🔟 🆚 🎳 पदार्थ और एंटीमैटर: यह क्या है, क्या अंतर है और न्यूट्रिनो का इससे क्या लेना-देना है 🈯️ 🏨 🌮

एंटीमैटर विज्ञान की कल्पनाओं में और केवल "कैसे सब कुछ वास्तव में" के बारे में छद्म वैज्ञानिक विवादों में, बल्कि एक लोकप्रिय चीज है। साइंस फिक्शन ने हमें एंटीमैटर के तारे और पूरे ग्रह मंडल दिए। डैन ब्राउन, "एन्जिल्स और दानव" के माध्यम से, इस घटना को लगभग सभी के लिए लाया।

सामान्य तौर पर, कल्पना और अटकलें लाजिमी हैं। लेख में, हम थोड़ा इतिहास में डुबकी लगाएंगे: लगभग कैसे शुद्ध गणित ने इस तरह की घटना की भविष्यवाणी की क्योंकि उन्होंने इसे "उपेक्षा" करने की कोशिश की, जब तक कि एंटीमैटर ने खुद को डिटेक्टरों में नहीं उड़ाया। तब हम उस पर जाएंगे जो अब हम जानते हैं और भौतिकविदों के सबसे बड़े सिरदर्द से मिलता है - एंटीमैटर की तुलना में ब्रह्मांड में अधिक पदार्थ क्यों थे?

यह लेख न्यूट्रिनो भौतिकी के बारे में एक अच्छी तरह से बहुत-बहुत सुस्त चक्र की निरंतरता में लिखा गया था: ड्यूमरीज़ के लिए न्यूट्रिनो , न्यूट्रिनो दोलनों की खोज , सुपरनोवा से न्यूट्रिनो ।

थोड़ा सा इतिहास

क्वांटम यांत्रिकी की शुरुआत

चलिए क्वांटम की रचना से लगभग एक दूरी से चलते हैं। भौतिकविदों ने यह गिनने का प्रबंधन नहीं किया कि गर्म शरीर कैसे चमकता है। तथ्य यह है कि यह कोई विवाद नहीं है, नग्न आंखों के साथ लाभ दिखाई देता है, लेकिन संख्याओं में गणना करना असंभव है - अभिन्न विचलन, यह अनंतता को दर्शाता है। मैक्स प्लैंक एक सरल चाल प्रदान करता है - मान लें कि प्रकाश भागों में उत्सर्जित होता है, और निरंतर नहीं। और वॉइला - अनन्तता गायब हो जाती है, और गणनाओं का परिणाम पूरी तरह से प्रयोग से मेल खाता है। यह मनोरंजक है कि प्लैंक ने बहुत लंबे समय तक साबित किया कि यह एक विशुद्ध रूप से गणितीय चाल है, और यहां कोई भौतिक अर्थ नहीं है। आइंस्टीन ने तुरंत इस विचार को उठाया और सुझाव दिया कि सामान्य रूप से प्रकाश अलग-अलग हिस्सों - फोटोन के रूप में विशेष रूप से मौजूद है । और फिर उसने लंबे समय तक प्लैंक के साथ बहस की और उसे समझाया कि उसने वास्तव में क्या खोजा था।

फिर भौतिकविदों ने घुमाया। एक लहर के रूप में और एक उड़ने वाले कण के रूप में प्रकाश का वर्णन करने की क्षमता ने तुरंत विपरीत तरीके से जाने के प्रस्ताव को प्रेरित किया - कण को लहर के रूप में वर्णन करने के लिए, इसके लिए तरंग विशेषताओं की गणना करने के लिए: लंबाई, आवृत्ति। प्रायोगिक पुष्टि आने में अधिक समय नहीं था, और 1927 में दो स्लिट्स से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों के हस्तक्षेप को प्रदर्शित करना संभव था - एक शुद्ध लहर प्रभाव!

इन विचारों के मद्देनजर, श्रोडिंगर ने फैसला किया कि तरंग समीकरण का उपयोग करके किसी भी कण का वर्णन कैसे किया जाए। हम गणित में गहरी डुबकी नहीं लगाएंगे, हम केवल यह कहेंगे कि इस समीकरण ने हमें किसी स्थिति के लिए एक कण की तरंग विशेषताओं की गणना करने की अनुमति दी है: किसी विशेष स्थान पर इसे खोजने की संभावना, एक निश्चित गति होने की संभावना, आदि। इसलिए उन दिनों में उन्होंने तरंग-कण द्वंद्व की घटना का वर्णन किया।

एंटीमैटर दृश्य में प्रवेश करता है

उससे 20 साल पहले, आइंस्टीन ने सापेक्षता के अपने विशेष सिद्धांत को तैयार किया था। हमारे लेख के संदर्भ में, द्रव्यमान, ऊर्जा और संवेग के बीच उन्होंने जो संबंध स्थापित किया, वह अत्यंत महत्वपूर्ण है। अधिकांश लोगों को एक कण के लिए इस प्रसिद्ध अभिव्यक्ति को आराम से याद होगा।

E = m c^{2}

$E = mc ^ 2$ । यह सरल, सुंदर है, लेकिन, दुर्भाग्य से, चलती कणों पर लागू नहीं है। उनके लिए, किसी को गति (पी) को भी ध्यान में रखना होगा:

E^{2} = p^{2} c^{2} + m^{2} c^{4}

$E ^ 2 = p ^ 2c ^ 2 + m ^ 2c ^ 4$

और यहाँ समस्याओं का एक बहुत बैठता है! वे एंटीमैटर की खोज का नेतृत्व करेंगे!

