मूलकण: Difference between revisions
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{{short description|Subatomic particle having no known substructure}} | {{short description|Subatomic particle having no known substructure}} | ||
{{Standard model of particle physics}} | {{Standard model of particle physics}} | ||
कण भौतिकी में, | [[कण भौतिकी]] में, प्राथमिक कण या मूल कण एक उप-[[परमाणु]] कण होता है जो अन्य कणों से बना नहीं होता है।<ref name="PFI">{{cite book | ||
|first1=Sylvie |last1=Braibant | |||
|first2=Giorgio |last2=Giacomelli | |||
|first3=Maurizio |last3=Spurio | |||
|year=2012 | |||
|title=Particles and Fundamental Interactions: An introduction to particle physics | |||
|url=https://books.google.com/books?id=e8YUUG2pGeIC&pg=PA384 | |||
|edition=2nd | |||
|publisher=[[Springer (publisher)|Springer]] | |||
|isbn=978-94-007-2463-1 | |||
|pages=1–3 | |||
}}</ref> वर्तमान में प्राथमिक माने जाने वाले कणों में इलेक्ट्रॉन, मौलिक फ़र्मियन ([[क्वार्क]], लेप्टान, एंटीक्वार्क और एंटीलेप्टन, जो प्रायः पदार्थ कण और प्रतिद्रव्य कण होते हैं), साथ ही साथ मौलिक [[बोसॉन]] (गेज बोसॉन और हिग्स बोसॉन) सम्मिलित हैं। जो प्रायः बल के कण होते हैं जो फ़र्मियन के बीच परस्पर क्रियाओं में मध्यस्थता करते हैं।<ref name=PFI/> एक कण जिसमें दो या दो से अधिक प्राथमिक कण होते हैं, [[समग्र कण|मिश्रित कण]] होता है। | |||
साधारण मामला परमाणुओं से बना होता है, एक बार प्राथमिक कण | साधारण [[मामला|पदार्थ]] परमाणुओं से बना होता है, जिसे एक बार प्राथमिक कण माना जाता है - एटमोस का अर्थ ग्रीक में "काटने में असमर्थ" है - हालांकि परमाणु का अस्तित्व लगभग 1905 तक विवादास्पद रहा, क्योंकि कुछ प्रमुख भौतिकविदों ने [[अणु|अणुओं]] को गणितीय भ्रम माना, और पदार्थ को अंततः [[ऊर्जा]] से बना हुआ माना।<ref name=PFI/><ref>{{cite journal | ||
|first1=Ronald |last1=Newburgh | |first1=Ronald |last1=Newburgh | ||
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}}</ref>परमाणु के | }}</ref> परमाणु के उपपरमाण्विक घटकों की पहली बार 1930 के दशक के प्रारम्भ में [[इलेक्ट्रॉन]] और प्रोटॉन के साथ-साथ [[विद्युत चुम्बकीय विकिरण]] के कण फोटान के रूप में पहचान की गई थी।<ref name=PFI/> उस समय, [[क्वांटम यांत्रिकी]] का हालिया आगमन कणों की अवधारणा को मौलिक रूप से बदल रहा था, क्योंकि कण तरंग के रूप में प्रतीत होता है और क्षेत्र में फैल सकता है, विरोधाभास अभी भी संतोषजनक व्याख्या से दूर है।<ref> | ||
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}}</ref><ref name=Kuhlmann> | }}</ref><ref name="Kuhlmann"> | ||
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}}</ref> | }}</ref> | ||
क्वांटम सिद्धांत के माध्यम से, प्रोटॉन और [[न्यूट्रॉन]] में क्वार्क - अप क्वार्क और डाउन क्वार्क पाए गए - जिन्हें अब प्राथमिक कण माना जाता है।<ref name=PFI/> और एक अणु के भीतर, इलेक्ट्रॉन की स्वतंत्रता की तृतीय कोटि (आवेश, [[स्पिन (भौतिकी) |चक्रण]], [[परमाणु कक्षीय |कक्षीय]]) तरंगफलन के माध्यम से तीन अर्धकण (होलोन, स्पिनॉन और ऑर्बिटन) में अलग हो सकती हैं।<ref name="Merali"> | |||
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|journal=[[Nature (journal)|Nature]] | |journal=[[Nature (journal)|Nature]] | ||
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}}</ref>फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन - जो | }}</ref> फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन - वह जो परमाणु [[नाभिक]] [[की परिक्रमा]] नहीं कर रहा है और इसलिए [[परमाणु कक्षीय |कक्षीय गति]] का अभाव है - अविभाजित प्रतीत होता है और प्राथमिक कण के रूप में माना जाता है।<ref name="Merali" /> | ||
1980 के आसपास, एक प्राथमिक कण की स्थिति वास्तव में प्राथमिक के रूप में | |||
