👨🏾‍🚀 📀 👨🏾‍🤝‍👨🏻 एथन नंबर 13 से पूछें: मामला कहां से आया? ㊗️ 🔌 🚒

जब आप एंटीमैटर की अपनी प्रति देखते हैं जो आपकी ओर चलती है, तो उसे गले लगाने से पहले अच्छे से सोच लें।
- जे। रिचर्ड गॉट III

शायद आपने इस तथ्य के बारे में नहीं सोचा था कि पूरी पृथ्वी और उस पर जो कुछ भी है वह पदार्थ से बनाया गया था। यह सहज लगता है और अन्यथा नहीं हो सकता। हालांकि, प्रकृति के नियमों ने अभी तक हमें यह नहीं बताया है कि ब्रह्मांड क्यों इतना व्यवस्थित है।

पाठक पूछता है:

क्या यह सच है कि ब्रह्मांड के भोर में, पदार्थ और एंटीमैटर समान मात्रा में बनाए गए थे? और यदि नहीं, तो क्या यह ज्ञात है कि ऐसी असमानता क्यों उत्पन्न हुई?
और अगर उनकी संख्या समान थी, तो एंटीमैटर इतना छोटा क्यों है? क्या ब्रह्मांड के दृश्य भाग में एंटीमैटर पर पदार्थ की व्यापकता को समझाने के लिए एक तंत्र है?

इसके बारे में सोचो।

यह ब्रह्मांड का हिस्सा है। हमारी आकाशगंगा में ही सैकड़ों अरबों तारे और तारा प्रणालियां मौजूद हैं। ब्रह्मांड के दृश्य भाग में अरबों आकाशगंगाएँ हैं। उन सभी में से, हमने केवल अपने स्वयं के स्टार सिस्टम का अध्ययन किया, जो आश्चर्यजनक रूप से, पदार्थ से नहीं, एंटीमैटर से निर्मित हुआ।

लेकिन, जाहिर है, बाकी ब्रह्मांड भी मामले से बना है। अधिक सटीक रूप से, ब्रह्मांड में सामग्री भरी हुई है, और अगर कहीं एंटीमैटर से बना एक हिस्सा था, तो हम एक भव्य तबाही का गवाह बनेंगे जब पदार्थ और एंटीमैटर मिलेंगे।

उदाहरण के लिए, आकाशगंगाओं में तारों के बीच का स्थान भौतिक से भरा है, भले ही कोई तारा न हो। ब्रह्मांड विशाल है और पदार्थ का घनत्व कम है। इसकी गणना की जा सकती है - अगर हम अंतरिक्ष में एंटीमैटर (कहते हैं, एक एंटीप्रोटन) के एक कण को फेंक देते हैं, तो यह पदार्थ और विनाश से एक कण के साथ मिलने से पहले कितनी देर तक रहता था। औसतन, यह हमारी आकाशगंगा के इंटरस्टेलर स्पेस में 300 साल तक चलेगा - जो कि आकाशगंगा की उम्र की तुलना में कुछ भी नहीं है। यह सीमा इंगित करती है कि इस मामले के बीच प्रति 10 कणों के बारे में प्रति 10 ¹⁵ में केवल एंटीमैटर के कण हो सकते हैं ।

बड़े पैमाने पर, हमने आकाशगंगाओं और उनके समूहों को मैप किया, विभिन्न तरंग दैर्ध्य के चारों ओर देखा, जिसमें दृश्य प्रकाश, अवरक्त तरंगें, माइक्रोवेव, रेडियो, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणें शामिल थीं। विशेष रूप से, एक्स-रे और गामा किरणें टिप्पणियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि जब पदार्थ और एंटीमैटर का सत्यानाश करते हैं, तो वे विशेषता उच्च-ऊर्जा विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, जिसका हम पता लगा सकते हैं।

कई मिलियन प्रकाश वर्ष से लेकर तीन बिलियन की दूरी पर 55 गांगेय समूहों का अध्ययन करते हुए, हमने देखा कि ब्रह्मांडीय तराजू पर 99.999% + का प्रत्येक पदार्थ साधारण पदार्थ है, एंटीमैटर नहीं।