श्रोडिंगर के समीकरण ने बहुत तेज़ कणों के लिए अच्छा काम किया। ऐसे मामलों में, स्कूल से सभी को परिचित न्यूटनियन यांत्रिकी के समीकरण सही बने रहे। लेकिन हम बहुत तेज कणों से घिरे हुए हैं, और उनके लिए हमें ऊर्जा, संवेग और द्रव्यमान को जोड़ने के लिए उपरोक्त समीकरण का उपयोग करने की आवश्यकता है। समस्या ऊर्जा खोजने के लिए जड़ निकालने की थी। 1930 में पॉल डिराक ने मैट्रिस का उपयोग करने के लिए एक पेचीदा तरीका अपनाया और उच्च ऊर्जा कणों के लिए श्रोडिंगर समीकरण को सामान्य किया।

फिर वह 7 वीं समस्या के साथ एक प्रसिद्ध वर्ग में आया: जड़ निकालने से दो समाधान मिलते हैं। याद रखें, स्कूल में समस्याओं को हल करते समय, कभी-कभी आप नकारात्मक निर्णय लेते हैं? आमतौर पर वे लिखते हैं "भौतिक अर्थ नहीं है" और ध्यान से एक सकारात्मक निर्णय लिखें। उदाहरण के लिए, जब चलती कारों की गिनती होती है, तो आपको जवाब मिलता है: -1 घंटे और 3 घंटे, पहले वाला हमेशा खारिज कर दिया गया था। यह अर्थ के बिना नहीं है, एक घंटे पहले कारें वास्तव में एक बिंदु पर थीं, लेकिन सवाल का जवाब देने के लिए: "भविष्य में वे कब होंगे?", अच्छा नहीं है।

तो, डिराक ने, एक इलेक्ट्रॉन की गति की गणना करते हुए, नकारात्मक ऊर्जा के साथ समाधान प्राप्त किया। पहला विचार इस उत्तर को "भौतिक अर्थ न होने" को त्यागने का था। लेकिन, मशीनों के मामले में, इस निर्णय के पीछे अभी भी कुछ समझ होना चाहिए!

यदि हम नकारात्मक ऊर्जा (और एक सकारात्मक चार्ज) के साथ ऐसे राज्यों के अस्तित्व की अनुमति देते हैं, तो भौतिकी में पूर्ण अराजकता होगी। आइए एक साधारण चित्र का उदाहरण देखें:

यहाँ, ऊर्ध्वाधर ऊर्जा कण ऊर्जा है। एक पीले रंग की पृष्ठभूमि के ऊपर सकारात्मक ऊर्जा और नकारात्मक आवेश वाले साधारण इलेक्ट्रॉन होते हैं। जितनी अधिक ऊर्जा, उतनी अधिक गति - सब कुछ सहज रूप से स्पष्ट है। लेकिन नीचे नीचे ... एक विशाल नीला विदेशी क्षेत्र। वहां, अगर ऊर्जा कम हो जाती है, दूसरे शब्दों में, माइनस में गहराई तक जाती है, तो गति बढ़ जाती है। वह कैसे है ?!

आगे और भी बुरा। आखिरकार, कोई भी प्रणाली न्यूनतम ऊर्जा तक जाती है, गेंद हमेशा गड्ढे के तल पर होती है। तो बिल्कुल सभी इलेक्ट्रॉनों को बहुत नीचे गिरना होगा, गैर-रोक को तेज करना ... सामान्य तौर पर, दुनिया में कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होगा।

डिराक, गणित की सुंदरता के साथ प्यार में होने के नाते, जोर देकर कहा कि समाधान को समझ में आना चाहिए। इसके लिए उनकी बार-बार आलोचना की गई। भौतिक अर्थ के बावजूद, उन्हें नेत्रहीन गणित के बाद घोषित किया गया था। यह हेइज़ेनबर्ग को उद्धृत करने के लिए पर्याप्त है, वैसे, डीराक के एक करीबी दोस्त:

आधुनिक भौतिकी में सबसे दुखद अध्याय है और डायराक सिद्धांत ...
मैं इसे केवल बकवास मानता हूं, जिसे कोई भी गंभीरता से नहीं ले सकता है।