1980 के आसपास, एक प्राथमिक कण की स्थिति वास्तव में पदार्थ के प्राथमिक घटक के रूप में ज्यादातर अधिक व्यावहारिक दृष्टिकोण के लिए खारिज कर दी गई थी,<ref name="PFI" /> जो कि कण भौतिकी के [[मानक मॉडल]] में सन्निहित है, जिसे विज्ञान के सबसे प्रयोगात्मक रूप से सफल सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।<ref name="Kuhlmann" /><ref name="ONeill">{{cite news | |||
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|archive-url=https://web.archive.org/web/20160313000505/http://news.discovery.com/space/lhc-discovery-maims-supersymmetry-again-130724.htm | |archive-url=https://web.archive.org/web/20160313000505/http://news.discovery.com/space/lhc-discovery-maims-supersymmetry-again-130724.htm | ||
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}}</ref>मानक मॉडल से परे | }}</ref> अतिसममिति सहित [[मानक मॉडल से परे]] कई विस्तार और सिद्धांत, प्राथमिक कणों की संख्या को दोगुना करते हैं, यह परिकल्पना करते हुए कि प्रत्येक ज्ञात कण एक "छाया" साथी के साथ कहीं अधिक बड़े पैमाने पर जुड़ा हुआ है,<ref> | ||
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}}</ref>हालांकि ऐसे सभी | }}</ref> हालांकि ऐसे सभी सुपरपार्टनर अनदेखे रहते हैं।<ref name="ONeill" /><ref> | ||
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}}</ref>इस बीच, | }}</ref> इस बीच, [[गुरुत्वाकर्षण]] की मध्यस्थता करने वाला प्राथमिक बोसॉन काल्पनिक बना हुआ है।<ref name="PFI" /><ref>{{cite magazine |url=https://www.scientificamerican.com/article/atoms-of-space-and-time-2006-02/ |title=Atoms of Space and Time |last=Smolin |first=Lee |date=Feb 2006 |magazine=[[Scientific American]] |volume=16 |pages=82–92 |doi=10.1038/scientificamerican0206-82sp}}</ref> | ||
== अवलोकन == | == अवलोकन == | ||
{{Main| | {{Main|मानक मॉडल}} | ||
{{See also| | {{See also|मानक मॉडल से परे भौतिकी}} | ||
सभी प्राथमिक कण या तो बोसोन या | सभी प्राथमिक कण या तो बोसोन या [[फर्मियन|फर्मिअन]] हैं। इन वर्गों को उनके क्वांटम आँकड़ों से अलग किया जाता है- फ़र्मियन फ़र्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करते हैं और बोसॉन बोस-आइंस्टीन आँकड़ों का पालन करते हैं।<ref name="PFI" /> उनके चक्रण को चक्रण-सांख्यिकी प्रमेय के माध्यम से विभेदित किया जाता है- यह फर्मियंस के लिए आधा [[पूर्णांक]] है, और बोसॉन के लिए पूर्णांक है। | ||
{{Elementary particles}} | {{Elementary particles}} | ||
मानक मॉडल में, प्रारंभिक कणों को [[वैज्ञानिक औपचारिकता |भविष्यसूचक उपयोगिता]] के लिए [[बिंदु कण|बिंदु कणों]] के रूप में दर्शाया जाता है। हालांकि बेहद सफल, मानक मॉडल गुरुत्वाकर्षण की कमी से सीमित है और इसमें कुछ पैरामीटर मनमाने ढंग से जोड़े गए हैं लेकिन अस्पष्टीकृत हैं।<ref>ब्रेबेंट, जियाकोमेल्ली, और स्पुरियो 2012, पी।384</ref> | |||
== प्राथमिक कणों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता == | |||
{{main | तत्वों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता}} | |||
[[बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस |बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस]] के वर्तमान मॉडलों के अनुसार, ब्रह्मांड के दृश्यमान पदार्थ की प्रारंभिक संरचना लगभग 75% हाइड्रोजन और 25% हीलियम-4 ([[द्रव्यमान]] में) होनी चाहिए। न्यूट्रॉन एक अप और दो डाउन क्वार्क से बने होते हैं, जबकि प्रोटॉन दो अप और एक डाउन क्वार्क से बने होते हैं। चूंकि अन्य सामान्य प्राथमिक कण (जैसे इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, या मंद बोसोन) [[परमाणु नाभिक]] की तुलना में इतने हल्के या इतने दुर्लभ होते हैं, हम अवलोकनीय ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान में उनके बड़े पैमाने पर योगदान की उपेक्षा कर सकते हैं। इसलिए, कोई यह निष्कर्ष निकाल सकता है कि ब्रह्मांड के अधिकांश दृश्यमान द्रव्यमान में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जो सभी बेरोनों की तरह, बदले में क्वार्क और डाउन क्वार्क से मिलकर बनता है। | |||
बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस | |||
कुछ अनुमानों का | कुछ अनुमानों का अर्थ है कि अवलोकनीय ब्रह्मांड में लगभग {{10^|80}} बेरियन (लगभग पूरी तरह से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) हैं।<ref name="heile">{{cite news | ||
|first=Frank |last=Heile | |first=Frank |last=Heile | ||
|url=http://www.huffingtonpost.com/quora/is-the-total-number-of-pa_b_4987369.html |title=Is the total number of particles in the universe stable over long periods of time? | |url=http://www.huffingtonpost.com/quora/is-the-total-number-of-pa_b_4987369.html |title=Is the total number of particles in the universe stable over long periods of time? | ||
| Line 145: | Line 125: | ||
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</ref><ref name=mrob | </ref><ref name="mrob"> | ||
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| Line 156: | Line 132: | ||
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}}</ref | }}</ref> | ||
अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में प्रोटॉन की संख्या को [[एडिंगटन नंबर|एडिंगटन संख्या]] कहा जाता है। | |||
कणों की संख्या के संदर्भ में, कुछ अनुमानों का अर्थ है कि लगभग सभी पदार्थ, डार्क मैटर को छोड़कर, न्यूट्रिनो में होते हैं, जो दृश्यमान ब्रह्मांड में उपस्थित पदार्थ के लगभग {{10^|86}} प्राथमिक कणों में से अधिकांश का गठन करते हैं।<ref name="mrob" /> अन्य अनुमानों का अर्थ है कि मोटे तौर पर {{10^|97}} प्राथमिक कण दृश्यमान ब्रह्मांड (डार्क मैटर सम्मिलित नहीं हैं) में उपस्थित हैं ज्यादातर फोटॉन और अन्य द्रव्यमान रहित बल वाहक हैं।<ref name="mrob" /> | |||
== मानक मॉडल == | |||
{{main|मानक मॉडल}} | |||
कण भौतिकी के मानक मॉडल में प्राथमिक फ़र्मियन के 12 गंध होते हैं, साथ ही उनके संबंधित विरोधी कण, साथ ही प्राथमिक बोसॉन जो कि बलों और हिग्स बोसोन की मध्यस्थता करते हैं, जो 4 जुलाई, 2012 को रिपोर्ट किया गया था। जैसा कि लार्ज हैड्रोन कोलाइडर ([[एटलस प्रयोग |एटीएलएएस (ATLAS)]] और [[कॉम्पैक्ट म्यूओन सोलनॉइड |सीएमएस (CMS)]]) में दो मुख्य प्रयोगों द्वारा पता चला है।<ref name=PFI/> मानक मॉडल को वास्तव में मौलिक सिद्धांत के स्थान पर व्यापक रूप से एक अस्थायी सिद्धांत माना जाता है, हालांकि, यह ज्ञात नहीं है कि यह [[अल्बर्ट आइंस्टीन |आइंस्टीन]] की [[सामान्य सापेक्षता]] के साथ संगत है या नहीं। मानक मॉडल द्वारा वर्णित नहीं किए गए काल्पनिक प्राथमिक कण हो सकते हैं, जैसे कि ग्रेविटॉन, वह कण जो [[गुरुत्वाकर्षण |गुरुत्वाकर्षण बल]] को वहन करेगा, और [[स्पार्टिकल|स्पार्टिकल्स]], साधारण कणों के [[सुपरपार्टनर|सुपरसिमेट्रिक पार्टनर]]।<ref>{{Cite journal |last=Holstein |first=Barry R. |date=November 2006 |title=Graviton physics |journal=[[American Journal of Physics]] |volume=74 |issue=11 |pages=1002–1011 |doi=10.1119/1.2338547 |arxiv=gr-qc/0607045 |bibcode=2006AmJPh..74.1002H |s2cid=15972735 }}</ref> | |||
=== मौलिक फ़र्मियन === | === मौलिक फ़र्मियन === | ||
{{main| | {{main|फ़र्मियन}} | ||
==== | 12 मूलभूत फर्मों को 4 कणों की 3 पीढ़ियों में विभाजित किया गया है। आधे फ़र्मियन लेप्टान हैं, जिनमें से तीन में -1 का विद्युत आवेश होता है, जिसे इलेक्ट्रॉन ({{Subatomic particle|electron-}}), म्यूऑन ({{Subatomic particle|muon-}}), और टाऊ ({{Subatomic particle|tau-}}) कहा जाता है, अन्य तीन लेप्टान न्यूट्रिनो ({{Subatomic particle|electron neutrino}}, {{Subatomic particle|muon neutrino}}, {{Subatomic particle|tau neutrino}}) हैं, जो न तो विद्युत और न ही रंग आवेश वाले एकमात्र प्राथमिक फ़र्मियन हैं। शेष छह कण क्वार्क (नीचे चर्चा की गई है) हैं। | ||
==== उत्पादन==== | |||