और फिर भी यह अप्रत्याशित है। आपने E = mc ² फॉर्मूला के बारे में कुछ सुना होगा, और आप जानते हैं कि वह दावा करती है कि न केवल ऊर्जा द्रव्यमान में निहित है, बल्कि यह भी है कि हाथ में पर्याप्त ऊर्जा के साथ एक कण भी बनाया जा सकता है। लेकिन वह सब नहीं है।

जैसा कि हमने पृथ्वी पर प्रयोगशाला प्रयोगों में स्थापित किया है, पदार्थ बनाने का एकमात्र तरीका ई = mc ² के सूत्र के रूप में दोगुनी ऊर्जा लेने के लिए है , और समान मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर बनाते हैं। और इसके विपरीत, हम केवल एंटीमैटर से टकराकर पदार्थ को नष्ट कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध ऊर्जा निकलती है। और भौतिकी के सभी नियम कहते हैं कि किसी भी ऊर्जा के लिए किसी भी समय यह सच है।

और फिर भी, हमारा ब्रह्मांड हमारे सामने है।

यदि हमने बिग बैंग के साथ शुरुआत की, तो मुद्रास्फीति के अंत में, सभी आवश्यक प्रारंभिक स्थितियों और भौतिकी के ज्ञात कानूनों के साथ, हमारे पास ऐसी स्थिति होगी:

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लेकिन, अगर ऊर्जा गिरती है, तो उच्च ऊर्जा कणों के लिए नए पदार्थ / एंटीमैटर जोड़े (बी) का उत्पादन करना अधिक कठिन हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विकिरण और पदार्थ में एंटीमैटर को बदलने वाली प्रतिक्रियाओं की संख्या कम हो जाती है। लेकिन घनत्व में कमी के साथ, यह मामला / एंटीमैटर जोड़े के लिए एक दूसरे (ए) को खोजने के लिए अधिक कठिन हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इन बैठकों की संख्या शून्य पर नहीं जाएगी। हमेशा पदार्थ और एंटीमैटर के अवशेष होंगे।

और यहां से अजीब चीजें शुरू होती हैं। सभी गणनाओं के अनुसार, भौतिकी के ज्ञात नियमों और हमारे प्रयोगों के आधार पर, पदार्थ के प्रत्येक कण या एंटीमैटर के लिए विकिरण के 10 ²⁰ कण होने चाहिए । लेकिन हमारे ब्रह्माण्ड में, उनमें से केवल एक अरब हैं, पदार्थ के एक कण के प्रति १० ^९ टुकड़े। और एंटीमैटर आमतौर पर बहुत छोटा होता है।

तो अतिरिक्त मामला कहां से आया? अतिरिक्त मामला क्यों दिखाई दिया, लेकिन एंटीमैटर नहीं है? और कब? और कैसे?

ईमानदारी से, यह भौतिकी के सबसे बड़े अनसुलझे रहस्यों में से एक है। लेकिन अगर हम सब कुछ नहीं जानते हैं, तो इसका मतलब यह नहीं है कि हमारे पास कोई सुराग नहीं है। उदाहरण के लिए, 1960 के बाद से यह जाना जाता है कि निम्नलिखित तीन स्थितियों को संतुष्ट करके:

संतुलन की कमी
बेरियन नंबर नॉनकॉनसर्वेशन
C- और CP-invariance का उल्लंघन

एंटीमैटर (या इसके विपरीत) से अधिक पदार्थ बनाया जा सकता है। इसके अलावा, इस मामले में विषमता बस अपरिहार्य है। और, सौभाग्य से, इन मानदंडों में से दो को संतुष्ट करना आसान है।

"संतुलन की कमी" तब होती है जब सिस्टम के एक हिस्से में कुछ घटनाएं दूसरे हिस्से को प्रभावित नहीं करती हैं, क्योंकि जानकारी उनके पास पहुंचने का समय नहीं है। एक विस्तार ब्रह्मांड एक प्रणाली का एक उत्कृष्ट उदाहरण है जिसमें, परिभाषा के अनुसार, कोई संतुलन नहीं है, और ब्रह्मांड के विस्तार और शीतलन के दौरान पदार्थ और एंटीमैटर की उपस्थिति और विनाश का उपरोक्त विवरण एक noquilibrium प्रक्रिया का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

