हैड्रान
कण भौतिकी में, एक हैड्रॉन (/ˈhædrɒn/ ({{error|Audio file "En-us-hadron.ogg" not found}}); Ancient Greek: ἁδρός, romanized: hadrós; मोटा, मोटा) एक [[मिश्रित कण]] है जो दो या दो से अधिक क्वार्कों से बंधी अवस्था मेसन मजबूत अंतःक्रिया द्वारा बना होता है। वे अणुओं के समान हैं जो विद्युत चुंबकत्व द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। साधारण पदार्थ का अधिकांश द्रव्यमान दो हैड्रोन से आता है: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, जबकि न्यूक्लियॉन का अधिकांश द्रव्यमान उनके घटक क्वार्क की बाध्यकारी ऊर्जा के कारण, मजबूत बल के कारण होता है।
हैड्रोन को दो व्यापक परिवारों में वर्गीकृत किया गया है: बेरिऑन, क्वार्क की एक विषम संख्या (आमतौर पर तीन क्वार्क) और मेसॉन, क्वार्क की एक समान संख्या (आमतौर पर दो क्वार्क: एक क्वार्क और एक एंटीपार्टिकल) से बना है।[1]प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (जो एक परमाणु के द्रव्यमान का अधिकांश हिस्सा बनाते हैं) बेरिऑन के उदाहरण हैं; चपरासी मेसन का एक उदाहरण हैं। विदेशी हैड्रोन | हाल के वर्षों में तीन से अधिक वैलेंस क्वार्क युक्त विदेशी हैड्रोन की खोज की गई है। एक टेट्राक्वार्क राज्य (एक विदेशी मेसन), जिसे Z(4430) नाम दिया गया है−, 2007 में बेले प्रयोग द्वारा खोजा गया था[2]और LHCb सहयोग द्वारा 2014 में अनुनाद के रूप में पुष्टि की गई।[3] दो pentaquark राज्यों (विदेशी बेरोन), नामित P+
c(4380) और P+
c(4450), 2015 में LHCb सहयोग द्वारा खोजे गए थे।[4]कई और विदेशी हैड्रॉन उम्मीदवार और अन्य रंग-एकल क्वार्क संयोजन भी मौजूद हो सकते हैं।
माना जाता है कि लगभग सभी मुक्त हैड्रॉन और एंटीहैड्रॉन (अर्थात, अलगाव में और एक परमाणु नाभिक के भीतर बंधे नहीं) को कण क्षय माना जाता है और अंततः अन्य कणों में क्षय हो जाता है। एकमात्र ज्ञात संभावित अपवाद मुक्त प्रोटॉन है, जो प्रोटॉन का क्षय होता है, या कम से कम, क्षय होने में अत्यधिक समय लेता है (10 का क्रम)34+ वर्ष)। तुलना के माध्यम से, मुक्त न्यूट्रॉन मुक्त न्यूट्रॉन क्षय हैं | सबसे लंबे समय तक रहने वाले अस्थिर कण, और लगभग 879 सेकंड के आधे जीवन के साथ क्षय होते हैं।[lower-alpha 1][5] प्रायोगिक रूप से, हैड्रॉन भौतिकी का अध्ययन हैड्रॉन्स से टकराकर किया जाता है, उदा। प्रोटॉन, एक दूसरे के साथ या उच्च-ऊर्जा परमाणु भौतिकी | घने, भारी तत्वों के नाभिक, जैसे कि सीसा या सोना, और उत्पादित कण वर्षा में मलबे का पता लगाना। इसी तरह की प्रक्रिया प्राकृतिक वातावरण में, अत्यधिक ऊपरी-वातावरण में होती है, जहां बाहरी वातावरण में दुर्लभ गैस कणों के साथ ब्रह्मांडीय किरणों के टकराव से म्यूऑन और मेसॉन जैसे कि चपरासी उत्पन्न होते हैं।[6]
शब्दावली और व्युत्पत्ति
हैड्रॉन शब्द एक नया ग्रीक शब्द है जिसे लेव बी. ओकुन|एल.बी. ओकुन और सीईआरएन में उच्च ऊर्जा भौतिकी पर 1962 के अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में एक पूर्ण वार्ता में।[7]उन्होंने एक नए श्रेणी शब्द की परिभाषा के साथ अपनी बात शुरू की:
Notwithstanding the fact that this report deals with weak interactions, we shall frequently have to speak of strongly interacting particles. These particles pose not only numerous scientific problems, but also a terminological problem. The point is that "strongly interacting particles" is a very clumsy term which does not yield itself to the formation of an adjective. For this reason, to take but one instance, decays into strongly interacting particles are called "non-leptonic". This definition is not exact because "non-leptonic" may also signify photonic. In this report I shall call strongly interacting particles "hadrons", and the corresponding decays "hadronic" (the Greek ἁδρός signifies "large", "massive", in contrast to λεπτός which means "small", "light"). I hope that this terminology will prove to be convenient. — L.B. Okun (1962)[7]
गुण
क्वार्क मॉडल के अनुसार,[8]हैड्रोन के गुण मुख्य रूप से उनके तथाकथित वैलेंस क्वार्क द्वारा निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन दो ऊपर क्वार्क (प्रत्येक विद्युत आवेश के साथ) से बना होता है ++2⁄3, कुल + के लिए4⁄3 एक साथ) और एक डाउन क्वार्क (विद्युत आवेश के साथ −+1⁄3). इन्हें एक साथ जोड़ने से +1 का प्रोटॉन आवेश प्राप्त होता है। हालांकि क्वार्क में रंग आवेश भी होता है, रंग परिरोध नामक घटना के कारण हैड्रॉन का कुल रंग आवेश शून्य होना चाहिए। यानी हैड्रोन रंगहीन या सफेद होना चाहिए। ऐसा होने का सबसे सरल तरीका एक रंग के क्वार्क और संबंधित एंटीकलर के एक एंटीपार्टिकल या अलग-अलग रंगों के तीन क्वार्क हैं। पहली व्यवस्था वाले हैड्रॉन एक प्रकार के मेसन हैं, और दूसरी व्यवस्था वाले एक प्रकार के बेरोन हैं।
बड़े पैमाने पर वर्चुअल ग्लून्स, हैड्रोन के अंदर कणों के विशाल बहुमत के साथ-साथ इसके द्रव्यमान के प्रमुख घटक (भारी आकर्षण क्वार्क और निचला क्वार्क के अपवाद के साथ; शीर्ष क्वार्क गायब हो जाता है इससे पहले कि यह एक हैड्रोन में बंधने का समय हो)। मजबूत बल ग्लून्स की ताकत जो क्वार्क को एक साथ बांधती है उसमें पर्याप्त ऊर्जा होती है (E) बड़े पैमाने पर अनुनादों से बना है (m) क्वार्क (द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता|E ≥ mc2). एक परिणाम यह है कि आभासी कण क्वार्क और एंटीक्वार्क के अल्पकालिक जोड़े एक हैड्रोन के अंदर लगातार बना रहे हैं और फिर से गायब हो रहे हैं। क्योंकि आभासी क्वार्क स्थिर तरंग पैकेट (क्वांटा) नहीं हैं, बल्कि एक अनियमित और क्षणिक घटना है, यह पूछना सार्थक नहीं है कि कौन सा क्वार्क वास्तविक है और कौन सा आभासी; हेड्रोन के रूप में बाहर से केवल थोड़ी अधिकता ही दिखाई देती है। इसलिए, जब एक हैड्रॉन या एंटी-हैड्रोन को (आमतौर पर) 2 या 3 क्वार्क से मिलकर कहा जाता है, तो यह तकनीकी रूप से क्वार्क बनाम एंटीक्वार्क की निरंतर अधिकता को संदर्भित करता है।
सभी उप-परमाण्विक कणों की तरह, हैड्रोन को पॉइनकेयर समूह के प्रतिनिधित्व सिद्धांत के अनुरूप क्वांटम संख्याएँ दी गई हैं: JPC (m), कहाँ J प्रचक्रण (भौतिकी) क्वांटम संख्या है, P आंतरिक समता (या समता (भौतिकी) | पी-समता), C चार्ज संयुग्मन (या सी-समता), और m कण का द्रव्यमान है। ध्यान दें कि एक हैड्रोन के द्रव्यमान का उसके वैलेंस क्वार्क के द्रव्यमान से बहुत कम लेना-देना है; बल्कि, द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के कारण, अधिकांश द्रव्यमान मजबूत अंतःक्रिया से जुड़ी बड़ी मात्रा में ऊर्जा से आता है। हैड्रोन में समभारिक प्रचक्रण (जी समता), और अजीबता जैसे स्वाद क्वांटम संख्या भी हो सकती है। सभी क्वार्क में एक योज्य, संरक्षित क्वांटम संख्या होती है जिसे बेरिऑन संख्या कहा जाता है (B), जो है ++1⁄3 क्वार्क के लिए और −+1⁄3 एंटीक्वार्क के लिए। इसका मतलब यह है कि बेरिऑन (तीन, पांच या अधिक विषम संख्या में क्वार्क से बने मिश्रित कण) होते हैं B = 1 जबकि मेसन के पास है B = 0।
