कण भौतिकी

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कण भौतिकी का मानक मॉडल , सभी प्राथमिक कण s

कण भौतिकी (जिसे उच्च ऊर्जा भौतिकी के रूप में भी जाना जाता है) को सूचीबद्ध करता है, भौतिकी की एक शाखा है जो पदार्थ का गठन करने वाले कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है। और विकिरण । 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। particle physics आमतौर पर अघुलनशील रूप से सबसे छोटे पता लगाने योग्य कणों और उनके व्यवहार की व्याख्या करने के लिए आवश्यक [[ मौलिक अंतःक्रियाओं की जांच करता है।

वर्तमान समझ में, ये प्राथमिक कण s क्वांटम फ़ील्ड के उत्तेजना हैं जो उनकी बातचीत को भी नियंत्रित करते हैं। इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनकी गतिशीलता के साथ समझाते हुए वर्तमान में 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, उदा। नवीनतम ज्ञात कण तक, हिग्स बोसोन , या यहां तक ​​कि सबसे पुराने ज्ञात बल क्षेत्र तक, गुरुत्व [1][2]

उपपरमाण्विक कण

+ प्राथमिक कण - प्रकार जनरेशन एंटीपार्टिकल कलर्स कुल - क्वार्क एस 2 3 जोड़ी 3 36 - लेप्टन एस जोड़ी कोई नहीं 12 - ग्लूऑन एस 1 कोई नहीं स्वामी 8 8 - फोटॉन स्वामी कोई नहीं 1 - जेड बोसॉन स्वामी 1 - डब्ल्यू बोसॉन जोड़ी 2 - हिग्स स्वामी 1 - (ज्ञात) प्राथमिक कणों की कुल संख्या: 61 }

आधुनिक कण भौतिकी अनुसंधान उप-परमाणु कण एस पर केंद्रित है, जिसमें इलेक्ट्रॉन एस, प्रोटॉन एस, और न्यूट्रॉन एस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बेरियन एस नामक मिश्रित कण हैं, जो से बना है) शामिल हैं। क्वार्क एस), जो रेडियोधर्मी और प्रकीर्णन प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं; ऐसे कण फोटॉन एस, न्यूट्रिनो एस, और म्यूऑन एस हैं, साथ ही विदेशी कण एस की एक विस्तृत श्रृंखला है।[3]

कणों की गतिशीलता भी क्वांटम यांत्रिकी द्वारा नियंत्रित होती है; वे तरंग-कण द्वैत प्रदर्शित करते हैं, कुछ प्रायोगिक स्थितियों के तहत कण-समान व्यवहार प्रदर्शित करते हैं और अन्य में तरंग -समान व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। अधिक तकनीकी शब्दों में, उन्हें हिल्बर्ट स्पेस में क्वांटम स्टेट वैक्टर द्वारा वर्णित किया गया है, जिसका इलाज क्वांटम फील्ड थ्योरी में भी किया जाता है। कण भौतिकविदों के सम्मेलन के बाद, ' प्राथमिक कण एस' शब्द उन कणों पर लागू होता है, जिन्हें वर्तमान समझ के अनुसार अविभाज्य माना जाता है और अन्य कणों से बना नहीं है।[4]

आज तक देखे गए सभी कणों और उनके अंतःक्रियाओं को लगभग पूरी तरह से क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसे मानक मॉडल कहा जाता है[5] मानक मॉडल, जैसा कि वर्तमान में तैयार किया गया है, में 61 प्राथमिक कण हैं[4] 1960 के दशक से खोजे गए कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए लेखांकन, वे प्राथमिक कण मिश्रित कणों को बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं।

मानक मॉडल लगभग सभी प्रयोगों से सहमत पाया गया हैअब तक किए गए परीक्षण। हालांकि, अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि यह प्रकृति का अधूरा विवरण है और एक अधिक मौलिक सिद्धांत खोज की प्रतीक्षा कर रहा है (देखें 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।[6]