पदार्थ और एंटीमैटर के बीच अंतर और विभिन्न समरूपता के टूटने के कई उदाहरण भी हैं। उनमें से एक चार्ज संयुग्मन समरूपता, या सी-समरूपता है। यदि आप सभी कणों को एंटीपार्टिकल्स से बदलते हैं, और सी-समरूपता संरक्षित है, तो सिस्टम बिल्कुल वैसा ही व्यवहार करेगा। एक और समता समरूपता, पी-समरूपता है। यदि यह संरक्षित है, तो वास्तविक प्रणाली और इसके दर्पण प्रतिबिंब को पहचानना चाहिए।

स्पिनिंग म्यूऑन की तरह एक अस्थिर कण एक विशिष्ट तरीके से सड़ता है - स्पिन के अनुसार एक निश्चित दिशा में एक इलेक्ट्रॉन का उत्सर्जन करके। यदि आप इसे दर्पण (पी) में दर्शाते हैं, तो इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशा में उत्सर्जित होगा, जो जीवन में नहीं होता है। यदि आप म्यूऑन को एंटी-म्यूऑन (सी) से बदलते हैं, तो यह मूल दिशा में एक पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन करेगा - और ऐसा भी नहीं होता है। लेकिन अगर हम घूर्णन करने वाले म्यूऑन को घूर्णन विरोधी-म्यूऑन (C और P, SR) की दर्पण प्रति के साथ प्रतिस्थापित करते हैं, तो हम आशा करेंगे कि इसका क्षय वास्तविक (गैर-दर्पण) दुनिया में म्यूऑन के क्षय के समान ही होना चाहिए। लेकिन ऐसा होता नहीं है। के-मेसन या बी-मेसन सिस्टम में सी और सीपी समरूपता के उल्लंघन के अन्य उदाहरण हैं।

इसलिए, हमें केवल उन इंटरैक्शन प्राप्त करने की आवश्यकता है जो पर्याप्त मात्रा में बैरन संख्या को संरक्षित नहीं करते हैं, दूसरे शब्दों में, उन बैरियों का निर्माण करें जहां वे मौजूद नहीं थे (लेकिन कुछ और भी था)। दुर्भाग्य से, हमें यहां भौतिकी की आवश्यकता है जो मानक मॉडल में नहीं है।

लेकिन ऐसे तंत्र बहुत हैं:

GUT- स्केल कणों वाले भव्य एकीकरण सिद्धांत
अफ्लेक-डायने तंत्र वाले नए स्केल के सिद्धांत
भारी बाँझ न्यूट्रिनो सहित मानक मॉडल के लिए एक्सटेंशन
युवा ब्रह्मांड (लेप्टोजेनेसिस) में अतिरिक्त लेप्टोन का सिद्धांत
नई इलेक्ट्रोकेक भौतिकी जो पदार्थ और एंटीमैटर के बीच विषमता में सुधार कर सकती है

मैं आपको केवल एक उदाहरण के बारे में विस्तार से बताऊंगा।

एक गर्म, घने, युवा ब्रह्मांड की कल्पना करें। मानक मॉडल में शामिल पदार्थ और एंटीमैटर के विकिरण और कणों के अलावा, एक और कण (और एंटीपार्टिकल), क्यू (और एंटी-क्यू) है। क्यू एक प्रोटॉन की तुलना में बहुत भारी है, एक पॉज़िटिव चार्ज है +1 (एक प्रोटॉन की तरह) और युवा यूनिवर्स में बहुतायत में दिखाई देता है, साथ में इसके हिस्सों, एंटी-क्यू के साथ, जिसमें समान द्रव्यमान और विपरीत चार्ज होता है।

