है,जो [[:hi:क्वार्क|क्वार्क]] से बने होते हैं),जो [[:hi:रेडियोसक्रियता|रेडियोधर्मी]] और अवकीर्णन प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं; ऐसे कण [[:hi:फोटॉन|फोटॉन]], [[:hi:न्यूट्रिनो|न्यूट्रिनो]] और [[:hi:म्यूऑन|म्यूऑन]] हैं,साथ ही साथ विजातीय [[:hi:विचित्र पदार्थ|कणों]] की एक विस्तृत श्रृंखला भी है। <ref>{{Cite book|last=Terranova|first=Francesco|title=A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics.|date=2021|publisher=Oxford Univ. Press|isbn=978-0-19-284524-5}}</ref>


कणों की गतिशीलता भी [[:hi:प्रमात्रा यान्त्रिकी|क्वांटम यांत्रिकी]] द्वारा नियंत्रित होती है;वे [[:hi:तरंग-कण द्वैतता|तरंग-कण द्विविधता]] का प्रदर्शन करते हैं,कुछ प्रयोगात्मक स्थितियों और अन्य में तरंग जैसे व्यवहार का प्रदर्शन करते हैं।अधिक तकनीकी शब्दों में, उन्हें [[:hi:क्वांटम अवस्था|क्वांटम स्टेट]] वैक्टर द्वारा [[:hi:हिल्बर्ट स्पेस|हिल्बर्ट स्पेस]] में वर्णित किया जाता है,जिसे [[:hi:प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धान्त|क्वांटम फील्ड थ्योरी]] में भी माना जाता है।कण भौतिकविदों के सम्मेलन के बाद,शब्द '''प्राथमिक कण''' उन कणों पर लागू होते हैं जो अविभाज्य हैं और अन्य कणों से नहीं बने हैं।<ref name="braibant2">{{Cite book|last=Braibant|first=S.|last2=Giacomelli|first2=G.|last3=Spurio|first3=M.|year=2009|title=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|url=https://books.google.com/books?id=0Pp-f0G9_9sC&q=61+fundamental+particles&pg=PA314|pages=313–314|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-94-007-2463-1}}</ref>
कणों की गतिशीलता भी [[:hi:प्रमात्रा यान्त्रिकी|प्रमात्रा यांत्रिकी]]( quantum mechanics) द्वारा नियंत्रित होती है;वे [[:hi:तरंग-कण द्वैतता|तरंग-कण द्विविधता]] का प्रदर्शन करते हैं,कुछ प्रयोगात्मक स्थितियों और अन्य में तरंग जैसे व्यवहार का प्रदर्शन करते हैं।अधिक तकनीकी शब्दों में, उन्हें [[:hi:क्वांटम अवस्था|प्रमात्रा स्टेट]] वैक्टर द्वारा [[:hi:हिल्बर्ट स्पेस|हिल्बर्ट स्पेस]] में वर्णित किया जाता है,जिसे [[:hi:प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धान्त|क्वांटम फील्ड थ्योरी]] में भी माना जाता है।कण भौतिकविदों के सम्मेलन के बाद,शब्द '''प्राथमिक कण''' उन कणों पर लागू होते हैं जो अविभाज्य हैं और अन्य कणों से नहीं बने हैं।<ref name="braibant2">{{Cite book|last=Braibant|first=S.|last2=Giacomelli|first2=G.|last3=Spurio|first3=M.|year=2009|title=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|url=https://books.google.com/books?id=0Pp-f0G9_9sC&q=61+fundamental+particles&pg=PA314|pages=313–314|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-94-007-2463-1}}</ref>


सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं को लगभग पूरी तरह से '''क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत''' द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसे [[:hi:मानक प्रतिमान|मानक मॉडल]] कहा जाता है। <ref name="ifj2">{{Cite web|title=Particle Physics and Astrophysics Research|url=http://www.ifj.edu.pl/pro/fiz_astro.php?lang=en|publisher=The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics|access-date=31 May 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20131002173825/http://www.ifj.edu.pl/pro/fiz_astro.php?lang=en|archive-date=2 October 2013}}</ref> वर्तमान में तैयार '''मानक मॉडल''' में 61 प्राथमिक कण हैं। <ref name="braibant3">{{Cite book|last=Braibant|first=S.|last2=Giacomelli|first2=G.|last3=Spurio|first3=M.|year=2009|title=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|url=https://books.google.com/books?id=0Pp-f0G9_9sC&q=61+fundamental+particles&pg=PA314|pages=313–314|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-94-007-2463-1}}</ref>वे प्राथमिक कण संयुक्त कणों का निर्माण कर सकते हैं,जो '''1960''' के दशक से खोजे गए कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए जिम्मेदार हैं।
सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं को लगभग पूरी तरह से '''प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धांत''' द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसे [[:hi:मानक प्रतिमान|मानक मॉडल]] कहा जाता है। <ref name="ifj2">{{Cite web|title=Particle Physics and Astrophysics Research|url=http://www.ifj.edu.pl/pro/fiz_astro.php?lang=en|publisher=The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics|access-date=31 May 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20131002173825/http://www.ifj.edu.pl/pro/fiz_astro.php?lang=en|archive-date=2 October 2013}}</ref> वर्तमान में तैयार '''मानक मॉडल''' में 61 प्राथमिक कण हैं। <ref name="braibant3">{{Cite book|last=Braibant|first=S.|last2=Giacomelli|first2=G.|last3=Spurio|first3=M.|year=2009|title=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|url=https://books.google.com/books?id=0Pp-f0G9_9sC&q=61+fundamental+particles&pg=PA314|pages=313–314|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-94-007-2463-1}}</ref>वे प्राथमिक कण संयुक्त कणों का निर्माण कर सकते हैं,जो '''1960''' के दशक से खोजे गए कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए जिम्मेदार हैं।