{| class="wikitable" style="text-align:center;" | {| class="wikitable" style="text-align:center;" | ||
|+ ''' | |+ '''कण उत्पादन''' | ||
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!colspan="6"| [[Lepton]] | !colspan="6"| [[Lepton|लेप्टॉन]] | ||
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|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''प्रथम उत्पादन'' | ||
|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''द्वितीय उत्पादन'' | ||
|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''तृतीय उत्पादन'' | ||
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|'' | |''नाम'' || ''प्रतीक'' || ''नाम'' || ''प्रतीक'' || ''नाम'' || ''प्रतीक'' | ||
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| [[electron]] || {{Subatomic particle|electron-}} || [[muon]] || {{Subatomic particle|muon-}} || [[tau (particle)| | | [[electron|इलेक्ट्रॉन]] || {{Subatomic particle|electron-}} || [[muon|म्यूऑन]] || {{Subatomic particle|muon-}} || [[tau (particle)|टाऊ]] || {{Subatomic particle|tau-}} | ||
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| [[electron neutrino]] || {{math|{{Subatomic particle|electron neutrino}}}} || [[muon neutrino]]|| {{math|{{Subatomic particle|Muon neutrino}}}} || [[tau neutrino]] || {{math|{{Subatomic particle|Tau neutrino}}}} | | [[electron neutrino|इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो]] || {{math|{{Subatomic particle|electron neutrino}}}} || [[muon neutrino|म्यूऑन न्यूट्रिनो]]|| {{math|{{Subatomic particle|Muon neutrino}}}} || [[tau neutrino|टाऊ न्यूट्रिनो]] || {{math|{{Subatomic particle|Tau neutrino}}}} | ||
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!colspan="6"| [[Quark]] | !colspan="6"| [[Quark|क्वार्क्स]] | ||
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|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''प्रथम उत्पादन'' | ||
|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''द्वितीय उत्पादन'' | ||
|colspan="2"| '' | |colspan="2"| ''तृतीय उत्पादन'' | ||
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| [[up quark]] || {{Subatomic particle|Up quark}} || [[charm quark]] || c || [[top quark]] || {{Subatomic particle|Top quark}} | | [[up quark|अप क्वार्क]] || {{Subatomic particle|Up quark}} || [[charm quark|आकर्षण क्वार्क]] || c || [[top quark|शीर्ष क्वार्क]] || {{Subatomic particle|Top quark}} | ||
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| [[down quark]] || {{Subatomic particle|Down quark}} || [[strange quark]] || {{Subatomic particle|Strange quark}} || [[bottom quark]]|| {{Subatomic particle|Bottom quark}} | | [[down quark|डाउन क्वार्क]] || {{Subatomic particle|Down quark}} || [[strange quark|विचित्र क्वार्क]] || {{Subatomic particle|Strange quark}} || [[bottom quark|निचला क्वार्क]]|| {{Subatomic particle|Bottom quark}} | ||
|} | |} | ||
==== द्रव्यमान | ==== द्रव्यमान==== | ||
निम्न तालिका सभी | निम्न तालिका माप के समान पैमाने का उपयोग करते हुए, सभी फ़र्मियन के लिए वर्तमान मापे गए द्रव्यमान और द्रव्यमान अनुमानों को सूचीबद्ध करती है- प्रकाश गति के वर्ग (MeV/c<sup>2</sup>) के सापेक्ष लाखों इलेक्ट्रॉन-वोल्ट। उदाहरण के लिए, सबसे सटीक रूप से ज्ञात क्वार्क द्रव्यमान {{val|172.7|ul=GeV/c2}} या {{val|172700|ul=MeV/c2}} पर [[शीर्ष क्वार्क]] ({{Subatomic particle|top quark}}) का है, जिसका अनुमान ऑन-शेल योजना का उपयोग करके लगाया गया है। | ||
{| class="wikitable" style="margin:0 0 1em 1em;" | {| class="wikitable" style="margin:0 0 1em 1em;" | ||
|+ | |+प्राथमिक फ़र्मियन द्रव्यमान के लिए वर्तमान मान | ||
|- | |- | ||
! | ! कण प्रतीक | ||
! | ! कण नाम | ||
! | ! द्रव् | ||