समरूपता C, P, T (और उसके संयोजन)

20 वीं शताब्दी में, कण भौतिकी के विशेषज्ञों ने पाया कि प्रकृति के नियमों द्वारा प्रदर्शित किए जाने वाले सभी संभव समरूपताओं को ध्यान में रखना बहुत महत्वपूर्ण है जो प्राथमिक कणों को नियंत्रित करते हैं। समरूपता की उपस्थिति या अनुपस्थिति हमें प्रकृति के उन पहलुओं को प्रकट कर सकती है जो अन्यथा स्पष्ट नहीं हैं।

कई संभावित समरूपताओं में से, तीन एक अद्वितीय भूमिका निभा सकते हैं: चार्ज संयुग्मन (सी), स्थानिक समता (पी), और समय उलट (टी) के संबंध में समरूपता । इन परिवर्तनों में से तीन, कणों, अंतरिक्ष और समय को प्रभावित करते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• C: विपरीत चार्ज के कणों के साथ सभी कणों को प्रतिस्थापित करना (एक इलेक्ट्रिक चार्ज और कम परिचित चार्ज; यहां तक ​​कि कुछ तटस्थ कणों को भी बदल दिया जाता है। उदाहरण के लिए, न्यूट्रीनो एंटीन्यूट्रिनो में बदल जाते हैं, और न्यूट्रॉन से एंटीन्यूट्रोन)।
• पी: दुनिया को एक दर्पण में रखना (अधिक सटीक रूप से, तीन आयामों के विपरीत को बदलते हुए)।
• टी: समय की विपरीत दिशा में दुनिया को लॉन्च करना (अधिक सटीक रूप से, अस्थायी विकास की दिशा बदलना)।

इन परिवर्तनों में से प्रत्येक में संपत्ति है कि यदि आप इसे दो बार आयोजित करते हैं, तो आप मूल स्थिति में लौट आएंगे। शब्दजाल में, हम कहते हैं कि P ² = P × P = 1 (यदि आप दर्पण में दर्पण लगाते हैं, तो आप जो देखेंगे वह वैसा ही दिखेगा जैसा कि दर्पण नहीं थे), और, इसी तरह, C ² = 1 और टी ² = 1।

इसके अलावा, आप एक साथ दो रूपांतरण कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, आप C, और तब P बना सकते हैं, जिसे हम केवल "CP" के रूप में लिखते हैं (या आप पीसी बना सकते हैं, यह वही होगा - इन परिवर्तनों के लिए आदेश कोई फर्क नहीं पड़ता), जिसमें आप दुनिया को दर्पण में बदलते हैं और बदलते हैं कण आवेश। आप सीटी, पीटी, और यहां तक ​​कि सीपीटी पर विचार कर सकते हैं। सी, पी और टी के साथ ही, इनमें से कोई भी संयोजन, जब दो बार किया जाता है, तो वह सब कुछ वापस कर देगा जैसा वह था।

और हम इन परिवर्तनों के साथ क्या करते हैं? हमें एक प्रश्न पूछने की आवश्यकता है: यदि हम किसी एक परिवर्तन का उपयोग करके हमारे द्वारा बनाई गई दुनिया की कल्पना करते हैं, तो क्या प्रकृति के नियम, जो कि प्राथमिक कणों और इंटरैक्शन को नियंत्रित करते हैं, उसी तरह से काम करेंगे जैसे कि हमारे?

अगर जवाब हाँ है, तो वह सब कुछ जो एक नए, परिवर्तित दुनिया में हो सकता है; इस मामले में हम कहते हैं कि यह परिवर्तन हमारी दुनिया की समरूपता है। अधिक सटीक रूप से, यह हमारी दुनिया की प्रकृति के नियमों की समरूपता है। यदि नहीं, तो परिवर्तन अभी भी किया जा सकता है, लेकिन यह हमारी दुनिया की समरूपता नहीं होगी, क्योंकि परिवर्तन के बाद प्राप्त दुनिया हमारे से अलग होगी।