'''मानक मॉडल''' अब तक किए गए लगभग सभी [[:hi:प्रयोग|प्रायोगिक]] परीक्षणों से सहमत पाया गया है। हालांकि,अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना है कि यह प्रकृति का अधूरा विवरण है और एक मौलिक सिद्धांत खोज की प्रतीक्षा कर रहा है ( [[:hi:सर्वतत्व सिद्धांत|थ्योरी ऑफ एवरीथिंग]] )।हाल के वर्षों में, [[:hi:न्यूट्रिनो|न्यूट्रिनो]] [[:hi:निश्चर द्रव्यमान|द्रव्यमान]] के मापन ने मानक मॉडल से पहला प्रायोगिक विचलन प्रदान किया है,क्योंकि न्यूट्रिनो मानक मॉडल में द्रव्यमान रहित हैं। <ref>{{Cite web|title=Neutrinos in the Standard Model|url=https://t2k-experiment.org/neutrinos/in-the-standard-model|publisher=The T2K Collaboration|access-date=15 October 2019}}</ref>
'''मानक मॉडल''' अब तक किए गए लगभग सभी [[:hi:प्रयोग|प्रायोगिक]] परीक्षणों से सहमत पाया गया है। हालांकि,अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना है कि यह प्रकृति का अधूरा विवरण है और एक मौलिक सिद्धांत खोज की प्रतीक्षा कर रहा है ( [[:hi:सर्वतत्व सिद्धांत|थ्योरी ऑफ एवरीथिंग]] )।हाल के वर्षों में, [[:hi:न्यूट्रिनो|न्यूट्रिनो]] [[:hi:निश्चर द्रव्यमान|द्रव्यमान]] के मापन ने मानक मॉडल से पहला प्रायोगिक विचलन प्रदान किया है,क्योंकि न्यूट्रिनो मानक मॉडल में द्रव्यमान रहित हैं। <ref>{{Cite web|title=Neutrinos in the Standard Model|url=https://t2k-experiment.org/neutrinos/in-the-standard-model|publisher=The T2K Collaboration|access-date=15 October 2019}}</ref>
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== इतिहास ==
== इतिहास ==
{{Modern physics}}
{{Modern physics}}
यह विचार कि सभी [[:hi:पदार्थ|पदार्थ]] मौलिक रूप से [[:hi:मूलकण|प्राथमिक कणों]] से बने हैं, कम से कम छठी शताब्दी ईसा पूर्व से हैं। <ref>{{Cite web|url=http://novelresearchinstitute.org/library/PhysNuclphys196p.pdf|title=Fundamentals of Physics and Nuclear Physics|access-date=21 July 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20121002214053/http://novelresearchinstitute.org/library/PhysNuclphys196p.pdf|archive-date=2 October 2012}}</ref> 19वीं शताब्दी में, [[:hi:जॉन डाल्टन|जॉन डाल्टन]] ने [[:hi:रससमीकरणमिति|स्टोइकोमेट्री]] पर अपने काम के माध्यम से निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल, अद्वितीय प्रकार के कण से बना है। <ref>{{Cite web|url=http://sciexplorer.blogspot.com/2012/05/quasiparticles.html|title=Scientific Explorer: Quasiparticles|publisher=Sciexplorer.blogspot.com|date=22 May 2012|access-date=21 July 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20130419032637/http://sciexplorer.blogspot.com/2012/05/quasiparticles.html|archive-date=19 April 2013}}</ref> ''[[:hi:परमाणु|परमाणु]]'' शब्द, ग्रीक शब्द ''[[wikt:ἄτομος|एटमॉस]]'' के बाद, जिसका अर्थ है "अविभाज्य", तब से एक [[:hi:रासायनिक तत्व|रासायनिक तत्व]] के सबसे छोटे कण को दर्शाता है, लेकिन भौतिकविदों ने जल्द ही पता लगाया कि परमाणु वास्तव में प्रकृति के मौलिक कण नहीं हैं, बल्कि इससे भी छोटे समूह हैं। कण, जैसे [[:hi:इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉन]] । [[:hi:नाभिकीय भौतिकी|परमाणु भौतिकी]] और [[:hi:प्रमात्रा यान्त्रिकी|क्वांटम भौतिकी]] के शुरुआती 20वीं सदी के अन्वेषणों ने 1939 में [[:hi:लिस मीटनर|लिस मीटनर]] ( [[:hi:ओटो हनो|ओटो हैन]] के प्रयोगों के आधार पर) द्वारा [[:hi:विखण्डन|परमाणु विखंडन]] के प्रमाण दिए, और उसी वर्ष [[:hi:हांस बेथे|हंस बेथे]] द्वारा [[:hi:नाभिकीय संलयन|परमाणु संलयन]] ; दोनों खोजों ने [[:hi:परमाणु बम|परमाणु हथियारों]] के विकास को भी जन्म दिया। 