लेकिन डीरेक ने अपने सिद्धांत को सहेजना जारी रखा, और एक ही समय में सभी भौतिकी। उन्होंने सुझाव दिया कि यह नीला क्षेत्र पहले से ही इलेक्ट्रॉनों से भरा हुआ है, और इसीलिए वे ऊपर से वहां नहीं आते हैं - कोई जगह नहीं है ( पाउली सिद्धांत को याद रखें?)। यह सिर्फ इतना है कि वैक्यूम संपत्ति ऐसी है कि पूरा नीला क्षेत्र भरा हुआ है। कणों की ऐसी भरी हुई परत को "सी ऑफ डिराक" कहा जाता है। यहां दो मामलों पर विचार करना दिलचस्प है:

आप नीले क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन को किक कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक फोटॉन के साथ। वह बहुत ऊर्जा प्राप्त करेगा और पीले क्षेत्र में कूद जाएगा। अब हमारे पास एक इलेक्ट्रॉन होगा (सकारात्मक ऊर्जा के साथ - सब कुछ क्रम में है) और नीले क्षेत्र में एक छेद (इलेक्ट्रॉन की कमी) है, जो एक सकारात्मक कण की तरह व्यवहार करेगा।
एक नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया इलेक्ट्रॉन स्वाभाविक रूप से एक सकारात्मक छिद्र की ओर आकर्षित होगा और इसमें गिर भी सकता है। फिर इलेक्ट्रॉन अस्तित्व में नहीं रहेगा, और छेद भर जाएगा।

सवाल बना हुआ है - हमारे आस-पास की दुनिया में एक छेद की पहचान करने के लिए क्या है? डिराक ने एक प्रोटॉन प्रस्तावित किया। जिस पर ओपेनहाइमर ने ठीक ही टिप्पणी की कि यह हाइड्रोजन परमाणु के अस्तित्व को खतरे में डालता है - आखिरकार, एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन तब मिल सकते हैं और गायब हो सकते हैं।

प्रायोगिक खोज

इसलिए, हम डायराक सागर में एक "छेद" की भूमिका के लिए एक उम्मीदवार के लिए प्रयोगात्मक खोज के लिए आते हैं। हम जानते हैं कि इसे इलेक्ट्रॉन में द्रव्यमान में सकारात्मक रूप से आवेशित और लगभग बराबर होना चाहिए।

यह माना जाता है कि 20 के दशक में पहले अजीब कण दिमित्री स्कोबेल्त्सिन द्वारा देखे गए थे। वह डिटेक्टर में पटरियों को नोटिस करने में कामयाब रहा जो इलेक्ट्रॉन की तरह दिखता था, लेकिन एक सकारात्मक चार्ज के साथ। वह इस तरह के प्रभाव की व्याख्या नहीं कर सकता था, और लेख प्रकाशित नहीं किया गया था।

Skobeltsyn के बाद, नोबेल पुरस्कार विजेता रॉबर्ट मिलिकेन के स्नातक छात्र ऐतिहासिक दृश्य में प्रवेश करते हैं (इलेक्ट्रॉन के आवेश के फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और माप पर काम के लिए पुरस्कार)। उनमें से एक, चुंग-याओ चाओ ने लीड पन्नी के माध्यम से फोटोन के पारित होने का अवलोकन किया। और असामान्य कण भी पाए गए। लेकिन न तो इसके नेता, और न ही वैज्ञानिक समुदाय ने परिणामों पर विश्वास किया, और उन्हें मान्यता नहीं मिली। दूसरे स्नातक छात्र, कार्ल एंडरसन , जो चाओ के एक दोस्त थे, ने विल्सन के कक्ष में ब्रह्मांडीय किरणों के फोटॉन देखे। इसके नेता को उम्मीद थी कि वे प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में परमाणुओं को कैसे विभाजित करेंगे। कक्ष में कण मुख्य रूप से ऊपर से नीचे की ओर उड़ते हैं। और फिर, उनके बीच "इलेक्ट्रॉनों" की खोज की गई, जो एक चुंबकीय क्षेत्र में दूसरे पक्ष को दर्शाते हैं - अर्थात, सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया। पहले तो एंडरसन ने सोचा कि ये साधारण इलेक्ट्रॉन हैं, लेकिन नीचे से ऊपर की ओर उड़ रहे हैं। उन्होंने यह सुनिश्चित करने के लिए प्रयोग में एक लीड प्लेट जोड़ा कि कण ऊपर से ठीक पहुंचे। लेकिन यहां मिलिकेन को अपने स्नातक छात्र पर विश्वास नहीं था। एंडरसन, बॉस को समझाने के असफल प्रयासों के बाद भी, फिर भी अपने काम को प्रकाशित किया। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि न तो एंडरसन और न ही मिलिकन को सबसे अधिक संभावना है कि वह डीराक के सिद्धांत के बारे में जानता था। किसी को भी "डीरेक के समुद्र" में "छेद" के साथ असामान्य कणों की पहचान करने का विचार नहीं था।

