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"हम सोच रहे हैं कि प्रतिभाशाली और समर्पित लोगों का एक समूह ऐसी छोटी वस्तुओं का पीछा करने के लिए अपने जीवन को समर्पित करने के लिए तैयार क्यों है जो आप भी नहीं देख सकते हैं? वास्तव में, कण भौतिकविदों के अध्ययन में, एक मानवीय जिज्ञासा और यह जानने की इच्छा है कि हम किस तरह से दुनिया में रहते हैं। “शॉन कैरोल

यदि आप अभी भी वाक्यांश क्वांटम यांत्रिकी से डरते हैं और अभी भी नहीं जानते हैं कि एक मानक मॉडल क्या है, तो आपका स्वागत है। बिल्ली। अपने प्रकाशन में, मैं क्वांटम दुनिया की मूल बातें, साथ ही प्राथमिक कण भौतिकी, यथासंभव सरल और स्पष्ट रूप से समझाने की कोशिश करूंगा। हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि फ़र्म और बोसॉन के बीच मुख्य अंतर क्या हैं, क्वार्क में ऐसे अजीब नाम क्यों हैं, और आखिरकार, क्यों हर कोई हिग्स बोसोन को खोजना चाहता था।

हम किस चीज से बने हैं?

ठीक है, फिर, हम एक सरल प्रश्न के साथ माइक्रोरोवर्ल्ड में अपनी यात्रा शुरू करते हैं: हमारे आस-पास की वस्तुओं से क्या बनता है? हमारी दुनिया, एक घर के रूप में, कई छोटी ईंटें होती हैं, जो एक विशेष तरीके से जुड़ती हैं, कुछ नया बनाती हैं, न केवल उपस्थिति में, बल्कि उनके गुणों में भी। वास्तव में, यदि आप उन पर एक नज़र डालते हैं, तो आप पाएंगे कि इतने अलग-अलग प्रकार के ब्लॉक नहीं हैं, बस हर बार वे एक-दूसरे से अलग-अलग तरीकों से जुड़ते हैं, नए रूप और घटनाएँ बनाते हैं। प्रत्येक ब्लॉक एक अविभाज्य प्राथमिक कण है, जिस पर मेरी कहानी में चर्चा की जाएगी।

उदाहरण के लिए, कुछ पदार्थ लें, इसे आवर्त सारणी का दूसरा तत्व, अक्रिय गैस, हीलियम दें। ब्रह्मांड में अन्य पदार्थों की तरह, हीलियम में अणु होते हैं, जो परमाणुओं के बीच के बंधन से बनते हैं। लेकिन इस मामले में, हमारे लिए, हीलियम थोड़ा विशेष है, क्योंकि इसमें केवल एक परमाणु होता है।

परमाणु में क्या होता है?

हीलियम परमाणु, बदले में, दो न्यूट्रॉन और दो प्रोटॉन होते हैं जो परमाणु नाभिक बनाते हैं, जिसके चारों ओर दो इलेक्ट्रॉन घूमते हैं। सबसे दिलचस्प बात यह है कि यहां केवल इलेक्ट्रॉन बिल्कुल अविभाज्य है ।

क्वांटम दुनिया में एक दिलचस्प क्षण। एक प्राथमिक कण का द्रव्यमान

जितना छोटा होता है, उतना ही अधिक स्थान होता है। यह इस कारण से है कि इलेक्ट्रॉन, जो एक प्रोटॉन की तुलना में 2000 गुना हल्का है, एक परमाणु के नाभिक की तुलना में बहुत अधिक स्थान पर कब्जा कर लेता है।

न्यूट्रॉन और प्रोटॉन तथाकथित हड्रोन (मजबूत अंतःक्रिया के अधीन कण) के समूह से संबंधित हैं , या, अधिक सटीक, बैरियनों के होने के लिए ।

हैड्रोन को समूहों में विभाजित किया जा सकता है
बेरियन, जिसमें तीन क्वार्क होते हैं
मेसंस जो एक जोड़ी से मिलकर बनता है: एंटीपार्टिकल कण

न्यूट्रॉन, जैसा कि इसके नाम का तात्पर्य है, न्यूट्रल चार्ज है, और इसे दो निचले क्वार्क और एक ऊपरी क्वार्क में विभाजित किया जा सकता है। एक प्रोटॉन, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया कण, एक निचले क्वार्क और दो ऊपरी क्वार्क में विभाजित होता है।

हां, हां, मैं मजाक नहीं कर रहा हूं, उन्हें वास्तव में ऊपरी और निचला कहा जाता है। ऐसा लगता है कि अगर हमने ऊपरी और निचले क्वार्क, और यहां तक कि इलेक्ट्रॉन की खोज की, तो हम उन्हें पूरे ब्रह्मांड का वर्णन करने के लिए उपयोग कर सकते हैं। लेकिन यह कथन सत्य से बहुत दूर होगा।

