एल कण। प्राथमिक कण

ये तीन कण (साथ ही नीचे वर्णित अन्य) एक दूसरे को अपने अनुसार आकर्षित और प्रतिकर्षित करते हैं प्रभारजो प्रकृति के मूलभूत बलों की संख्या के अनुसार केवल चार प्रकार के होते हैं। संगत बलों के घटते क्रम में आवेशों को व्यवस्थित किया जा सकता है इस अनुसार: रंग आवेश (क्वार्क के बीच अन्योन्य क्रिया के बल); विद्युत आवेश (विद्युत और चुंबकीय बल); कमजोर चार्ज (कुछ रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं में ताकत); अंत में, द्रव्यमान (गुरुत्वाकर्षण बल, या गुरुत्वाकर्षण संपर्क)। यहाँ "रंग" शब्द का दृश्य प्रकाश के रंग से कोई लेना-देना नहीं है; यह सबसे मजबूत चार्ज और सबसे बड़ी ताकतों की एक विशेषता है।

प्रभार दृढ़ रहना, अर्थात। सिस्टम में प्रवेश करने वाला चार्ज इसे छोड़ने वाले चार्ज के बराबर है। यदि उनकी बातचीत से पहले कणों की एक निश्चित संख्या का कुल विद्युत आवेश 342 इकाई है, तो बातचीत के बाद, इसके परिणाम की परवाह किए बिना, यह 342 इकाइयों के बराबर होगा। यह अन्य शुल्कों पर भी लागू होता है: रंग (मजबूत इंटरैक्शन चार्ज), कमजोर और द्रव्यमान (द्रव्यमान)। कण उनके आवेशों में भिन्न होते हैं: संक्षेप में, वे ये आरोप "हैं"। शुल्क, जैसा कि थे, संबंधित बल का जवाब देने के अधिकार का एक "प्रमाणपत्र" था। इस प्रकार, केवल रंगीन कण रंग बलों से प्रभावित होते हैं, केवल विद्युत आवेशित कण विद्युत बलों से प्रभावित होते हैं, और इसी तरह। किसी कण के गुण उस पर कार्य करने वाले अधिकतम बल द्वारा निर्धारित होते हैं। केवल क्वार्क सभी आवेशों के वाहक हैं और इसलिए, सभी बलों की कार्रवाई के अधीन हैं, जिनमें से रंग प्रमुख है। इलेक्ट्रॉनों में रंग को छोड़कर सभी आवेश होते हैं, और उनके लिए प्रमुख बल विद्युत चुम्बकीय बल होता है।

प्रकृति में सबसे स्थिर, एक नियम के रूप में, कणों के तटस्थ संयोजन होते हैं जिसमें एक चिन्ह के कणों के आवेश की भरपाई दूसरे चिह्न के कणों के कुल आवेश द्वारा की जाती है। यह पूरे सिस्टम की न्यूनतम ऊर्जा से मेल खाती है। (इसी तरह, दो बार मैग्नेट को एक लाइन में रखा जाता है, जिसमें से एक का उत्तरी ध्रुव सामने की ओर होता है दक्षिणी ध्रुवदूसरा, जो चुंबकीय क्षेत्र की न्यूनतम ऊर्जा से मेल खाता है।) गुरुत्वाकर्षण इस नियम का अपवाद है: कोई नकारात्मक द्रव्यमान नहीं है। ऐसे कोई शरीर नहीं हैं जो ऊपर गिरेंगे।

पदार्थ के प्रकार

साधारण पदार्थ इलेक्ट्रॉनों और क्वार्क से बनता है, जो वस्तुओं में समूहीकृत होते हैं जो रंग में तटस्थ होते हैं, और फिर विद्युत आवेश में होते हैं। रंग बल को बेअसर कर दिया जाता है, जिस पर नीचे और अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी, जब कणों को ट्रिपलेट में जोड़ा जाता है। (इसलिए शब्द "रंग" ही, प्रकाशिकी से लिया गया है: तीन प्राथमिक रंग, जब मिश्रित होते हैं, तो सफेद रंग देते हैं।) इस प्रकार, क्वार्क, जिसके लिए रंग शक्ति मुख्य है, ट्रिपल बनाते हैं। लेकिन क्वार्क, और वे उप-विभाजित हैं यू-क्वार्क्स (अंग्रेजी से ऊपर - ऊपरी) और डी-क्वार्क (अंग्रेजी से नीचे - नीचे), उनके पास एक विद्युत आवेश भी होता है यू-क्वार्क और के लिए डी-क्वार्क। दो यू-क्वार्क और एक डी-क्वार्क एक विद्युत आवेश +1 देता है और एक प्रोटॉन बनाता है, और एक यू-क्वार्क और दो डी-क्वार्क शून्य विद्युत आवेश देते हैं और न्यूट्रॉन बनाते हैं।

स्थिर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, उनके घटक क्वार्क के बीच बातचीत के अवशिष्ट रंग बलों द्वारा एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, एक रंग-तटस्थ परमाणु नाभिक बनाते हैं। लेकिन नाभिक एक सकारात्मक विद्युत आवेश रखता है और सूर्य के चारों ओर घूमने वाले ग्रहों की तरह नाभिक के चारों ओर घूमने वाले नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करके एक तटस्थ परमाणु का निर्माण करता है। उनकी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों को नाभिक से त्रिज्या की तुलना में हजारों गुना अधिक दूरी पर नाभिक से हटा दिया जाता है - इस बात का प्रमाण है कि उन्हें धारण करने वाले विद्युत बल परमाणु की तुलना में बहुत कमजोर हैं। रंग परस्पर क्रिया की शक्ति के कारण, एक परमाणु के द्रव्यमान का 99.945% उसके नाभिक में संलग्न होता है। वज़न यू- और डी-क्वार्क एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का लगभग 600 गुना होता है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन नाभिक की तुलना में बहुत हल्के और अधिक मोबाइल होते हैं। पदार्थ में उनकी गति विद्युत घटना का कारण बनती है।

परमाणुओं की कई सौ प्राकृतिक किस्में (आइसोटोप सहित) हैं जो नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या में भिन्न होती हैं और तदनुसार, कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या में। सबसे सरल हाइड्रोजन परमाणु है, जिसमें एक प्रोटॉन के रूप में एक नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाला एक एकल इलेक्ट्रॉन होता है। प्रकृति में सभी "दृश्यमान" पदार्थों में परमाणु होते हैं और आंशिक रूप से "विघटित" परमाणु होते हैं, जिन्हें आयन कहा जाता है। आयन ऐसे परमाणु होते हैं जो कुछ इलेक्ट्रॉनों को खोने (या प्राप्त करने) के बाद आवेशित कण बन जाते हैं। पदार्थ, जिसमें लगभग एक आयन होता है, प्लाज्मा कहलाता है। केंद्रों में चल रही थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के कारण जलने वाले सितारे मुख्य रूप से प्लाज्मा से बने होते हैं, और चूंकि तारे ब्रह्मांड में सबसे सामान्य रूप हैं, इसलिए यह कहा जा सकता है कि पूरे ब्रह्मांड में मुख्य रूप से प्लाज्मा होता है। अधिक सटीक रूप से, तारे मुख्य रूप से पूरी तरह से आयनित गैसीय हाइड्रोजन होते हैं, अर्थात। व्यक्तिगत प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का मिश्रण, और इसलिए लगभग पूरे दृश्य ब्रह्मांड में यह शामिल है।

यह दर्शनीय मामला है। लेकिन ब्रह्मांड में अभी भी अदृश्य पदार्थ है। और ऐसे कण हैं जो बलों के वाहक के रूप में कार्य करते हैं। कुछ कणों के प्रतिकण और उत्तेजित अवस्थाएँ होती हैं। यह सब "प्राथमिक" कणों की स्पष्ट रूप से अत्यधिक बहुतायत की ओर जाता है। इस बहुतायत में वास्तविक, वास्तविक प्रकृति का संकेत मिल सकता है प्राथमिक कणऔर उनके बीच काम करने वाली ताकतें। सबसे हाल के सिद्धांतों के अनुसार, कण मूल रूप से ज्यामितीय वस्तुओं को विस्तारित कर सकते हैं - दस-आयामी अंतरिक्ष में "तार"।

अदृश्य दुनिया।

ब्रह्मांड में न केवल दृश्यमान पदार्थ है (बल्कि ब्लैक होल और "डार्क मैटर" जैसे ठंडे ग्रह जो प्रकाशमान होने पर दिखाई देते हैं)। वास्तव में एक अदृश्य पदार्थ भी है जो हम सभी को और पूरे ब्रह्मांड को हर पल अनुमति देता है। यह एक प्रकार के कणों - इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो की तीव्र गति वाली गैस है।

इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन का भागीदार है, लेकिन इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। न्यूट्रिनो में केवल तथाकथित कमजोर आवेश होता है। उनका विश्राम द्रव्यमान, सभी संभावना में, शून्य है। लेकिन वे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से बातचीत करते हैं, क्योंकि उनके पास है गतिज ऊर्जा इ, जो प्रभावी द्रव्यमान से मेल खाती है एम, आइंस्टीन सूत्र के अनुसार इ = एम सी 2, जहां सीप्रकाश की गति है।

न्यूट्रिनो की प्रमुख भूमिका यह है कि यह परिवर्तन में योगदान देता है और-क्वार्क्स इन डीक्वार्क, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में रूपांतरण होता है। तारकीय थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के लिए न्यूट्रिनो "कार्बोरेटर सुई" की भूमिका निभाता है, जिसमें चार प्रोटॉन (हाइड्रोजन नाभिक) एक हीलियम नाभिक बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। लेकिन चूंकि हीलियम नाभिक में चार प्रोटॉन नहीं होते हैं, बल्कि दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, ऐसे परमाणु संलयन के लिए यह आवश्यक है कि दो और-क्वार्क दो में बदल गया डी-क्वार्क। परिवर्तन की तीव्रता यह निर्धारित करती है कि तारे कितनी तेजी से जलेंगे। और परिवर्तन की प्रक्रिया कमजोर आवेशों और कणों के बीच कमजोर अंतःक्रिया की शक्तियों द्वारा निर्धारित होती है। जिसमें और-क्वार्क (इलेक्ट्रिक चार्ज +2/3, कमजोर चार्ज +1/2), एक इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत (इलेक्ट्रिक चार्ज - 1, कमजोर चार्ज -1/2), रूप डी-क्वार्क (इलेक्ट्रिक चार्ज -1/3, कमजोर चार्ज -1/2) और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो (इलेक्ट्रिक चार्ज 0, कमजोर चार्ज +1/2)। न्यूट्रिनो के बिना इस प्रक्रिया में दो क्वार्कों के रंग आवेश (या केवल रंग) रद्द हो जाते हैं। न्यूट्रिनो की भूमिका अप्रतिपूरक कमजोर आवेश को दूर करने की है। अतः रूपान्तरण की दर इस बात पर निर्भर करती है कि दुर्बल बल कितने दुर्बल हैं। यदि वे उनसे कमजोर होते, तो सितारे बिल्कुल नहीं जलते। यदि वे मजबूत होते, तो तारे बहुत पहले जल चुके होते।

लेकिन न्यूट्रिनो का क्या? चूंकि ये कण अन्य पदार्थों के साथ बेहद कमजोर तरीके से संपर्क करते हैं, इसलिए वे लगभग तुरंत उन सितारों को छोड़ देते हैं जिनमें वे पैदा हुए थे। सभी तारे चमकते हैं, न्यूट्रिनो उत्सर्जित करते हैं, और न्यूट्रिनो हमारे शरीर और पूरी पृथ्वी पर दिन-रात चमकते हैं। इसलिए वे ब्रह्मांड में घूमते हैं, जब तक कि वे प्रवेश नहीं करते, शायद, स्टार की एक नई बातचीत में)।

इंटरेक्शन वाहक।

दूरी पर कणों के बीच कार्य करने वाली शक्तियों का क्या कारण बनता है? आधुनिक भौतिकी उत्तर देती है: अन्य कणों के आदान-प्रदान के कारण। कल्पना कीजिए कि दो स्केटर्स एक गेंद को चारों ओर फेंक रहे हैं। फेंकते समय गेंद को गति देना और प्राप्त गेंद से गति प्राप्त करना, दोनों को एक दूसरे से दिशा में धक्का मिलता है। यह प्रतिकारक शक्तियों के उद्भव की व्याख्या कर सकता है। लेकिन क्वांटम यांत्रिकी में, जो माइक्रोवर्ल्ड में घटनाओं पर विचार करता है, असामान्य खिंचाव और घटनाओं के निरूपण की अनुमति देता है, जो असंभव प्रतीत होता है: स्केटर्स में से एक गेंद को दिशा में फेंकता है सेदूसरा, लेकिन फिर भी एक शायदइस गेंद को पकड़ो। यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि यदि यह संभव होता (और प्राथमिक कणों की दुनिया में यह संभव है), तो स्केटर्स के बीच आकर्षण होगा।

कण, जिसके आदान-प्रदान के कारण ऊपर चर्चा की गई "पदार्थ के चार कणों" के बीच परस्पर क्रिया बल उत्पन्न होते हैं, गेज कण कहलाते हैं। चार अंतःक्रियाओं में से प्रत्येक - मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण - में गेज कणों का अपना सेट होता है। मजबूत अंतःक्रियात्मक वाहक कण ग्लून्स हैं (उनमें से केवल आठ हैं)। एक फोटॉन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का वाहक है (यह एक है, और हम फोटॉन को प्रकाश के रूप में देखते हैं)। कमजोर अंतःक्रिया के कण-वाहक मध्यवर्ती वेक्टर बोसोन हैं (1983 और 1984 में खोजे गए थे डब्ल्यू + -, डब्ल्यू- -बोसॉन और तटस्थ जेड-बोसोन)। गुरुत्वाकर्षण संपर्क का कण-वाहक अभी भी एक काल्पनिक गुरुत्वाकर्षण है (यह एक होना चाहिए)। ये सभी कण, फोटॉन और ग्रेविटॉन को छोड़कर, जो असीमित लंबी दूरी तय कर सकते हैं, केवल भौतिक कणों के बीच विनिमय की प्रक्रिया में मौजूद हैं। फोटॉन ब्रह्मांड को प्रकाश से भरते हैं, और गुरुत्वाकर्षण - गुरुत्वाकर्षण तरंगों के साथ (अभी तक निश्चित रूप से पता नहीं चला है)।

गेज कणों को उत्सर्जित करने में सक्षम कण को ​​एक उपयुक्त बल क्षेत्र से घिरा हुआ कहा जाता है। इस प्रकार, फोटॉन उत्सर्जित करने में सक्षम इलेक्ट्रॉन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के साथ-साथ कमजोर और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों से घिरे होते हैं। क्वार्क भी इन सभी क्षेत्रों से घिरे हुए हैं, लेकिन मजबूत अंतःक्रिया के क्षेत्र से भी। रंग बल के क्षेत्र में रंग आवेश वाले कण रंग बल से प्रभावित होते हैं। प्रकृति की अन्य शक्तियों पर भी यही बात लागू होती है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि दुनिया में पदार्थ (भौतिक कण) और क्षेत्र (गेज कण) शामिल हैं। इस पर अधिक नीचे।

एंटीमैटर।

प्रत्येक कण एक एंटीपार्टिकल से मेल खाता है, जिसके साथ कण पारस्परिक रूप से सत्यानाश कर सकता है, अर्थात "सत्यानाश", जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा जारी होती है। हालांकि, "शुद्ध" ऊर्जा अपने आप में मौजूद नहीं है; विनाश के परिणामस्वरूप, इस ऊर्जा को ले जाने वाले नए कण (उदाहरण के लिए, फोटॉन) दिखाई देते हैं।

ज्यादातर मामलों में एक एंटीपार्टिकल में संबंधित कण के संबंध में विपरीत गुण होते हैं: यदि कोई कण मजबूत, कमजोर या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत बाईं ओर जाता है, तो उसका एंटीपार्टिकल दाईं ओर चला जाएगा। संक्षेप में, प्रतिकण में सभी आवेशों के विपरीत संकेत होते हैं (द्रव्यमान आवेश को छोड़कर)। यदि कोई कण समग्र है, उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन, तो इसके एंटीपार्टिकल में विपरीत आवेश चिन्ह वाले घटक होते हैं। इस प्रकार, एक एंटीइलेक्ट्रॉन का विद्युत आवेश +1 होता है, कमजोर आवेश +1/2 होता है और इसे पॉज़िट्रॉन कहा जाता है। एंटीन्यूट्रॉन बना होता है औरविद्युत आवेश के साथ -एंटीक्वार्क -2/3 और डीविद्युत आवेश +1/3 के साथ -एंटीक्वार्क। वास्तव में तटस्थ कण अपने स्वयं के प्रतिकण हैं: फोटॉन का प्रतिकण फोटॉन है।

आधुनिक सैद्धांतिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रकृति में मौजूद प्रत्येक कण का अपना प्रतिकण होना चाहिए। और कई एंटीपार्टिकल्स, जिनमें पॉज़िट्रॉन और एंटीन्यूट्रॉन शामिल हैं, वास्तव में प्रयोगशाला में प्राप्त किए गए थे। इसके परिणाम असाधारण रूप से महत्वपूर्ण हैं और प्राथमिक कणों के संपूर्ण प्रायोगिक भौतिकी को रेखांकित करते हैं। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, द्रव्यमान और ऊर्जा समतुल्य हैं, और कुछ शर्तों के तहत ऊर्जा को द्रव्यमान में परिवर्तित किया जा सकता है। चूँकि आवेश संरक्षित है और निर्वात (रिक्त स्थान) का आवेश शून्य है, कणों और प्रतिकणों का कोई भी जोड़ा (शून्य शुद्ध आवेश के साथ) निर्वात से निकल सकता है, जैसे जादूगर की टोपी से खरगोश, जब तक कि ऊर्जा उनके निर्माण के लिए पर्याप्त है द्रव्यमान।

कणों की पीढ़ियाँ।

त्वरक प्रयोगों से पता चला है कि भौतिक कणों का चौगुना (चौकड़ी) उच्च द्रव्यमान मूल्यों पर कम से कम दो बार दोहराया जाता है। दूसरी पीढ़ी में, इलेक्ट्रॉन के स्थान पर म्यूऑन (इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से लगभग 200 गुना अधिक द्रव्यमान के साथ, लेकिन अन्य सभी आवेशों के समान मूल्यों के साथ) का स्थान है, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का स्थान है म्यूऑन (जो कमजोर इंटरैक्शन में म्यूऑन का उसी तरह साथ देता है जैसे इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के साथ होता है), जगह और-क्वार्क का कब्जा है साथ-क्वार्क ( मन प्रसन्न कर दिया), ए डी-क्वार्क - एस-क्वार्क ( अजीब). तीसरी पीढ़ी में चौकड़ी में एक ताऊ लेप्टान, एक ताऊ न्यूट्रिनो, टी-क्वार्क और बी-क्वार्क।

वज़न टी-क्वार्क सबसे हल्के द्रव्यमान का लगभग 500 गुना है - डी-क्वार्क। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि केवल तीन प्रकार के प्रकाश न्यूट्रिनो होते हैं। इस प्रकार, कणों की चौथी पीढ़ी या तो मौजूद ही नहीं है, या संबंधित न्यूट्रिनो बहुत भारी हैं। यह ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा के अनुरूप है, जिसके अनुसार चार प्रकार के प्रकाश न्यूट्रिनो से अधिक नहीं हो सकते हैं।

उच्च-ऊर्जा कणों के प्रयोगों में, इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, ताऊ-लिप्टन और संबंधित न्यूट्रिनो अलग-अलग कणों के रूप में कार्य करते हैं। वे रंगीन चार्ज नहीं लेते हैं और केवल कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत में प्रवेश करते हैं। सामूहिक रूप से उन्हें कहा जाता है लेप्टॉन.