अगला कदम कैम्ब्रिज ब्लैकेट और ऑकियालिनी में उठाया गया था। वे प्रकाश सकारात्मक कणों की पर्याप्त संख्या में पटरियों की तस्वीर लेने में कामयाब रहे। वे पहले से ही डिराक के सिद्धांत के बारे में जानते थे, लेकिन फिर भी इसे गंभीरता से नहीं लिया।

एंडरसन ने, सहकर्मियों के काम को पढ़ने के बाद, अपने प्रयोगों का दूसरा, अधिक विस्तृत विवरण प्रकाशित किया। अंत में, बड़ी संख्या में साक्ष्य के दबाव में, जनता ने पॉज़िट्रॉन की खोज को मान्यता दी - यह वह है जिसे डायराक द्वारा अनुमानित कण कहा जाता था। अपनी खोज के लिए, एंडरसन को 1936 में नोबेल पुरस्कार मिला।

मैं ध्यान देता हूं कि आज हर कोई एंटीमैटर का अवलोकन कर सकता है। कैसे एक विल्सन क्लाउड कैमरा पूरा करने के लिए निर्देश ( उदाहरण के लिए )। यह केवल एक इलेक्ट्रोमैग्नेट को जोड़ने के लिए रहता है ताकि विपुल चार्ज कणों को अलग किया जा सके।

अब हम जानते हैं कि एंटीमैटर मौजूद है। सिद्धांत के साथ स्पष्ट समझौते में, कण और एंटीपार्टिकल में समान द्रव्यमान होता है, लेकिन विपरीत चार्ज होता है। आमतौर पर वे इलेक्ट्रिक चार्ज के बारे में बात करते हैं। लेकिन यह याद रखने योग्य है कि अन्य क्वांटम शुल्क सख्ती से विपरीत होना चाहिए (या दोनों शून्य के बराबर हैं)। यही है, अगर एक कण एक मजबूत परमाणु बातचीत में भाग लेता है, तो एंटीपार्टिकल कहीं भी नहीं जाएगा - यह भाग लेगा।

ब्रह्मांड में एंटीमैटर

पहले एंटीमैटर को कॉस्मिक किरणों का उपयोग करके खोजा गया था। ये किरणें स्वयं पृथ्वी तक नहीं पहुंचीं, लेकिन ग्रह के वातावरण में माध्यमिक कणों की पूरी वर्षा उत्पन्न करती हैं। और यही एंडरसन और कंपनी ने देखा। यह सवाल पूछना पूरी तरह से तर्कसंगत है - यूनिवर्स में यह एंटीमैटर कितना है और इसे कहां देखना है? जैसा कि हम देख सकते हैं, यह पृथ्वी पर मौजूद नहीं है, अन्यथा यह सामान्य पदार्थ के साथ सक्रिय रूप से सर्वनाश करेगा। क्या यह अंतरिक्ष में है? इसका जवाब देना इतना आसान नहीं है। मूल रूप से, हम विद्युत चुम्बकीय किरणों में अंतरिक्ष का निरीक्षण करते हैं। यानी फोटॉन हमारे पास आते हैं। वे अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल हैं। पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉन दोनों एक ही फोटॉन का उत्पादन करेंगे। जैसे हाइड्रोजन / एंटीहाइड्रोजेन। क्या होगा अगर सब कुछ (पृथ्वी को छोड़कर) एंटीमैटर से बना हो? और फिर एक बैठक में हम एक शक्तिशाली फ्लैश में पूर्ण विनाश की प्रतीक्षा कर रहे हैं।
वास्तव में, अंतरिक्ष इतना खाली नहीं है। सौरमंडल क्षुद्रग्रहों, धूमकेतुओं और धूल से भरा है। खगोल विज्ञान में धूल, बस मामले में, वह सब कुछ है जो व्यास में एक मीटर से कम है। यह सब लगातार टकराता है और एक दूसरे के साथ बातचीत करता है। अगर दुनिया और विरोधी दुनिया कहीं मिलती, तो हम तुरंत इसे देख लेते। आइए व्यापक देखें - मिल्की वे आकाशगंगा। लेकिन यह गैस के बादलों से भरा है, वे एक दूसरे से अलग नहीं हैं। दुनिया और विरोधी दुनिया की सीमा को बहुत उज्ज्वल रूप से चमकना चाहिए। खैर, आकाशगंगा के साथ, मैं देखता हूं। यदि आप ब्रह्मांड के सबसे गहरे क्षेत्रों में जाते हैं - आकाशगंगाओं के सुपरक्लस्टर के बीच की जगह पर, तो प्रति सौ घन मीटर में कई हाइड्रोजन परमाणु होंगे। हां, यह बहुत छोटा है, लेकिन विनाश से संकेत एक आवृत्ति पर सख्ती से आना चाहिए। ब्रह्मांड में दुर्लभ घटनाएं लगातार होंगी और स्पष्ट रूप से परिभाषित ऊर्जा के साथ एक संकेत का पता लगाना मुश्किल नहीं होगा। अब तक, हमारी टिप्पणियों से पता चलता है कि ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर कोई एंटीमैटर नहीं है।