1950 और 1960 के दशक के दौरान, तेजी से उच्च ऊर्जा के बीम से कणों के टकराव में कणों की एक चौंकाने वाली विविधता पाई गई थी। इसे अनौपचारिक रूप से " [[:hi:कण चिड़ियाघर|कण चिड़ियाघर]] " के रूप में संदर्भित किया गया था। [[:hi:जेम्स क्रोनिन|जेम्स क्रोनिन]] और [[:hi:वैल लॉग्सडन फिच|वैल फिच]] द्वारा [[:hi:सीपी उल्लंघन|सीपी उल्लंघन]] जैसी महत्वपूर्ण खोजों ने [[:hi:बेरियन विषमता|पदार्थ-एंटीमैटर असंतुलन]] के लिए नए प्रश्न लाए। <ref>{{Cite web|title=Antimatter|url=https://home.cern/science/physics/antimatter|date=2021-03-01}}</ref> 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 एक (अपेक्षाकृत) कम संख्या में अधिक मौलिक कणों के संयोजन के रूप में समझाया गया था और [[:hi:प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धान्त|क्वांटम क्षेत्र सिद्धांतों]] के संदर्भ में तैयार किया गया था। इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया। <ref>{{Cite book|last=Weinberg|first=Steven|title=The quantum theory of fields|date=1995–2000|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge|isbn=978-0521670531}}</ref> <ref>{{Cite journal|last=Jaeger|first=Gregg|date=2021|title=The Elementary Particles of Quantum Fields|journal=Entropy|volume=23|issue=11|pages=1416|doi=10.3390/e23111416|pmid=34828114|pmc=8623095|bibcode=2021Entrp..23.1416J|doi-access=free}}</ref>
यह विचार छठी शताब्दी ईसा पूर्व से हैं कि सभी [[:hi:पदार्थ|पदार्थ]] मौलिक रूप से [[:hi:मूलकण|प्राथमिक कणों]] से बने हैं। <ref>{{Cite web|url=http://novelresearchinstitute.org/library/PhysNuclphys196p.pdf|title=Fundamentals of Physics and Nuclear Physics|access-date=21 July 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20121002214053/http://novelresearchinstitute.org/library/PhysNuclphys196p.pdf|archive-date=2 October 2012}}</ref> 19वीं शताब्दी में,[[:hi:रससमीकरणमिति|स्टोइकोमेट्री]] के माध्यम से निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल,अद्वितीय प्रकार के कण से बना है। <ref>{{Cite web|url=http://sciexplorer.blogspot.com/2012/05/quasiparticles.html|title=Scientific Explorer: Quasiparticles|publisher=Sciexplorer.blogspot.com|date=22 May 2012|access-date=21 July 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20130419032637/http://sciexplorer.blogspot.com/2012/05/quasiparticles.html|archive-date=19 April 2013}}</ref>ग्रीक शब्द ''[[wikt:ἄτομος|एटमॉस]]'' जिसका अर्थ है "अविभाज्य" के बाद से ''[[:hi:परमाणु|परमाणु]]''  शब्द [[:hi:रासायनिक तत्व|रासायनिक तत्व]] के सबसे छोटे कण को दर्शाता है,लेकिन भौतिकविदों ने जल्द ही पता लगाया कि परमाणु वास्तव में प्रकृति के मौलिक कण नहीं हैं,बल्कि इलेक्ट्रॉन जैसे छोटे कणों के समूह हैं।20वीं शताब्दी की शुरुआत में [[:hi:नाभिकीय भौतिकी|परमाणु भौतिकी]] और [[:hi:प्रमात्रा यान्त्रिकी|क्वांटम भौतिकी]] ने 1939 में [[:hi:लिस मीटनर|लिस मीटनर]] ( [[:hi:ओटो हनो|ओटो हैन]] के प्रयोगों के आधार पर) द्वारा [[:hi:विखण्डन|परमाणु विखंडन]] और उसी वर्ष [[:hi:हांस बेथे|हंस बेथे]] द्वारा [[:hi:नाभिकीय संलयन|परमाणु संलयन]] के प्रमाण दिए,दोनों खोजों ने [[:hi:परमाणु बम|परमाणु हथियारों]] के विकास को भी जन्म दिया।1950 और 1960 के दशक के दौरान,तेजी से उच्च ऊर्जा के बीम से कणों के टकराव में कणों की एक चौंकाने वाली विविधता पाई गई थी।इसे अनौपचारिक रूप से " [[:hi:कण चिड़ियाघर|कण चिड़ियाघर]] " के रूप में संदर्भित किया गया था।[[:hi:सीपी उल्लंघन|सीपी उल्लंघन]] (CP violation)जैसी महत्वपूर्ण खोजों ने [[:hi:बेरियन विषमता|पदार्थ-एंटीमैटर असंतुलन]] पर नए सवाल उठाए।<ref>{{Cite web|title=Antimatter|url=https://home.cern/science/physics/antimatter|date=2021-03-01}}</ref>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 एक (अपेक्षाकृत) कम संख्या में अधिक मौलिक कणों के संयोजन के रूप में समझाया गया था और [[:hi:प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धान्त|प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धांतों]] के संदर्भ में तैयार किया गया था।इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया। <ref>{{Cite book|last=Weinberg|first=Steven|title=The quantum theory of fields|date=1995–2000|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge|isbn=978-0521670531}}</ref> <ref>{{Cite journal|last=Jaeger|first=Gregg|date=2021|title=The Elementary Particles of Quantum Fields|journal=Entropy|volume=23|issue=11|pages=1416|doi=10.3390/e23111416|pmid=34828114|pmc=8623095|bibcode=2021Entrp..23.1416J|doi-access=free}}</ref>