तालिका 2. मौलिक कणों की पीढ़ी
कण	रेस्ट मास, MeV/ साथ 2	बिजली का आवेश	रंग प्रभारी	कमजोर चार्ज
द्वितीय जनरेशन
साथ-क्वार्क	1500	+2/3	लाल, हरा या नीला	+1/2
एस-क्वार्क	500	–1/3	वही	–1/2
म्यूऑन न्यूट्रिनो		0	0	+1/2
मुऑन	106	0	0	–1/2
तीसरी पीढ़ी
टी-क्वार्क	30000–174000	+2/3	लाल, हरा या नीला	+1/2
बी-क्वार्क	4700	–1/3	वही	–1/2
ताऊ न्यूट्रिनो		0	0	+1/2
ताउ	1777	–1	0	–1/2

दूसरी ओर, क्वार्क, रंग बलों के प्रभाव में, उच्च-ऊर्जा भौतिकी में अधिकांश प्रयोगों पर हावी होने वाले अत्यधिक अंतःक्रियात्मक कणों में संयोजित होते हैं। ऐसे कण कहलाते हैं हैड्रोन. इनमें दो उपवर्ग शामिल हैं: बेरिऑनों(जैसे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन), जो तीन क्वार्क से बने होते हैं, और मेसॉनोंएक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क से मिलकर। 1947 में पहला मेसन, जिसे पिओन (या पाई-मेसन) कहा जाता है, ब्रह्मांडीय किरणों में खोजा गया था, और कुछ समय के लिए यह माना जाता था कि इन कणों का आदान-प्रदान - मुख्य कारणपरमाणु बल। 1964 में ब्रुकहैवन नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) में ओमेगा-माइनस हैड्रॉन की खोज की गई, और जे-साइ कण ( जे/वाई-मेसन), 1974 में ब्रुकहैवन और स्टैनफोर्ड सेंटर फॉर लीनियर एक्सेलेरेटर्स (यूएसए में भी) में एक साथ खोजा गया। ओमेगा-माइनस कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी एम। गेल-मैन ने अपने तथाकथित "में की थी" र 3-सिद्धांत" (दूसरा नाम "आठ-गुना तरीका") है, जिसमें सबसे पहले क्वार्क के अस्तित्व की संभावना का सुझाव दिया गया था (और यह नाम उन्हें दिया गया था)। एक दशक बाद, कण की खोज जे/वाईहोने की पुष्टि की साथ-क्वार्क और अंत में सभी को क्वार्क मॉडल और सिद्धांत दोनों में विश्वास दिलाया जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बलों को जोड़ता है ( नीचे देखें).

दूसरी और तीसरी पीढ़ी के कण पहली पीढ़ी से कम वास्तविक नहीं हैं। सच है, उत्पन्न होने पर, वे पहली पीढ़ी के साधारण कणों में दस लाख या एक सेकंड के अरबवें हिस्से में क्षय हो जाते हैं: एक इलेक्ट्रॉन, एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, और भी और- और डी-क्वार्क। प्रकृति में कणों की कई पीढ़ियां क्यों हैं, यह सवाल अभी भी एक रहस्य बना हुआ है।

क्वार्क और लेप्टान की विभिन्न पीढ़ियों को अक्सर कणों के विभिन्न "स्वादों" के रूप में कहा जाता है (जो निश्चित रूप से, कुछ विलक्षण है)। उन्हें समझाने की आवश्यकता को "स्वाद" समस्या कहा जाता है।

बोसोन और फर्मीन्स, क्षेत्र और पदार्थ

कणों के बीच मूलभूत अंतरों में से एक बोसोन और फ़र्मियन के बीच का अंतर है। सभी कणों को इन दो मुख्य वर्गों में बांटा गया है। जैसे बोसोन ओवरलैप या ओवरलैप कर सकते हैं, लेकिन जैसे फ़र्मियन नहीं कर सकते। असतत ऊर्जा अवस्थाओं में सुपरपोज़िशन होता है (या घटित नहीं होता है) जिसमें क्वांटम यांत्रिकी प्रकृति को विभाजित करती है। ये अवस्थाएँ, मानो अलग-अलग कोशिकाएँ हैं जिनमें कणों को रखा जा सकता है। तो, एक सेल में आप कितने भी समान बोसॉन रख सकते हैं, लेकिन केवल एक फ़र्मियन।

एक उदाहरण के रूप में, एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन के लिए ऐसी कोशिकाओं, या "राज्यों" पर विचार करें। ग्रहों के विपरीत सौर परिवार, एक इलेक्ट्रॉन, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार, किसी भी अण्डाकार कक्षा में प्रसारित नहीं हो सकता है, इसके लिए अनुमत "गति की अवस्थाओं" की केवल एक असतत संख्या है। ऐसी अवस्थाओं के समुच्चय, जिन्हें इलेक्ट्रॉन से नाभिक तक की दूरी के अनुसार समूहित किया जाता है, कहलाते हैं कक्षाओं. पहले कक्षीय में, अलग-अलग कोणीय संवेग वाली दो अवस्थाएँ होती हैं और इसलिए, दो अनुमत कोशिकाएँ होती हैं, और उच्चतर कक्षकों में आठ या अधिक कोशिकाएँ होती हैं।

चूँकि एक इलेक्ट्रॉन एक फ़र्मियन है, प्रत्येक कोशिका में केवल एक इलेक्ट्रॉन हो सकता है। इससे बहुत महत्वपूर्ण परिणाम निकलते हैं - संपूर्ण रसायन विज्ञान, चूंकि पदार्थों के रासायनिक गुण संबंधित परमाणुओं के बीच परस्पर क्रियाओं द्वारा निर्धारित होते हैं। यदि आप साथ चलते हैं आवधिक प्रणालीतत्व एक परमाणु से दूसरे परमाणु में नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या में वृद्धि के क्रम में (इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी तदनुसार बढ़ेगी), तो पहले दो इलेक्ट्रॉन पहले कक्षीय पर कब्जा कर लेंगे, अगले आठ दूसरे में स्थित होंगे , और इसी तरह। एक तत्व से दूसरे तत्व में परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना में यह क्रमिक परिवर्तन उनकी नियमितताओं को निर्धारित करता है रासायनिक गुण.

यदि इलेक्ट्रॉन बोसोन होते, तो एक परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉन न्यूनतम ऊर्जा के अनुरूप एक ही कक्षीय कक्ष पर कब्जा कर सकते थे। इस मामले में, ब्रह्मांड में सभी पदार्थों के गुण पूरी तरह से अलग होंगे, और जिस रूप में हम इसे जानते हैं, ब्रह्मांड असंभव होगा।

सभी लेप्टान - इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, ताऊ-लिप्टन और उनके संबंधित न्यूट्रिनो - फ़र्मियन हैं। क्वार्क के बारे में भी यही कहा जा सकता है। इस प्रकार, सभी कण जो "पदार्थ" बनाते हैं, ब्रह्मांड का मुख्य भराव, साथ ही अदृश्य न्यूट्रिनो, फ़र्मियन हैं। यह बहुत महत्वपूर्ण है: फ़र्मियन गठबंधन नहीं कर सकते हैं, इसलिए भौतिक दुनिया में वस्तुओं पर भी यही बात लागू होती है।

उसी समय, सभी "गेज कण" परस्पर क्रिया करने वाले भौतिक कणों के बीच आदान-प्रदान करते हैं और जो बलों का एक क्षेत्र बनाते हैं ( ऊपर देखें), बोसोन हैं, जो बहुत महत्वपूर्ण भी हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, कई फोटॉन एक ही अवस्था में हो सकते हैं, जो एक चुंबक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र या एक विद्युत आवेश के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं। इसके लिए धन्यवाद, एक लेज़र भी संभव है।

घुमाना।

बोसोन और फ़र्मियन के बीच का अंतर प्राथमिक कणों की एक और विशेषता से जुड़ा है - पीछे. यह आश्चर्यजनक लग सकता है, लेकिन सभी मूलभूत कणों की अपनी कोणीय गति होती है या दूसरे शब्दों में, अपनी धुरी पर घूमते हैं। कोणीय संवेग घूर्णी गति की एक विशेषता है, ठीक वैसे ही जैसे कुल संवेग स्थानांतरीय गति का होता है। किसी भी अन्योन्यक्रिया में, कोणीय संवेग और संवेग संरक्षित रहते हैं।

सूक्ष्म जगत में, कोणीय गति की मात्रा निर्धारित की जाती है, अर्थात असतत मान लेता है। उपयुक्त इकाइयों में, लेप्टान और क्वार्क का स्पिन 1/2 के बराबर होता है, और गेज कणों का स्पिन 1 के बराबर होता है (ग्रेविटॉन को छोड़कर, जिसे अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया है, लेकिन सैद्धांतिक रूप से स्पिन 2 के बराबर होना चाहिए)। चूंकि लेप्टान और क्वार्क फ़र्मियन हैं, और गेज कण बोसोन हैं, इसलिए यह माना जा सकता है कि "फ़र्मिओनिसिटी" स्पिन 1/2 से जुड़ी है, और "बोसोनिकिटी" स्पिन 1 (या 2) से जुड़ी है। दरअसल, प्रयोग और सिद्धांत दोनों ही इस बात की पुष्टि करते हैं कि अगर किसी कण में आधा-पूर्णांक स्पिन है, तो यह एक फ़र्मियन है, और अगर यह पूर्णांक है, तो यह एक बोसॉन है।

गेज सिद्धांत और ज्यामिति

सभी मामलों में, फर्मों के बीच बोसोन के आदान-प्रदान के कारण बल उत्पन्न होते हैं। इस प्रकार, दो क्वार्कों (क्वार्क - फ़र्मियन) के बीच परस्पर क्रिया का रंग बल ग्लून्स के आदान-प्रदान के कारण उत्पन्न होता है। ऐसा आदान-प्रदान लगातार प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और परमाणु नाभिक में होता है। उसी तरह, इलेक्ट्रॉनों और क्वार्कों के बीच आदान-प्रदान किए गए फोटॉन विद्युत आकर्षक बल बनाते हैं जो एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को पकड़ते हैं, और इंटरमीडिएट वेक्टर बोसोन लेप्टान और क्वार्क के बीच आदान-प्रदान करते हैं, तारों में थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के दौरान प्रोटॉन के न्यूट्रॉन में रूपांतरण के लिए जिम्मेदार कमजोर अंतःक्रियात्मक बल बनाते हैं।

इस तरह के आदान-प्रदान का सिद्धांत सुरुचिपूर्ण, सरल और शायद सही है। यह कहा जाता है गेज सिद्धांत. लेकिन वर्तमान में मजबूत, कमजोर और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन के केवल स्वतंत्र गेज सिद्धांत हैं और उनके समान गुरुत्वाकर्षण का एक गेज सिद्धांत है, हालांकि कुछ मायनों में अलग है। सबसे महत्वपूर्ण भौतिक समस्याओं में से एक है इन अलग-अलग सिद्धांतों को एक ही समय में सरल सिद्धांत में कम करना, जिसमें वे सभी एक ही वास्तविकता के अलग-अलग पहलू बन जाएंगे - जैसे कि एक क्रिस्टल के पहलू।

तालिका 3. कुछ हैड्रोन

तालिका 3. कुछ हैड्रोन
कण	प्रतीक	क्वार्क रचना *	बाकी द्रव्यमान, मेव/ साथ 2	बिजली का आवेश
बेरिऑनों
प्रोटॉन	पी	उद	938	+1
न्यूट्रॉन	एन	udd	940	0
ओमेगा माइनस	डब्ल्यू	एसएसएस	1672	–1
मेसॉनों
पाई प्लस	पी +	यू	140	+1
पाई-माइनस	पी –	ड्यू	140	–1
फाई	एफ	sє	1020	0
जेपीएस	जे/ वाई	ग	3100	0
उपसिलोन	Ў	बी	9460	0
* क्वार्क रचना: यू- ऊपरी; डी- निचला; एस- अजीब; सी- मंत्रमुग्ध बी- सुंदर। अक्षर के ऊपर की रेखा प्रतिक्वार्क को दर्शाती है।

गेज सिद्धांतों का सबसे सरल और सबसे पुराना विद्युत चुम्बकीय संपर्क का गेज सिद्धांत है। इसमें एक इलेक्ट्रॉन के आवेश की तुलना (अंशांकित) उससे दूर के दूसरे इलेक्ट्रॉन के आवेश से की जाती है। शुल्कों की तुलना कैसे की जा सकती है? उदाहरण के लिए, आप दूसरे इलेक्ट्रॉन को पहले के करीब ला सकते हैं और उनकी परस्पर क्रियाओं की तुलना कर सकते हैं। लेकिन क्या अंतरिक्ष में किसी अन्य बिंदु पर जाने पर इलेक्ट्रॉन का आवेश नहीं बदलता है? जांचने का एकमात्र तरीका निकट इलेक्ट्रॉन से दूर तक एक संकेत भेजना है और देखें कि यह कैसे प्रतिक्रिया करता है। संकेत एक गेज कण है - एक फोटॉन। दूर के कणों पर आवेश की जाँच करने में सक्षम होने के लिए एक फोटॉन की आवश्यकता होती है।

गणितीय रूप से, यह सिद्धांत अत्यधिक सटीकता और सुंदरता से प्रतिष्ठित है। ऊपर वर्णित "गेज सिद्धांत" से, सभी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (विद्युत चुंबकत्व का क्वांटम सिद्धांत) अनुसरण करता है, साथ ही मैक्सवेल का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का सिद्धांत - सबसे महान में से एक वैज्ञानिक उपलब्धियां 19 वीं सदी

इतना सरल सिद्धांत इतना फलदायी क्यों है? जाहिरा तौर पर, यह ब्रह्मांड के विभिन्न भागों के एक निश्चित सहसंबंध को व्यक्त करता है, जिससे ब्रह्मांड में माप की अनुमति मिलती है। गणितीय शब्दों में, क्षेत्र की व्याख्या ज्यामितीय रूप से कुछ कल्पनीय "आंतरिक" स्थान की वक्रता के रूप में की जाती है। आवेश का माप कण के चारों ओर कुल "आंतरिक वक्रता" का माप है। मजबूत और कमजोर इंटरैक्शन के गेज सिद्धांत इलेक्ट्रोमैग्नेटिक गेज सिद्धांत से संबंधित चार्ज के आंतरिक ज्यामितीय "संरचना" में भिन्न होते हैं। यह आंतरिक स्थान वास्तव में कहाँ स्थित है, इस प्रश्न का उत्तर बहुआयामी एकीकृत क्षेत्र सिद्धांतों द्वारा दिया जा रहा है, जिन पर यहाँ विचार नहीं किया गया है।

तालिका 4. मौलिक बातचीत
इंटरैक्शन	10-13 सेमी की दूरी पर सापेक्ष तीव्रता	क्रिया की त्रिज्या	इंटरेक्शन वाहक	कैरियर रेस्ट मास, MeV/ साथ 2	कैरियर स्पिन
मज़बूत	1		ग्लुओं	0	1
इलेक्ट्रो चुंबकीय	0,01	Ґ	फोटोन	0	1
कमज़ोर	10 –13		डब्ल्यू +	80400	1
			डब्ल्यू –	80400	1
			जेड 0	91190	1
गुरुत्वाकर्षण- तर्कसंगत	10 –38	Ґ	गुरुत्वाकर्षण	0	2

प्राथमिक कणों की भौतिकी अभी पूरी नहीं हुई है। यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि उपलब्ध डेटा कणों और बलों की प्रकृति के साथ-साथ अंतरिक्ष और समय की वास्तविक प्रकृति और आयामों को पूरी तरह से समझने के लिए पर्याप्त है या नहीं। क्या हमें इसके लिए 10 15 GeV की ऊर्जाओं के प्रयोग की आवश्यकता है, या विचार का प्रयास पर्याप्त होगा? अभी तक कोई उत्तर नहीं आया है। लेकिन हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि अंतिम चित्र सरल, सुरुचिपूर्ण और सुंदर होगा। यह संभव है कि बहुत सारे मौलिक विचार नहीं होंगे: गेज सिद्धांत, उच्च आयामों के रिक्त स्थान, पतन और विस्तार, और सबसे ऊपर, ज्यामिति।

प्राथमिक कण- प्राथमिक, आगे अविघटनीय कण, जिनमें से सभी पदार्थों की रचना मानी जाती है। आधुनिक भौतिकी में, "प्रारंभिक कण" शब्द का प्रयोग आमतौर पर पदार्थ के सबसे छोटे कणों के एक बड़े समूह को दर्शाने के लिए किया जाता है जो परमाणु (परमाणु देखें) या परमाणु नाभिक (परमाणु नाभिक देखें) नहीं हैं; अपवाद हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक है - प्रोटॉन।

20वीं शताब्दी के 80 के दशक तक, विज्ञान को 500 से अधिक प्राथमिक कण ज्ञात थे, जिनमें से अधिकांश अस्थिर हैं। प्राथमिक कणों में प्रोटॉन (p), न्यूट्रॉन (n), इलेक्ट्रॉन (e), फोटॉन (γ), pi-mesons (π), muons (μ), भारी लेप्टान (τ +, τ-), तीन प्रकार के न्यूट्रिनो शामिल हैं - इलेक्ट्रॉन (वी ई), म्यूओन (वी μ) और तथाकथित भारी डेपटन (वी τ) के साथ-साथ "अजीब" कण (के-मेसन और हाइपरॉन्स), विभिन्न अनुनाद, छिपे हुए आकर्षण के साथ मेसन, "मंत्रमुग्ध " कण, अपसिलॉन कण (Υ), "सुंदर" कण, मध्यवर्ती सदिश बोसोन आदि। भौतिकी की एक स्वतंत्र शाखा प्रकट हुई - प्राथमिक कण भौतिकी।

प्राथमिक कण भौतिकी का इतिहास 1897 में शुरू हुआ, जब जे जे थॉमसन ने इलेक्ट्रॉन की खोज की (इलेक्ट्रॉनिक विकिरण देखें); 1911 में, आर. मिलिकन ने इसके विद्युत आवेश के परिमाण को मापा। "फोटॉन" की अवधारणा - प्रकाश की एक मात्रा - प्लैंक (एम। प्लैंक) द्वारा 1900 में पेश की गई थी। फोटॉन के अस्तित्व के लिए प्रत्यक्ष प्रायोगिक साक्ष्य मिलिकन (1912-1915) और कॉम्पटन (ए.एन. कॉम्पटन, 1922) द्वारा प्राप्त किया गया था। परमाणु नाभिक का अध्ययन करने की प्रक्रिया में, ई। रदरफोर्ड ने प्रोटॉन (प्रोटॉन विकिरण देखें) की खोज की, और 1932 में चाडविक (जे। चाडविक) - न्यूट्रॉन (न्यूट्रॉन विकिरण देखें)। 1953 में, न्यूट्रिनो का अस्तित्व, जिसकी भविष्यवाणी डब्ल्यू. पाउली ने 1930 में की थी, प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हो गया था।

प्राथमिक कणों को तीन समूहों में बांटा गया है। पहला एक प्राथमिक कण - एक फोटॉन, एक γ-क्वांटम, या विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक मात्रा द्वारा दर्शाया गया है। दूसरा समूह लेप्टॉन (ग्रीक लेप्टोस छोटा, हल्का) है, विद्युत चुम्बकीय के अलावा, कमजोर बातचीत में भी भाग लेता है। छह लेप्टान ज्ञात हैं: इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन और म्यूऑन न्यूट्रिनो, भारी τ-लेप्टान और संबंधित न्यूट्रिनो। तीसरा - प्राथमिक कणों का मुख्य समूह हैड्रोन (ग्रीक हैड्रोस लार्ज, स्ट्रॉन्ग) है, जो मजबूत इंटरैक्शन सहित सभी प्रकार की बातचीत में भाग लेते हैं (नीचे देखें)। हैड्रोन में दो प्रकार के कण शामिल होते हैं: बेरिऑन (ग्रीक बैरीज़ भारी) - अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कण और द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से कम नहीं होता है, और मेसॉन (ग्रीक मेसोस माध्यम) - शून्य या पूर्णांक स्पिन वाले कण (इलेक्ट्रॉन देखें) पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस)। बेरिऑन में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, हाइपरॉन्स, प्रतिध्वनि का हिस्सा और "मंत्रमुग्ध" कण और कुछ अन्य प्राथमिक कण शामिल हैं। एकमात्र स्थिर बेरिऑन प्रोटॉन है, बाकी बेरिऑन अस्थिर हैं (एक मुक्त अवस्था में एक न्यूट्रॉन एक अस्थिर कण है, लेकिन स्थिर परमाणु नाभिक के अंदर एक बाध्य अवस्था में यह स्थिर होता है। मेसन्स को उनका नाम मिला क्योंकि पहले का द्रव्यमान खोजे गए मेसॉन - पाई-मेसन और के-मेसन - में एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बीच मध्यवर्ती मान थे। बाद में, मेसॉन की खोज की गई, जिसका द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से अधिक है। हैड्रोन की भी विशेषता है विचित्रता (एस) - शून्य, धनात्मक या ऋणात्मक क्वांटम संख्या। शून्य विचित्रता वाले हैड्रोन को साधारण कहा जाता है, और एस ≠ 0 के साथ - अजीब जी। ज़्विग और एम। गेल-मैन ने स्वतंत्र रूप से 1964 में हैड्रोन की क्वार्क संरचना का प्रस्ताव दिया। के परिणाम कई प्रयोगों से संकेत मिलता है कि क्वार्क हैड्रोन के अंदर वास्तविक सामग्री निर्माण हैं। कई असामान्य गुण हैं, उदाहरण के लिए, एक भिन्नात्मक विद्युत आवेश, आदि। मुक्त अवस्था में, क्वार्क नहीं देखे जाते हैं। चाहे। ऐसा माना जाता है कि सभी हैड्रोन किसके कारण बनते हैं विभिन्न संयोजनक्वार्क।