चूंकि वे अस्थिर हैं, जब ब्रह्मांड ठंडा हो जाएगा, तो वे बनना बंद हो जाएंगे। उनमें से अधिकांश एक-दूसरे को ढूंढेंगे और नष्ट कर देंगे, और बाकी का क्षय हो जाएगा।

क्यू क्षय के प्रत्येक संस्करण के लिए, एंटी-क्यू का एक उचित क्षय होना चाहिए। यदि Q एक प्रोटॉन और न्यूट्रिनो में परिवर्तित हो जाता है, तो एंटी-क्यू को एक एंटीप्रोटन और एंटीन्यूट्रिनो में क्षय होना चाहिए। यदि Q एक एंटीन्यूट्रोन और पॉज़िट्रॉन में बदल जाता है, तो एंटी-क्यू को न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन में क्षय होना चाहिए।

ये वास्तविक कण नहीं हैं, इन्हें एक उदाहरण के रूप में दिया गया है। लेकिन विभिन्न सिद्धांतों में, GUT में X-and-Y bosons और मानक मॉडल के कुछ एक्सटेंशन में leptoquarks जैसे कण हैं जो बहुत समान नियमों द्वारा काम करते हैं।

सीपी समरूपता के उल्लंघन की अनुपस्थिति में, वे उसी तरह से क्षय करेंगे जैसे उनके विपरीत।

जबकि यह सब उबाऊ है, इस प्रक्रिया से द्रव्यमान की अधिकता पैदा नहीं होगी। लेकिन अगर हम सीपी समरूपता के उल्लंघन की अनुमति देते हैं, तो कणों और एंटीपार्टिकल्स के बीच का अंतर क्षय की संख्या में हो सकता है। प्रोटॉन और न्यूट्रिनो में क्यू का कितना प्रतिशत प्रतिपदार्थ और एंटीन्यूट्रिनो में एंटी प्रतिशत क्यू की तुलना में कितने प्रतिशत कम हो जाता है। हमें निम्नलिखित चित्र के समान कुछ मिल सकता है, जो कि हम कांस और बी-मेसन के साथ सिस्टम में देखने के समान है। क्यू डिकैस और एंटी-क्यू के बीच अंतर पर ध्यान दें।

मान लीजिए कि हमारा यूनिवर्स समान अनुपात में पदार्थ और एंटीमैटर से भरा है, और विकिरण, जिसे हम अनदेखा करते हैं। यह भी मान लें कि समान मात्रा में क्यू और एंटी-क्यू का एक गुच्छा है जो ऊपर वर्णित सीपी समरूपता उल्लंघन के अनुसार टूट जाता है।

क्या बचेगा?

प्रोटॉन, न्यूट्रिनोस, एंटीन्यूट्रिनोस, पॉज़िट्रॉन, एंटीप्रोटोन, एंटीन्यूट्रिनोस, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों का एक समुद्र। वह हां है। लेकिन एंटीप्रोटोन और एंटीन्यूट्रिनो की तुलना में अधिक प्रोटॉन और न्यूट्रिनो होंगे, और न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की तुलना में कम एंटीन्यूट्रोन और पॉज़िट्रॉन होंगे। यदि हम लेप्टन (न्यूट्रिनो, इलेक्ट्रॉनों और उनके एंटीपार्टिकल्स) को अनदेखा करते हैं, तो यही वह है जो क्षय और एंटी-क्यू कणों का क्षय हमें छोड़ देगा।

और पदार्थ और एंटीमैटर के सभी जोड़े मिलने के बाद, एंटीमैटर की तुलना में पदार्थ की अधिकता होगी।

घटनाओं के इस तरह के विकास का एक संस्करण अनायास ही हो गया और इस तथ्य को जन्म दिया कि हमारे पास अलग-अलग मात्रा में पदार्थ और एंटीमैटर हैं, और यह कि पदार्थ का घनत्व (लेकिन एंटीमैटर नहीं) हर जगह समान है जो हम देखते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि यह भौतिकी में सबसे बड़ी अनसुलझी समस्याओं में से एक है, हम इसके बारे में बहुत कुछ जानते हैं, और यह रिटेलिंग के योग्य है।

एथन नंबर 13 से पूछें: मामला कहां से आया?

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