== मानक मॉडल ==
== मानक मॉडल ==

Revision as of 13:08, 21 July 2022

कण भौतिकी के मानक मॉडल , सभी प्राथमिक कण एस

कण भौतिकी ( उच्च ऊर्जा भौतिकी के रूप में भी जाना जाता है) भौतिकी की एक शाखा है जो पदार्थ और विकिरण का गठन करने वाले कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है।हालांकि कण शब्द विभिन्न प्रकार की बहुत छोटी वस्तुओं (जैसे प्रोटॉन, गैस के कण, या यहां तक कि घरेलू धूल) को संदर्भित कर सकता है,कण भौतिकी( particle physics) आमतौर पर अघुलनशील रूप से सबसे छोटे कणों और उनके व्यवहार की व्याख्या करने के लिए आवश्यक मूलभूत अंतःक्रियाओं की जांच करती है।

वर्तमान समझ में,ये प्राथमिक कण प्रमात्रा क्षेत्रों ( quantum fields)के उत्सर्जन हैं जो उनकी अंतः क्रिया को भी नियंत्रित करते हैं।वर्तमान में,इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनकी गतिशीलता के साथ समझने केे प्रमुख सिद्धांत को मानक मॉडल कहा जाता है। इस प्रकार आधुनिक कण भौतिकी आम तौर पर मानक मॉडल और इसके विभिन्न संभावित विस्तारों की जांच करती है,उदाहरण के लिए नवीनतम "ज्ञात" कण हिग्स बोसोन या यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात बल गुरुत्वाकर्षण के लिए भी। [1] [2]

उप -परमाणु कण

Elementary Particles
Types Generations Antiparticle Colours Total
Quarks 2 3 Pair 3 36
Leptons Pair None 12
Gluons 1 None Own 8 8
Photon Own None 1
Z Boson Own 1
W Boson Pair 2
Higgs Own 1
Total number of (known) elementary particles: 61

आधुनिक कण भौतिकी अनुसंधान उप-परमाणु कणों पर केंद्रित है,जिसमें परमाणु घटक शामिल हैं जैसे कि इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, और न्यूट्रॉन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मिश्रित कण हैं जिन्हें बैरियन कहा जाता है,जो क्वार्क से बने होते हैं),जो रेडियोधर्मी और अवकीर्णन प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं; ऐसे कण फोटॉन, न्यूट्रिनो और म्यूऑन हैं,साथ ही साथ विजातीय कणों की एक विस्तृत श्रृंखला भी है। [3]

कणों की गतिशीलता भी प्रमात्रा यांत्रिकी( quantum mechanics) द्वारा नियंत्रित होती है;वे तरंग-कण द्विविधता का प्रदर्शन करते हैं,कुछ प्रयोगात्मक स्थितियों और अन्य में तरंग जैसे व्यवहार का प्रदर्शन करते हैं।अधिक तकनीकी शब्दों में, उन्हें प्रमात्रा स्टेट वैक्टर द्वारा हिल्बर्ट स्पेस में वर्णित किया जाता है,जिसे क्वांटम फील्ड थ्योरी में भी माना जाता है।कण भौतिकविदों के सम्मेलन के बाद,शब्द प्राथमिक कण उन कणों पर लागू होते हैं जो अविभाज्य हैं और अन्य कणों से नहीं बने हैं।[4]

सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं को लगभग पूरी तरह से प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धांत द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसे मानक मॉडल कहा जाता है। [5] वर्तमान में तैयार मानक मॉडल में 61 प्राथमिक कण हैं। [6]वे प्राथमिक कण संयुक्त कणों का निर्माण कर सकते हैं,जो 1960 के दशक से खोजे गए कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए जिम्मेदार हैं।

मानक मॉडल अब तक किए गए लगभग सभी प्रायोगिक परीक्षणों से सहमत पाया गया है। हालांकि,अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना है कि यह प्रकृति का अधूरा विवरण है और एक मौलिक सिद्धांत खोज की प्रतीक्षा कर रहा है ( थ्योरी ऑफ एवरीथिंग )।हाल के वर्षों में, न्यूट्रिनो द्रव्यमान के मापन ने मानक मॉडल से पहला प्रायोगिक विचलन प्रदान किया है,क्योंकि न्यूट्रिनो मानक मॉडल में द्रव्यमान रहित हैं। [7]