मुख्य समस्या यह है कि कणों को किसी तरह एक दूसरे के साथ बातचीत करनी चाहिए। यदि दुनिया में केवल इस ट्रिनिटी (न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) शामिल होते हैं, तो कण बस अंतरिक्ष के विशाल विस्तार के माध्यम से उड़ेंगे और कभी भी बड़े संरचनाओं में इकट्ठा नहीं होंगे, जैसे हैड्रॉन।

फरमान और बोसोन

काफी समय पहले, वैज्ञानिक प्रारंभिक मॉडल का प्रतिनिधित्व करने वाले एक सुविधाजनक और संक्षिप्त रूप के साथ आए, जिसे मानक मॉडल कहा जाता है। यह पता चला है कि सभी प्राथमिक कणों को फेरमोन में विभाजित किया गया है , जिनमें से सभी पदार्थ की रचना होती है, और बोसॉन जो फ़र्मियन के बीच विभिन्न प्रकार के इंटरैक्शन को स्थानांतरित करते हैं।

इन समूहों के बीच का अंतर बहुत स्पष्ट है। तथ्य यह है कि क्वांटम दुनिया के नियमों के अनुसार जीवित रहने के लिए फर्मों को कुछ जगह की आवश्यकता होती है, और बोसोन के लिए मुफ्त स्थान की लगभग कोई आवश्यकता नहीं होती है।

fermions

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, फरमाइशों का एक समूह, हमारे आस-पास के दृश्य को बनाता है। हम जो कुछ भी देखते हैं, वह उपमाओं द्वारा निर्मित होता है। Fermions क्वार्क में विभाजित हैं , दृढ़ता से एक दूसरे के साथ बातचीत कर रहे हैं और अधिक जटिल कणों जैसे हैड्रॉन, और लेप्टन के अंदर बंद हैं , जो अपने समकक्षों की परवाह किए बिना स्वतंत्र रूप से अंतरिक्ष में मौजूद हैं।

क्वार्कों को दो समूहों में विभाजित किया गया है।

शीर्ष प्रकार। +2 \ 3 के चार्ज के साथ ऊपरी प्रकार के क्वार्क में शामिल हैं: ऊपरी, मंत्रमुग्ध और सच क्वार्क
निचला प्रकार। -1 \ 3 के चार्ज के साथ निचले प्रकार के क्वार्क में शामिल हैं: निम्न, अजीब और प्यारे क्वार्क

सच्चा और प्यारा सबसे बड़ा क्वार्क है, और ऊपरी और निचले सबसे छोटे हैं। क्वार्क को ऐसे असामान्य नाम क्यों दिए गए, और अधिक सही ढंग से, "सुगंध", अभी भी वैज्ञानिकों के लिए विवाद का विषय है।

लेप्टन भी दो समूहों में विभाजित हैं।

"-1" के आरोप के साथ पहले समूह में शामिल हैं: एक इलेक्ट्रॉन, एक म्यूऑन (एक भारी कण) और एक ताऊ कण (सबसे भारी)
दूसरे समूह, एक तटस्थ प्रभार के साथ, इसमें शामिल हैं: इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यून न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो

न्यूट्रिनो - पदार्थ का एक छोटा कण है, जिसका पता लगाना लगभग असंभव है। इसका चार्ज हमेशा 0. होता है।

यह सवाल उठता है कि क्या भौतिकविदों को कुछ और पीढ़ियों के कण मिलेंगे जो पिछले वाले की तुलना में और भी अधिक विशाल होंगे। इसका उत्तर देना मुश्किल है, लेकिन सिद्धांतकारों का मानना है कि लेप्टन और क्वार्क की पीढ़ी तीन से समाप्त हो गई है।

क्या आपको कोई समानता नहीं मिली? क्या क्वार्क और लेप्टान दोनों को दो समूहों में विभाजित किया गया है जो प्रति यूनिट एक चार्ज से एक दूसरे से भिन्न होते हैं? लेकिन उस पर बाद में ...

बोसॉनों

उनके बिना, ब्रह्मांड के माध्यम से निरंतर प्रवाह में फ़र्मेशन उड़ेंगे। लेकिन बोसॉन का आदान-प्रदान, फ़र्मेशन एक दूसरे को किसी तरह की बातचीत के बारे में बताते हैं। स्वयं बोसॉन व्यावहारिक रूप से एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं।
वास्तव में, कुछ बोसॉन अभी भी एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, लेकिन इस पर माइक्रोवर्ल्ड समस्याओं पर निम्नलिखित लेखों में अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।

बोसॉन द्वारा प्रेषित इंटरैक्शन होता है:

विद्युत चुम्बकीय , कण फोटॉन हैं। इन द्रव्यमान कणों की मदद से प्रकाश का संचार होता है।
मजबूत परमाणु , कण ग्लून्स हैं। उनकी मदद से, एक परमाणु के नाभिक से क्वार्क व्यक्तिगत कणों में क्षय नहीं करते हैं।
कमजोर परमाणु , कण - and डब्ल्यू और जेड बोसॉन। उनकी मदद से, द्रव्यमान द्रव्यमान, ऊर्जा द्वारा फैलता है, और एक दूसरे में बदल सकते हैं।
गुरुत्वाकर्षण , कण हैं gravitons । अत्यंत कमजोर माइक्रोवर्ल्ड पावर। यह केवल अलौकिक निकायों पर दिखाई देता है।

गुरुत्वाकर्षण बातचीत का आरक्षण।
गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व की अभी तक प्रायोगिक रूप से पुष्टि नहीं हुई है। वे केवल एक सैद्धांतिक संस्करण के रूप में मौजूद हैं। मानक मॉडल में, ज्यादातर मामलों में उन्हें नहीं माना जाता है।

यह सब है, मानक मॉडल को इकट्ठा किया जाता है।

समस्याएं अभी शुरू हुई हैं

आरेख में कणों के ~~बहुत~~ सुंदर प्रतिनिधित्व के बावजूद , दो प्रश्न बने हुए हैं। कणों को उनका द्रव्यमान कहां से मिलता है और हिग्स बोसोन क्या है जो बाकी के बोसोन से बाहर खड़ा है।

हिग्स बोसोन के उपयोग के विचार को समझने के लिए, हमें क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत की ओर मुड़ने की आवश्यकता है। सरल शब्दों में, यह तर्क दिया जा सकता है कि पूरी दुनिया, पूरा ब्रह्मांड, सबसे छोटे कणों से मिलकर नहीं बनता है, बल्कि कई अलग-अलग क्षेत्रों में होता है: ग्लुआन, क्वार्क, इलेक्ट्रॉनिक, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक आदि। इन सभी क्षेत्रों में, मामूली उतार-चढ़ाव लगातार होता है। लेकिन हम प्राथमिक कणों के रूप में उनमें से सबसे शक्तिशाली मानते हैं। और यह थीसिस बहुत विवादास्पद है। तरंग-कण द्वैत के दृष्टिकोण से, विभिन्न स्थितियों में माइक्रोग्राम का एक ही वस्तु एक लहर के रूप में, या एक प्राथमिक कण के रूप में व्यवहार करता है, यह केवल इस बात पर निर्भर करता है कि स्थिति को मॉडल करने के लिए प्रक्रिया का निरीक्षण करने वाले भौतिक विज्ञानी के लिए यह कितना सुविधाजनक है।

हिग्स फील्ड

यह पता चला है कि एक तथाकथित हिग्स फ़ील्ड है, जिसका औसत मूल्य शून्य पर नहीं जाना चाहता है। परिणामस्वरूप, यह क्षेत्र पूरे ब्रह्मांड में कुछ निरंतर गैर-शून्य मान लेने की कोशिश कर रहा है। फ़ील्ड एक सर्वव्यापी और निरंतर पृष्ठभूमि है, जिसके मजबूत उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप हिग्स बोसोन प्रकट होता है।
और यह हिग्स क्षेत्र के लिए धन्यवाद है कि कण द्रव्यमान से संपन्न होते हैं।
एक प्राथमिक कण का द्रव्यमान इस बात पर निर्भर करता है कि वह हिग्स क्षेत्र के साथ कितनी बातचीत करता है , लगातार उसके अंदर उड़ रहा है।
और यह हिग्स बोसोन के कारण ठीक है, या इसके क्षेत्र के कारण, मानक मॉडल में कणों के समान समान समूह हैं। हिग्स क्षेत्र ने कई अतिरिक्त कणों को बनाने के लिए मजबूर किया, जैसे कि, न्यूट्रिनो।

सारांश

मैंने आपको जो बताया वह मानक मॉडल की प्रकृति के बारे में सबसे सतही अवधारणा है और हमें हिग्स बोसोन की आवश्यकता क्यों है। कुछ वैज्ञानिकों को अभी भी उम्मीद है कि 2012 में पाया गया एक कण और LHC में हिग्स बोसोन के समान एक सांख्यिकीय त्रुटि थी। आखिरकार, हिग्स क्षेत्र प्रकृति के कई सुंदर समरूपों का उल्लंघन करता है, जिससे भौतिकविदों की गणना अधिक भ्रमित होती है।
कुछ का यह भी मानना है कि मानक मॉडल अपनी अपूर्णता के कारण पिछले वर्षों से बाहर रह रहा है। लेकिन यह प्रायोगिक रूप से सिद्ध नहीं हुआ है, और प्राथमिक कणों का मानक मॉडल मानव विचार की प्रतिभा का वर्तमान मॉडल बना हुआ है।

स्टैंडर्ड बिगिनर पार्टिकल मॉडल

हम किस चीज से बने हैं?

परमाणु में क्या होता है?

फरमान और बोसोन

fermions

बोसॉनों

समस्याएं अभी शुरू हुई हैं

हिग्स फील्ड

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