प्रारंभ में, प्राथमिक कणों की जांच रेडियोधर्मी क्षय (रेडियोधर्मिता देखें) और ब्रह्मांडीय विकिरण (देखें) के अध्ययन में की गई थी। हालांकि, 20वीं सदी के 50 के दशक के बाद से, प्राथमिक कणों का अध्ययन आवेशित कण त्वरक (देखें) पर किया गया है, जिसमें त्वरित कण किसी लक्ष्य पर बमबारी करते हैं या उड़ते हुए कणों से टकराते हैं। इस मामले में, कण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनका पारस्परिक परिवर्तन होता है। इस प्रकार अधिकांश प्राथमिक कणों की खोज हुई।

प्रत्येक प्राथमिक कण, इसकी अंतर्निहित अंतःक्रियाओं की बारीकियों के साथ, कुछ भौतिक मात्राओं के असतत मूल्यों के एक सेट द्वारा वर्णित है, जिसे पूर्णांक या भिन्नात्मक संख्या (क्वांटम संख्या) के रूप में व्यक्त किया गया है। सभी प्राथमिक कणों की सामान्य विशेषताएँ द्रव्यमान (एम), जीवनकाल (टी), स्पिन (जे) हैं - प्राथमिक कणों की गति का उचित क्षण, जिसमें एक क्वांटम प्रकृति होती है और यह संपूर्ण रूप से कण की गति से जुड़ा नहीं होता है। , इलेक्ट्रिक चार्ज (Ω) और चुंबकीय पल (μ)। पूर्ण मूल्य में अध्ययन किए गए प्राथमिक कणों के विद्युत आवेश इलेक्ट्रॉन आवेश के पूर्णांक गुणक हैं (e≈1.6*10 -10 k)। ज्ञात प्राथमिक कणों का विद्युत आवेश 0, ±1 और ±2 के बराबर होता है।

सभी प्राथमिक कणों में संबंधित एंटीपार्टिकल्स होते हैं, जिनका द्रव्यमान और स्पिन कण के द्रव्यमान और स्पिन के बराबर होते हैं, और विद्युत आवेश, चुंबकीय क्षण और अन्य विशेषताएँ निरपेक्ष मान के बराबर और साइन के विपरीत होती हैं। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन का एंटीपार्टिकल एक पॉज़िट्रॉन है - एक इलेक्ट्रॉन जिसमें एक सकारात्मक विद्युत आवेश होता है। एक प्राथमिक कण, जो अपने एंटीपार्टिकल के समान होता है, वास्तव में तटस्थ कहलाता है, उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रॉन, एक न्यूट्रिनो और एक एंटीन्यूट्रिनो, आदि। जब एंटीपार्टिकल्स एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, तो वे नष्ट हो जाते हैं (देखें)।

जब प्राथमिक कण भौतिक वातावरण में प्रवेश करते हैं, तो वे इसके साथ बातचीत करते हैं। मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण परस्पर क्रियाएं हैं। 10 -15 मीटर (1 फर्मी) से कम की दूरी पर स्थित प्राथमिक कणों के बीच मजबूत संपर्क (विद्युत चुम्बकीय से मजबूत) होता है। 1.5 फर्मी से अधिक दूरी पर, कणों के बीच अन्योन्यक्रिया बल शून्य के करीब होता है। यह प्राथमिक कणों के बीच मजबूत बातचीत है जो परमाणु नाभिक की असाधारण शक्ति प्रदान करती है, जो स्थलीय परिस्थितियों में पदार्थ की स्थिरता को रेखांकित करती है। मजबूत अंतःक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता विद्युत आवेश से इसकी स्वतंत्रता है। हैड्रॉन मजबूत बातचीत करने में सक्षम हैं। मजबूत अंतःक्रियाएं अल्पकालिक कणों के क्षय का कारण बनती हैं (जीवनकाल 10 -23 - 10 -24 सेकंड के क्रम में), जिसे अनुनाद कहा जाता है।

एक चुंबकीय क्षण (उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन) के साथ सभी आवेशित प्राथमिक कण, फोटॉन और तटस्थ कण विद्युत चुम्बकीय संपर्क के अधीन हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का आधार कनेक्शन है विद्युत चुम्बकीय. इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन की ताकतें मजबूत इंटरैक्शन की ताकतों की तुलना में लगभग 100 गुना कमजोर होती हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का मुख्य दायरा परमाणुओं और अणुओं (अणु देखें) है। यह अंतःक्रिया ठोस पदार्थों की संरचना, रसायन की प्रकृति को निर्धारित करती है। प्रक्रियाओं। यह प्राथमिक कणों के बीच की दूरी से सीमित नहीं है, इसलिए एक परमाणु का आकार लगभग 10 4 गुना है आकार से अधिकपरमाणु नाभिक।

कमजोर अंतःक्रियाएं प्राथमिक कणों को शामिल करने वाली बेहद धीमी प्रक्रियाओं को रेखांकित करती हैं। उदाहरण के लिए, कमजोर अंतःक्रिया वाले न्यूट्रिनो पृथ्वी और सूर्य की मोटाई में स्वतंत्र रूप से प्रवेश कर सकते हैं। कमजोर अंतःक्रियाएं भी तथाकथित अर्ध-स्थिर प्राथमिक कणों के धीमे क्षय का कारण बनती हैं, जिनका जीवनकाल 10 8 - 10 -10 सेकंड की सीमा में होता है। तीव्र अंतःक्रिया (10 -23 -10 -24 सेकंड में) के दौरान पैदा हुए प्राथमिक कण, लेकिन धीरे-धीरे क्षय (10 -10 सेकंड), अजीब कहलाते हैं।

कणों के द्रव्यमान की नगण्यता के कारण प्राथमिक कणों के बीच गुरुत्वीय अन्योन्यक्रिया बहुत कम प्रभाव देती है। बड़े पैमाने पर मैक्रोबजेक्ट्स पर इस प्रकार की बातचीत का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है।

विभिन्न भौतिक विशेषताओं वाले प्राथमिक कणों की विविधता उनके व्यवस्थितकरण की कठिनाई को स्पष्ट करती है। सभी प्राथमिक कणों में से केवल फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, प्रोटॉन और उनके एंटीपार्टिकल्स वास्तव में स्थिर होते हैं, क्योंकि उनका जीवनकाल लंबा होता है। ये कण अन्य प्राथमिक कणों के सहज परिवर्तन के अंतिम उत्पाद हैं। प्राथमिक कणों का जन्म पहले तीन प्रकार की अंतःक्रियाओं के परिणामस्वरूप हो सकता है। दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों के लिए, मजबूत अंतःक्रियात्मक प्रतिक्रियाएँ उत्पादन का स्रोत हैं। लेप्टान, सबसे अधिक संभावना, अन्य प्राथमिक कणों के क्षय से उत्पन्न होते हैं या फोटॉन के प्रभाव में जोड़े (कण + एंटीपार्टिकल) में पैदा होते हैं।

प्राथमिक कणों की धाराएँ आयनकारी विकिरण (देखें) बनाती हैं, जिससे पर्यावरण के तटस्थ अणुओं का आयनीकरण होता है। प्राथमिक कणों का जैविक प्रभाव विकिरणित ऊतकों और शरीर के तरल पदार्थों में उच्च रासायनिक गतिविधि वाले पदार्थों के निर्माण से जुड़ा है। इन पदार्थों में मुक्त कण (मुक्त कण देखें), पेरोक्साइड (देखें) और अन्य शामिल हैं। प्राथमिक कणों का जैव-अणुओं और सुपरमॉलेक्यूलर संरचनाओं पर भी सीधा प्रभाव पड़ सकता है, इंट्रामोल्युलर बॉन्ड्स का टूटना, मैक्रोमोलेक्युलर यौगिकों का अपचयन आदि हो सकता है। ऊर्जा प्रवास की प्रक्रिया और मेटास्टेबल यौगिकों का निर्माण राज्य के दीर्घकालिक संरक्षण के परिणामस्वरूप होता है। कुछ मैक्रोमोलेक्युलर सबस्ट्रेट्स में उत्तेजना। कोशिकाओं में, एंजाइम सिस्टम की गतिविधि को दबा दिया जाता है या विकृत कर दिया जाता है, की संरचना कोशिका की झिल्लियाँऔर सतह सेल रिसेप्टर्स, जो झिल्ली पारगम्यता में वृद्धि और प्रसार प्रक्रियाओं में बदलाव की ओर जाता है, साथ में प्रोटीन विकृतीकरण, ऊतक निर्जलीकरण, बिगड़ा हुआ आंतरिक पर्यावरणकोशिकाओं। कोशिकाओं की संवेदनशीलता काफी हद तक उनके माइटोटिक डिवीजन (मिटोसिस देखें) और चयापचय की तीव्रता पर निर्भर करती है: इस तीव्रता में वृद्धि के साथ, ऊतकों की रेडियो संवेदनशीलता बढ़ जाती है (रेडियो संवेदनशीलता देखें)। प्राथमिक कणों की धाराओं की इस संपत्ति पर - आयनकारी विकिरण - विकिरण चिकित्सा के लिए उनका उपयोग आधारित है (देखें), विशेष रूप से घातक नवोप्लाज्म के उपचार में। आवेशित प्राथमिक कणों की मर्मज्ञ शक्ति एक बड़ी हद तकऊर्जा के रैखिक हस्तांतरण (देखें) पर निर्भर करता है, अर्थात, एक आवेशित कण के पारित होने के बिंदु पर माध्यम द्वारा अवशोषित औसत ऊर्जा, उसके पथ की इकाई से संबंधित होती है।

प्राथमिक कणों के प्रवाह का हानिकारक प्रभाव विशेष रूप से हेमटोपोइएटिक ऊतक की स्टेम कोशिकाओं, अंडकोष के उपकला, छोटी आंत और त्वचा को प्रभावित करता है (विकिरण बीमारी, विकिरण क्षति देखें)। सबसे पहले, वे प्रणालियाँ जो विकिरण के दौरान सक्रिय ऑर्गोजेनेसिस और भेदभाव की स्थिति में हैं (क्रिटिकल ऑर्गन देखें)।

प्राथमिक कणों का जैविक और चिकित्सीय प्रभाव उनके प्रकार और विकिरण की खुराक पर निर्भर करता है (आयनकारी विकिरण की खुराक देखें)। इसलिए, उदाहरण के लिए, लगभग 100 रेड की खुराक पर पूरे मानव शरीर पर एक्स-रे (एक्स-रे थेरेपी देखें), गामा विकिरण (गामा थेरेपी देखें) और प्रोटॉन विकिरण (प्रोटॉन थेरेपी देखें) के संपर्क में आने पर, एक अस्थायी परिवर्तन हेमटोपोइजिस में मनाया जाता है; न्यूट्रॉन विकिरण (न्यूट्रॉन विकिरण देखें) के बाहरी संपर्क से शरीर में विभिन्न रेडियोधर्मी पदार्थों का निर्माण होता है, जैसे सोडियम, फॉस्फोरस, आदि रेडियोन्यूक्लाइड्स। शरीर का आंतरिक विकिरण कहा जाता है (रेडियोधर्मी पदार्थों का समावेश देखें)। इस संबंध में विशेष रूप से खतरनाक हैं, उदाहरण के लिए, शरीर में एक समान वितरण के साथ रेडियोन्यूक्लाइड्स का तेजी से पुनर्जीवन। ट्रिटियम (3H) और पोलोनियम-210।

रेडियोन्यूक्लाइड्स जो प्राथमिक कणों के स्रोत हैं और एक चयापचय में भाग लेते हैं, रेडियोआइसोटोप डायग्नोस्टिक्स (देखें) में उपयोग करते हैं।

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आर वी स्टावन्त्स्की।

प्राथमिक कण

परिचय

ई। एच। इस शब्द के सटीक अर्थ में प्राथमिक, अविभाज्य कण हैं, जिनमें से, धारणा के अनुसार, सभी पदार्थ होते हैं। "ई। एच।" की अवधारणा में मॉडर्न में भौतिकी अभिव्यक्ति पाता है आदिम संस्थाओं का विचार जो भौतिक दुनिया के सभी अवलोकन योग्य गुणों को निर्धारित करता है, एक ऐसा विचार जो प्राकृतिक विज्ञान के गठन के शुरुआती चरणों में उत्पन्न हुआ और हमेशा खेला गया है महत्वपूर्ण भूमिकाइसके विकास में।

"ई। एच।" की अवधारणा सूक्ष्म पर पदार्थ की संरचना की असतत प्रकृति की स्थापना के साथ निकट संबंध में बनाया गया था। स्तर। 19वीं-20वीं सदी के मोड़ पर डिस्कवरी। पदार्थ के गुणों के सबसे छोटे वाहक - अणु और परमाणु - और इस तथ्य की स्थापना कि अणु परमाणुओं से निर्मित होते हैं, पहली बार सभी देखे गए पदार्थों को एक परिमित के संयोजन के रूप में वर्णित करना संभव बना दिया, यद्यपि बड़े, संरचनात्मक की संख्या घटक - परमाणु। परमाणुओं के घटक भागों की आगे की पहचान - इलेक्ट्रॉनों और नाभिक, स्वयं नाभिक की जटिल प्रकृति की स्थापना, जो केवल दो कणों (न्यूक्लियॉन) से निर्मित हुई: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, असतत तत्वों की संख्या में काफी कमी आई वह पदार्थ के गुणों का निर्माण करता है, और यह मानने का कारण देता है कि पदार्थ के श्रृंखला घटक भाग असतत संरचना रहित संरचनाओं के साथ समाप्त होते हैं - ई। एच। 20 वीं सदी ई-मैग्ना की व्याख्या करने की संभावना। क्षेत्र विशेष कणों के संग्रह के रूप में - फोटॉन - ने इस दृष्टिकोण की शुद्धता में विश्वास को और मजबूत किया।

फिर भी, सामान्य रूप से तैयार की गई धारणा, ज्ञात तथ्यों का बहिर्वेशन है और इसे किसी भी तरह से उचित नहीं ठहराया जा सकता है। निश्चितता के साथ यह कहना असंभव है कि उपरोक्त परिभाषा के अर्थ में प्राथमिक कणों का अस्तित्व है। यह भी संभव है कि पदार्थ के अध्ययन के किसी चरण में "इससे मिलकर बनता है ..." कथन सामग्री से रहित होगा। इस मामले में, ऊपर दी गई "प्रारंभिक" की परिभाषा को त्यागना होगा। E. h. का अस्तित्व एक प्रकार का अभिधारणा है, और इसकी वैधता का सत्यापन इनमें से एक है महत्वपूर्ण कार्यभौतिक विज्ञान।

एक नियम के रूप में, शब्द "ई। एच।" आधुनिक में प्रयोग किया जाता है भौतिकी अपने सटीक अर्थ में नहीं, लेकिन कम सख्ती से - पदार्थ के सबसे छोटे अवलोकन योग्य कणों के एक बड़े समूह का नाम देने के लिए, इस शर्त के अधीन कि वे परमाणु या परमाणु नाभिक नहीं हैं, अर्थात् जानबूझकर मिश्रित प्रकृति की वस्तुएं (अपवाद है) प्रोटॉन - हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक)। अध्ययनों से पता चला है कि कणों का यह समूह असामान्य रूप से व्यापक है। के अलावा प्रोटॉन(आर), न्यूट्रॉन(एन), इलेक्ट्रॉन(ई) और फोटोन(जी) इसमें शामिल हैं: पाई मेसन्स(पी), muons(एम), ताऊ लेप्टान(टी), न्युट्रीनोतीन प्रकार ( विइ , विएम , विटी), तथाकथित। अजीब कण ( के-मेसनऔर हाइपरॉन्स), मंत्रमुग्ध कणऔर प्यारे (सुंदर) कण (डी- और बी-मेसन और इसी बेरिऑनों), विभिन्न अनुनादों, शामिल मेसॉनोंछिपे हुए आकर्षण और आकर्षण के साथ ( एनसीयू कण, अपसिलॉन कण) और, अंत में, शुरुआत में खोलें। 80 के दशक इंटरमीडिएट वेक्टर बोसॉन (डब्ल्यू, जेड)- मुख्य रूप से कुल मिलाकर 350 से अधिक कण अस्थिर। खोजे जाने पर इस समूह में शामिल कणों की संख्या लगातार बढ़ रही है, और यह विश्वास के साथ कहा जा सकता है कि यह बढ़ना जारी रहेगा। जाहिर है, इतनी बड़ी संख्या में कण पदार्थ के प्राथमिक घटक के रूप में कार्य नहीं कर सकते हैं, और वास्तव में, 70 के दशक में। यह दिखाया गया था के सबसेसूचीबद्ध कण (सभी मेसॉन और बेरोन) संयुक्त प्रणालियां हैं। इस अंतिम समूह में शामिल कणों को अधिक सटीक रूप से "सबन्यूक्लियर" कण कहा जाना चाहिए, क्योंकि वे पदार्थ के अस्तित्व के विशिष्ट रूपों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो नाभिक में एकत्रित नहीं होते हैं। "ई. एच." नाम का उपयोग सभी उल्लिखित कणों के संबंध में मुख्य है। इतिहास, कारण और अनुसंधान की अवधि (30 के दशक की शुरुआत) से जुड़ा हुआ है, जब एकता। इस समूह के ज्ञात प्रतिनिधि प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन और कण एल-मैग्न थे। क्षेत्र - फोटॉन। तब, एक निश्चित अधिकार के साथ, ये कण E. h की भूमिका का दावा कर सकते थे।

नए सूक्ष्मदर्शी की खोज कणों ने पदार्थ की संरचना की इस सरल तस्वीर को धीरे-धीरे नष्ट कर दिया। हालाँकि, उनके गुणों में नए खोजे गए कण कई तरह से पहले चार ज्ञात कणों के करीब थे: या तो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के लिए, या इलेक्ट्रॉन के लिए, या फोटॉन के लिए। जब तक ऐसे कणों की संख्या बहुत अधिक नहीं थी, तब तक यह विश्वास बना रहा कि वे सभी मूलमंत्र बजाते हैं। पदार्थ की संरचना में भूमिका, और उन्हें ई. एच. की श्रेणी में शामिल किया गया था। कणों की संख्या में वृद्धि के साथ, इस विश्वास को छोड़ना पड़ा, लेकिन परंपरागत रूप से। नाम "एह।" उनके पीछे रखा।

स्थापित प्रथा के अनुसार, शब्द "ई. एच." पदार्थ के सभी सबसे छोटे कणों के लिए एक सामान्य नाम के रूप में नीचे उपयोग किया जाएगा। उन मामलों में जब हम कणों के बारे में बात कर रहे हैं जो पदार्थ के प्राथमिक तत्व होने का दावा करते हैं, तो "सत्य" शब्द का उपयोग आवश्यक होने पर किया जाएगा। प्राथमिक कण".

