मूलकण: Difference between revisions

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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
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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कण भौतिकी का मानक मॉडल
Up quarkCharm quarkTop quarkGluonHiggs bosonDown quarkStrange quarkBottom quarkPhotonElectronMuonTau (particle)Z bosonElectron neutrinoMuon neutrinoTau neutrinoW bosonStandard ModelFermionBosonQuarkLeptonScalar bosonGauge bosonVector bosonStandard Model of Elementary Particles.svg
About this image
प्राथमिक कण मानक मॉडल का
पार्श्वभूमि
कण भौतिकी
मानक मॉडल
क्वांटम फील्ड थ्योरी
गेज सिद्धांत
सहज समरूपता ब्रेकिंग
हिग्स तंत्र
संघटक
इलेक्ट्रोकेक इंटरैक्शन
क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स
ckm मैट्रिक्स]
मानक मॉडल गणित
सीमाओं
मजबूत सीपी समस्या
पदानुक्रम समस्या
न्यूट्रिनो दोलन एस
मानक मॉडल से परे भौतिकी
वैज्ञानिक
रदरफोर्ड · थॉमसन · चाडविक · Bose · Sudarshan · डेविस जूनियर · एंडरसन · फर्मी · डीरेक · फेनमैन · रुबिया · गेल-मैन · केंडल · टेलर · फ्रीडमैन · पॉवेल · पी।डब्ल्यू। एंडरसन · ग्लैशो · iliopoulos · लेडरमैन · Maiani · अधिक · कोवान · प्रकृति · चेम्बरलेन · कैबिबो · श्वार्ट्ज · पर्ल · मेजराना · वेनबर्ग · ली · वार्ड · सलाम · मकोतो कोबायाशी (Phy Shishi St)

कण भौतिकी में, प्राथमिक कण या मूल कण एक उप-परमाणु कण होता है जो अन्य कणों से बना नहीं होता है।[1] 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।[1] एक कण जिसमें दो या दो से अधिक प्राथमिक कण होते हैं, मिश्रित कण होता है।

साधारण 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 अणुओं को गणितीय भ्रम माना, और पदार्थ को अंततः ऊर्जा से बना हुआ माना।[1][2] 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।[1] 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।[3][4]

क्वांटम सिद्धांत के माध्यम से, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में क्वार्क - अप क्वार्क और डाउन क्वार्क पाए गए - जिन्हें अब प्राथमिक कण माना जाता है।[1] और एक अणु के भीतर, इलेक्ट्रॉन की स्वतंत्रता की तृतीय कोटि (आवेश, चक्रण, कक्षीय) तरंगफलन के माध्यम से तीन अर्धकण (होलोन, स्पिनॉन और ऑर्बिटन) में अलग हो सकती हैं।[5] फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन - वह जो परमाणु नाभिक की परिक्रमा नहीं कर रहा है और इसलिए कक्षीय गति का अभाव है - अविभाजित प्रतीत होता है और प्राथमिक कण के रूप में माना जाता है।[5]

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,[1] 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।[4][6] 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,[7][8] हालांकि ऐसे सभी सुपरपार्टनर अनदेखे रहते हैं।[6][9] इस बीच, गुरुत्वाकर्षण की मध्यस्थता करने वाला प्राथमिक बोसॉन काल्पनिक बना हुआ है।[1][10]

अवलोकन

Main article: मानक मॉडल
See also: मानक मॉडल से परे भौतिकी

सभी प्राथमिक कण या तो बोसोन या 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।[1] 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 fermionsHalf-integer spinObey the Fermi–Dirac statisticsElementary bosonsInteger spinObey the Bose–Einstein statistics
Quarks and antiquarksSpin = 1/2Have color chargeParticipate in strong interactionsLeptons and antileptonsSpin = 1/2No color chargeElectroweak interactionsGauge bosonsSpin = 1, 2 [‡] Force carriersScalar bosonsSpin = 0
Three generations
  1. Electron (
    e−
    ), [†]
    Electron neutrino (
    ν
    e    )
  2. Muon (
    μ−
    ),
    Muon neutrino (
    ν
    μ    )
  3. Tau (
    τ−
    ),
    Tau neutrino (
    ν
    τ    )
Unique

Higgs boson (
H0
)

Notes:
[†] An anti-electron (
e+
) is conventionally called a “positron”.
[‡] The known force carrier bosons all have spin = 1 and are therefore vector bosons. The hypothetical graviton has spin = 2 and is a tensor boson; it is unknown whether it is a gauge boson as well.

मानक मॉडल में, प्रारंभिक कणों को भविष्यसूचक उपयोगिता के लिए 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।[11]

प्राथमिक कणों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता

Main article: तत्वों की ब्रह्मांडीय प्रचुरता

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।

कुछ अनुमानों का अर्थ है कि अवलोकनीय ब्रह्मांड में लगभग 1080 बेरियन (लगभग पूरी तरह से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) हैं।[12][13][14]

अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में प्रोटॉन की संख्या को 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 1086 प्राथमिक कणों में से अधिकांश का गठन करते हैं।[14] अन्य अनुमानों का अर्थ है कि मोटे तौर पर 1097 प्राथमिक कण दृश्यमान ब्रह्मांड (डार्क मैटर सम्मिलित नहीं हैं) में उपस्थित हैं ज्यादातर फोटॉन और अन्य द्रव्यमान रहित बल वाहक हैं।[14]

मानक मॉडल

Main article: 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 (एटीएलएएस (ATLAS) और सीएमएस (CMS)) में दो मुख्य प्रयोगों द्वारा पता चला है।[1] 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 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 बल को वहन करेगा, और स्पार्टिकल्स, साधारण कणों के सुपरसिमेट्रिक पार्टनर।[15]

मौलिक फ़र्मियन

Main article: 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 (
e−
), म्यूऑन (
μ−
), और टाऊ (
τ