एक बुनियादी सवाल यह उठता है: एंटीमैटर फॉर्म पर मामले का पूरा वर्चस्व कैसे हुआ? दो परिदृश्यों का सुझाव दिया जा सकता है:

आइए बताते हैं कि शुरू से ही ब्रह्मांड में अधिक पदार्थ था। बिग बैंग की शुरुआत से ही।
प्रारंभ में, पदार्थ और एंटीमैटर समान अनुपात में थे। फिर किसी तरह अधिक पदार्थ था।

पहला तरीका बहुत सरल लगता है। लेकिन यह प्रारंभिक ब्रह्मांड की हमारी समझ से अच्छी तरह सहमत नहीं है। शुरुआती चरणों में, इसमें मुख्य रूप से विकिरण (फोटोन) शामिल थे, और उनके विरोधी साझेदार नहीं हैं। यही है, वे केवल कण या एंटीपार्टिकल्स नहीं बना सकते थे। इसके अलावा, यह परिकल्पना बहुत सुरुचिपूर्ण नहीं है। एक समस्या का सामना करते हुए, हम मॉडल पैरामीटर के वांछित मूल्य को कृत्रिम रूप से ठीक करते हैं। भौतिकी, इसके विपरीत, मानव निर्मित (प्रारंभिक) मापदंडों की संख्या को कम करने और प्रकृति की स्वतंत्रता को अधिकतम करने की कोशिश कर रही है।

तो आपको एक तरीका है कि एंटीमैटर के ऊपर समान प्रारंभिक अनुपात में पदार्थ की श्रेष्ठता कैसे उत्पन्न की जाए। सबसे पहले, हम खुद से पूछते हैं - प्रारंभिक ब्रह्मांड में कितना अधिक पदार्थ था? हमारी टिप्पणियों से पता चलता है कि 10,000,000,000 समान क्वार्क-एंटीकार्क जोड़े के लिए, एक अतिरिक्त क्वार्क था। समय के साथ, इन लाखों जोड़े का सत्यानाश हो गया, और एक "अतिरिक्त" कण के बाहर, ब्रह्मांड के सभी पदार्थ जो हम चारों ओर देख सकते हैं, बाहर आ गए। हमें बस यह पता लगाना है कि इस तरह की एक छोटी सी विषमता कैसे बनाई गई थी जिसने हमारे मामले की दुनिया की नींव रखी।

सखारोव की स्थितियां

ऐसी विषमता पैदा करने के लिए हमें क्या करने की आवश्यकता है?

1) एक प्रक्रिया जो बदलती है

N_{ब े र ि ए न ् स} - N_{ए ं ट ी - ब े र ि य ा ं}

$N_ {बेरिएन्स} -N_ {एंटी-बेरियां}$ । आखिरकार, यह स्पष्ट है कि अगर हम एक साथ जन्म और विनाश को नष्ट करते हैं और एंटी-बैरियनों (पढ़ें, क्वार्क / विरोधी क्वार्क) को नष्ट कर देते हैं, तो हम समरूपता को नहीं तोड़ेंगे।

यह सब सोचें? कोई फर्क नहीं पड़ता कि कैसे!
इसलिए हमें एक ऐसी प्रक्रिया मिली, जो एंटी-बैरियनों की तुलना में अधिक बैरीन्स बनाती है। शैंपेन खोलें? नहीं। एक दर्पण प्रक्रिया को आसानी से पाया जा सकता है जो एंटी-बैरियनों को बिल्कुल समान मात्रा में बनाता है।

2a) कणों के लिए और विरोधी कणों के लिए प्रक्रियाओं में एक अंतर की आवश्यकता होती है। इसे सी-समरूपता (चार्ज, चार्ज) का उल्लंघन कहा जाता है।

2 बी) हमें एक स्पष्ट दुनिया में अलग करने के लिए भौतिकी के नियमों की भी आवश्यकता है। यह भी क्यों? मान लीजिए कि हमारे पास कणों के लिए और एंटीपार्टिकल्स के लिए अलग कानून हैं। लेकिन अचानक उन्हें इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि एंटीपार्टिकल्स "बाईं ओर", और कण "दाईं ओर" उड़ते हैं? फिर से सब कुछ मुआवजा दिया जाता है। इस समरूपता को तोड़ना आवश्यक है। इसे पी-समरूपता (समता, स्थानिक) कहा जाता है।