अंजीर। 1

यह समझना काफी आसान है कि स्थानिक समानता (पी) कैसे काम करती है। किसी विशेष वस्तु में समता समरूपता हो सकती है या नहीं। जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1, दर्पण में एक त्रिकोण का प्रतिबिंब हमें पहले के समान एक त्रिकोण देता है, जिससे त्रिकोण समता में सममित होगा। लेकिन अधिक जटिल रूप, अंजीर के नीचे दिखाया गया है। 1, प्रतिबिंब के बाद बिल्कुल वैसा ही नहीं दिखता है, इसलिए यह समता में असममित है।

जाहिर है, हमारी दुनिया दर्पण में सममित नहीं है; यह प्रकृति की किसी भी तस्वीर में देखा जा सकता है (देखें। 2)। हालांकि, वस्तु की समरूपता और प्रकृति के नियमों की समरूपता के बीच अंतर करना आवश्यक है जो सभी संभव वस्तुओं को नियंत्रित करते हैं। कण भौतिकी की मूल प्रक्रिया सममित हो सकती है, जिसका अर्थ होगा कि किसी भी प्रक्रिया के लिए जो प्रकृति में हो सकती है, एक दर्पण प्रक्रिया है जो भी हो सकती है (छवि 2, नीचे)।

लेकिन यह पता चला है कि प्रकृति की बुनियादी प्रक्रियाएं पी में सममित नहीं हैं!


अंजीर। 2

एक हड़ताली तथ्य यह है कि न तो सी, न पी, न टी, न सीपी, न सीटी, न ही पीसी प्रकृति के समरूपता हैं। बीसवीं सदी से पहले भौतिकी को ज्ञात मुख्य प्रक्रियाएँ - विशेष रूप से, जिसमें गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाएं शामिल हैं, यानी वे सभी जो पृथ्वी को एक साथ रखते हैं और सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा को बनाए रखते हैं, और जो परमाणुओं और अणुओं और सभी रसायन विज्ञान के भौतिकी को नियंत्रित करते हैं - सममित हैं। एस, पी और टी। भौतिकविदों को काफी आश्चर्य हुआ जब 1950 और 1960 के दशक में उन्होंने पाया कि कमजोर परमाणु संपर्क इन सभी समरूपताओं को तोड़ देता है। एकमात्र परिवर्तन जिसे अभी भी माना जाता है (अच्छे कारण के लिए) प्रकृति के लिए सममित है सीपीटी।

ध्यान दें कि यदि सीपीटी समरूपता है, तो सीपी और टी का प्रभाव समान होना चाहिए। चूंकि यह समरूपता है, इसलिए CPT ट्रांसफ़ॉर्म लागू करने से आप उसी दुनिया में वापस आ जाते हैं, जहाँ से आपने शुरुआत की थी, लेकिन यह भी ज्ञात है कि यदि आप टी ट्रांसफ़ॉर्म को दो बार लागू करते हैं, तो आप उसी दुनिया में लौटेंगे जहाँ से आपने शुरू किया था - जिसका अर्थ है कि CP को अवश्य करना चाहिए वही चीज़ जो T बनाता है। वही CT और P जोड़े के लिए सही है, और RT और C के लिए।

सीपीटी हमारी दुनिया में कणों और उनकी बातचीत को एंटीपार्टिकल्स में तब्दील कर देती है और एक परिवर्तित दुनिया में उनकी बातचीत और इसके विपरीत। और, चूंकि हमारी दुनिया में, प्रत्येक प्रकार के कण में एक एंटीपार्टिकल होता है (यह ऐसा होता है कि यह स्वयं होता है), और चूंकि विभिन्न कणों की प्रत्येक बातचीत में एंटीपार्टिकल्स (इसलिए बोलने के लिए) के साथ विरोधी बातचीत होती है, यह माना जाता है कि यह पूरी तरह से सममित है। अधिक सटीक रूप से, किसी भी दुनिया के लिए जिनके कण क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का पालन करते हैं, मानक मॉडल के समीकरणों में प्रयुक्त गणित, जो सभी ज्ञात कणों और इंटरैक्शन का वर्णन करता है, यह साबित हो सकता है कि सीपीटी समरूपता है। (क्या यह एक एकीकृत सिद्धांत के लिए सच है, जैसे कि स्ट्रिंग सिद्धांत, गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत को गैर-गुरुत्वाकर्षण बलों के साथ जोड़ना, यह कहना मुश्किल है; लेकिन सीपीटी उल्लंघन अभी तक प्रयोगों में प्राप्त नहीं हुए हैं)।