इतिहास

यह विचार कि सभी पदार्थ मूल रूप से प्राथमिक कण की तारीखों से बना है जो कम से कम 6ठी शताब्दी ई.पू.[7] 19वीं शताब्दी में, जॉन डाल्टन ने स्टोइकोमेट्री पर अपने काम के माध्यम से निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल, अद्वितीय प्रकार के कण से बना है।[8] शब्द परमाणु , ग्रीक शब्द एटमोस के बाद अविभाज्य है, तब से यह रासायनिक तत्व के सबसे छोटे कण को ​​दर्शाता है, लेकिन भौतिकविदों ने जल्द ही यह पता लगा लिया कि परमाणु नहीं हैं। , वास्तव में, प्रकृति के मूलभूत कण हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन जैसे छोटे कणों के समूह भी हैं। परमाणु भौतिकी और क्वांटम भौतिकी के शुरुआती 20वीं सदी के अन्वेषणों ने [[ में परमाणु विखंडन के प्रमाण को लीज़ मीटनर ( ओटो हैन के प्रयोगों के आधार पर), और [[ हंस बेथे द्वारा परमाणु संलयन के प्रमाण का नेतृत्व किया। उसी वर्ष ]]; दोनों खोजों ने परमाणु हथियार एस का विकास भी किया। 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 जैसी महत्वपूर्ण खोजों ने जेम्स क्रोनिन और वैल फिच ने पदार्थ-एंटीमैटर असंतुलन में नए प्रश्न लाए।[9] 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 क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के संदर्भ में तैयार किया गया था। इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया[10][11]

मानक मॉडल

सभी प्राथमिक कणों के वर्गीकरण की वर्तमान स्थिति को मानक मॉडल द्वारा समझाया गया है, जिसे क्वार्क एस के अस्तित्व की प्रयोगात्मक पुष्टि के बाद 1970 के दशक के मध्य में व्यापक स्वीकृति मिली। यह मजबूत , कमजोर , और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक मौलिक इंटरैक्शन एस का वर्णन करता है, गेज बोसॉन एस की मध्यस्थता का उपयोग करता है। गेज बोसॉन की प्रजातियां आठ ग्लूऑन एस, [[ डब्ल्यू और जेड बोसॉन हैं
W
,
W+
और
Z
बोसॉन ]] और फोटान [5] मानक मॉडल में 24 मौलिक फर्मियन एस (12 कण और उनके संबंधित विरोधी कण) भी शामिल हैं, जो सभी पदार्थ के घटक हैं।[12] अंत में, मानक मॉडल ने बोसोन के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की, जिसे हिग्स बोसोन के रूप में 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।[13]

प्रायोगिक प्रयोगशालाएं

फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी, यूएसए

विश्व की प्रमुख कण भौतिकी प्रयोगशालाएँ हैं:


  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. 4.0 4.1 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. 5.0 5.1 "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. "Neutrinos in the Standard Model". The T2K Collaboration. Retrieved 15 October 2019.
  7. "Fundamentals of Physics and Nuclear Physics" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2 October 2012. Retrieved 21 July 2012.
  8. "Scientific Explorer: Quasiparticles". Sciexplorer.blogspot.com. 22 May 2012. Archived from the original on 19 April 2013. Retrieved 21 July 2012.
  9. "Antimatter". 1 March 2021.
  10. Weinberg, Steven (1995–2000). The quantum theory of fields. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0521670531.
  11. Jaeger, Gregg (2021). "The Elementary Particles of Quantum Fields". Entropy. 23 (11): 1416. Bibcode:2021Entrp..23.1416J. doi:10.3390/e23111416. PMC 8623095. PMID 34828114.
  12. 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.
  13. Mann, Adam (28 March 2013). "Newly Discovered Particle Appears to Be Long-Awaited Higgs Boson". Wired Science. Retrieved 6 February 2014.
  14. 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.
  15. 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.
  16. "index". Vepp2k.inp.nsk.su. Archived from the original on 29 October 2012. Retrieved 21 July 2012.
  17. "The VEPP-4 accelerating-storage complex". V4.inp.nsk.su. Archived from the original on 16 July 2011. Retrieved 21 July 2012.
  18. "VEPP-2M collider complex" (in русский). Inp.nsk.su. Retrieved 21 July 2012.
  19. "The Budker Institute of Nuclear Physics". English Russia. 21 January 2012. Retrieved 23 June 2012.
  20. "Welcome to". Info.cern.ch. Retrieved 23 June 2012.
  21. {{उद्धरण वेब | url=http://www.desy.de/index_eng.html | शीर्षक=जर्मनी का सबसे बड़ा त्वरक केंद्र | प्रकाशक=Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY | पहुँच-तिथि=23 जूवर्ष 2012}
  22. "Fermilab | Home". Fnal.gov. Retrieved 23 June 2012.
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