कण भौतिकी

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कण भौतिकी के मानक मॉडल , सभी प्राथमिक कण एस

कण भौतिकी को सूचीबद्ध करना (जिसे उच्च ऊर्जा भौतिकी के रूप में भी जाना जाता है) भौतिकी की एक शाखा है जो कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है जो पदार्थ ]] का गठन करती है।और विकिरण ।यद्यपि शब्द कण विभिन्न प्रकार की बहुत छोटी वस्तुओं (जैसे प्रोटॉन , गैस कण, या यहां तक कि घरेलू धूल) का उल्लेख कर सकता है, particle physics आमतौर पर उनके व्यवहार को समझाने के लिए आवश्यक रूप से सबसे छोटे पता लगाने योग्य कणों और मौलिक बातचीत एस की जांच करता है।

वर्तमान समझ में, ये प्राथमिक कण एस क्वांटम फ़ील्ड के उत्तेजना हैं जो उनकी बातचीत को भी नियंत्रित करते हैं।वर्तमान में प्रमुख सिद्धांत इन मूलभूत कणों और क्षेत्रों को उनके गतिशीलता के साथ समझाते हुए, मानक मॉडल कहा जाता है।इस प्रकार, आधुनिक कण भौतिकी आम तौर पर मानक मॉडल और इसके विभिन्न संभावित एक्सटेंशन की जांच करती है, उदा।नवीनतम ज्ञात कण के लिए, हिग्स बोसोन , या यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात बल क्षेत्र, गुरुत्वाकर्षण [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 कण एस पर केंद्रित है, जिसमें परमाणु घटक शामिल हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉन एस, प्रोटॉन एस, और न्यूट्रॉन एस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बैरोन एस नामक समग्र कण हैं, जो [[ से बना है, से बनाया गया है।क्वार्क एस), जो रेडियोधर्मी और बिखरने वाले प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित हैं;इस तरह के कण फोटॉन एस, न्यूट्रिनो एस, और म्यून एस हैं, साथ ही विदेशी कण एस की एक विस्तृत श्रृंखला है[3]

कणों की गतिशीलता भी क्वांटम यांत्रिकी द्वारा शासित होती है;वे तरंग -कण द्वंद्व का प्रदर्शन करते हैं, कुछ प्रयोगात्मक स्थितियों के तहत कण जैसे व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं और वेव -जैसे व्यवहार दूसरों में।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 कन्वेंशन के बाद, एलिमेंटरी कण एस 'शब्द उन कणों पर लागू होता है, जो वर्तमान समझ के अनुसार, अविभाज्य होने के लिए और अन्य कणों से बना नहीं है।[4]

सभी कणों और आज तक देखे गए इंटरैक्शन को लगभग पूरी तरह से एक क्वांटम फील्ड थ्योरी 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] वे प्राथमिक कण समग्र कण बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं, कणों की सैकड़ों अन्य प्रजातियों के लिए लेखांकन जो 1960 के दशक से खोजे गए हैं।

मानक मॉडल लगभग सभी प्रयोगों से सहमत पाया गया हैENT AL परीक्षण आज तक किए गए।हालांकि, अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना है कि यह प्रकृति का एक अधूरा विवरण है और यह कि एक अधिक मौलिक सिद्धांत खोज का इंतजार करता है (देखें सिद्धांत का सब कुछ )।हाल के वर्षों में, न्यूट्रिनो मास के माप ने मानक मॉडल से पहला प्रयोगात्मक विचलन प्रदान किया है, क्योंकि न्यूट्रिनो मानक मॉडल में बड़े पैमाने पर हैं[6]

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
Witten · Röntgen · Becquerel · Lorentz · Planck · Curie · Wien · Skłodowska-Curie · Sommerfeld · Rutherford · Soddy · Onnes · Einstein · Wilczek · Born · Weyl · Bohr · Kramers · Schrödinger · de Broglie · Laue · Bose · Compton · Pauli · Walton · Fermi · van der Waals · Heisenberg · Dyson · Zeeman · Moseley · Hilbert · Gödel · Jordan · Dirac · Wigner · Hawking · P. W. Anderson · Lemaître · Thomson · Poincaré · Wheeler · Penrose · Millikan · Nambu · von Neumann · Higgs · Hahn · Feynman · Yang · Lee · Lenard · Salam · 't Hooft · Veltman · Bell · Gell-Mann · J. J. Thomson  · Raman · Bragg · Bardeen · Shockley · Chadwick · Lawrence · Zeilinger · Goudsmit · Uhlenbeck
Categories
Category Modern physics not found
Main article: History of subatomic physics