कमजोर परमाणु संपर्क के कारण सी और पी समरूपता नहीं है

1950 के दशक तक, भौतिकविदों को पता था कि सभी चीजें - सभी रसायन विज्ञान और परमाणु भौतिकी, गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय बातचीत, प्रकाश तरंगों और परमाणु नाभिक की नींव के सभी प्रभाव - पी में एक सममित दुनिया से मेल खाते हैं। लेकिन पता चलता है कि सी और पी लगभग समरूपता नहीं हैं। प्रकृति के नियम। वे कमजोर परमाणु संबंधों से जितनी बार संभव हो परेशान होते हैं।


अंजीर। 3

सबसे सरल (लेकिन केवल एक ही नहीं) उदाहरण में, न्यूट्रिनो शामिल हैं। जब एक न्यूट्रिनो एक भौतिक प्रक्रिया में दिखाई देता है, तो यह हमेशा एक कमजोर परमाणु संपर्क का उपयोग करके बनाया जाता है। और जब यह होता है, तो यह हमेशा पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से वामावर्त घूमता है, उस बिंदु पर स्थित होता है जहां से वह आ रहा है। (न्यूट्रिनो, जैसे इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन और कई अन्य कण, एक अर्थ में हमेशा स्पिन करते हैं; अधिक सटीक रूप से, उनके पास हमेशा एक धार होती है)। दूसरे शब्दों में, यह बाएं हाथ के पेंच (चित्र 3) की तरह घूमता है। (शब्दजाल में उनके पास एक नकारात्मक हेलीकॉप्टर होगा)। लेकिन बेहोश परमाणु संपर्क द्वारा निर्मित न्यूट्रिनो कभी दाहिने हाथ के पेंच की तरह नहीं घूमता। चूंकि पी दाएं-बाएं और बाएं हाथ के स्थानों (जैसे दर्पण में) को स्वैप करेगा, इसका मतलब है कि एक कमजोर परमाणु संपर्क आर का उल्लंघन करता है।

एक अधिक विशिष्ट उदाहरण (चित्र 3) में, जब एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया पियोन (एक हर्ड्रोन एक ऊपरी क्वार्क से बना होता है, एक एंटी-लो क्वार्क और कई ग्लून्स और क्वार्क / एंटीक्वार्क जोड़े) एक एंटीम्यूऑन और एक न्यूट्रिनो में बदल जाता है, तो न्यूट्रिनो हमेशा बाएं हाथ में होता है और कभी भी दाएं-हाथ में नहीं होता है। यह आर। का उल्लंघन करता है और जब एक नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया शेर एक म्यूऑन और एक एंटीन्यूट्रिनो में बदल जाता है, तो एंटीन्यूट्रिनो हमेशा दाहिने हाथ में होता है। नकारात्मक और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए peonies सहित प्रक्रियाओं में यह अंतर, सी का उल्लंघन करता है।

इस प्रकार के पी और सी का उल्लंघन अब काफी समझ में आता है। मानक मॉडल (सभी ज्ञात कणों और इंटरैक्शन का वर्णन करने के लिए हम जो समीकरणों का उपयोग करते हैं) इसमें इसे काफी स्वाभाविक तरीके से शामिल किया गया है, और समीकरणों का विवरण प्रयोगों में सावधानीपूर्वक सत्यापित किया गया था। इसलिए, हालांकि पी और सी के उल्लंघन 1950 के दशक में एक बड़े आश्चर्य के रूप में आए, आज वे कण भौतिकी के एक मानक भाग हैं।