इतिहास

Modern physics

Schrödinger and Einstein field equations
Founders
Max Planck  · Albert Einstein  · Niels Bohr  · Max Born  · Werner Heisenberg  · Erwin Schrödinger  · Pascual Jordan  · Wolfgang Pauli  · Paul Dirac  · Ernest Rutherford  · Louis de Broglie  · Satyendra Nath Bose
Concepts
Topology · Space · Time · Energy · Matter · Work
Randomness · Information · Entropy · Mind
Light · Particle · Wave
Branches
Applied · Experimental · Theoretical
Mathematical  · Philosophy of physics
Quantum mechanics (Quantum field theory · Quantum information · Quantum computation)
Electromagnetism ·
Weak interaction · Electroweak interaction
Strong interaction
Atomic · Particle · Nuclear
Atomic, molecular, and optical
Condensed matter · Statistical
Complex systems · Non-linear dynamics · Biophysics
Neurophysics
Plasma physics
Special relativity · General relativity
Astrophysics · Cosmology
Theories of gravitation
Quantum gravity · Theory of everything
Scientists
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यह विचार छठी शताब्दी ईसा पूर्व से हैं कि सभी पदार्थ मौलिक रूप से प्राथमिक कणों से बने हैं। [8] 19वीं शताब्दी में,स्टोइकोमेट्री के माध्यम से निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल,अद्वितीय प्रकार के कण से बना है। [9]ग्रीक शब्द एटमॉस जिसका अर्थ है "अविभाज्य" के बाद से परमाणु शब्द रासायनिक तत्व के सबसे छोटे कण को दर्शाता है,लेकिन भौतिकविदों ने जल्द ही पता लगाया कि परमाणु वास्तव में प्रकृति के मौलिक कण नहीं हैं,बल्कि इलेक्ट्रॉन जैसे छोटे कणों के समूह हैं।20वीं शताब्दी की शुरुआत में परमाणु भौतिकी और क्वांटम भौतिकी ने 1939 में लिस मीटनर ( ओटो हैन के प्रयोगों के आधार पर) द्वारा परमाणु विखंडन और उसी वर्ष हंस बेथे द्वारा परमाणु संलयन के प्रमाण दिए,दोनों खोजों ने परमाणु हथियारों के विकास को भी जन्म दिया।1950 और 1960 के दशक के दौरान,तेजी से उच्च ऊर्जा के बीम से कणों के टकराव में कणों की एक चौंकाने वाली विविधता पाई गई थी।इसे अनौपचारिक रूप से " कण चिड़ियाघर " के रूप में संदर्भित किया गया था।सीपी उल्लंघन (CP violation)जैसी महत्वपूर्ण खोजों ने पदार्थ-एंटीमैटर असंतुलन पर नए सवाल उठाए।[10]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 एक (अपेक्षाकृत) कम संख्या में अधिक मौलिक कणों के संयोजन के रूप में समझाया गया था और प्रमात्रा क्षेत्र सिद्धांतों के संदर्भ में तैयार किया गया था।इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया। [11] [12]

मानक मॉडल

सभी प्राथमिक कणों के वर्गीकरण की वर्तमान स्थिति को मानक मॉडल द्वारा समझाया गया है, जिसे क्वार्क के अस्तित्व की प्रायोगिक पुष्टि के बाद 1970 के दशक के मध्य में व्यापक स्वीकृति मिली। यह मध्यस्थता गेज बोसॉन का उपयोग करते हुए मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय मौलिक अंतःक्रियाओं का वर्णन करता है। गेज बोसॉन की प्रजातियां आठ ग्लून्स हैं,,थाबोसॉन और फोटॉन । [13] मानक मॉडल में 24 मौलिक फ़र्मियन (12 कण और उनसे जुड़े एंटी-पार्टिकल्स) भी शामिल हैं, जो सभी पदार्थों के घटक हैं। [14] अंत में, मानक मॉडल ने एक प्रकार के बोसॉन के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की जिसे हिग्स बोसॉन के नाम से जाना जाता है। 4 जुलाई 2012 को, सर्न में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के साथ भौतिकविदों ने घोषणा की कि उन्हें एक नया कण मिला है जो हिग्स बोसोन से अपेक्षित व्यवहार के समान है। [15]

प्रायोगिक प्रयोगशालाएँ

फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी, यूएसए

विश्व की प्रमुख कण भौतिकी प्रयोगशालाएँ हैं:

कई अन्य कण त्वरक भी मौजूद हैं। आधुनिक प्रायोगिक कण भौतिकी के लिए आवश्यक तकनीकें काफी विविध और जटिल हैं, जो एक उप-विशेषता को लगभग पूरी तरह से अलग बनाती हैंTemplate:उद्धरण आवश्यक क्षेत्र के सैद्धांतिक पक्ष से।

सिद्धांत

Quantum field theory
Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg
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सैद्धांतिक कण भौतिकी वर्तमान प्रयोगों को समझने और भविष्य के प्रयोगों के लिए भविष्यवाणियां करने के लिए मॉडल, सैद्धांतिक रूपरेखा और गणितीय उपकरण विकसित करने का प्रयास करती है ( सैद्धांतिक भौतिकी भी देखें)। सैद्धांतिक कण भौतिकी में आज कई प्रमुख परस्पर संबंधित प्रयास किए जा रहे हैं।