यह विचार कि सभी पदार्थ मौलिक रूप से प्राथमिक कण एस की तारीखों से बना है, जो कम से कम 6 वीं शताब्दी ईसा पूर्व से है[7] 19 वीं शताब्दी में, जॉन डाल्टन , स्टोइकोमेट्री पर अपने काम के माध्यम से, ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकृति का प्रत्येक तत्व एक एकल, अद्वितीय प्रकार के कण से बना था[8] ग्रीक शब्द के बाद एटम शब्द Atomos अर्थ अविभाज्य है, तब से रासायनिक तत्व के सबसे छोटे कण को ​​निरूपित किया है, लेकिन भौतिकविदों को जल्द ही पता चला है कि एटम्स नहीं हैं। , वास्तव में, प्रकृति के मूल कण, लेकिन इलेक्ट्रॉन जैसे छोटे कणों के समूह भी हैं। परमाणु भौतिकी और क्वांटम भौतिकी के शुरुआती 20 वीं शताब्दी की खोज परमाणु विखंडन में 1939 में लिसे मीटनर ( ओटो हैन द्वारा प्रयोगों के आधार पर), और न्यूक्लियर फ्यूजन से परमाणु फ्यूजन , परमाणु फ्यूजन के प्रमाणों का नेतृत्व किया। उसी वर्ष ]]; दोनों खोजों ने भी परमाणु हथियार एस के विकास का नेतृत्व किया। 1950 और 1960 के दशक के दौरान, तेजी से उच्च ऊर्जा के बीम से कणों के टकरावों में कणों की एक भयावह विविधता पाई गई। इसे अनौपचारिक रूप से कण चिड़ियाघर के रूप में संदर्भित किया गया था। सीपी उल्लंघन जैसे कि जेम्स क्रोनिन और वैल फिच जैसे महत्वपूर्ण खोजों ने मामले-एंटीमैटर असंतुलन को 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 अधिक मौलिक कणों की एक (अपेक्षाकृत) छोटी संख्या के संयोजन के रूप में समझाया गया था और क्वांटम फील्ड सिद्धांत के संदर्भ में फंसाया गया था।इस पुनर्वर्गीकरण ने आधुनिक कण भौतिकी की शुरुआत को चिह्नित किया[10][11]

मानक मॉडल

Main article: Standard Model

सभी प्राथमिक कणों के वर्गीकरण की वर्तमान स्थिति को मानक मॉडल द्वारा समझाया गया है, जिसने क्वार्क एस के अस्तित्व के प्रायोगिक पुष्टि के बाद 1970 के दशक के मध्य में व्यापक स्वीकृति प्राप्त की।यह मजबूत , कमजोर , और विद्युत चुम्बकीय मौलिक बातचीत एस का वर्णन करता है, जिसकी मध्यस्थता गेज बोसोन एस का उपयोग कर।गेज बोसोन की प्रजातियां आठ ग्लूओन एस, [[ डब्ल्यू और जेड बोसोन हैं
W−
,
W+
 और
Z
 बोसॉन ]], और फोटॉन [5] मानक मॉडल में 24 फंडामेंटल फर्मियन एस (12 कण और उनके संबद्ध विरोधी कण) शामिल हैं, जो सभी मामले के घटक हैं[12] अंत में, मानक मॉडल ने बोसोन के एक प्रकार के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसे हिग्स बोसोन के रूप में जाना जाता है।4 जुलाई 2012 को, CERN में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के साथ भौतिकविदों ने घोषणा की[13]

प्रायोगिक प्रयोगशालाएँ

फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी, यूएसए

दुनिया की प्रमुख कण भौतिकी प्रयोगशालाएं हैं:

<!-ये सभी त्वरक-आधारित हैं ... क्या हमें एक युगल कॉस्मिक किरण प्रयोगों का भी उल्लेख करना चाहिए?-> कई अन्य कण त्वरक एस भी मौजूद हैं। आधुनिक प्रयोगात्मक कण भौतिकी के लिए आवश्यक तकनीक काफी विविध और जटिल हैं, जो एक उप-विशिष्टता लगभग पूरी तरह से भेद करती है[citation needed] क्षेत्र के सैद्धांतिक पक्ष से।

सिद्धांत

Quantum field theory
Feynmann Diagram Gluon Radiation.svg
Feynman diagram
History
Background
Symmetries
Tools
Equations
Standard Model
Incomplete theories
Scientists

सैद्धांतिक कण भौतिकी वर्तमान प्रयोगों को समझने और भविष्य के प्रयोगों के लिए भविष्यवाणियां करने के लिए मॉडल, सैद्धांतिक ढांचे और गणितीय उपकरण विकसित करने का प्रयास करता है (देखें सैद्धांतिक भौतिकी भी देखें)। आज सैद्धांतिक कण भौतिकी में कई प्रमुख परस्पर संबंधित प्रयास किए जा रहे हैं।

एक महत्वपूर्ण शाखा मानक मॉडल और इसके परीक्षणों को बेहतर ढंग से समझने का प्रयास करती है। सिद्धांतकार कोलाइडर और खगोलीय प्रयोगों में वेधशालाओं की मात्रात्मक भविष्यवाणियां करते हैं, जो कि प्रयोगात्मक माप के साथ कम अनिश्चितता के साथ मानक मॉडल के मापदंडों को निकालने के लिए उपयोग किया जाता है। यह कार्य मानक मॉडल की सीमाओं की जांच करता है और इसलिए प्रकृति के निर्माण ब्लॉकों की वैज्ञानिक समझ का विस्तार करता है। उन प्रयासों को क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स में उच्च सटीक मात्रा की गणना करने की कठिनाई से चुनौतीपूर्ण बनाया जाता है। इस क्षेत्र में काम करने वाले कुछ सिद्धांतकार क्वांटम फील्ड थ्योरी और प्रभावी फील्ड थ्योरी के उपकरणों का उपयोग करते हैं, खुद को घटनाविज्ञानी के रूप में संदर्भित करते हैं।[citation needed] अन्य लोग लेटिस फील्ड थ्योरी का उपयोग करते हैं और खुद को जाली सिद्धांतकार कहते हैं।

एक अन्य प्रमुख प्रयास मॉडल बिल्डिंग में है जहां मॉडल बिल्डरों ने मानक मॉडल ]] (उच्च ऊर्जा या छोटी दूरी पर) से परे [[ झूठ बोलने के लिए विचार विकसित किए हैं।यह काम अक्सर पदानुक्रम समस्या से प्रेरित होता है और मौजूदा प्रयोगात्मक डेटा द्वारा विवश होता है[citation needed] इसमें सुपरसिमेट्री , हिग्स मैकेनिज्म के विकल्प, अतिरिक्त स्थानिक आयामों (जैसे कि रान्डल -सैंड्रम मॉडल एस), प्रीऑन सिद्धांत, इन के संयोजन, या अन्य विचारों को शामिल किया जा सकता है।

सैद्धांतिक कण भौतिकी में एक तीसरा प्रमुख प्रयास स्ट्रिंग थ्योरी है। स्ट्रिंग थ्योरिस्ट्स क्वांटम मैकेनिक्स और सामान्य सापेक्षता के एकीकृत विवरण का निर्माण करने का प्रयास छोटे तार के आधार पर एक सिद्धांत का निर्माण करके, और कणों के बजाय ब्रान्स ।यदि सिद्धांत सफल होता है, तो इसे हर चीज का सिद्धांत , या पैर की अंगुली माना जा सकता है[26]

सैद्धांतिक कण भौतिकी में काम के अन्य क्षेत्र भी हैं जो कण ब्रह्मांड विज्ञान से लूप क्वांटम गुरुत्व [citation needed]

कण भौतिकी में प्रयासों का यह विभाजन ARXIV , प्रीप्रिंट आर्काइव पर श्रेणियों के नामों में परिलक्षित होता है[27] हेप-टीएच (थ्योरी), हेप-पीएच (घटना विज्ञान), हेप-एक्स (प्रयोग), हेप-एलएटी ( जाली गेज थ्योरी )।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