संक्षिप्त ऐतिहासिक जानकारी

ईएच की खोज पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने में सामान्य सफलता का एक स्वाभाविक परिणाम थी, जो भौतिकी द्वारा कॉन में हासिल की गई थी। 19 वीं सदी इसे परमाणुओं के स्पेक्ट्रा के विस्तृत अध्ययन, विद्युत के अध्ययन द्वारा तैयार किया गया था। तरल पदार्थ और गैसों में घटना, फोटोइलेक्ट्रिकिटी की खोज, एक्स-रे। किरणें, प्राकृतिक रेडियोधर्मिता, पदार्थ की एक जटिल संरचना के अस्तित्व का संकेत।

ऐतिहासिक रूप से, पहला खुला ईएच एक इलेक्ट्रॉन था - एक नकारात्मक प्राथमिक विद्युत का वाहक। परमाणुओं में आवेश। 1897 में, जे जे थॉमसन (जे जे थॉमसन) ने दृढ़ता से दिखाया कि तथाकथित। कैथोड किरणें आवेश का प्रवाह हैं। कण, टू-राई को बाद में इलेक्ट्रॉन कहा गया। 1911 ई. में रदरफोर्ड ने लंघन किया अल्फा कणप्रकृति से। रेडियोधर्मी पतली पन्नी के माध्यम से स्रोत। पदार्थ, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वह डाल देंगे। परमाणुओं में आवेश कॉम्पैक्ट संरचनाओं - नाभिकों में केंद्रित होता है, और 1919 में उन्होंने परमाणु नाभिक, प्रोटॉन - कणों के बीच एकल धनात्मक कणों की खोज की। आवेश और द्रव्यमान, एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का 1840 गुना। एक अन्य कण जो नाभिक का हिस्सा है, न्यूट्रॉन की खोज 1932 में जे. चाडविक द्वारा बेरिलियम के साथ a-कणों की परस्पर क्रिया का अध्ययन करते हुए की गई थी। न्यूट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन के करीब होता है, लेकिन इसमें विद्युत आवेश नहीं होता है। शुल्क। न्यूट्रॉन की खोज ने कणों की पहचान पूरी की, जो परमाणुओं और उनके नाभिकों के संरचनात्मक तत्व हैं।

कण ई-मैग्न के अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष। क्षेत्र - फोटॉन - एम। प्लैंक (एम। प्लैंक, 1900) के काम से उत्पन्न होता है। बिल्कुल काले शरीर के विकिरण स्पेक्ट्रम का सही विवरण प्राप्त करने के लिए, प्लैंक को यह स्वीकार करने के लिए मजबूर होना पड़ा कि विकिरण ऊर्जा को अलग-अलग में बांटा गया है। अंश (क्वांटा)। प्लैंक के विचार को विकसित करते हुए, ए आइंस्टीन ने 1905 में सुझाव दिया कि एल-मैग्न। विकिरण क्वांटा (फोटॉन) की एक धारा है और इस आधार पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के नियमों की व्याख्या की। प्रत्यक्ष प्रयोग। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अध्ययन करते समय 1912-15 में आर. मिलिकन द्वारा और 1922 में ए. कॉम्पटन द्वारा इलेक्ट्रॉनों द्वारा जी-क्वांटा के प्रकीर्णन का अध्ययन करते समय फोटॉन के अस्तित्व के प्रमाण दिए गए थे (देखें। कॉम्पटन प्रभाव).

न्यूट्रिनो के अस्तित्व का विचार, एक कण जो केवल पदार्थ के साथ कमजोर रूप से संपर्क करता है, डब्ल्यू। पाउली (1930) का है, जिन्होंने बताया कि इस तरह की परिकल्पना से ऊर्जा के संरक्षण के कानून के साथ कठिनाइयों को खत्म करना संभव हो जाता है। एक रेडियो अधिनियम के बीटा क्षय की प्रक्रियाएँ। नाभिक। व्युत्क्रम की प्रक्रिया के अध्ययन में न्यूट्रिनो के अस्तित्व की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी बीटा क्षयकेवल 1956 में [एफ। Reines (F. Reines) और K. Cowan (S. Cowan)]।

30 के दशक से लेकर शुरुआती तक 50 के दशक ईएच का अध्ययन अध्ययन के साथ निकटता से जुड़ा हुआ था ब्रह्मांडीय किरणों. 1932 में, लौकिक के हिस्से के रूप में। के. एंडरसन (एस. एंडरसन) द्वारा किरणों की खोज की गई थी पोजीट्रान(ई +) - इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाला एक कण, लेकिन एक सकारात्मक, विद्युत के साथ। शुल्क। पॉज़िट्रॉन सबसे पहले खोजा गया था कण. पॉज़िट्रॉन का अस्तित्व पॉज़िट्रॉन की खोज से कुछ समय पहले 1928-31 में पी. डिराक द्वारा विकसित इलेक्ट्रॉन के सापेक्षवादी सिद्धांत से सीधे अनुसरण करता है। 1936 में एंडरसन और एस. नेडरमेयर (एस. नेडरमेयर) ने अंतरिक्ष के अध्ययन में पाया। किरणें muons (विद्युत आवेश के दोनों संकेतों में से) - एक इलेक्ट्रॉन के लगभग 200 द्रव्यमान के द्रव्यमान वाले कण, लेकिन गुणों में उल्लेखनीय रूप से इसके करीब।

1947 में भी अंतरिक्ष में। एस पॉवेल (एस पॉवेल) के समूह द्वारा किरणों की खोज की गई थी + - और पी - 274 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के द्रव्यमान वाले मेसॉन, जो नाभिक में न्यूट्रॉन के साथ प्रोटॉन की बातचीत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ऐसे कणों का अस्तित्व 1935 में एच. युकावा द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

कोन। 40-शुरुआत 50 के दशक असामान्य गुणों वाले कणों के एक बड़े समूह की खोज से चिह्नित किया गया, जिसे कहा जाता है। "अजीब"। इस समूह के पहले कण - K + - और K - मेसॉन, L-हाइपरॉन - अंतरिक्ष में खोजे गए थे। किरणें, बाद में अजीब कणों की खोज की गई कण त्वरक- प्रतिष्ठान जो उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के तीव्र प्रवाह का निर्माण करते हैं। पदार्थ से टकराने पर, त्वरित प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन नए ई.एच., टू-राई को जन्म देते हैं, फिर जटिल डिटेक्टरों की मदद से पंजीकृत होते हैं।

प्रारंभ से 50 के दशक त्वरक मुख्य बन गए हैं। ईएच के अध्ययन के लिए उपकरण 90 के दशक में। मैक्स। त्वरक पर त्वरित कणों की ऊर्जा सैकड़ों अरबों इलेक्ट्रॉन वोल्ट (GeV) के बराबर होती है, और ऊर्जा बढ़ने की प्रक्रिया जारी रहती है। त्वरित कणों की ऊर्जा को बढ़ाने की इच्छा इस तथ्य के कारण है कि इस तरह से कम दूरी पर पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने की संभावना खुलती है, टकराने वाले कणों की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, साथ ही अधिक उत्पादन की संभावना होती है और अधिक भारी कण। त्वरक ने नए डेटा प्राप्त करने की दर में काफी वृद्धि की है और, में लघु अवधिमाइक्रोवर्ल्ड के गुणों के बारे में हमारे ज्ञान का विस्तार और संवर्धन किया।

अरबों ईवी की ऊर्जा वाले प्रोटॉन त्वरक के कमीशन ने भारी एंटीपार्टिकल्स की खोज करना संभव बना दिया: एंटीप्रोटोन (1955), प्रतिन्यूट्रॉन(1956), एंटीसिग्मागी-पेरोन (I960)। 1964 में, हाइपरॉन्स, डब्ल्यू के समूह से सबसे भारी कण की खोज की गई थी (एक प्रोटॉन के लगभग दो द्रव्यमानों के द्रव्यमान के साथ)।

60 के दशक से। त्वरक की मदद से पता चला बड़ी संख्याअत्यंत अस्थिर (अन्य अस्थिर ई। एच। की तुलना में) कण, जिसे नाम मिला। अनुनादों. अधिकांश का द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान से अधिक होता है। [उनमें से पहला, डी (1232), जो एक पी-मेसन और एक न्यूक्लियॉन में क्षय होता है, 1953 से जाना जाता है।] यह पता चला कि अनुनाद मुख्य हैं। ई। एच। का हिस्सा

1974 में, बड़े पैमाने पर (3-4 प्रोटॉन द्रव्यमान) और एक ही समय में अपेक्षाकृत स्थिर साई-कणों की खोज की गई थी, जिनका जीवनकाल विशिष्ट अनुनादों की तुलना में लगभग 10 3 गुना लंबा था। वे मंत्रमुग्ध ई। एच। के नए परिवार से निकटता से जुड़े हुए थे, जिनमें से पहले प्रतिनिधि (डी मेसन्स, एल साथ-बेरियन) 1976 में खोजे गए थे।

1977 में, और भी भारी (लगभग 10 प्रोटॉन द्रव्यमान) अपसिलॉन कणों की खोज की गई, साथ ही साई कण, जो इतने बड़े द्रव्यमान वाले कणों के लिए असंगत रूप से स्थिर हैं। उन्होंने प्यारे, या सुंदर कणों के एक और असामान्य परिवार के अस्तित्व की शुरुआत की। इसके प्रतिनिधि - बी-मेसन - 1981-83 में खोजे गए थे, एल बी-बेरियन - 1992 में।

1962 में, यह पाया गया कि प्रकृति में एक प्रकार के न्यूट्रिनो नहीं हैं, बल्कि कम से कम दो हैं: इलेक्ट्रॉनिक विई और म्यूओनिक विएम । 1975 में टी-लेप्टॉन की खोज हुई, एक कण एक प्रोटॉन से लगभग 2 गुना भारी है, लेकिन अन्यथा एक इलेक्ट्रॉन और एक म्यूऑन के गुणों को दोहराता है। जल्द ही यह स्पष्ट हो गया कि इसके साथ एक अन्य प्रकार का न्यूट्रिनो जुड़ा हुआ है। विटी।

अंत में, 1983 में, प्रोटॉन-एंटीप्रोटोन कोलाइडर (त्वरित कणों के टकराने वाले बीम को बाहर निकालने के लिए एक उपकरण) पर प्रयोगों के दौरान, सबसे भारी ज्ञात इलेक्ट्रॉन कणों की खोज की गई: आवेशित मध्यवर्ती बोसॉन डब्ल्यू बी (एम डब्ल्यू 80 GeV) और एक तटस्थ मध्यवर्ती बोसोन जेड 0 (एम जेड = 91 जीईवी)।

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन की खोज के बाद से लगभग 100 वर्षों में, पदार्थ के विभिन्न माइक्रोपार्टिकल्स की एक बड़ी संख्या की खोज की गई है। ई एच की दुनिया बल्कि जटिल हो गई। कई में अप्रत्याशित शास्त्रीय से उधार ली गई विशेषताओं के अलावा, संबंध खोजे गए ईएच के गुणों के रूप में निकले। भौतिकी, जैसे विद्युत आवेश, द्रव्यमान, कोणीय संवेग, इसे पेश करने के लिए बहुत सी नई विशेषताओं की आवश्यकता थी। विशेषताओं, विशेष रूप से अजीब, मंत्रमुग्ध और प्यारी (सुंदर) ई। एच। का वर्णन करने के लिए। विचित्रता[को। निशिजिमा (के. निशिजिमा), एम. गेल-मान (एम. गेल-मान), 1953], आकर्षण[जे। ब्योर्केन (जे. ब्योर्केन), श्री ग्लैशो (श्री ग्लैशो), 1964], सुंदरता. उपरोक्त विशेषताओं के नाम पहले से ही उनके द्वारा वर्णित गुणों की असामान्य प्रकृति को दर्शाते हैं।

आंतरिक का अध्ययन अपने पहले चरणों से, पदार्थ और गुणों का विकास कई स्थापित अवधारणाओं और अवधारणाओं के आमूल संशोधन के साथ हुआ। छोटे में पदार्थ के व्यवहार को नियंत्रित करने वाले कानून शास्त्रीय कानूनों से बहुत अलग निकले। यांत्रिकी और उनके विवरण के लिए पूरी तरह से नए सैद्धांतिक की आवश्यकता है। निर्माण। इस तरह के नए सिद्धांत, सबसे पहले, निजी (विशिष्ट) थे। सापेक्षता सिद्धांत(आइंस्टीन, 1905) और क्वांटम यांत्रिकी(एच. बोह्र, एल. डी ब्रोगली, डब्ल्यू. हाइजेनबर्ग, ई. श्रोडिंगर, एम. बॉर्न; 1924-27)। सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत ने प्रकृति के विज्ञान में एक सच्ची क्रांति को चिह्नित किया और माइक्रोवर्ल्ड की घटनाओं का वर्णन करने की नींव रखी। हालाँकि, E. h के साथ होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करना पर्याप्त नहीं था। इसने अगला कदम उठाया - शास्त्रीय का परिमाणीकरण। क्षेत्र (तथाकथित। दूसरा परिमाणीकरण) एवं विकास क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत. इसके विकास के रास्ते में सबसे महत्वपूर्ण चरण थे: सूत्रीकरण क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स(डिराक, 1929), बीटा क्षय का क्वांटम सिद्धांत [ई। फर्मी (ई। फर्मी), 1934] - आधुनिक के अग्रदूत। कमजोर अंतःक्रियाओं का फेनोमेनोलॉजिकल सिद्धांत, क्वांटम मेसोडायनामिक्स (एक्स। युकावा, 1935)। यह अवधि उत्तराधिकार के निर्माण के साथ समाप्त हुई। गणना। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के उपकरण [एस। टॉमोना-गा (एस. टोमोनागा), पी. फेनमैन (आर. फेनमैन), जे. श्विंगर (जे. श्विंगर); 1944-49], प्रौद्योगिकी के उपयोग पर आधारित पुनर्सामान्यीकरणइस तकनीक को बाद में क्वांटम फील्ड थ्योरी के अन्य रूपों के लिए सामान्यीकृत किया गया।

क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के बाद के विकास में एक आवश्यक चरण तथाकथित के बारे में विचारों के विकास से जुड़ा था। अंशांकन क्षेत्रया यांगा - मिल्स फील्ड(च। यंग, ​​​​पी। मिल्स, 1954), जिसने संपत्तियों के संबंध को स्थापित करना संभव बना दिया समरूपताखेतों के साथ बातचीत। गेज क्षेत्रों का क्वांटम सिद्धांत वर्तमान में विद्युत चुम्बकों की परस्पर क्रिया का वर्णन करने का आधार है। इस सिद्धांत में कई गंभीर सफलताएँ हैं, और फिर भी यह अभी भी पूर्णता से बहुत दूर है और अभी तक विद्युत चुंबकत्व के एक व्यापक सिद्धांत की भूमिका का दावा नहीं कर सकता है। एक नहीं सभी विचारों का पुनर्गठन और इस तरह के सिद्धांत के निर्माण से पहले माइक्रोपार्टिकल्स के गुणों और स्पेस-टाइम के गुणों के बीच संबंधों की बहुत गहरी समझ।

प्राथमिक कणों के मूल गुण। इंटरेक्शन क्लासेस

सभी इलेक्ट्रॉन असाधारण रूप से छोटे द्रव्यमान और आकार की वस्तुएँ हैं। उनमें से अधिकांश के लिए, द्रव्यमान m प्रोटॉन द्रव्यमान के परिमाण के क्रम के होते हैं, 1.6·10 -24 g के बराबर (केवल इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान काफ़ी छोटा है: 9·10 -28 g)। अनुभव से निर्धारित प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, पी- और के-मेसन के आकार परिमाण के क्रम में 10 -13 सेमी के बराबर होते हैं (चित्र देखें। एक प्राथमिक कण का "आकार"). इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन के आयामों को निर्धारित करना संभव नहीं था, यह केवल ज्ञात है कि वे 10-16 सेंटीमीटर से कम सूक्ष्मदर्शी हैं। ईएच के द्रव्यमान और आयाम उनके व्यवहार की क्वांटम विशिष्टता को रेखांकित करते हैं। विशेषता तरंग दैर्ध्य जिसे क्वांटम सिद्धांत में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए (= / टीएस-कॉम्पटन वेवलेंथ), जो परिमाण के क्रम में उन विशिष्ट आकारों के करीब हैं, जिन पर उनकी बातचीत होती है (उदाहरण के लिए, पी-मेसन के लिए / टीएस 1.4 10 -13 सेमी)। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि ई। एच के व्यवहार में क्वांटम नियमितता निर्णायक होती है।

नायब। सभी इलेक्ट्रॉनों की एक महत्वपूर्ण क्वांटम संपत्ति उनकी पैदा होने और नष्ट होने (उत्सर्जित और अवशोषित) की क्षमता है जब वे अन्य कणों के साथ बातचीत करते हैं। इस संबंध में, वे पूरी तरह फोटॉन के अनुरूप हैं। ई. एच. विशिष्ट है। पदार्थ का क्वांटा, अधिक सटीक - इसी का क्वांटा भौतिक के क्षेत्र. ई. एच. के साथ सभी प्रक्रियाएं उनके अवशोषण और उत्सर्जन के कार्यों के अनुक्रम के माध्यम से आगे बढ़ती हैं। केवल इस आधार पर कोई समझ सकता है, उदाहरण के लिए, दो प्रोटॉन (p + pp + n + p +) की टक्कर में p + -मेसन उत्पादन की प्रक्रिया या एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन की प्रक्रिया, जब, उदाहरण के लिए, गायब कणों (ई + + ई - जी + जी) के बजाय दो जी-क्वांटा उत्पन्न होते हैं। लेकिन उदाहरण के लिए कणों के लोचदार बिखरने की प्रक्रिया भी। ई - + पी- > ई - + पी, शुरुआत के अवशोषण से भी जुड़े हुए हैं। कण और परिमित कणों का जन्म। अस्थिर इलेक्ट्रॉन कणों का हल्के कणों में क्षय, ऊर्जा की रिहाई के साथ, उसी नियमितता से मेल खाता है और एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें क्षय उत्पाद क्षय के क्षण में ही पैदा होते हैं और उस क्षण तक मौजूद नहीं होते हैं। इस संबंध में, E. h. का क्षय एक उत्तेजित परमाणु के मुख्य में क्षय के समान है। राज्य और फोटॉन। इलेक्ट्रॉन कणों के क्षय के उदाहरण सेवा कर सकते हैं (कण प्रतीक के ऊपर "टिल्ड" चिन्ह और जो एंटीपार्टिकल से मेल खाता है)।

अंतर। अपेक्षाकृत कम ऊर्जा पर विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाएं [सेंटर-ऑफ-मास सिस्टम (सेमी) में 10 GeV तक] उनकी घटना की तीव्रता में स्पष्ट रूप से भिन्न होती हैं। इसके अनुसार, उन्हें उत्पन्न करने वाली अंतःक्रियाओं को घटनात्मक रूप से कई में विभाजित किया जा सकता है। कक्षाएं: मजबूत बातचीत, विद्युत चुम्बकीय बातचीतऔर कमजोर अंतःक्रिया.सभी ई. एच. के पास, इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण बातचीत.