हालांकि, अगर हम स्वयं कणों को देखते हैं (और उनकी बातचीत के विवरण में नहीं जाते हैं), एसआर (आरएस के समान) पहली नज़र में सममित लगता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि P, न्यूट्रिनो स्पिन को बाएं से दाएं घुमाता है, लेकिन C, pion चार्ज को उलट देता है, एंटीम्यून को म्यूऑन में बदल देता है, और न्यूट्रिनो को एक एंटीन्यूट्रिनो से बदल देता है; हमारी दुनिया में अंतिम प्रक्रिया होती है (चित्र 4)। इसलिए कुछ समय के लिए, भौतिकविदों का मानना ​​था कि कमजोर परमाणु संपर्क एसआर को संरक्षित करेगा, हालांकि व्यक्तिगत रूप से यह सी और आर दोनों का उल्लंघन करता है।

यह देखने का एक और तरीका है कि हिग्स फ़ील्ड शून्य होने पर कण कैसे दिखेंगे, मेरे लेख को पढ़ें। यह देखा जा सकता है कि, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन-बाएं और न्यूट्रिनो-बाएं कण युग्मित होते हैं और कमजोर आइसोस्पिन इंटरैक्शन की कार्रवाई के अधीन होते हैं, और इलेक्ट्रॉन-सही कण न्यूट्रिनो-दाएं से अलग होते हैं, और उनमें से कोई भी कमजोर आइसोस्पिन इंटरैक्शन के अधीन नहीं होता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रोन-दाएं कण के लिए जो सच है वह पॉज़िट्रॉन-राईट पार्टिकल के लिए भी सही है, और पोज़िट्रॉन-राईट कण के लिए जो सच है, वह इलेक्ट्रान-लेफ्ट के लिए सही है। लेकिन पी इलेक्ट्रॉन-बाएं और इलेक्ट्रॉन-दाएं कणों को बदलता है, तो जाहिर है कि यह समरूपता नहीं है; C इलेक्ट्रान के बायें और पॉज़िट्रॉन बचे हुए को बदलता है, और चूँकि पॉज़िट्रॉन का बायें कण कमजोर अंतःक्रिया से प्रभावित नहीं होता है, C सममिति भी नहीं है। हालांकि, सीपी इलेक्ट्रॉन-बाएँ और पॉज़िट्रॉन-दाएं कणों को बदलता है, और ये दोनों कमजोर परमाणु संपर्क के अधीन हैं।


अंजीर। 4

सीपी भी समरूपता नहीं है

लेकिन 1960 के दशक में, यह पता चला कि एसआर भी कमजोर परमाणु संपर्क से परेशान है। यह आज फिर एक आश्चर्य, समझ में आया, लेकिन अभी भी हमारे द्वारा खोजा जा रहा है। यहाँ एक छोटी कहानी है।

अधिकांश हैड्रॉन (क्वार्क, एंटिकार्क्स और ग्लून्स से युक्त कण) एक सेकंड के ट्रिलियनथ से भी कम समय के लिए मजबूत परमाणु बातचीत के माध्यम से लगभग तुरंत क्षय होते हैं। एक हैड्रॉन, प्रोटॉन, स्थिर है; न्यूट्रॉन स्वयं 15 मिनट रहता है। (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से युक्त परमाणु नाभिक को अक्सर हैड्रोन भी कहा जाता है, लेकिन व्यक्तिगत रूप से, मैं उन्हें "हैड्रोन के सेट" कहना पसंद करता हूं।) लेकिन ऐतिहासिक और व्यावहारिक महत्व के कई हैड्रॉन के लिए, जीवनकाल, हालांकि छोटा है, बहुत अच्छा नहीं है - कहीं एक अरबवें से दूसरे के एक खरबवें से दूसरे के एक अरबवें हिस्से तक - और उनमें से ज्यादातर कमजोर परमाणु संपर्क के कारण क्षय (अन्य) विद्युत चुम्बकीय बातचीत के माध्यम से क्षय)। और उनमें से कुछ में - विशेष रूप से मेसंस जिसमें एक कम क्वार्क या एक निचला एंटीकार्क होता है - एसआर का उल्लंघन करने वाले डेक्स को मापा गया। सीपी उल्लंघन के अन्य लक्षण न्यूट्रिनो दोलन के समान दो हैड्रोन के बीच दोलनों में हैं।