सिद्धांत रूप में, सभी भौतिकी (और उसके द्वारा विकसित व्यावहारिक अनुप्रयोगों) को मौलिक कणों के अध्ययन से प्राप्त किया जा सकता है। व्यवहार में, भले ही कण भौतिकी का अर्थ केवल उच्च-ऊर्जा परमाणु स्मैशर्स के लिए लिया जाता है, इन अग्रणी जांच के दौरान कई तकनीकों को विकसित किया गया है जो बाद में समाज में व्यापक उपयोग पाते हैं। कण त्वरक का उपयोग चिकित्सा में मेडिकल आइसोटोप अनुसंधान और उपचार के लिए (उदाहरण के लिए, पीईटी इमेजिंग में उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप), या सीधे बाहरी बीम रेडियोथेरेपी में उपयोग किया जाता है। सुपरकंडक्टर एस के विकास को कण भौतिकी में उनके उपयोग से आगे बढ़ाया गया है। वर्ल्ड वाइड वेब और टचस्क्रीन प्रौद्योगिकी शुरू में CERN पर विकसित की गई थी। अतिरिक्त अनुप्रयोग चिकित्सा, राष्ट्रीय सुरक्षा, उद्योग, कंप्यूटिंग, विज्ञान और कार्यबल विकास में पाए जाते हैं, कण भौतिकी से योगदान के साथ लाभकारी व्यावहारिक अनुप्रयोगों की लंबी और बढ़ती सूची को दर्शाते हैं[28]

भविष्य

प्राथमिक लक्ष्य, जिसे कई अलग -अलग तरीकों से आगे बढ़ाया जाता है, यह पता लगाना और समझना है कि भौतिकी मानक मॉडल ]] से परे [[ झूठ बोल सकती है। नई भौतिकी की उम्मीद के लिए कई शक्तिशाली प्रयोगात्मक कारण हैं, जिनमें डार्क मैटर और न्यूट्रिनो मास शामिल हैं। सैद्धांतिक संकेत भी हैं कि इस नई भौतिकी को सुलभ ऊर्जा पैमानों पर पाया जाना चाहिए।

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

इसके अलावा, महत्वपूर्ण गैर-कोलाइडर प्रयोग हैं जो मानक मॉडल ]] से परे [[ भौतिकी को खोजने और समझने का भी प्रयास करते हैं। एक महत्वपूर्ण गैर-कोलाइडर प्रयास न्यूट्रिनो द्रव्यमानों का निर्धारण है, क्योंकि ये द्रव्यमान बहुत भारी कणों के साथ न्युट्रिनो मिश्रण से उत्पन्न हो सकते हैं। इसके अलावा, कॉस्मोलॉजिकल अवलोकन अंधेरे पदार्थ पर कई उपयोगी बाधाएं प्रदान करते हैं, हालांकि कोलाइडर्स के बिना अंधेरे पदार्थ की सटीक प्रकृति को निर्धारित करना असंभव हो सकता है। अंत में, प्रोटॉन ]] के बहुत लंबे [[प्रोटॉन क्षय | लाइफटाइम पर निचली सीमा ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी पर एक कोलाइडर प्रयोगों की तुलना में बहुत अधिक है, जो जल्द ही किसी भी समय जांच करने में सक्षम होगी।

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. ↑ 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. ↑ {{CITE वेब | url = http: //www.desy.de/index_eng.html | शीर्षक = जर्मनी का सबसे बड़ा त्वरक केंद्र | प्रकाशक = Deutsches Elektronen-Synchrotron desy | Access-Date = 23 Jus2012} है
  22. ↑ "Fermilab | Home". Fnal.gov. Retrieved 23 June 2012.
  23. ↑ "IHEP | Home". ihep.ac.cn. Archived from the original on 1 February 2016. Retrieved 29 November 2015.
  24. ↑ "Kek | High Energy Accelerator Research Organization". Legacy.kek.jp. Archived from the original on 21 June 2012. Retrieved 23 June 2012.
  25. ↑ "SLAC National Accelerator Laboratory Home Page". Retrieved 19 February 2015.
  26. ↑ Wolchover, Natalie (22 December 2017). "The Best Explanation for Everything in the Universe". The Atlantic (in English). Retrieved 11 March 2022.
  27. ↑ "arXiv.org e-Print archive".
  28. ↑ "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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