मजबूत बातचीत एक बातचीत के रूप में सामने आती है, ई। एच के साथ प्रक्रियाओं के लिए एक कट जिम्मेदार है, अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में सबसे बड़ी तीव्रता के साथ आगे बढ़ रहा है। यह सबसे मजबूत कनेक्शन ईएच की ओर जाता है यह मजबूत बातचीत है जो परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के कनेक्शन को निर्धारित करती है और एक अपवाद प्रदान करती है। इन संरचनाओं की ताकत, जो स्थलीय परिस्थितियों में पदार्थ की स्थिरता को रेखांकित करती है।

एल-मैग। इंटरेक्शन को एक इंटरेक्शन के रूप में जाना जाता है, जिसका आधार ई-मैग्न के साथ संबंध है। मैदान। इसके कारण होने वाली प्रक्रियाएं मजबूत बातचीत की प्रक्रियाओं की तुलना में कम तीव्र होती हैं, और इसके द्वारा उत्पन्न ई. एच. कनेक्शन काफ़ी कमजोर होता है। एल-मैग। बातचीत, विशेष रूप से, फोटॉन उत्सर्जन की प्रक्रियाओं के लिए, नाभिक के साथ परमाणु इलेक्ट्रॉनों के बंधन के लिए और अणुओं में परमाणुओं के बंधन के लिए जिम्मेदार है।

कमजोर बातचीत, जैसा कि नाम से ही पता चलता है, ईएच के व्यवहार पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है या उनके राज्य को बदलने की बहुत धीमी प्रक्रिया का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, इस कथन को इस तथ्य से स्पष्ट किया जा सकता है कि न्यूट्रिनो, जो केवल कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं, स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं, उदाहरण के लिए, पृथ्वी और सूर्य की मोटाई। तथाकथित की अपेक्षाकृत धीमी गति के लिए कमजोर बातचीत जिम्मेदार है। अर्ध-स्थिर E. h. एक नियम के रूप में, इन कणों का जीवनकाल 10 -8 -10 -12 s की सीमा में होता है, जबकि E. h. की मजबूत बातचीत के लिए विशिष्ट संक्रमण समय 10 -23 s हैं।

गुरुत्वाकर्षण बातचीत, उनके मैक्रोस्कोपिक के लिए जाना जाता है। अभिव्यक्ति, ई एच के मामले में उनके द्रव्यमान की अत्यधिक छोटीता के कारण विशेषता दूरी~10 -13 सेमी बेहद छोटे प्रभाव देते हैं। उन पर आगे चर्चा नहीं की जाएगी (धारा 7 के अपवाद के साथ)।

"ताकत" दिसम्बर. परस्पर क्रियाओं के वर्गों को लगभग इसी के वर्गों से जुड़े आयाम रहित मापदंडों द्वारा चित्रित किया जा सकता है परस्पर क्रिया स्थिरांक. मजबूत, ई-मैग्न।, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण के लिए। प्रक्रियाओं की ऊर्जा पर प्रोटॉन की बातचीत ~ 1 जीईवी बीसी। सी। एम. ये पैरामीटर 1:10 -2:10 -10:10 -38 के रूप में संबंधित हैं। cf निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है। प्रक्रिया की ऊर्जा इस तथ्य से जुड़ी है कि घटना में। कमजोर बातचीत का सिद्धांत, आयाम रहित पैरामीटर ऊर्जा पर निर्भर करता है। इसके अलावा, दिसम्बर की तीव्रता। प्रक्रियाएं बहुत भिन्न तरीकों से ऊर्जा पर निर्भर करती हैं, और बड़े की ऊर्जाओं पर कमजोर अंतःक्रिया के घटना संबंधी सिद्धांत एम डब्ल्यूइसके साथ में। सी। मी निष्पक्ष होना बंद कर देता है। यह सब संबंधित की ओर जाता है। भूमिका अंतर। बातचीत, आम तौर पर बोलना, बातचीत करने वाले कणों की ऊर्जा में वृद्धि के साथ परिवर्तन, और प्रक्रियाओं की तीव्रता की तुलना के आधार पर कक्षाओं में बातचीत का विभाजन, बहुत अधिक ऊर्जा नहीं होने पर मज़बूती से किया जाता है।

आधुनिक के अनुसार प्रतिनिधित्व, उच्च ऊर्जा पर एम डब्ल्यू(यानी, सेमी में 80 GeV) कमजोर और ई-मैग। बातचीत की तुलना ताकत में की जाती है और एकल की अभिव्यक्ति के रूप में कार्य करती है इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन. 10 16 GeV (तथाकथित मॉडल) से ऊपर अल्ट्राहाई ऊर्जा पर मजबूत एक सहित सभी तीन प्रकार के इंटरैक्शन के स्थिरांक के संभावित समीकरण के बारे में एक आकर्षक धारणा भी सामने रखी गई है। महान एकीकरण).

कुछ प्रकार की बातचीत में भागीदारी के आधार पर, फोटॉन के अपवाद के साथ सभी ई। कणों का अध्ययन किया गया, डब्ल्यू- और Z-बोसॉन, दो मुख्य में विभाजित हैं। समूह: हैड्रोनऔर लेप्टॉन. हैड्रोन मुख्य रूप से इस तथ्य से पहचाने जाते हैं कि वे एल-चुंबकीय और कमजोर इंटरैक्शन के साथ-साथ मजबूत बातचीत में भाग लेते हैं, जबकि लेप्टान केवल एल-चुंबकीय और कमजोर इंटरैक्शन में भाग लेते हैं। (दोनों समूहों के लिए एक सामान्य गुरुत्वाकर्षण संपर्क की उपस्थिति निहित है।) प्रोटॉन द्रव्यमान के परिमाण के क्रम में हैड्रोन द्रव्यमान करीब हैं ( टीआर ) , कभी-कभी इसे कई बार पार कर जाता है। एक बार; मि. हैड्रोन के बीच पी-मेसन का द्रव्यमान है: टीपी 1 / 7 एमपी , । 1975-76 से पहले ज्ञात लेप्टॉन का द्रव्यमान छोटा था (0.1 एमपी) - इसलिए उनका नाम। हालांकि, हाल के आंकड़े भारी एम-लेप्टान के अस्तित्व का संकेत देते हैं जिनका द्रव्यमान लगभग है। दो प्रोटॉन द्रव्यमान।

हैड्रॉन ज्ञात ई. एच. का सबसे व्यापक समूह है इसमें सभी बेरोन और मेसॉन, साथ ही तथाकथित शामिल हैं। अनुनाद (अर्थात्, उल्लिखित 350 e. h. में से अधिकांश)। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, इन कणों की एक जटिल संरचना होती है और वास्तव में इन्हें प्राथमिक नहीं माना जा सकता है। लेप्टान तीन आवेशित (e, m, m) और तीन तटस्थ कणों ( विइ , विएम , विटी)। फोटॉन, डब्ल्यू + और Z 0-बोसॉन मिलकर गेज बोसोन का एक महत्वपूर्ण समूह बनाते हैं जो एल-कमजोर अंतःक्रिया के हस्तांतरण को अंजाम देते हैं। इन अंतिम दो समूहों के कणों की मौलिकता पर अभी तक गंभीरता से सवाल नहीं उठाया गया है।

प्राथमिक कणों के लक्षण

प्रत्येक ई। एच।, इसके अंतर्निहित अंतःक्रियाओं की बारीकियों के साथ, निर्धारित असतत मूल्यों के एक सेट द्वारा वर्णित है। भौतिक मात्रा या गुण। कुछ मामलों में, इन असतत मूल्यों को पूर्णांकों या के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है आंशिक संख्याऔर एक निश्चित सामान्य कारक - माप की एक इकाई; इन नंबरों को कहा जाता है क्वांटम संख्याएंई. एच. और माप की इकाइयों को छोड़ते हुए केवल उन्हें सेट करें।

सभी ई एच - द्रव्यमान की सामान्य विशेषताएं ( टी), आजीवन (टी), स्पिन ( जे) और बिजली। शुल्क ( क्यू).

जीवनकाल टी के आधार पर, ईएच को स्थिर, अर्ध-स्थिर और अस्थिर (अनुनाद) में बांटा गया है। स्थिर, आधुनिक की सटीकता के भीतर। माप हैं इलेक्ट्रॉन (m > 2 · 10 22 वर्ष), प्रोटॉन (m> 5 · 10 32 वर्ष), फोटॉन और सभी प्रकार के न्यूट्रिनो। अर्ध-स्थिर कणों में वे कण शामिल हैं जो ई-चुंबक के कारण क्षय होते हैं। और कमजोर इंटरेक्शन। उनका जीवनकाल एक मुक्त न्यूट्रॉन के लिए 900 s से लेकर S 0 -हाइपरॉन के लिए 10 -20 s तक होता है। अनुनाद कहा जाता है। एह, मजबूत बातचीत के कारण विघटित। उनका चारित्रिक जीवनकाल 10 -22 -10 -24 s है। तालिका में। 1 उन्हें * के साथ चिह्नित किया गया है और एम के बजाय एक अधिक सुविधाजनक मान दिया गया है: अनुनाद की चौड़ाई Г=/т।

स्पिन ई। एच। जेमान का एक पूर्णांक या आधा-पूर्णांक गुणक है। इन इकाइयों में, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और सभी लेप्टानों के लिए p- और K-मेसन का स्पिन 0 के बराबर है जे = 1/2, एक फोटॉन के लिए, पश्चिम बंगाल-और जेड-बोसॉन जे = 1. बड़े घुमाव वाले कण भी होते हैं। ईएच के स्पिन का मूल्य समान (समान) कणों या उनके आंकड़ों (पाउली, 1940) के एक समूह के व्यवहार को निर्धारित करता है। अर्ध-पूर्णांक चक्रण के कण आज्ञा का पालन करते हैं फर्मी - डिराक सांख्यिकी(इसलिए नाम fermions), जिसके लिए कणों की एक जोड़ी (या इस तरह के क्रमपरिवर्तन की एक विषम संख्या) के क्रमपरिवर्तन के संबंध में सिस्टम के वेव फ़ंक्शन की एंटीसिमेट्री की आवश्यकता होती है और इसलिए, आधे-पूर्णांक वाले दो कणों को "निषिद्ध" करता है स्पिन एक ही स्थिति में होना ( पाउली सिद्धांत).पूरे चक्कर के कण मानते हैं आधार - आइंस्टीन सांख्यिकी(इसलिए नाम बोसोन), जिसके लिए कणों के क्रमपरिवर्तन के संबंध में एक तरंग फ़ंक्शन की आवश्यकता होती है और पूर्णांक स्पिन के किसी भी कण को ​​​​एक ही स्थिति में होने की अनुमति देता है। सांख्यिकीय ई। एच के गुण। समान कण।

नहीं ई. कणों को बाईं ओर * के साथ चिह्नित किया गया है। (एक नियम के रूप में, अनुनाद), जिसके लिए समय के बजाय जीवन टी चौड़ाई जी = / टी है। सच्चा तटस्थNye कणों को कणों के बीच में रखा जाता है और एंटीपार्टिकल्स। एक समस्थानिक बहु के सदस्यलैशेस एक लाइन पर स्थित हैं (उन मामलों में, जब बहु के प्रत्येक सदस्य की विशेषताएंकोड़ा, - थोड़ी सी ऊर्ध्वाधर ऑफसेट के साथ)। राज-द्रोहसमता चिह्न पीएंटीबैरियोन के लिए यह संकेत नहीं दिया गया है, के बराबरलेकिन बदलते संकेतों की तरह एस, सी, बीसभी एंटीपार्टिकल्स में से वाई। लेप्टान और मध्यवर्ती बोसोन के लिए, आंतरिक समता एक सटीक (संरक्षित) क्वांटो नहीं हैसंख्या और इसलिए चिह्नित नहीं। कोष्ठक में संख्याएँ दिए गए भौतिक राशियों के अंत में निरूपित करें दिए गए आंकड़ों के अंतिम से संबंधित इन मात्राओं के अर्थ में मौजूदा त्रुटि.

बिजली अध्ययन किए गए E. h. के आवेश (छोड़कर) के पूर्णांक गुणक हैं ई = 1.6 10 -19 सी (4.8 10 -10 सीजीएस), नैश। प्राथमिक विद्युत आवेश. प्रसिद्ध ई.एच. क्यू = 0, + 1, बी 2।

इन राशियों के अलावा, E. h. अतिरिक्त रूप से कई क्वांटम संख्याओं की विशेषता है, जिन्हें कहा जाता है। "आंतरिक"। लेप्टान विशिष्ट हैं। लेपटन संख्या (एल) तीन प्रकार: इलेक्ट्रॉनिक ले, के लिए +1 के बराबर इ -और वी ई, म्यूओनिक एलमी , मी के लिए +1 के बराबर - और विमी, और एलटी टी के लिए +1 के बराबर - और विटी ।

हैड्रोन के लिए एल = 0, और यह लेप्टान से उनके अंतर की एक और अभिव्यक्ति है। बदले में, इसका मतलब है हैड्रोन का हिस्सा तथाकथित के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए। बेरिऑन नंबर बी (| बी | =मैं ) . हैड्रोन के साथ बी = + 1 बेरिऑन का एक उपसमूह बनाता है (इसमें प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, हाइपरॉन शामिल हैं; मंत्रमुग्ध और प्यारे बेरिऑन; बेरिऑन अनुनाद), और हैड्रोन के साथ बी = 0 - मेसॉन का एक उपसमूह (पी-मेसन, के-मेसन, मंत्रमुग्ध और प्यारा मेसॉन, बोसोनिक अनुनाद)। नाम हैड्रोन के उपसमूह ग्रीक से आते हैं। शब्द बरुव - भारी और mEsоV - मध्यम, जो शुरुआत में है। अनुसंधान चरण ई एच परिलक्षित तुलना। तत्कालीन ज्ञात बेरिअन्स और मेसन्स का द्रव्यमान। हाल के आंकड़ों से पता चला है कि बेरोन और मेसॉन के द्रव्यमान तुलनीय हैं। लेप्टान के लिए बी= 0। एक फोटॉन के लिए पश्चिम बंगाल- और जेड-बोसॉन बी= 0 और एल = 0.

अध्ययन किए गए बैरियन और मेसॉन को पहले से ही उल्लिखित सेटों में विभाजित किया गया है: साधारण (गैर-अजीब) कण (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, पी-मेसन), अजीब कण (हाइपरॉन, के-मेसन), मंत्रमुग्ध और प्यारे कण। यह विभाजन हैड्रोन में विशेष क्वांटम संख्याओं की उपस्थिति से मेल खाता है: विषमताएँ एस, आकर्षण सी और आकर्षण (सौंदर्य) बीमान्य मान (मॉड्यूलो) 0, 1, 2, 3 के साथ। साधारण कणों के लिए एस= सी = बी= 0, अजीब कणों के लिए एस 0, सी = बी= 0, मंत्रमुग्ध कणों के लिए С0, बी= 0, और प्यारे के लिए बी O. इन क्वांटम संख्याओं के साथ, क्वांटम संख्या का भी अक्सर उपयोग किया जाता है हाइपरचार्ज Y=B+S+C + bजाहिरा तौर पर, फंडम से अधिक। अर्थ।

पहले से ही साधारण हैड्रोन के पहले अध्ययनों ने उनके बीच कणों के परिवारों की उपस्थिति का पता लगाया जो द्रव्यमान में और बहुत ही समान गुणों के साथ मजबूत बातचीत के संबंध में थे, लेकिन विघटित होने के साथ। विद्युत मूल्य। शुल्क। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (नाभिकीय) ऐसे परिवार का पहला उदाहरण थे। ऐसे परिवारों को बाद में अजीब, मंत्रमुग्ध और प्यारे हैड्रोन के बीच खोजा गया। ऐसे परिवारों में शामिल कणों के गुणों की समानता उनके लिए क्वांटम संख्या के समान मूल्य के अस्तित्व का प्रतिबिंब है - समस्थानिक स्पिन I, जो, सामान्य चक्रण की तरह, पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक मान लेता है। आमतौर पर परिवारों को ही बुलाया जाता है। समस्थानिक गुणक. मल्टीप्लेट में कणों की संख्या एनके साथ जुड़े मैंअनुपात एन = 2मैं+1। एक समस्थानिक के कण। मल्टीप्लेट "प्रक्षेपण" समस्थानिक के मूल्य से एक दूसरे से भिन्न होते हैं। पीछे मैं 3, और संबंधित मान क्यूद्वारा दिए गए हैं

हैड्रोन की एक महत्वपूर्ण विशेषता है आंतरिक समता पीरिक्त स्थान के संचालन से जुड़ा हुआ है। व्युत्क्रम: पीमान लेता है + 1.

कम से कम एक क्वांटम संख्या के गैर-शून्य मान वाले सभी इलेक्ट्रॉन संख्याओं के लिए क्यू, एल, बी, एस, सी, बीसमान द्रव्यमान मान वाले एंटीपार्टिकल्स हैं टी, लाइफटाइम टी, स्पिन जेऔर हैड्रोन समस्थानिक के लिए। पीछे मैं, लेकिन संकेतित क्वांटम संख्याओं के विपरीत चिह्नों के साथ, और विपरीत चिन्ह वाले बेरियनों के लिए, ext. समानता आर. जिन कणों में प्रतिकण नहीं होते, उन्हें कहते हैं। सच्चे तटस्थ कण. सच में तटस्थ हैड्रॉन में एक विशेष है - चार्ज समता(यानी, चार्ज संयुग्मन ऑपरेशन के संबंध में समानता) मूल्यों के साथ सी + 1; ऐसे कणों के उदाहरण हैं p 0- और h-mesons (C=+1), r 0- और f-mesons (C=-1), आदि।

E. h. की क्वांटम संख्याओं को यथातथ्य (अर्थात्, वे जो भौतिक राशियों से संबंधित हैं जो सभी प्रक्रियाओं में संरक्षित हैं) और अयथार्थ (जिसके लिए संगत भौतिक राशियाँ अनेक प्रक्रियाओं में संरक्षित नहीं होती हैं) में विभाजित किया गया है। घुमाना जेएक सख्त संरक्षण कानून से जुड़ा है और इसलिए एक सटीक क्वांटम संख्या है। एक अन्य सटीक क्वांटम संख्या विद्युत है। शुल्क क्यू. माप सटीकता की सीमाओं के भीतर, क्वांटम संख्याएं भी संरक्षित हैं बीऔर एल, हालांकि कोई गंभीर सैद्धांतिक नहीं हैं पूर्वापेक्षाएँ। इसके अलावा मनाया ब्रह्मांड की बेरोन विषमतामैक्स। बेरियन संख्या के संरक्षण का उल्लंघन मानते हुए स्वाभाविक रूप से व्याख्या की जा सकती है में(ए.डी. सखारोव, 1967)। हालाँकि, प्रोटॉन की देखी गई स्थिरता एक प्रतिबिंब है उच्च डिग्रीसंरक्षण सटीकता बीऔर एल(कोई पे + पी 0 क्षय नहीं है, उदाहरण के लिए)। क्षय एम - ई - + जी, एम - एम - + जी, आदि भी नहीं देखे गए हैं। हालांकि, हैड्रोन की अधिकांश क्वांटम संख्याएं गलत हैं। समस्थानिक स्पिन, मजबूत बातचीत में संरक्षित किया जा रहा है, ई-मैग्न में संरक्षित नहीं है। और कमजोर इंटरेक्शन। अजीबता, आकर्षण और आकर्षण मजबूत और एल-मैगन में संरक्षित हैं। बातचीत, लेकिन कमजोर बातचीत में संरक्षित नहीं हैं। कमजोर अंतःक्रिया भी विस्तार को बदल देती है। और प्रक्रिया में शामिल कणों के सेट की चार्ज समता। संयुक्त समानता को बहुत अधिक सटीकता के साथ संरक्षित किया जाता है सीपी (सीपी समता), हालाँकि, इसके कारण होने वाली कुछ प्रक्रियाओं में भी इसका उल्लंघन किया जाता है। गैर-संरक्षण के कारण pl. हैड्रॉन की क्वांटम संख्याएँ स्पष्ट नहीं हैं और, जाहिरा तौर पर, इन क्वांटम संख्याओं की प्रकृति और एल-कमज़ोर इंटरैक्शन की गहरी संरचना के साथ दोनों से जुड़ी हैं।

तालिका में। 1 अधिकतम दिखाता है। लेप्टान और हैड्रोन के समूहों और उनकी क्वांटम संख्या से अच्छी तरह से अध्ययन किए गए इलेक्ट्रॉन कण। विशेष में समूह, गेज बोसोन आवंटित किए जाते हैं। कण और प्रतिकण अलग-अलग दिए गए हैं (बदलें पीएंटीबार्यॉन के लिए संकेत नहीं दिया गया)। ट्रू न्यूट्रल कणों को पहले कॉलम के केंद्र में रखा गया है। एक समस्थानिक के सदस्य। मल्टीप्लेट एक पंक्ति में स्थित होते हैं, कभी-कभी थोड़ी सी शिफ्ट के साथ (उन मामलों में जब मल्टीप्लेट के प्रत्येक सदस्य की विशेषताएं दी जाती हैं)।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, लेप्टान का समूह बहुत छोटा है, और कणों का द्रव्यमान मुख्य है। छोटा। सभी प्रकार के न्यूट्रिनो के द्रव्यमान के लिए, ऊपर से सख्त प्रतिबंध हैं, लेकिन उनके वास्तविक मूल्य क्या हैं, यह देखा जाना बाकी है।

मुख्य ई.एच. का हिस्सा हैड्रॉन से बना है। 60-70 के दशक में ज्ञात ई. घंटों की संख्या में वृद्धि। इस समूह के विस्तार के कारण ही हुआ। हैड्रोन को ज्यादातर अनुनादों द्वारा दर्शाया जाता है। अनुनादों के द्रव्यमान के विकास के साथ स्पिन बढ़ने की प्रवृत्ति पर ध्यान आकर्षित किया जाता है; यह अंतर पर अच्छी तरह से पता लगाया गया है। मेसॉन और बेरोन के समूह दिए गए हैं मैं, एसऔर सी। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि अजीब कण सामान्य कणों की तुलना में कुछ अधिक बड़े पैमाने पर होते हैं, मंत्रमुग्ध कण अजीब लोगों की तुलना में अधिक बड़े पैमाने पर होते हैं, और प्यारे कण मंत्रमुग्ध लोगों की तुलना में अधिक बड़े होते हैं।

प्राथमिक कणों का वर्गीकरण। हैड्रोन का क्वार्क मॉडल

यदि गेज बोसोन और लेप्टान के वर्गीकरण में कोई विशेष समस्या नहीं आती है, तो बड़ी संख्या में हैड्रोन पहले से ही शुरुआत में हैं। 50 के दशक द्रव्यमान के वितरण में पैटर्न की खोज का आधार था और बेरोन और मेसॉन की क्वांटम संख्या, जो उनके वर्गीकरण का आधार बन सकती थी। समस्थानिक का चयन। हैड्रॉन मल्टीप्लेट्स इस दिशा में पहला कदम था। मां के साथ। समस्थानिक में हैड्रोन का समूहन। मल्टीप्लेट्स से जुड़े एक मजबूत इंटरैक्शन समरूपता की उपस्थिति को दर्शाता है समूह रोटेशनअधिक औपचारिक रूप से, एकात्मक समूह के साथ र(2) - एक जटिल द्वि-आयामी अंतरिक्ष में परिवर्तनों का एक समूह [देखें। एसयू समरूपता ( 2 )] . यह माना जाता है कि ये परिवर्तन किसी विशिष्ट तरीके से संचालित होते हैं। आंतरिक अंतरिक्ष - तथाकथित। समस्थानिक सामान्य के अलावा अन्य स्थान। समस्थानिक का अस्तित्व अंतरिक्ष केवल समरूपता के अवलोकन योग्य गुणों में प्रकट होता है। गणित पर। समस्थानिक भाषा। गुणक अपूरणीय हैं समूह अभ्यावेदनसमरूपता र (2).