भौतिकी में तीन मौलिक समरूपताएं हैं - सी, पी, टी। आप पहले दो से मिले, तीसरा अस्थायी है, हम समय के प्रवाह को विपरीत में बदलते हैं। सभी को एक साथ संरक्षित किया जाना चाहिए। अन्यथा

E = m c^{2}

$E = mc ^ 2$ टूट जाता है।

किसी तरह अपने सिर में दलिया की व्यवस्था करने के लिए, जो पहले से ही पूरी तरह से पीसा हुआ है, आइए एक साधारण तस्वीर को देखें जो स्पष्ट रूप से दिखाएगा कि प्रत्येक समरूपता क्या और कैसे बदलती है। मान लीजिए कि हमारे पास एक कोबाल्ट कोर है। यह एक छोटा चुंबक है, या, अधिक सख्ती से, एक गैर-शून्य स्पिन है। नाभिक रेडियोधर्मी है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन कर सकता है। यदि हम अलग-अलग समरूपताएँ लागू करते हैं तो यह चित्र कैसा दिखेगा?

सी - कणों को एंटीपार्टिकल्स में बदल देता है
पी - यात्रा की दिशा को उलट देता है, लेकिन रोटेशन की दिशा को बरकरार रखता है। आखिरकार, यदि आप एक सर्कल में उड़ान भरने वाली गेंद लेते हैं, तो इसकी गति को मोड़ें और इसे सर्कल के विपरीत पक्ष में रखें, यह उसी दिशा में घूमता रहेगा। स्पिन (मैग्नेटाइजेशन) को अक्सर रोटेशन के साथ ठीक से पहचाना जाता है, इसलिए, मिररिंग करते समय यह नहीं बदलता है।

3) यह सब बेतहाशा विषम प्रक्रियाओं के साथ होना चाहिए: किसी प्रकार का चरण संक्रमण या अमानवीय विस्तार।

ब्रह्मांड में तीसरी स्थिति देखी गई, वहाँ की विषमताएँ बहुत भयानक थीं। पहली शर्त इस विस्तृत लेख के दायरे से परे है। मैं केवल यह कह सकता हूं कि इस समस्या के समाधान हैं। हम सबसे दिलचस्प पर ध्यान केंद्रित करते हैं, मेरी राय में, पैरा संख्या 2।

क्वार्क की गड़बड़ी

पहली नज़र में, परिस्थितियाँ शानदार लगती हैं। आखिरकार, हम लगभग निश्चित हैं कि कण और एंटीपार्टिकल्स बिल्कुल सममित हैं। और बाएं-दाएं सब और! लेकिन प्रकृति स्वयं मानवीय हस्तक्षेप के बिना यह निर्धारित नहीं कर सकती है कि यह कहां बचा है और कहां सही है? यह शायद पता चला है।
1956 में वू ने अपना प्रसिद्ध प्रयोग किया। सब कुछ ठीक वैसा ही है जैसा ऊपर की तस्वीर में स्थानिक (पी) समरूपता के लिए है। यह ऊपर और नीचे उड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या की तुलना करता है। और यह अलग हो जाता है! भौतिकी के नियम हमारे और दर्पण की दुनिया के लिए अलग हैं।
यह कहना कि भौतिक विज्ञानी आश्चर्यचकित थे, कुछ भी नहीं कहना है। इस समरूपता से लांडौ का नुकसान बहुत निराश करता है। लेकिन उन्हें यकीन था कि कणों / एंटीपार्टिकल्स और राइट / लेफ्ट (CP) के संयुक्त समरूपता को संरक्षित किया जाना चाहिए।

Spoiler - नहीं। 1964 में, के मेसन्स का निरीक्षण करते हुए, सीपी समरूपता का उल्लंघन पाया गया था। वर्षों बाद, यह प्रभाव बी मेसन्स (2001) के लिए खोजा गया था, और इस वसंत (2019) में यह घोषणा की गई थी कि यह प्रभाव डी मेसन्स के लिए खोजा जाएगा। यह विभिन्न कणों के लिए महत्वपूर्ण क्यों है? इनमें अलग-अलग क्वार्क होते हैं। तथ्य यह है कि प्रभाव उन सभी के लिए समान कार्य करता है, यह बहुत अच्छी तरह से दर्शाता है कि हमारा क्वार्क मॉडल पूरी तरह से वास्तविकता का वर्णन करता है।

ऐसा लगता है कि यूनिवर्स बनाने के लिए हमें जो कुछ भी चाहिए वह तैयार है। लेकिन नहीं। प्रभाव बहुत छोटा था। यह 10,000,000,000 क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ियों के लिए बहुत ही अतिरिक्त क्वार्क बनाने के लिए पर्याप्त नहीं था।

न्यूट्रिनो कैसे मदद कर सकते हैं

तो, क्वार्क की मदद से इस समस्या को हल करना विफल रहा। मानक प्राथमिक कण मॉडल में और क्या है जो मदद कर सकता है?