इस प्रकार का सीपी उल्लंघन बहुत दिलचस्प है क्योंकि यह स्वाभाविक रूप से होता है जहां ऊपरी क्वार्क (ऊपरी, आकर्षक और सत्य) की तीन या अधिक सुगंध या पीढ़ियां होती हैं और निचले क्वार्क (निचले, अजीब और आकर्षक) की तीन सुगंध होती हैं। जैसा कि कोबायाशी और मस्कवा ने बताया, केवल दो पीढ़ियों वाले मानक मॉडल के एक संस्करण में, एसआर का ऐसा उल्लंघन नहीं हो सकता है; उसके पास पूरी तरह से अलग कारण होना चाहिए। चूंकि उन्होंने तीसरी पीढ़ी के कणों की खोज से बहुत पहले यह देखा था, उन्होंने वास्तव में, तीसरी पीढ़ी के अस्तित्व की आवश्यकता की भविष्यवाणी की थी, जिसके लिए उन्हें बाद में 2008 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार (अन्य क्षेत्रों में अपने महान काम के साथ नम्बू के साथ) से सम्मानित किया गया था।

अब तक, सीपी उल्लंघन के कोई संकेत नहीं हैं जो कोबायाशी और मस्कवा से अलग प्रकृति के हैं। लेकिन अगर मानक मॉडल द्वारा हमें ज्ञात लोगों के अलावा अन्य कण और इंटरैक्शन हैं, तो ऐसी अन्य स्थितियां हो सकती हैं जहां सीपी का उल्लंघन किया जाता है।

हालांकि, स्टैंडर्ड मॉडल के अंदर भी एक बड़ा रहस्य है।

मजबूत परमाणु संपर्क और एस.आर.

यह बहुत अप्रत्याशित है कि एसआर मजबूत परमाणु बातचीत से काफी परेशान नहीं है, और कोई नहीं जानता कि ऐसा क्यों है। हम जानते हैं कि मजबूत बातचीत न्यूट्रॉन की एक निश्चित संपत्ति के कारण अतिवृष्टि का उल्लंघन नहीं करती है, जिसे विद्युत द्विध्रुवीय क्षण के रूप में जाना जाता है।

एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन के समान एक विद्युत तटस्थ न्यूट्रॉन है। न्यूट्रॉन को बनाने वाले क्वार्क, एंटीकार्क्स और ग्लून्स को मजबूत परमाणु संपर्क द्वारा एक साथ रखा जाता है। किसी भी विद्युत तटस्थ क्षण के बारे में एक दिलचस्प सवाल पूछा जा सकता है - क्या इसमें एक इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय है।

एक बच्चे के रूप में आपके द्वारा खेला जाने वाला चुंबक एक चुंबकीय द्विध्रुवीय है जिसमें एक उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव होता है (चित्र 5)। एक चुंबकीय मोनोपोल उत्तरी या दक्षिणी ध्रुव होगा; लेकिन आपने यह कभी नहीं देखा है, और किसी ने भी नहीं देखा है। एक इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय में एक शून्य विद्युत आवेश होता है, लेकिन एक ओर इसका धनात्मक और दूसरी ओर ऋणात्मक आवेश होता है। यह एक हाइड्रोजन परमाणु के रूप में ऐसा सरल मामला हो सकता है, जिसमें ऋणात्मक आवेश की भूमिका में एक इलेक्ट्रॉन और एक सकारात्मक की भूमिका में एक प्रोटॉन हो सकता है।