एक कारक के रूप में समरूपता की अवधारणा जो अपघटन के अस्तित्व को निर्धारित करती है। समूह और परिवार ई. एच. आधुनिक में। सिद्धांत, हैड्रॉन और अन्य ईएच के वर्गीकरण में प्रमुख है। यह माना जाता है कि ext। क्वांटम संख्याएँ ई। एच।, आपको विशेष से जुड़े कणों के कुछ समूहों को संयोजित करने की अनुमति देता है। समरूपता के प्रकार जो विशेष आंतरिक में परिवर्तन की स्वतंत्रता के कारण उत्पन्न होते हैं। रिक्त स्थान। यहीं से नाम आता है। "आंतरिक क्वांटम संख्या"।

सावधानीपूर्वक विचार से पता चलता है कि अजीब और साधारण हैड्रोन एक साथ समस्थानिक की तुलना में समान गुणों वाले कणों के व्यापक संघों का निर्माण करते हैं। गुणक। उन्हें आमतौर पर कहा जाता है supermulti-lashes. देखे गए सुपर-मल्टीप्लेट्स में शामिल कणों की संख्या 8 और 10 है। समरूपता के दृष्टिकोण से, सुपर-मल्टीप्लेट्स की उपस्थिति को मजबूत बातचीत में समरूपता समूह के अस्तित्व की अभिव्यक्ति के रूप में व्याख्या की जाती है जो व्यापक है समूह एसयू( 2) , अर्थात् एकात्मक समूह र(3) - त्रि-आयामी जटिल स्थान [गेल-मैन, वाई। नीमन, 1 9 61] में परिवर्तन समूह; सेमी। समरूपता एसयू (3). संगत सममिति कहलाती है एकात्मक समरूपता। समूह र(3) में, विशेष रूप से, घटक 8 और 10 की संख्या के साथ अलघुकरणीय अभ्यावेदन है, जो देखे गए सुपरमल्टीप्लेट्स के साथ जुड़ा हो सकता है: एक ऑक्टेट और एक डिक्यूपलेट। सुपरमल्टीप्लेट्स के उदाहरण समान मूल्यों वाले कणों के निम्नलिखित समूह हैं जेपी(यानी मूल्यों के समान जोड़े के साथ जेऔर पी):

समस्थानिक की तुलना में एकात्मक समरूपता कम सटीक है। समरूपता। इसके अनुसार, ऑक्टेट और डिक्यूप्लेट्स में शामिल कणों के द्रव्यमान में अंतर काफी महत्वपूर्ण है। इसी कारण से, बहुत बड़े द्रव्यमान वाले इलेक्ट्रॉन कणों के लिए हैड्रोन का सुपरमल्टीप्लेट में विभाजन करना अपेक्षाकृत आसान है। बड़े पैमाने पर, जब कई अंतर होते हैं। समान द्रव्यमान वाले कण, इस विभाजन को लागू करना अधिक कठिन है।

निश्चित मामलों के अनुरूप निश्चित आयामों के चयनित सुपरमल्टी-प्लेट्स के हैड्रोन के बीच जांच। एकात्मक समूह का प्रतिनिधित्व र(3), हैड्रोन में विशेष संरचनात्मक तत्वों के अस्तित्व के बारे में सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष की कुंजी थी - क्वार्क.

यह परिकल्पना कि देखे गए हैड्रोन एक असामान्य प्रकृति के कणों से बने हैं - क्वार्क ले जाने वाले स्पिन 1 / 2, जिनकी एक मजबूत सहभागिता है, लेकिन एक ही समय में नहीं वर्ग से संबंधित 1964 में हैड्रॉन्स को जी. ज़्विग द्वारा और स्वतंत्र रूप से गेल-मान द्वारा प्रस्तुत किया गया था (cf. क्वार्क मॉडल). क्वार्क का विचार मैथ द्वारा सुझाया गया था। एकात्मक समूहों के प्रतिनिधित्व की संरचना। मा-उन्हें। औपचारिकता समूह के सभी प्रतिनिधित्वों का वर्णन करने की संभावना को खोलती है रवि) (और, फलस्वरूप, सभी संबद्ध हैड्रॉन मल्टीप्लेट्स) सरलतम (फंडम।) समूह प्रतिनिधित्व के गुणन के आधार पर एनअवयव। इन घटकों से जुड़े विशेष कणों के अस्तित्व को स्वीकार करना केवल आवश्यक है, जो समूह के विशेष मामले के लिए ज़्विग और गेल-मान द्वारा किया गया था। एसयू( 3) . इन कणों को क्वार्क कहा गया।

मेसॉन और बेरिऑन की विशिष्ट क्वार्क रचना इस तथ्य से ली गई थी कि मेसॉन, एक नियम के रूप में, 8 के बराबर कणों की संख्या के साथ सुपरमल्टीप्लेट्स में शामिल हैं, और बेरिऑन - 8 और 10. यह पैटर्न आसानी से पुन: उत्पन्न होता है यदि हम मानते हैं कि मेसॉन प्रतीकात्मक रूप से एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क से बना है: एम = (क्यू) , और बेरिऑन प्रतीकात्मक रूप से तीन क्वार्क से बना है: बी = (qqq). समूह के गुणों के आधार पर र(3) 9 मेसॉन 1 और 8 कणों के सुपरमल्टीप्लेट में विभाजित होते हैं, और 27 बेरोन सुपरमल्टीप्लेट में विभाजित होते हैं जिनमें 1, 10, और दो बार 8 कण होते हैं, जो ऑक्टेट और डिक्यूपलेट के देखे गए पृथक्करण की व्याख्या करता है।

टी। ओ।, 60 के प्रयोगों से पता चला। साधारण और अजीब हैड्रोन से बने सुपरमल्टीप्लेट्स के अस्तित्व ने इस निष्कर्ष पर पहुँचाया कि ये सभी हैड्रोन 3 क्वार्क से बने हैं, जिन्हें आमतौर पर निरूपित किया जाता है मैं, डी, एस(तालिका 2)। उस समय ज्ञात सभी तथ्य इस प्रस्ताव से पूरी तरह सहमत थे।

टैब। 2.-क्वार्क के लक्षण

* प्रारंभिक प्रयोगात्मक मूल्यांकन.

साई-कणों और फिर अपसिलॉन कणों, मंत्रमुग्ध और मंत्रमुग्ध हैड्रोन की बाद की खोज से पता चला कि तीन क्वार्क उनके गुणों की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं और दो अन्य प्रकार के क्वार्कों के अस्तित्व को स्वीकार करना आवश्यक है। सीऔर बी, नए क्वांटम नंबर लेकर: आकर्षण और सुंदरता। हालांकि, यह परिस्थिति क्वार्क मॉडल के मूलभूत सिद्धांतों को हिला नहीं पाई। विशेष रूप से, केंद्र संरक्षित किया गया था। हैड्रोन की संरचना के उनके चित्र के बिंदु: एम = (क्यू), बी = (qqq). इसके अलावा, यह साई- और अपसिलॉन-कणों की क्वार्क संरचना की धारणा के आधार पर था कि भौतिक देना संभव था। उनके बड़े पैमाने पर असामान्य गुणों की व्याख्या।

ऐतिहासिक रूप से, साई और अपसिलॉन कणों की खोज के साथ-साथ नए प्रकार के मंत्रमुग्ध और प्यारे हैड्रोन की खोज की गई थी। मील का पत्थरसभी प्रबल अंतःक्रियात्मक कणों की क्वार्क संरचना के बारे में विचारों के अभिकथन में। आधुनिक के अनुसार सैद्धांतिक मॉडल (नीचे देखें), किसी को एक और - छठे के अस्तित्व की उम्मीद करनी चाहिए टी-क्वार्क, जिसे 1995 में खोजा गया था।

हैड्रोन और मैट की उपरोक्त क्वार्क संरचना। फंडम से जुड़ी वस्तुओं के रूप में क्वार्क के गुण। समूह प्रतिनिधित्व रवि), क्वार्कों की निम्नलिखित क्वांटम संख्याओं की ओर ले जाते हैं (तालिका 2)। बिजली के असामान्य (आंशिक) मूल्यों पर ध्यान आकर्षित किया जाता है। शुल्क क्यू, और में, जो किसी भी अध्ययन किए गए E. h. में प्रत्येक प्रकार के क्वार्क के लिए सूचकांक के साथ नहीं पाए जाते हैं क्ष मैं (मैं= 1, 2, 3, 4, 5, 6) क्वार्क का एक विशेष लक्षण जुड़ा है - रंग, जो देखे गए हैड्रोन के पास नहीं है। सूचकांक 1, 2, 3, यानी प्रत्येक प्रकार के क्वार्क पर मान लेता है ( क्ष मैं) तीन किस्मों द्वारा दर्शाया गया है क्यूए मैं. रंग बदलने पर प्रत्येक प्रकार के क्वार्क की क्वांटम संख्या नहीं बदलती है, इसलिए तालिका। 2 किसी भी रंग के क्वार्क पर लागू होता है। जैसा कि बाद में दिखाया गया है, मात्राएँ क्यूए (प्रत्येक के लिए मैं) उनके परिवर्तनों के संदर्भ में बदलते समय। संपत्तियों को फंडम के घटकों के रूप में माना जाना चाहिए। दूसरे समूह का प्रतिनिधित्व र(3), रंग, एक रंग त्रि-आयामी अंतरिक्ष में काम कर रहा है [देखें। एसयू रंग समरूपता(3)].

रंग को पेश करने की आवश्यकता क्वार्कों की प्रणाली के वेव फ़ंक्शन के एंटीसिमेट्री की आवश्यकता से होती है जो बेरोन बनाते हैं। क्वार्क, स्पिन 1/2 कणों के रूप में, फर्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करना चाहिए। इस बीच, वहाँ बेरियान से बना है तीन समानक्वार्क एक ही स्पिन अभिविन्यास के साथ: डी ++ (), डब्ल्यू - (), जो क्वार्क के क्रमपरिवर्तन के संबंध में स्पष्ट रूप से सममित हैं, यदि उत्तरार्द्ध में पूरक नहीं है। आज़ादी की श्रेणी। ऐसा जोड़। स्वतंत्रता की डिग्री रंग है। रंग को देखते हुए, आवश्यक एंटीसिमेट्री आसानी से बहाल हो जाती है। मेसॉन और बेरोन की संरचनात्मक संरचना के परिष्कृत कार्य इस तरह दिखते हैं:

जहां e abg पूरी तरह से एंटीसिमेट्रिक टेन्सर है ( लेवी-ची-वीटा प्रतीक)(1/ 1/ - सामान्यीकरण कारक)। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि न तो मेसन और न ही बेरोन रंग सूचक (कोई रंग नहीं) ले जाते हैं और जैसा कि कभी-कभी कहा जाता है, "सफेद" कण होते हैं।

तालिका में। 2 केवल "प्रभावी" क्वार्क द्रव्यमान दिखाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि मुक्त अवस्था में क्वार्क, उनके लिए कई सावधानीपूर्वक खोजों के बावजूद, नहीं देखे गए हैं। यह, वैसे, क्वार्क की एक और विशेषता को पूरी तरह से नए, असामान्य प्रकृति के कणों के रूप में प्रकट करता है। इसलिए, क्वार्क जनसमूह पर कोई सीधा डेटा नहीं है। क्वार्कों के द्रव्यमान का केवल अप्रत्यक्ष अनुमान है, जिसे उनके अपघटन से निकाला जा सकता है। हैड्रोन (उत्तरार्द्ध के द्रव्यमान सहित) की विशेषताओं में गतिशील अभिव्यक्तियाँ, साथ ही अपघटन में। हैड्रॉन (क्षय, आदि) के साथ होने वाली प्रक्रियाएं। मास के लिए टी-क्वार्क, एक प्रारंभिक प्रयोग दिया गया है। श्रेणी।

अपघटन के कारण सभी प्रकार के हैड्रोन उत्पन्न होते हैं। युग्म मैं-, डी-, एस-, एस- और बी-क्वार्क बंधे हुए राज्यों का निर्माण करते हैं। साधारण हैड्रोन केवल निर्मित राज्यों से मेल खाते हैं और- और डी-क्वार्क [मेसन के लिए संयोजन की संभावित भागीदारी के साथ ( एस.), (साथ) और ( बी)]। साथ में बंधी हुई अवस्था में उपस्थिति यू- और डी-क्वार्क, एक एस-, के साथ- या बी-क्वार्क का अर्थ है कि संबंधित हैड्रोन अजीब है ( एस= - 1), मंत्रमुग्ध (सी = + 1) या आराध्य ( बी= - 1). एक बैरियन में दो या तीन हो सकते हैं एस-क्वार्क (क्रमशः साथ- और बी-क्वार्क), यानी, दो बार और तीन बार अजीब (आकर्षक, प्यारा) बेरियन संभव हैं। संयोजनों की भी अनुमति है। नंबर एस- और साथ-, बी-क्वार्क्स (विशेष रूप से बेरोन्स में), जो हैड्रोन के "हाइब्रिड" रूपों (अजीब तरह से आकर्षक, अजीब तरह से आकर्षक) के अनुरूप हैं। जाहिर है, और भी एस-, के साथ- या बी-क्वार्क में एक हैड्रोन होता है, जितना अधिक द्रव्यमान होता है। यदि हम हैड्रोन की जमीनी (अप्रकाशित) अवस्थाओं की तुलना करते हैं, तो यह ठीक वही तस्वीर है जो देखी गई है (तालिका 1)।

चूंकि क्वार्क का चक्रण 1 है / 2, हैड्रोन की उपरोक्त क्वार्क संरचना के परिणाम के रूप में मेसन के लिए एक पूर्णांक स्पिन और बेरोन के लिए एक आधा-पूर्णांक स्पिन है, प्रयोग के पूर्ण अनुसार। इस मामले में, कक्षीय गति के अनुरूप राज्यों में एल= 0, विशेष रूप से मुख्य में। राज्यों, मेसन स्पिन का मान 0 या 1 होना चाहिए (क्वार्क स्पिन के समानांतर और समांतर अभिविन्यास के लिए), और बेरोन के स्पिन: 1 / 2 या 3/2 (स्पिन कॉन्फ़िगरेशन के लिए और ). यह मानते हुए कि आंतरिक क्वार्क-एंटीक्वार्क प्रणाली की समता ऋणात्मक है, मान जेपीमेसन्स के लिए एल= 0 बेरियन के लिए 0 - और 1 - के बराबर हैं: 1/2 + और 3/2 +। यह वे मूल्य हैं जो हैड्रोन के लिए देखे जाते हैं जिनका दिए गए मूल्यों पर सबसे छोटा द्रव्यमान होता है मैंऔर एस, साथ, बी.

एक उदाहरण के रूप में, तालिका में। 3 और 4 मेसॉन की क्वार्क रचना दिखाते हैं जेपी= 0 - और बेरियन जे पी = 1 / 2 + (क्वार्क रंगों पर आवश्यक योग हर जगह ग्रहण किया जाता है)।

टैब। 3.- अध्ययन किए गए मेसॉन की क्वार्क रचना साथ जेपी=0 - ()

टैब। 4.- अध्ययन किए गए बेरोनों की क्वार्क रचना साथ जेपी= 1/2 + ()

ध्यान दें।प्रतीक () का अर्थ है के संबंध में सममितीकरण परिवर्तनशील कण; प्रतीक - एंटीसिमेट्रिजेशन.

टी. ओ., प्रकृति का क्वार्क मॉडल। तरीका मुख्य की उत्पत्ति की व्याख्या करता है। हैड्रोन के समूह और उनकी देखी गई क्वांटम संख्याएँ। एक अधिक विस्तृत गतिशील विचार भी हमें दिसंबर के भीतर जनता के बीच के संबंध में कई उपयोगी निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है। हैड्रोन के परिवार।

सबसे छोटे द्रव्यमान और स्पिन के साथ हैड्रोन की बारीकियों को सही ढंग से व्यक्त करना, प्रकृति का क्वार्क मॉडल। एक तरह से बड़ी संख्या में हैड्रोन और उनके बीच प्रतिध्वनि की प्रबलता की भी व्याख्या करता है। हैड्रोन की बहुलता उनकी जटिल संरचना और अस्तित्व के अपघटन की संभावना का प्रतिबिंब है। क्वार्क सिस्टम की उत्तेजित अवस्थाएँ। क्वार्क प्रणालियों के सभी उत्साहित राज्य अंतर्निहित राज्यों के साथ मजबूत बातचीत के कारण तेजी से संक्रमण के संबंध में अस्थिर हैं। वे आधार बनाते हैं। कुछ प्रतिध्वनि। अनुनादों का एक छोटा सा अंश भी क्वार्क सिस्टम हैं समानांतर स्पिन के साथ (डब्ल्यू - के अपवाद के साथ)। क्वार्क कॉन्फ़िगरेशन मुख्य से संबंधित स्पिन के एंटीपैरल समानांतर अभिविन्यास के साथ। स्थितियाँ अर्ध-स्थिर हैड्रोन और एक स्थिर प्रोटॉन बनाती हैं।

रोटेशन में बदलाव के कारण क्वार्क सिस्टम की उत्तेजना दोनों होती है। क्वार्क की गति (कक्षीय उत्तेजन), और उनके स्थान में परिवर्तन के कारण। स्थान (रेडियल उत्तेजना)। पहले मामले में, सिस्टम के द्रव्यमान में वृद्धि कुल स्पिन में बदलाव के साथ होती है जेऔर समता पीप्रणाली, दूसरे मामले में, द्रव्यमान में वृद्धि बिना बदलाव के होती है जेपी .