लेप्टन (इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, न्यूट्रिनो, आदि)।उनके लिए इस तरह का एक दिलचस्प प्रभाव देखा जाता है: वे अपनी किस्मों को एक सर्कल में बदल सकते हैं - एक दूसरे में बदल सकते हैं, इस प्रक्रिया को न्यूट्रिनो दोलन कहा जाता है । और यह इस प्रक्रिया में ठीक है कि कोई सीपी भौतिकी के लिए आवश्यक उल्लंघन का पता लगा सकता है, जो क्वार्क की तुलना में बहुत मजबूत हो सकता है।

इस प्रभाव की जांच के लिए दुनिया में पर्याप्त प्रयोग हैं। लेकिन न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के गुणों के बीच अंतर को मापने के लिए, किसी को समान परिस्थितियों में दोनों प्रकार के कणों का निरीक्षण करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, विशाल आंकड़ों की जरूरत है, क्योंकि प्रभाव बहुत कम होने की उम्मीद है। आमतौर पर, प्रकृति कणों और एंटीपार्टिकल्स के बीच अंतर के प्रति इतनी संवेदनशील नहीं होती है। फिलहाल, केवल त्वरक प्रयोग, न्यूट्रिनो दोलनों को मापने में सक्षम हैं, जब सैकड़ों किलोमीटर की दूरी पर उड़ान ऐसे मापों में सक्षम होती है। आइए देखें कि यह क्या है और इसे कैसे लागू किया जाता है।

न्यूट्रिनो के साथ त्वरक प्रयोग

20 वीं शताब्दी के 60 के दशक में, पहली बार, बड़ी संख्या में न्यूट्रिनो का उत्पादन करने के लिए त्वरक का उपयोग करना संभव था। 21 वीं सदी की शुरुआत में, न्यूट्रिनो दोलनों का अध्ययन करने के लिए इस तकनीक का इस्तेमाल किया जाने लगा। एक तीव्र न्यूट्रिनो बीम के उत्पादन की योजना काफी सरल है: प्रोटॉन बीम को ग्रेफाइट लक्ष्य के लिए निर्देशित किया जाता है, जहां यह कार्बन परमाणुओं से टकराता है। इन टकरावों में, बड़ी संख्या में मेसोन (क्वार्क-एंटिकार्क जोड़े) बाहर निकलते हैं । इनसे अस्थिर कणों को चार्ज किया जाता है। जब तक वे क्षय नहीं हो जाते, तब तक वे डिटेक्टर पर कड़ाई से निर्देशित एक गहन बीम बनाने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ केंद्रित होते हैं। और फिर वे न्युट्रीनो में सड़ जाते हैं, और अब हमारे पास बड़ी संख्या में न्युट्रीनो हैं जो डिटेक्टर में सख्ती से उड़ते हैं।

इस क्षेत्र में दुनिया के प्रमुख प्रयोगों में से एक T2K (टोकाई-टू-कामिओका) है, जिसे जापान में बनाया गया है।

न्यूट्रिनो को जापान के पूर्वी तट पर एक प्रोटॉन त्वरक का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है। फिर वे पृथ्वी की मोटाई में 300 किलोमीटर उड़ते हैं और दूर के डिटेक्टर में गिर जाते हैं - सुपरकैमोकांडे पानी का 50 किलोटन बैरल। अपने रास्ते पर, वे अपने प्रकार को बदल सकते हैं: वे म्यूऑन न्यूट्रिनो से इलेक्ट्रॉनिक में बदल जाते हैं। हाल ही में, संकेत मिले हैं कि न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो अलग-अलग व्यवहार करते हैं। अर्थात्, वे बहुत ही सीपी समरूपता का उल्लंघन करते हैं।
शायद यह तंत्र का एक अभिन्न हिस्सा है जिसने हमारे ब्रह्मांड को लगभग विशेष रूप से पदार्थ बनाने की अनुमति दी है।

पिछले साल काम के दौरान SuperKamiokande के अंदर की तस्वीर। दूर की दीवार के पास, लोग नाव में दिखाई दे रहे हैं, और एक आदमी बाईं तरफ की छत पर भी काम कर रहा है।

जापान में दो न्यूट्रिनो डिटेक्टरों T2K और संयुक्त राज्य अमेरिका में नोवा वर्तमान में दुनिया में काम कर रहे हैं। अगले दशक में, जापान में हाइपरकामीओकेन्डे की एक नई पीढ़ी के प्रयोगों और संयुक्त राज्य अमेरिका में ड्यूने की योजना बनाई गई है। पहला सुपरकैमोकांडे का एक बेहतर सुधार संस्करण होगा। पानी का बैरल 5 गुना बड़ा हो जाएगा, सहज तत्व अधिक सटीक हो जाएंगे - यह सब हमें न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो के व्यवहार में अंतर के साथ समस्या के अंतिम समाधान की उम्मीद करता है।

क्या कणों को एंटीपार्टिकल्स से अलग होना चाहिए?