एक महत्वपूर्ण शाखा मानक मॉडल और उसके परीक्षणों को बेहतर ढंग से समझने का प्रयास करती है। सिद्धांतकार कोलाइडर और खगोलीय प्रयोगों में वेधशालाओं की मात्रात्मक भविष्यवाणियां करते हैं, जो प्रयोगात्मक माप के साथ मानक मॉडल के मापदंडों को कम अनिश्चितता के साथ निकालने के लिए उपयोग किया जाता है। यह कार्य मानक मॉडल की सीमाओं की जांच करता है और इसलिए प्रकृति के निर्माण खंडों की वैज्ञानिक समझ का विस्तार करता है। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स में उच्च परिशुद्धता मात्रा की गणना करने की कठिनाई से उन प्रयासों को चुनौतीपूर्ण बना दिया गया है। इस क्षेत्र में काम करने वाले कुछ सिद्धांतवादी खुद को घटनाविज्ञानी बताते हुए परेशान क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और प्रभावी क्षेत्र सिद्धांत के उपकरणों का उपयोग करते हैं।  अन्य जाली क्षेत्र सिद्धांत का उपयोग करते हैं और खुद को जाली सिद्धांतवादी कहते हैं।।

एक अन्य प्रमुख प्रयास मॉडल निर्माण में है जहां मॉडल निर्माता इस बात के लिए विचार विकसित करते हैं कि भौतिकी मानक मॉडल (उच्च ऊर्जा या छोटी दूरी पर) से परे क्या हो सकती है। यह कार्य अक्सर पदानुक्रम की समस्या से प्रेरित होता है और मौजूदा प्रयोगात्मक डेटा से बाधित होता है।  इसमें सुपरसिमेट्री पर काम, हिग्स तंत्र के विकल्प, अतिरिक्त स्थानिक आयाम (जैसे रान्डेल-सुंदरम मॉडल ), प्रीऑन सिद्धांत, इनके संयोजन या अन्य विचार शामिल हो सकते हैं।

सैद्धांतिक कण भौतिकी में तीसरा प्रमुख प्रयास स्ट्रिंग सिद्धांत है । स्ट्रिंग सिद्धांतवादी क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता के एक एकीकृत विवरण का निर्माण करने का प्रयास करते हैं, जो कि कणों के बजाय छोटे तारों और ब्रैन्स के आधार पर एक सिद्धांत का निर्माण करते हैं। यदि सिद्धांत सफल होता है, तो इसे " सब कुछ का सिद्धांत ", या "टीओई" माना जा सकता है। [28]

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

कण भौतिकी में प्रयासों का यह विभाजन पर श्रेणियों के नामों में परिलक्षित होता है, एक प्रीप्रिंट संग्रह: [29] हेप-थ (सिद्धांत), हेप-पीएच (घटना विज्ञान), हेप-एक्स (प्रयोग), हेप-लैट ( जाली गेज सिद्धांत )।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

सिद्धांत रूप में, सभी भौतिकी (और उससे विकसित व्यावहारिक अनुप्रयोग) मौलिक कणों के अध्ययन से प्राप्त किए जा सकते हैं। व्यवहार में, भले ही "कण भौतिकी" को केवल "उच्च-ऊर्जा परमाणु स्मैशर्स" के रूप में लिया जाता है, इन अग्रणी जांचों के दौरान कई तकनीकों का विकास किया गया है जो बाद में समाज में व्यापक उपयोग पाते हैं। कण त्वरक का उपयोग अनुसंधान और उपचार के लिए चिकित्सा आइसोटोप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, पीईटी इमेजिंग में प्रयुक्त आइसोटोप), या बाहरी बीम रेडियोथेरेपी में सीधे उपयोग किया जाता है। सुपरकंडक्टर्स के विकास को कण भौतिकी में उनके उपयोग से आगे बढ़ाया गया है। वर्ल्ड वाइड वेब और टचस्क्रीन तकनीक को शुरू में सर्न में विकसित किया गया था। चिकित्सा, राष्ट्रीय सुरक्षा, उद्योग, कंप्यूटिंग, विज्ञान और कार्यबल विकास में अतिरिक्त अनुप्रयोग पाए जाते हैं, जो कण भौतिकी के योगदान के साथ लाभकारी व्यावहारिक अनुप्रयोगों की एक लंबी और बढ़ती सूची को दर्शाता है। [30]