क्वार्क मॉडल तैयार करते समय क्वार्क को काल्पनिक माना जाता था। संरचनात्मक तत्व, हैड्रोन के एक बहुत ही सुविधाजनक विवरण की संभावना को खोलना। इसके बाद के वर्षों में, प्रयोग किए गए जिससे क्वार्क को हैड्रोन के अंदर वास्तविक भौतिक संरचनाओं के रूप में बोलना संभव हो गया। बहुत बड़े कोणों पर न्यूक्लियंस द्वारा इलेक्ट्रॉनों के बिखरने पर पहले प्रयोग थे। ये प्रयोग (1968), क्लासिक की याद दिलाते हैं। परमाणुओं द्वारा a-कणों के प्रकीर्णन पर रदरफोर्ड के प्रयोगों ने न्यूक्लियॉन के अंदर बिंदु आवेशों की उपस्थिति का खुलासा किया। गठन (देखें पार्टन) इन प्रयोगों के डेटा की तुलना न्यूक्लियॉन्स (1973-75) द्वारा न्यूट्रिनो के प्रकीर्णन पर समान डेटा के साथ cf के बारे में निष्कर्ष निकालना संभव बना दिया। बिजली के वर्ग का आकार इन बिंदु संरचनाओं का प्रभार। परिणाम अपेक्षित आंशिक मान (2/3) 2 के करीब था इ 2 और (1/3) 2 इ 2. एक इलेक्ट्रॉन और पॉजिट्रॉन के विनाश के दौरान हैड्रॉन उत्पादन की प्रक्रिया का अध्ययन, जो संभवतः निम्नलिखित चरणों से गुजरता है:

तथाकथित हैड्रोन के दो समूहों की उपस्थिति का संकेत दिया। जेट्स (देखें हैड्रोन जेट), प्रत्येक परिणामी क्वार्क के साथ आनुवंशिक रूप से जुड़ा हुआ है, और क्वार्क के चक्रण को निर्धारित करना संभव बनाता है। यह 1/2 के बराबर निकला। कुल गणनाइस प्रक्रिया में उत्पादित हैड्रोन की संख्या भी इंगित करती है कि मध्यवर्ती अवस्था में प्रत्येक प्रकार के क्वार्क को तीन किस्मों द्वारा दर्शाया जाता है, अर्थात क्वार्क तिरंगे होते हैं।

T. o., सैद्धांतिक के आधार पर दी गई क्वार्क की क्वांटम संख्या। विचार, एक व्यापक प्रयोग प्राप्त किया। पुष्टि। क्वार्क ने वास्तव में नए ई. कणों की स्थिति हासिल कर ली है और पदार्थ के दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले रूपों के लिए सच्चे ई. कणों की भूमिका के लिए गंभीर दावेदार हैं। ज्ञात प्रकार के क्वार्कों की संख्या कम है। लंबाई तक<=10 -16 см кварки выступают как точечные бесструктурные образования. Бесструктурность кварков, конечно, может отражать лишь достигнутый уровень исследования этих материальных образований. Однако ряд специфич. особенностей кварков даёт известные основания предполагать, что кварки являются частицами, замыкающими цепь структурных составляющих сильновзаимодействующей материи.

क्वार्क अन्य सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों से इस मायने में भिन्न हैं कि वे स्पष्ट रूप से एक मुक्त अवस्था में मौजूद नहीं हैं, हालांकि एक बाध्य अवस्था में उनके अस्तित्व के स्पष्ट प्रमाण हैं। क्वार्कों की यह विशेषता विशेष कणों के आदान-प्रदान से उत्पन्न उनकी बातचीत की बारीकियों से जुड़ी होने की सबसे अधिक संभावना है - ग्लुओन, इस तथ्य के लिए अग्रणी कि उनके बीच आकर्षण बल दूरी के साथ कमजोर नहीं पड़ते। परिणामस्वरूप, क्वार्कों को एक दूसरे से अलग करने के लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो स्पष्ट रूप से असंभव है (तथाकथित कारावास या क्वार्कों को फंसाने का सिद्धांत; नीचे देखें)। रंग प्रतिधारणवास्तव में, जब क्वार्कों को एक दूसरे से अलग करने की कोशिश की जाती है, तो एक पूरक का निर्माण होता है। हैड्रोन (क्वार्क का तथाकथित हैड्रोनाइजेशन)। मुक्त अवस्था में क्वार्कों को देखने की असंभवता उन्हें पदार्थ की पूरी तरह से नई प्रकार की संरचनात्मक इकाइयाँ बनाती है। उदाहरण के लिए, यह स्पष्ट नहीं है कि क्या इस मामले में क्वार्क के घटक भागों के बारे में सवाल उठाना संभव है और क्या पदार्थ के संरचनात्मक घटकों का क्रम बाधित होता है। उपरोक्त सभी इस निष्कर्ष की ओर ले जाते हैं कि क्वार्क, लेप्टान और गेज बोसोन के साथ, जिनमें संरचना के अवलोकन योग्य संकेत भी नहीं हैं, ईएच का एक समूह बनाते हैं, जिसके पास सच्चे ई की भूमिका का दावा करने का सबसे बड़ा कारण है। एच।

प्राथमिक कण और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत। मानक इंटरेक्शन मॉडल

आधुनिक में ईएच के गुणों और इंटरैक्शन का वर्णन करने के लिए। प्राणियों का सिद्धांत। भौतिक क्षेत्र की अवधारणा क्या मायने रखती है, जो प्रत्येक कण को ​​​​आबंटित की जाती है। क्षेत्र विशिष्ट है। अंतरिक्ष में वितरित पदार्थ का रूप; यह एक f-tion द्वारा वर्णित है, जो स्पेस-टाइम में सभी बिंदुओं पर दिया गया है और एक निश्चित है। ट्रांसफार्मर परिवर्तन के संबंध में गुण लॉरेंज समूह(स्केलर, स्पिनर, वेक्टर, आदि) और "आंतरिक" समूह। समरूपता (आइसोटोपिक स्केलर, आइसोटोपिक स्पिनर, आदि)। एल-मैग। एक ऐसा क्षेत्र जिसमें चार आयामी वेक्टर के गुण होते हैं एएम ( एक्स)(m= 1, 2, 3, 4) - ऐतिहासिक रूप से भौतिक का पहला उदाहरण। खेत। E.h से जुड़े क्षेत्र क्वांटम प्रकृति के होते हैं, यानी उनकी ऊर्जा और संवेग अलग-अलग क्षेत्रों के एक सेट से बने होते हैं। अंश - क्वांटा, और कुल ऊर्जा ई कऔर गति पी केक्वांटम विशेष के अनुपात से संबंधित हैं। सापेक्षता: ई 2 क = पी 2 के एस 2 + टी 2 साथ 4। ऐसा प्रत्येक क्वांटम द्रव्यमान के साथ एक E. h. है टी, दी गई ऊर्जा ई के साथ कऔर गति पी के. क्वांटा ई-मैग्ना। क्षेत्र फोटॉन हैं, अन्य क्षेत्रों के क्वांटा अन्य सभी ज्ञात ईएच मा-विषयों के अनुरूप हैं। क्वांटम फील्ड थ्योरी (क्यूएफटी) का तंत्र प्रत्येक अंतरिक्ष-समय बिंदु पर एक कण के जन्म और विनाश का वर्णन करना संभव बनाता है।

रूपांतरण। फ़ील्ड गुण मुख्य निर्धारित करते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल इकाइयों की क्वांटम संख्या। लोरेंत्ज़ समूह के परिवर्तनों के संबंध में परिवर्तन गुण कणों के स्पिन को निर्धारित करते हैं: एक स्केलर एक स्पिन से मेल खाता है जे = 0, spinor- घुमाना जे = 1 / 2, वेक्टर - स्पिन जे = 1 आदि। रूपांतरण। "आंतरिक" परिवर्तनों के संबंध में फ़ील्ड के गुण। रिक्त स्थान ("चार्ज स्पेस", "आइसोटोपिक स्पेस", "यूनिटरी स्पेस", "कलर स्पेस") इस तरह के क्वांटम नंबरों के अस्तित्व को निर्धारित करते हैं एल, बी, आई, एस, साथ, बी, क्वार्क और ग्लून्स के लिए भी रंग। "इंट" का परिचय। सिद्धांत के तंत्र में रिक्त स्थान अभी भी एक विशुद्ध रूप से औपचारिक तकनीक है, जो कि भौतिक के आयाम के संकेत के रूप में काम कर सकता है। अंतरिक्ष-समय, जो ई। एच। के गुणों में परिलक्षित होता है, वास्तव में चार से अधिक है - अर्थात। स्पेस-टाइम के आयाम से अधिक, सभी मैक्रोस्कोपिक की विशेषता। भौतिक प्रक्रियाओं।

E. h. का द्रव्यमान परिवर्तन से प्रत्यक्ष रूप से संबंधित नहीं है। फील्ड गुण। यह उनकी अतिरिक्त विशेषता है, जिसकी उत्पत्ति पूरी तरह से समझ में नहीं आती है।

E. h. के साथ होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए, QFT उपयोग करता है Lagrangian औपचारिकता।में Lagrangians, कणों के संपर्क में शामिल क्षेत्रों से निर्मित, कणों के गुणों और उनके व्यवहार की गतिशीलता के बारे में सारी जानकारी शामिल है। Lagrangian में दो Ch शामिल हैं। शर्तें: Lagrangian, मुक्त क्षेत्रों के व्यवहार का वर्णन, और अंतःक्रिया के Lagrangian, रिश्ते के अपघटन को दर्शाता है। फ़ील्ड और ई को परिवर्तित करने की संभावना। एच। सटीक रूप का ज्ञान, सिद्धांत रूप में, उपकरण का उपयोग करने की अनुमति देता है बिखरने वाले मैट्रिक्स (एस-मैट्रिसेस), कणों के प्रारंभिक सेट से कणों के दिए गए परिमित सेट तक संक्रमण की संभावनाओं की गणना करें, जो उनके बीच विद्यमान अंतःक्रिया के प्रभाव में होता है। इस प्रकार, एक संरचना की स्थापना जो मात्राओं की संभावना को खोलती है। ई। एच। के साथ प्रक्रियाओं का विवरण केंद्र में से एक है। केटीपी के कार्य।

जीव। इस समस्या को हल करने में प्रगति 50-70 के दशक में हासिल की गई थी। यांग और मिल्स के पहले से उल्लिखित कार्य में तैयार किए गए वेक्टर गेज क्षेत्रों के विचार के विकास के आधार पर। सर्वविदित स्थिति से शुरू करते हुए कि प्रयोगात्मक रूप से देखा गया कोई भी संरक्षण कानून एक निश्चित समरूपता समूह के परिवर्तनों के संबंध में प्रणाली का वर्णन करने वाले लैग्रैंगियन के आक्रमण से जुड़ा हुआ है ( नोथेर प्रमेय), यांग और मिल्स ने मांग की कि यह निश्चरता स्थानीय रूप से संतुष्ट हो, यानी अंतरिक्ष-समय में एक बिंदु पर परिवर्तनों की मनमानी निर्भरता के लिए हो। यह पता चला कि इस आवश्यकता की पूर्ति, जो शारीरिक रूप से इस तथ्य से संबंधित है कि बातचीत को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक तुरंत प्रेषित नहीं किया जा सकता है, केवल संरचना में एक विशेष Lagrangian की शुरूआत के साथ संभव है। वेक्टर प्रकृति के गेज फ़ील्ड, डीईएफ़। समरूपता समूह के परिवर्तनों के तहत रूपांतरण। इसके अलावा, मुक्त Lagrangian की संरचनाएं इस दृष्टिकोण से निकटता से जुड़ी हुई हैं: साधनों में ज्ञान। माप पूर्व निर्धारित रूप

बाद की परिस्थिति इस तथ्य के कारण है कि स्थानीय की आवश्यकता गेज इनवेरियनकेवल तभी संतुष्ट हो सकता है जब सभी डेरिवेटिव्स मुक्त क्षेत्रों में कार्य कर रहे हों, प्रतिस्थापन यहाँ जी- अंतःक्रिया स्थिर; वीए एम - अंशांकन क्षेत्र; टीए - मुक्त क्षेत्र के अनुरूप मैट्रिक्स प्रतिनिधित्व में समरूपता समूह के जनरेटर; आर- समूह का आकार।

संशोधित Lagrangian में जो कहा गया है, उसके आधार पर कड़ाई से परिभाषित शब्द स्वतः उत्पन्न होते हैं। नए पेश किए गए गेज फ़ील्ड के साथ मूल रूप से शामिल क्षेत्रों की बातचीत का वर्णन करने वाली संरचनाएं। इस मामले में, गेज क्षेत्र प्रारंभिक क्षेत्रों के बीच बातचीत के वाहक की भूमिका निभाते हैं। बेशक, चूंकि लैग्रैन्जियन में नए गेज फ़ील्ड दिखाई दिए हैं, मुक्त लैग्रैंगियन को उनके साथ जुड़े एक शब्द से पूरक होना चाहिए और ऊपर वर्णित संशोधन प्रक्रिया के अधीन होना चाहिए। यदि गेज इनवेरियन का सख्ती से पालन किया जाता है, तो गेज फ़ील्ड शून्य द्रव्यमान वाले बोसोन के अनुरूप होते हैं। जब समरूपता टूट जाती है, तो बोसोन का द्रव्यमान अशून्य होता है।

इस तरह के दृष्टिकोण में, लैग्रैजियन के निर्माण का कार्य जो परस्पर क्रिया करने वाले क्षेत्रों की गतिशीलता को दर्शाता है, अनिवार्य रूप से फ़ील्ड्स की प्रणाली के सही चयन के लिए कम हो जाता है जो प्रारंभिक मुक्त लैग्रैजियन बनाते हैं और इसके आकार को ठीक करते हैं। उत्तरार्द्ध, हालांकि, लोरेंत्ज़ समूह के संबंध में दिए गए परिवर्तन गुणों के लिए, विशिष्ट रूप से सापेक्षतावादी आक्रमण की आवश्यकता और स्पष्ट आवश्यकता से निर्धारित होता है कि केवल संरचनाएं जो क्षेत्रों में द्विघात हैं।

इस प्रकार, गतिकी का वर्णन करने के लिए मुख्य बात यह है कि प्राथमिक क्षेत्रों की एक प्रणाली को चुनने का प्रश्न है, अर्थात, वास्तव में, सभी एक ही केंद्र। भौतिकी का प्रश्न ई। एच।: "पदार्थ के देखे गए कणों के विवरण में कौन से कण (और, तदनुसार, क्षेत्र) को सबसे मौलिक (प्रारंभिक) माना जाना चाहिए?"।

आधुनिक सिद्धांत, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, 1/2 घुमाव वाले संरचनाहीन कणों के रूप में एकल: क्वार्क और लेप्टान। इस तरह की पसंद चुनाव के मजबूत और बिजली-कमजोर इंटरैक्शन का वर्णन करने के लिए एक बहुत ही सफल योजना बनाने के लिए, स्थानीय गेज इनवेरियन के सिद्धांत पर भरोसा करते हुए संभव बनाता है। मानक मॉडल।

मॉडल मुख्य रूप से इस धारणा से आगे बढ़ता है कि मजबूत बातचीत में एक सटीक समरूपता होती है एसयू सी(3), "रंग" त्रि-आयामी अंतरिक्ष में परिवर्तनों के अनुरूप। यह माना जाता है कि क्वार्क मौलिक सिद्धांतों के संदर्भ में रूपांतरित होते हैं। समूह प्रतिनिधित्व एसयू सी(3)। क्वार्क Lagrangian के लिए स्थानीय गेज इनवेरियन की आवश्यकता की पूर्ति आठ द्रव्यमान गेज बोसोन के सिद्धांत की संरचना में उपस्थिति की ओर ले जाती है, जिसे ग्लून्स कहा जाता है, क्वार्क (और एक दूसरे के साथ) के साथ बातचीत सख्ती से परिभाषित होती है। तरीका (फ्रिट्ज़स्च और गॉल-मैन, 1972)। इस आधार पर विकसित मजबूत अंतःक्रिया का वर्णन करने की योजना को बुलाया गया। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स. उसकी भविष्यवाणियों की सत्यता की कई लोगों ने पुष्टि की है। प्रयोग, जिसमें ग्लून्स के अस्तित्व के पुख्ता सबूत शामिल हैं। यह मानने के गंभीर कारण भी हैं कि क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स के उपकरण में कारावास की घटना के लिए एक स्पष्टीकरण शामिल है।

कमजोर अंतःक्रिया के सिद्धांत के निर्माण में, इस तथ्य का उपयोग किया गया था कि समान लेप्टान संख्या वाले लेप्टानों के जोड़े का अस्तित्व ( एल ई, एल वी, एलटी), लेकिन अलग बिजली के साथ। चार्ज (ई - , वी ई; एम - , विएम टी - , विएम) तथाकथित के समूह से जुड़े समरूपता के प्रकटन के रूप में व्याख्या की जा सकती है। कमजोर आइसोस्पिन रसीएल (2), और जोड़े को खुद को इस समूह के स्पिनर (डबल) प्रतिनिधित्व के रूप में मानते हैं। कमजोर अंतःक्रिया में भाग लेने वाले क्वार्कों के जोड़े के लिए भी इसी तरह की व्याख्या संभव है। हम ध्यान दें कि, इस योजना के ढांचे के भीतर, क्वार्क की भागीदारी के साथ कमजोर बातचीत बीअनिवार्य रूप से इस निष्कर्ष की ओर ले जाता है कि इसमें एक समस्थानिक पार्टनर क्वार्क है टी, एक जोड़ी का गठन ( टी, बी). कमजोर अंतःक्रिया डीईएफ़ द्वारा अलगाव। helicity(बाएं) इसमें भाग लेने वाले फर्मियंस को अतिरिक्त रूप से समरूपता के अस्तित्व की अभिव्यक्ति के रूप में माना जा सकता है यूसीएल (1) एक कमजोर हाइपरचार्ज से जुड़ा है वाईएसएल। इस स्थिति में, बाएँ और दाएँ fermions को अलग-अलग हाइपरचार्ज मान असाइन किए जाने चाहिए वाईसीएल, और सही fermions समस्थानिक अदिश के रूप में माना जाना चाहिए। अपनाए गए निर्माण में, संबंध स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है क्यू = मैं 3 सीएल + 1/2 वाईसीएल, जो हम पहले ही हैड्रॉन से मिल चुके हैं।

इस प्रकार, लेप्टान और क्वार्क की एल-कमजोर बातचीत का एक सावधानीपूर्वक विश्लेषण यह प्रकट करना संभव बनाता है कि उनके पास समूह के अनुरूप एक समरूपता (ध्यान देने योग्य, हालांकि, टूटा हुआ) है। रएसएल (2) यूसीएल ( 1) . यदि हम इस समरूपता के उल्लंघन की उपेक्षा करते हैं और स्थानीय गेज इनवेरियन की सख्त स्थिति का उपयोग करते हैं, तो क्वार्क और लेप्टान की कमजोर बातचीत का एक सिद्धांत उत्पन्न होता है, जिसमें चार द्रव्यमान रहित बोसॉन (दो आवेशित और दो तटस्थ) और दो अंतःक्रियात्मक स्थिरांक दिखाई देते हैं। समूह रएसएल (2) और यूएसएल (1)। इस सिद्धांत में, आवेश के साथ परस्पर क्रिया के अनुरूप Lagrangian की शर्तें। बोसोन ज्ञात संरचना को सही ढंग से पुन: पेश करते हैं आवेशित धाराएँ, लेकिन कमजोर प्रक्रियाओं में देखी गई शॉर्ट-रेंज कार्रवाई प्रदान नहीं करते हैं, जो आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि मध्यवर्ती बोसोन के शून्य द्रव्यमान से लंबी दूरी की कार्रवाई होती है। यह केवल यथार्थवादी में अनुसरण करता है। मध्यवर्ती बोसोन के द्रव्यमान की कमजोर अंतःक्रिया के सिद्धांत परिमित होने चाहिए। यह इस तथ्य के अनुरूप भी है कि समरूपता टूट गई है रएसएल (2) यूएसएल (1)।