कणों और एंटीपार्टिकल्स के बीच अंतर के बारे में बोलते हुए, कोई भी न्यूट्रिनो की एक और दिलचस्प विशेषता का उल्लेख करने में विफल नहीं हो सकता है। लेख की शुरुआत से, हमारा मतलब था कि, उदाहरण के लिए, क्वार्क और एंटीकार्क एक दूसरे से अलग हैं। यही है, वे अलग-अलग कण हैं। चार्ज किए गए कणों के लिए, यह हमेशा मामला होता है, क्योंकि उसके साथी के पास विपरीत चार्ज होना चाहिए। जाहिर है, उन्हें अलग होना चाहिए।

तटस्थ कणों के साथ, सब कुछ अधिक जटिल है। अचानक वे एक ही समय में कण और एंटीपार्टिकल दोनों हो सकते हैं? हाँ, वे कर सकते हैं! इतालवी भौतिक विज्ञानी एटोरियो मेजराना ने दिखाया है कि न्यूट्रिनो के लिए ये दोनों राज्य संयोग कर सकते हैं। न्यूट्रिनो इस मायने में अद्वितीय है कि न तो क्वार्क और न ही आवेशित लेप्टान (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रान / म्यूऑन) में यह गुण हो सकता है।

शायद, एक स्मार्ट रीडर एक न्यूट्रॉन के बारे में याद रखेगा - एक तटस्थ कण, जो एक प्रोटॉन के साथ परमाणु नाभिक बनाता है। लेकिन नहीं, न्यूट्रॉन एक अभिन्न कण है। इसमें क्वार्क होते हैं, जिसका अर्थ है कि एंटीन्यूट्रॉन में एंटीक्वाइरीज़ होना चाहिए। चूंकि क्वार्क में एक चार्ज होता है, इसलिए उनके एंटीपार्टर्स मूल कणों से अलग होना चाहिए।

न्यूट्रिनो इस संबंध में एक अद्वितीय कण है। और इससे हमें क्या फायदा हो सकता है? एक न्यूट्रिनो की कल्पना करें जो सामान्य बीटा क्षय में पैदा हुआ था। यह एक एंटी-न्यूट्रिनो होगा। इसके साथ, एक इलेक्ट्रॉन नाभिक से बाहर उड़ जाएगा। लेकिन यह एंटी-न्यूट्रिनो एक विरोधी कण के रूप में नहीं, बल्कि एक कण के रूप में बातचीत कर सकता है, क्योंकि वे समान हो सकते हैं। परिणाम एक और इलेक्ट्रॉन है।

परिणामस्वरूप: कुछ भी नहीं से हमें दो इलेक्ट्रॉन मिले। एक पॉज़िट्रॉन नहीं, एक इलेक्ट्रॉन! यहाँ एक उदाहरण है कि आप एंटीमैटर पर किसी पदार्थ का लाभ कैसे प्राप्त कर सकते हैं। ऐसी प्रक्रिया के एनालॉग के लिए एक सक्रिय खोज चल रही है। इसे न्यूट्रिनोलस डबल बीटा क्षय कहा जाता है । अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील स्थापना ( एक , दो , तीन , आदि) भेदक किरणों से बचाने के लिए गहरे भूमिगत खड़े होते हैं, अक्सर बहुत साफ वातावरण में। वे कम से कम एक ऐसी घटना को पंजीकृत करने की कोशिश कर रहे हैं, जिससे दो न्यूट्रॉन से दो इलेक्ट्रॉनों का जन्म होगा। इस तरह के एक प्रभाव की खोज से यह स्पष्ट रूप से संभव हो सकेगा कि न्यूट्रीनो और एंटीन्यूट्रिनो समान कण हैं। लेकिन अभी तक ऐसी कोई घटना सामने नहीं आई है और तलाश जारी है।

आने वाले वर्षों में, हम न्यूट्रिनो भौतिकी में दिलचस्प खोजों की उम्मीद कर सकते हैं, जो ब्रह्मांड में पदार्थ के प्रभुत्व की समस्या पर प्रकाश डाल सकते हैं।

देखते रहो!

विचारशील के लिए बिगाड़ने वाला

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सूत्रों का कहना है

www.popmech.ru/science/9812-etyud-ob-antichastitsakh-antimateriya-antiveshchestvo-chto-eto-takoe/#part1
multimidia.ufrgs.br/conteudo/frontdaciencia/dirac%20antimatter%20paper.pdf
Dirac, PAM (1930). «A Theory of Electrons and Protons». Proc. R. Soc. Lond. A. 126 (801): 360–365. Bibcode:1930RSPSA.126..360D. doi:10.1098/rspa.1930.0013. JSTOR 95359

पदार्थ और एंटीमैटर: यह क्या है, क्या अंतर है और न्यूट्रिनो का इससे क्या लेना-देना है