हैड्रोन में उत्साहित अवस्थाएँ होती हैं जिन्हें अनुनाद (कण भौतिकी) के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक जमीनी अवस्था हैड्रॉन में कई उत्तेजित अवस्थाएँ हो सकती हैं; प्रयोगों में कई सैकड़ों अनुनाद देखे गए हैं। अनुनाद बहुत जल्दी क्षय हो जाते हैं (लगभग 10−24 दूसरा) मजबूत परमाणु बल के माध्यम से।
पदार्थ के दूसरे चरण (पदार्थ) में हैड्रॉन गायब हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, बहुत उच्च तापमान और उच्च दबाव पर, जब तक कि क्वार्क के पर्याप्त रूप से कई स्वाद न हों, क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (QCD) का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क और ग्लून्स अब हैड्रोन के भीतर सीमित नहीं रहेंगे, क्योंकि मजबूत अंतःक्रिया युग्मन का युग्मन स्थिरांक निरंतर # रनिंग कपलिंग। यह संपत्ति, जिसे स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता के रूप में जाना जाता है, की प्रयोगात्मक रूप से 1 GeV (gigaelectronvolt) और 1 TeV (टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट) के बीच ऊर्जा सीमा में पुष्टि की गई है।[9]सभी मुक्त कण हैड्रोन प्रोटॉन क्षय|सिवाय (संभवतः) प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन घातीय क्षय हैं।
बेरियन्स
बेरिऑन विषम संख्या में वैलेंस क्वार्क (कम से कम 3) वाले हैड्रोन होते हैं।[1]प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे सबसे प्रसिद्ध बेरोन में तीन वैलेंस क्वार्क होते हैं, लेकिन पांच क्वार्क वाले पेंटाक्वार्क - अलग-अलग रंगों के तीन क्वार्क, और एक अतिरिक्त क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी भी मौजूद हैं। क्योंकि बेरिऑन में विषम संख्या में क्वार्क होते हैं, वे सभी फ़र्मियन भी होते हैं, अर्थात, उनके पास आधा-पूर्णांक स्पिन (भौतिकी) होता है। चूंकि क्वार्क में बेरिऑन संख्या B = होती है1⁄3, बेरिऑन की बेरिऑन संख्या B = 1 है। पेंटाक्वार्क में भी B = 1 है, क्योंकि अतिरिक्त क्वार्क और एंटीक्वार्क की बेरिऑन संख्या रद्द हो जाती है।
प्रत्येक प्रकार के बैरोन में एक संबंधित एंटीपार्टिकल (एंटीबैरियोन) होता है जिसमें क्वार्क को उनके संबंधित एंटीक्वार्क द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, जिस तरह एक प्रोटॉन दो अप-क्वार्क और एक डाउन-क्वार्क से बना होता है, उसी तरह इसका एंटीपार्टिकल, एंटीप्रोटोन, दो अप-एंटीक्वार्क और एक डाउन-एंटीक्वार्क से बना होता है।
अगस्त 2015 तक, दो ज्ञात पेंटाक्वार्क हैं, P+
c(4380) और P+
c(4450), दोनों की खोज 2015 में LHCb सहयोग द्वारा की गई थी।[4]
मेसन्स
मेसॉन हैड्रोन होते हैं जिनमें संयोजकता क्वार्क की सम संख्या होती है (कम से कम 2)।[1]अधिकांश प्रसिद्ध मेसॉन एक क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी से बने होते हैं, लेकिन संभावित टेट्राक्वार्क (4 क्वार्क) और hexaquark (6 क्वार्क, जिसमें या तो एक डिबेरियन या तीन क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़े होते हैं) की खोज की जा सकती है और उनकी प्रकृति की पुष्टि करने के लिए जांच की जा रही है।[10]कई अन्य काल्पनिक प्रकार के विदेशी मेसन मौजूद हो सकते हैं जो वर्गीकरण के क्वार्क मॉडल के अंतर्गत नहीं आते हैं। इनमें गोंदबॉल ्स और हाइब्रिड मेसन (उत्तेजित ग्लून्स द्वारा बंधे मेसॉन) शामिल हैं।
क्योंकि मेसॉन में क्वार्क की संख्या सम होती है, वे सभी पूर्णांक स्पिन (भौतिकी), यानी 0, +1, या -1 के साथ बोसोन भी होते हैं। इनके पास बेरिऑन संख्या होती है B = 1/3 − 1/3 = 0 . आम तौर पर कण भौतिकी प्रयोगों में उत्पादित मेसन के उदाहरणों में पियोन और खाना शामिल हैं। अवशिष्ट मजबूत बल के माध्यम से प्याज परमाणु नाभिक को एक साथ रखने में भी भूमिका निभाते हैं।