एक साधारण इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय के लिए, एक दूरी D द्वारा अलग किए गए दो आवेशों से मिलकर, जिनमें से एक में एक चार्ज q होता है, और दूसरा -q, इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय क्षण को केवल q × D. के रूप में परिभाषित किया जाता है, यदि सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज एक ही स्थान पर बैठते हैं, तब ऐसी वस्तु में एक द्विध्रुवीय क्षण नहीं होता है; शुल्कों को अंतरिक्ष में अलग किया जाना चाहिए ताकि यह "ध्रुवीकृत" हो जाए। हाइड्रोजन परमाणु आमतौर पर ध्रुवीकृत नहीं होता है। लेकिन कई अणुओं में एक द्विध्रुवीय क्षण होता है, हालांकि वे विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पानी के अणु एच ₂ ओ में 3.9 × 10 ^-8 ई सेमी का एक द्विध्रुवीय क्षण होता है, जहां "ई" प्रोटॉन चार्ज (ई इलेक्ट्रॉन चार्ज है), और सेमी 1 सेंटीमीटर है। तुलना के लिए, यह केवल पानी के अणु के आकार के बराबर दूरी पर इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन को पतला करके प्राप्त किया जा सकता है की तुलना में थोड़ा कम है (इस तरह के द्विध्रुवीय पल के लिए 9 × 10 ^-8 सेमी सेमी के क्रम का होगा)। इससे पता चलता है कि एच ₂ ओ में दो हाइड्रोजन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन परमाणु के साथ बहुत समय बिताते हैं।


अंजीर। 5

न्यूट्रॉन डिपोल पल कितना बड़ा हो सकता है? न्यूट्रॉन त्रिज्या 10 ^-13 सेमी के क्रम का है, इसलिए किसी को उम्मीद होगी कि डी लगभग समान होगा। और इसमें क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लून्स होते हैं; ग्लून्स विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, लेकिन क्वार्क और एंटिकार्क पर विद्युत आवेश होते हैं: 2/3 e (ऊपरी क्वार्क), –1/3 e (निचला क्वार्क), –2/3 e (ऊपरी एंटिकार्क) और +1/3 e (निचला एंटिकार्क) )। तो कोई अपेक्षा करेगा कि q कुछ इस तरह से हो। यह पता चला है कि कोई भी उम्मीद करेगा कि न्यूट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय क्षण की भयावहता 10 ^-13 ई सेमी के भीतर होगी। यह एक पानी के अणु के द्विध्रुवीय क्षण से एक लाख गुना छोटा है, मुख्य रूप से क्योंकि न्यूट्रॉन त्रिज्या एक लाख बार से कम है।

वास्तव में, कुछ गैर-स्पष्ट प्रभाव हमें और भी छोटे आकार का अनुमान देते हैं। वास्तविक उम्मीद 10 ^-15 ई सेमी के क्षेत्र में है।

लेकिन अगर न्यूट्रॉन में एक इलेक्ट्रिक द्विध्रुवीय क्षण होता है, तो यह टी का उल्लंघन करेगा, और इसलिए सीपी, अगर सीपीटी को कम से कम अनुमानित समरूपता माना जा सकता है (यह भी पी का उल्लंघन करता है)। तो, अगर सीपी और सीपीटी सटीक समरूपता थे, तो इलेक्ट्रिक न्यूट्रॉन द्विध्रुवीय को शून्य होना होगा।

बेशक, हम पहले से ही जानते हैं कि सीपी एक सटीक समरूपता नहीं है; यह एक कमजोर परमाणु संपर्क से टूट गया है। लेकिन कमजोर अंतःक्रिया इतनी कमज़ोर है (कम से कम न्यूट्रॉन के संबंध में) कि यह न्यूट्रॉन को 10 ^-32 ई। सेमी के क्रम का इलेक्ट्रॉन द्विध्रुवीय क्षण दे सकता है। यह जितना हम माप सकते हैं उससे बहुत कम है! तो, हमारे उद्देश्यों के लिए, इसे शून्य माना जा सकता है।

लेकिन यदि न्यूट्रॉन को आपस में जोड़ने वाली मजबूत बातचीत सुपरलैटिस का उल्लंघन करती है, तो हम उम्मीद करते हैं कि विद्युत द्विध्रुवीय गति 10 ^-15 ई सेमी होगी। हालांकि, प्रयोग से पता चलता है कि न्यूट्रॉन का विद्युत द्विध्रुवीय क्षण 3 × 10 ^-26 ई सेमी से कम है! यह अपेक्षा से दस हजार मिलियन गुना कम है। इसलिए, एक मजबूत परमाणु बातचीत अतिशयोक्ति का उल्लंघन नहीं करती है जितना कि उम्मीद की जाती है।