भविष्य

प्राथमिक लक्ष्य, जिसका कई अलग-अलग तरीकों से पीछा किया जाता है, यह पता लगाना और समझना है कि भौतिकी मानक मॉडल से परे क्या हो सकती है। नई भौतिकी की अपेक्षा करने के लिए कई शक्तिशाली प्रयोगात्मक कारण हैं, जिनमें डार्क मैटर और न्यूट्रिनो द्रव्यमान शामिल हैं। सैद्धांतिक संकेत भी हैं कि इस नई भौतिकी को सुलभ ऊर्जा पैमाने पर पाया जाना चाहिए।

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

सके अलावा, ऐसे महत्वपूर्ण गैर-टकराव प्रयोग हैं जो मानक मॉडल से परे भौतिकी को खोजने और समझने का भी प्रयास करते हैं। एक महत्वपूर्ण गैर-कोलाइडर प्रयास न्यूट्रिनो द्रव्यमान का निर्धारण है, क्योंकि ये द्रव्यमान न्यूट्रिनो से बहुत भारी कणों के मिश्रण से उत्पन्न हो सकते हैं। इसके अलावा, ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकन डार्क मैटर पर कई उपयोगी बाधाएं प्रदान करते हैं, हालांकि कोलाइडर के बिना डार्क मैटर की सटीक प्रकृति को निर्धारित करना असंभव हो सकता है। अंत में, प्रोटॉन के बहुत लंबे जीवनकाल पर निचली सीमाएं ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी पर ऊर्जा के पैमाने पर बाधा डालती हैं, जो कि कोलाइडर प्रयोगों की तुलना में बहुत अधिक है, जल्द ही किसी भी समय जांच करने में सक्षम होंगे।

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।

See also

References

  1. ↑ "The Higgs Boson". CERN.
  2. ↑ "The BEH-Mechanism, Interactions with Short Range Forces and Scalar Particles" (PDF). 8 October 2013.
  3. ↑ Terranova, Francesco (2021). A Modern Primer in Particle and Nuclear Physics. Oxford Univ. Press. ISBN 978-0-19-284524-5.
  4. ↑ Braibant, S.; Giacomelli, G.; Spurio, M. (2009). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. Springer. pp. 313–314. ISBN 978-94-007-2463-1.
  5. ↑ "Particle Physics and Astrophysics Research". The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. Archived from the original on 2 October 2013. Retrieved 31 May 2012.
  6. ↑ Braibant, S.; Giacomelli, G.; Spurio, M. (2009). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. Springer. pp. 313–314. ISBN 978-94-007-2463-1.
  7. ↑ "Neutrinos in the Standard Model". The T2K Collaboration. Retrieved 15 October 2019.
  8. ↑ "Fundamentals of Physics and Nuclear Physics" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2 October 2012. Retrieved 21 July 2012.
  9. ↑ "Scientific Explorer: Quasiparticles". Sciexplorer.blogspot.com. 22 May 2012. Archived from the original on 19 April 2013. Retrieved 21 July 2012.
  10. ↑ "Antimatter". 2021-03-01.
  11. ↑ Weinberg, Steven (1995–2000). The quantum theory of fields. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0521670531.
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  13. ↑ "Particle Physics and Astrophysics Research". The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. Archived from the original on 2 October 2013. Retrieved 31 May 2012.
  14. ↑ Nakamura, K (1 July 2010). "Review of Particle Physics". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 37 (7A): 075021. Bibcode:2010JPhG...37g5021N. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021. PMID 10020536.
  15. ↑ Mann, Adam (28 March 2013). "Newly Discovered Particle Appears to Be Long-Awaited Higgs Boson". Wired Science. Retrieved 6 February 2014.
  16. ↑ Harrison, M.; Ludlam, T.; Ozaki, S. (March 2003). "RHIC project overview". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 499 (2–3): 235–244. Bibcode:2003NIMPA.499..235H. doi:10.1016/S0168-9002(02)01937-X.
  17. ↑ Courant, Ernest D. (December 2003). "Accelerators, Colliders, and Snakes". Annual Review of Nuclear and Particle Science. 53 (1): 1–37. Bibcode:2003ARNPS..53....1C. doi:10.1146/annurev.nucl.53.041002.110450. ISSN 0163-8998.
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  29. ↑ "arXiv.org e-Print archive".
  30. ↑ "Fermilab | Science at Fermilab | Benefits to Society". Fnal.gov. Retrieved 23 June 2012.

Further reading

Introductory reading
Advanced reading

External links

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