यह भी देखें
- Exotic hadron
- Hadron therapy, a.k.a. particle therapy
- Hadronization, the formation of hadrons out of quarks and gluons
- Large Hadron Collider (LHC)
- List of particles
- Standard model
- Subatomic particles
फुटनोट्स
- ↑ The proton and neutrons' respective antiparticles are expected to follow the same pattern, but they are difficult to capture and study, because they immediately annihilate on contact with ordinary matter.
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Gell-Mann, M. (1964). "A schematic model of baryons and mesons". Physics Letters. 8 (3): 214–215. Bibcode:1964PhL.....8..214G. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
- ↑
Choi, S.-K.; et al. (Belle Collaboration) (2008). "Observation of a resonance-like structure in the
π±
Ψ′ mass distribution in exclusive B→K
π±
Ψ′ decays". Physical Review Letters. 100 (14): 142001. arXiv:0708.1790. Bibcode:2008PhRvL.100n2001C. doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001. PMID 18518023. S2CID 119138620. - ↑ Aaij, R.; et al. (LHCb collaboration) (2014). "Observation of the Resonant Character of the Z(4430)− State". Physical Review Letters. 112 (22): 222002. arXiv:1404.1903. Bibcode:2014PhRvL.112v2002A. doi:10.1103/PhysRevLett.112.222002. PMID 24949760. S2CID 904429.
- ↑ 4.0 4.1
Aaij, R.; et al. (LHCb collaboration) (2015). "Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0
b → J/ψK−p decays". Physical Review Letters. 115 (7): 072001. arXiv:1507.03414. Bibcode:2015PhRvL.115g2001A. doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001. PMID 26317714. S2CID 119204136. - ↑ Zyla, P. A. (2020). "n मतलब जीवन". PDG Live: 2020 Review of Particle Physics. Particle Data Group. Retrieved 3 February 2022.
- ↑ Martin, B. R. (2017). कण भौतिकी (Fourth ed.). Chichester, West Sussex, United Kingdom. ISBN 9781118911907.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link) - ↑ 7.0 7.1 Okun, L.B. (1962). "The theory of weak interaction". Proceedings of 1962 International Conference on High-Energy Physics at CERN. International Conference on High-Energy Physics (plenary talk). CERN, Geneva, CH. p. 845. Bibcode:1962hep..conf..845O.
- ↑ Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). "Quark Model" (PDF). Physics Letters B. Review of Particle Physics. 667 (1): 1–6. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. hdl:1854/LU-685594.
- ↑ Bethke, S. (2007). "Experimental tests of asymptotic freedom". Progress in Particle and Nuclear Physics. 58 (2): 351–386. arXiv:hep-ex/0606035. Bibcode:2007PrPNP..58..351B. doi:10.1016/j.ppnp.2006.06.001. S2CID 14915298.
- ↑
Mann, Adam (2013-06-17). "Mysterious subatomic particle may represent exotic new form of matter". Science. Wired. Retrieved 2021-08-27.
{{cite news}}: CS1 maint: url-status (link) — News story about Z(3900) particle discovery.
बाहरी संबंध
- File:Wiktionary-logo-en-v2.svg The dictionary definition of hadron at Wiktionary