यह अपेक्षा से इतना कम क्यों है? कोई नहीं जानता, हालांकि कई धारणाएं रही हैं। इस पहेली को सीपी की मजबूत समस्या कहा जाता है और यह तीन सबसे बड़ी समस्याओं में से एक है, जो पायरिया की समस्या और ब्रह्माण्ड संबंधी निरंतर समस्या के साथ-साथ कण भौतिकी को भी प्रभावित करती है ।

विशेष रूप से, समस्या इस प्रकार है। यदि आप मजबूत परमाणु संपर्क के सिद्धांत को लिखते हैं - ग्लून्स, क्वार्क और एंटीकार्क्स के लिए समीकरण, जिसे क्यूसीडी कहा जाता है - तो इन समीकरणों के अलग-अलग पैरामीटर होंगे, अर्थात्:

• मजबूत परमाणु संपर्क के एकीकृत बल,
• विभिन्न क्वार्क के द्रव्यमान,
• थीटा कोण, जो फेनमैन आरेखों को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन, फिर भी, ग्लूऑन भौतिकी के विभिन्न सूक्ष्म प्रक्रियाओं (क्वांटम टनलिंग, इंस्टेंटन, स्यूडोपार्टिकल्स) के प्रभावों को निर्धारित करता है।

बंद करो क्या? यह अंतिम वस्तु क्या है? खैर, यह वैकल्पिक क्यूसीडी पैरामीटर 1970 के दशक में खोजा गया था (यह उन क्षेत्रों में से एक है जिसमें अलेक्जेंडर पॉलाकोव , जिसने हाल ही में पुरस्कार जीता था, प्रसिद्ध हो गया)। यह समस्या अपने आप में यहाँ वर्णित होने के लिए बहुत तकनीकी है, लेकिन यह कहने के लिए पर्याप्त है कि अगर थीटा कोण 0 या technical नहीं है, तो मजबूत परमाणु बातचीत सुपरलैटिस का उल्लंघन करती है। अधिक सटीक रूप से, सीपीए थीटा कोण के एक निश्चित संयोजन और विभिन्न क्वार्क (विशेष रूप से, उनके द्रव्यमान के जटिल चरणों का उत्पाद) का उल्लंघन करता है। और इन दो मापदंडों (थीटा कोण और क्वार्क जनता) का एक स्पष्ट संबंध नहीं है - तो वे कैसे गठबंधन करते हैं ताकि उन्हें पूरी तरह से मुआवजा दिया जाए? हालाँकि, किसी कारण से, उनका संयोजन शून्य है, या कम से कम दस बिलियन गुना छोटा हो सकता है। इसके कोई स्पष्ट कारण नहीं हैं।

इस व्याख्या को लगभग 40 वर्ष पुराना बताया जा सकता है:

• शायद ऊपरी क्वार्क में कोई द्रव्यमान नहीं है (यह सत्यापित करना बहुत मुश्किल है, क्योंकि इसे सीधे मापा नहीं जा सकता है, अप्रत्यक्ष तरीके लंबे समय से कह रहे हैं कि इसका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से कई गुना अधिक है, लेकिन कुछ सूक्ष्मताएं हमें इन विधियों को पूरी निश्चितता के साथ व्याख्या करने की अनुमति नहीं देती हैं)।
• शायद एक अक्षीय क्षेत्र है जो इस प्रभाव को हटा देता है; यह विचार एक अक्षीय कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है, जिसे 30 से अधिक वर्षों से मांगा गया है, लेकिन अभी तक नहीं मिला है।एक्सियन, वैसे भी, ब्रह्मांड के काले पदार्थ की भूमिका निभा सकते थे।

इस समस्या के कुछ अन्य संभावित समाधान हैं, लेकिन मैं यहां उनका वर्णन नहीं करूंगा; दुर्भाग्य से, सामान्य तौर पर, उनके पास कोई स्पष्ट प्रयोगात्मक परिणाम नहीं हैं जिन्हें निकट भविष्य में सत्यापित किया जा सकता है।