हालांकि, ऊपर वर्णित तरीके से निर्मित लैग्रैंगियन में मध्यवर्ती बोसोन के परिमित द्रव्यमान का प्रत्यक्ष परिचय असंभव है, क्योंकि यह स्थानीय गेज इनवेरियन की आवश्यकता का खंडन करता है। विशेष स्केलर फ़ील्ड एफ की प्रकृति में अस्तित्व के बारे में महत्वपूर्ण धारणा का उपयोग करके परिमित द्रव्यमान के सिद्धांत में एक सुसंगत तरीके से टूटने वाली समरूपता को ध्यान में रखना और मध्यवर्ती बोसोन की उपस्थिति को प्राप्त करना संभव था ( हिग्स फील्ड्स), fermionic और गेज क्षेत्रों के साथ बातचीत और घटना के लिए एक विशिष्ट आत्म-बातचीत करना सहज समरूपता तोड़ना[पी। हिग्स (पी। हिग्स), 1964]। सबसे सरल संस्करण में सिद्धांत के Lagrangian में हिग्स फ़ील्ड्स के एक डबलट (कमजोर आइसोस्पिन समूह के अनुसार) की शुरूआत से टूटी हुई समरूपता के अनुरूप फ़ील्ड की पूरी प्रणाली को एक नई, निम्न ऊर्जा निर्वात स्थिति में संक्रमण होता है। यदि प्रारंभ में वैक्यूम औसतफ़ील्ड F से शून्य के बराबर था<Ф>0 = 0, फिर नए राज्य में<Ф>0 = Ф 0 0. समरूपता के टूटने और सिद्धांत में परिमित F 0 की उपस्थिति की ओर जाता है हिग्स तंत्रप्रभारी के गैर-लुप्त होने वाले द्रव्यमान के लिए। मध्यवर्ती बोसोन डब्ल्यू + और सिद्धांत में दिखाई देने वाले दो तटस्थ बोसोन के मिश्रण (रैखिक संयोजन) की घटना के लिए। मिश्रण के परिणामस्वरूप, द्रव्यमान रहित ई-मैग होता है। ई-मैग्न के साथ बातचीत करने वाला क्षेत्र। क्वार्क और लेप्टान की धारा, और बड़े पैमाने पर तटस्थ बोसोन का क्षेत्र जेड 0 के साथ बातचीत तटस्थ वर्तमानकड़ाई से परिभाषित संरचना। मिश्रण पैरामीटर (कोण) ( वेनबर्ग कोण) इस योजना में तटस्थ बोसोन समूह परस्पर क्रिया स्थिरांक के अनुपात द्वारा दिया गया है यूएसएल (एल) और रएसएल (2) : tgq डब्ल्यू = जी "/ जी. वही पैरामीटर जनता के कनेक्शन को निर्धारित करता है मेगावाटऔर एम जेड (एम जेड = एम डब्ल्यू / cosq डब्ल्यू) और विद्युत कनेक्शन। शुल्क ई एसकमजोर आइसोस्पिन समूह स्थिर जी: ई = जीसिंक डब्ल्यू. ऊपर वर्णित योजना द्वारा अनुमानित तटस्थ कमजोर धाराओं के न्यूट्रिनो बिखरने के अध्ययन में 1973 में जांच, और 1983 में बाद की खोज डब्ल्यू- और क्रमशः 80 GeV और 91 GeV के द्रव्यमान वाले Z-bosons ने शानदार ढंग से ई-मैग्न के एकीकृत विवरण की पूरी अवधारणा की पुष्टि की। और कमजोर इंटरेक्शन। प्रयोग। sin 2 q मान का निर्धारण डब्ल्यू = 0.23 ने दिखाया कि स्थिर जीऔर बिजली शुल्क इआकार में करीब। यह स्पष्ट हो गया कि ऊर्जा पर कमजोर बातचीत की "कमजोरी" काफ़ी कम है मेगावाटऔर एमजेड, मुख्य में मध्यवर्ती बोसोन के बड़े द्रव्यमान के कारण। दरअसल, कमजोर फर्मी इंटरैक्शन के फेनोमेनोलॉजिकल फोर-फर्मियन सिद्धांत की निरंतरता जी एफउपरोक्त योजना में के बराबर है जी एफ = जी 2 /8एम 2 डब्ल्यू. इसका मतलब है कि एफ.ई. सेकंड में ऊर्जा पर कमजोर संपर्क स्थिर। सी। एम। ~ टी पीके बराबर है जी एफ एम पी 2 10 -5 , और इसका वर्ग 10 -10 के करीब है, अर्थात ऊपर दिए गए मान के लिए। सेमी, बड़े या क्रम में ऊर्जा पर मेगावाट, कमजोर अंतःक्रिया को दर्शाने वाला एकमात्र पैरामीटर मात्रा है जी 2 / 4p या इ 2 / 4p, यानी कमजोर और ई-मैग। बातचीत तीव्रता में तुलनीय हो जाती है और संयुक्त रूप से विचार किया जाना चाहिए।

ई-मैग्ना के एकीकृत विवरण का निर्माण। गेज क्षेत्रों के सिद्धांत में कमजोर अंतःक्रिया एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है, जो मैक्सवेल द्वारा कॉन में विकास के महत्व के बराबर है। 19 वीं सदी ई-मैग्न का एकीकृत सिद्धांत। घटना। मात्रा। 1% की सटीकता के साथ किए गए सभी मापों में एल-कमजोर बातचीत के सिद्धांत की भविष्यवाणियां उचित थीं। एक महत्वपूर्ण भौतिक इस निर्माण का एक परिणाम एक नए प्रकार के कण की प्रकृति में अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष है - तटस्थ हिग्स बॉसन. शुरू में 90 के दशक ऐसा कोई कण नहीं मिला है। की गई खोजों से पता चला है कि इसका द्रव्यमान 60 GeV से अधिक है। हालांकि, सिद्धांत हिग्स बोसोन के द्रव्यमान के लिए सटीक भविष्यवाणी नहीं करता है। कोई केवल यह दावा कर सकता है कि इसके द्रव्यमान का मान 1 TeV से अधिक नहीं है। इस कण के द्रव्यमान का अनुमानित मान 300-400 GeV की सीमा में है।

तो, "मानक मॉडल" फंड-डेम्स के रूप में चयन करता है। कण क्वार्क के तीन जोड़े ( और, डी)(साथ, एस) (टी, बी) और लेप्टान के तीन जोड़े ( वी ई, ई -)(विमी, मी -) ( विटी, टी -), आम तौर पर परिवारों (या पीढ़ियों) में उनके द्रव्यमान के अनुसार समूहीकृत होते हैं:

और अभिगृहीत करता है कि उनकी अंतःक्रियाएँ सममिति को संतुष्ट करती हैं रएसएल (3) रएसएल (2) यूएसएल (एल). नतीजतन, एक सिद्धांत प्राप्त होता है जिसमें बातचीत के वाहक गेज बोसोन होते हैं: ग्लून्स, फोटॉन, पश्चिम बंगालऔर यद्यपि "मानक मॉडल" E.ch से संबंधित सभी ज्ञात तथ्यों के विवरण के साथ बहुत सफलतापूर्वक मुकाबला करता है, फिर भी, सबसे अधिक संभावना है, यह ई के एक अधिक परिपूर्ण और व्यापक सिद्धांत के निर्माण में एक मध्यवर्ती चरण है। च। "मानक मॉडल" की संरचना में अभी भी बहुत सारे मनमाने, अनुभवजन्य रूप से निर्धारित पैरामीटर (क्वार्क और लेप्टान के द्रव्यमान, अंतःक्रियात्मक स्थिरांक के मान, मिश्रण कोण, आदि) हैं। मॉडल में फ़र्मियन पीढ़ियों की संख्या भी निर्धारित नहीं है। अब तक, प्रयोग आत्मविश्वास से केवल यह दावा करता है कि पीढ़ियों की संख्या तीन से अधिक नहीं होती है, अगर प्रकृति में कई बार द्रव्यमान वाले भारी न्यूट्रिनो नहीं होते हैं। दसियों जीईवी।

अंतःक्रियाओं के समरूपता गुणों के दृष्टिकोण से, यह अपेक्षा करना अधिक स्वाभाविक होगा कि E.ch के व्यापक सिद्धांत में। समरूपता समूहों के प्रत्यक्ष उत्पाद के बजाय, एक समरूपता समूह दिखाई देगा जीइसके अनुरूप एक अंतःक्रिया स्थिरांक के साथ। इस मामले में "मानक मॉडल" के समरूपता समूहों को बड़े समूह की कमी के उत्पादों के रूप में व्याख्या किया जा सकता है जब इससे जुड़ी समरूपता टूट जाती है। इस तरह, सिद्धांत रूप में, बातचीत के एक भव्य एकीकरण की संभावना पैदा हो सकती है। ऊर्जा प्रभाव के साथ परिवर्तन की संपत्ति ऐसे संघ के औपचारिक आधार के रूप में काम कर सकती है। गेज क्षेत्रों के परस्पर क्रिया स्थिरांक गी 2/4पी = ए मैं (मैं=1, 2, 3), जो तब उत्पन्न होता है जब सिद्धांत के उच्च आदेशों को ध्यान में रखा जाता है (तथाकथित चल रहे स्थिरांक)। इस मामले में, निरंतर 1 समूह के साथ जुड़ा हुआ है यू (मैं); a 2 - एक समूह के साथ एसयू( 2); एक 3 - एक समूह के साथ एसयू( 3) . उल्लिखित बहुत धीमे (लघुगणकीय) परिवर्तनों को व्यंजक द्वारा वर्णित किया गया है

प्रभाव के मूल्यों को जोड़ना। स्थिरांक ए मैं हूँ) और ए मैं(एम) दो अलग ऊर्जा मूल्यों पर: एमऔर एम ( एम >एम)। अपघटन के लिए इन परिवर्तनों की प्रकृति भिन्न होती है। समरूपता समूह (और, परिणामस्वरूप, विभिन्न इंटरैक्शन) और गुणांक द्वारा दिए गए हैं बी मैं, जिसमें समरूपता समूहों की संरचना और अंतःक्रिया में भाग लेने वाले कणों के बारे में जानकारी शामिल है। क्योंकि बी 1 , बी 2 और बी 3 भिन्न हैं, यह संभव है कि, a के मानों में ध्यान देने योग्य अंतर के बावजूद मैं-1 (एम) जांच की गई ऊर्जा एम पर, बहुत उच्च ऊर्जा पर एमतीनों मान ए मैं -1 (एम) संयोग होगा, यानी, बातचीत के महान एकीकरण का एहसास होगा। हालांकि, सावधानीपूर्वक विश्लेषण से पता चला है कि ज्ञात मूल्यों का उपयोग करके मानक मॉडल के ढांचे के भीतर मैं-1 (एम), ए के सभी तीन मूल्यों से मेल खाते हैं मैं -1 (एम) कुछ बड़े के लिए एमअसंभव, अर्थात् ग्रैंड यूनिफिकेशन वाले सिद्धांत का संस्करण इस मॉडल में साकार नहीं होता है। उसी समय, यह पाया गया कि मानक मॉडल के अलावा अन्य योजनाओं में, मुख्य की संशोधित संरचना के साथ (फंड।) क्षेत्र या कण, भव्य एकीकरण हो सकता है। मुख्य की संरचना में परिवर्तन कण गुणांक के मूल्यों में परिवर्तन की ओर ले जाते हैं " बी मैं" और इस प्रकार मिलान की संभावना प्रदान करें मैं (एम) बड़े के लिए एम.

मुख्य की संशोधित रचना चुनते समय मार्गदर्शक विचार। कण सिद्धांत ई। एच की दुनिया में संभावित अस्तित्व का विचार था। सुपरसिमेट्री, जो परिभाषा तय करता है। सिद्धांत में दिखाई देने वाले पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक स्पिन के कणों के बीच संबंध। सुपरसिमेट्री की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, उदाहरण के लिए। मानक मॉडल के मामले में, प्रत्येक कण को ​​​​1/2 द्वारा स्थानांतरित स्पिन के साथ एक कण सौंपा जाना चाहिए - इसके अलावा, सटीक सुपरसिमेट्री के मामले में, इन सभी कणों का द्रव्यमान समान होना चाहिए। इस प्रकार, स्पिन 1/2 के क्वार्क और लेप्टान को उनके सुपरसिमेट्रिक पार्टनर्स (सुपरपार्टनर) के साथ स्पिन ज़ीरो के साथ जोड़ा जाना चाहिए, स्पिन 1 के साथ सभी गेज बोसॉन को उनके सुपरपार्टनर के साथ स्पिन 1/2 के साथ जोड़ा जाना चाहिए, और हिग्स बोसोन को स्पिन ज़ीरो के साथ जोड़ा जाना चाहिए। स्पिन 1/2 के साथ एक सुपरपार्टनर के साथ जुड़ें। चूंकि क्वार्क, लेप्टन और गेज बोसोन के सुपरपार्टनर स्पष्ट रूप से अध्ययन किए गए ऊर्जा क्षेत्र में नहीं देखे गए हैं, सुपरसिमेट्री, यदि यह मौजूद है, तो इसे स्पष्ट रूप से तोड़ा जाना चाहिए, और सुपरपार्टनर के द्रव्यमान में ज्ञात फर्मों और बोसोन के द्रव्यमान से काफी अधिक होना चाहिए। .

न्यूनतम सुपरसिमेट्रिक मॉडल (MCCM) में सुपरसिमेट्री आवश्यकता की एक सुसंगत अभिव्यक्ति पाई जाती है, जिसमें मानक मॉडल कणों की संरचना में पहले से सूचीबद्ध परिवर्तनों के अलावा, हिग्स बोसोन की संख्या बढ़कर पाँच हो जाती है (उनमें से दो हैं) आवेशित और तीन उदासीन कण हैं)। तदनुसार, स्पिन 1/2 के साथ हिग्स बोसोन के पांच सुपरपार्टनर मॉडल में दिखाई देते हैं - एमसीसीएम - सुपरसिमेट्री के मामले में मानक मॉडल का सबसे सरल सामान्यीकरण। अर्थ एमजिसके लिए संयोग ए मैं (एम)(ग्रैंड यूनिफिकेशन), MCCM में लगभग 10 16 GeV के बराबर है।

सुपरसिमेट्री के अस्तित्व की परिकल्पना गेज फ़ील्ड्स के सिद्धांत के विकास के लिए आशाजनक संभावनाओं में से एक के साथ जुड़ी हुई है, जो इसके अलावा, इसके कई आंतरिक मूल्यों को हल करती है। इसमें दिखाई देने वाले मापदंडों की स्थिरता से जुड़ी समस्याएं। सुपरसममिति, जैसा कि उल्लेख किया गया है, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत में बातचीत के एक भव्य एकीकरण की आकर्षक संभावना को बनाए रखना संभव बनाता है। सुपरसिमेट्री के अस्तित्व के तथ्य की निर्णायक पुष्टि ज्ञात कणों के सुपरपार्टनरों की खोज होगी। उनका द्रव्यमान सैकड़ों GeV से लेकर 1 TeV तक होने का अनुमान है। ऐसे द्रव्यमान के कण अगली पीढ़ी के प्रोटॉन कोलाइडर में अध्ययन के लिए उपलब्ध होंगे।

सुपरसिमेट्री के अस्तित्व की परिकल्पना का सत्यापन और सुपरसिमेट्रिक कणों की खोज निस्संदेह विद्युत चुम्बकीय तरंगों के भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक है, जिसे निस्संदेह निकट भविष्य में सर्वोच्च प्राथमिकता दी जाएगी।

प्राथमिक कणों के सिद्धांत की कुछ सामान्य समस्याएं

कण भौतिकी के नवीनतम विकास ने स्पष्ट रूप से पदार्थ के सभी सूक्ष्म घटकों से कणों के एक समूह को अलग कर दिया है जो एक विशेष भूमिका निभाते हैं और इसका सबसे बड़ा कारण है (90 के दशक की शुरुआत में) को वास्तव में ईएच फंडम कहा जाता है। . फर्मियंस स्पिन 1 / 2 - लेप्टान और क्वार्क, जो तीन पीढ़ियों को बनाते हैं, और स्पिन 1 (ग्लून्स, फोटॉन और इंटरमीडिएट बोसोन) के गेज बोसॉन, जो मजबूत और ई-कमजोर इंटरैक्शन के वाहक हैं। सबसे अधिक संभावना है, स्पिन 2 वाला एक कण इस समूह में जोड़ा जाना चाहिए, गुरुत्वाकर्षणगुरुत्वाकर्षण के वाहक के रूप में। बातचीत जो सभी कणों को बांधती है। एक विशेष समूह स्पिन 0, हिग्स बोसोन के कणों से बना है, जो हालांकि, अभी तक खोजा नहीं गया है।

फिर भी कई प्रश्न अनुत्तरित हैं। इस प्रकार, यह अस्पष्ट रहता है कि भौतिक है या नहीं प्रारंभिक फ़र्मियन की पीढ़ियों की संख्या तय करने वाला मानदंड। यह स्पष्ट नहीं है कि पूर्व में रंग की उपस्थिति से जुड़े क्वार्क और लेप्टान के गुणों में कितना मौलिक अंतर है, या क्या यह अंतर केवल अध्ययन किए गए ऊर्जा क्षेत्र के लिए विशिष्ट है। इस प्रश्न से संबंधित भौतिक का प्रश्न है ग्रैंड यूनिफिकेशन की प्रकृति, क्योंकि इसकी औपचारिकता में क्वार्क और लेप्टान को समान गुणों वाली वस्तुओं के रूप में माना जाता है।

यह समझना महत्वपूर्ण है कि क्या विभिन्न "एक्स" का अस्तित्व है। क्वार्क और लेप्टान की क्वांटम संख्या ( बी, एल, आई, एस, सी, बीइत्यादि) माइक्रोवर्ल्ड की एक अधिक जटिल ज्यामिति के लिए, चार-आयामी मैक्रोस्कोपिक ज्यामिति की तुलना में बड़ी संख्या में आयामों के अनुरूप है, जिसके हम आदी हैं। अंतरिक्ष समय। इस प्रश्न से निकटता से संबंधित अधिकतम क्या है। समरूपता समूह जी, जो ईएच की बातचीत को संतुष्ट करते हैं और जिसमें समरूपता समूह एम्बेडेड होते हैं, जो खुद को अध्ययन किए गए ऊर्जा क्षेत्र में प्रकट करते हैं। इस प्रश्न का उत्तर ईएच की बातचीत के वाहकों की सीमित संख्या को निर्धारित करने और उनके गुणों को स्पष्ट करने में मदद करेगा। यह संभव है कि मैक्स। समूह जीवास्तव में एक निश्चित बहुआयामी स्थान के समरूपता गुणों को दर्शाता है। विचारों के इस चक्र को सिद्धांत में एक निश्चित प्रतिबिंब मिला सुपरस्ट्रिंग्स, जो चार से अधिक आयामों वाले रिक्त स्थान में सामान्य तारों के अनुरूप हैं (आमतौर पर 10 आयामों की जगह में)। सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत ई. एच. को सुपरस्ट्रिंग के विशिष्ट उत्तेजनाओं की अभिव्यक्ति के रूप में व्याख्या करता है, जो अपघटन के अनुरूप है। पीठ। यह माना जाता है कि तथाकथित के कारण अतिरिक्त (चार से अधिक) आयाम खुद को टिप्पणियों में प्रकट नहीं करते हैं। संघनन, यानी ~ 10 -33 सेमी के विशिष्ट आयामों के साथ बंद उप-स्थानों का गठन। इन उप-स्थानों के अस्तित्व की अभिव्यक्ति "विस्तार" देखी जाती है। इलेक्ट्रोकेमिकल क्रिस्टल की क्वांटम संख्या। सुपरस्ट्रिंग की अवधारणा से जुड़े विद्युत सुपरस्ट्रिंग के गुणों की व्याख्या करने के दृष्टिकोण की शुद्धता की पुष्टि करने वाला कोई डेटा अभी तक नहीं है।

जैसा कि पूर्वगामी से देखा जा सकता है, आदर्श रूप से, इलेक्ट्रॉन कणों के एक पूर्ण सिद्धांत को न केवल मौलिक के रूप में चुने गए कणों के दिए गए सेट की बातचीत का सही ढंग से वर्णन करना चाहिए, बल्कि इन कणों की संख्या, उनकी मात्रा का निर्धारण करने वाले कारकों की व्याख्या भी शामिल है। संख्याएँ, परस्पर क्रिया स्थिरांक, उनके द्रव्यमान का मान आदि। सबसे अधिक के चयन के कारण। व्यापक समरूपता समूह जीऔर, साथ ही, तंत्र की प्रकृति जो समरूपता को तोड़ने का कारण बनती है क्योंकि हम निम्न ऊर्जाओं में जाते हैं। इस संबंध में, ईसीएच भौतिकी में हिग्स बोसोन की भूमिका का स्पष्टीकरण सर्वोपरि है। मॉडल, टू-राई आधुनिक प्रदान करता है। ई. एच. का सिद्धांत अभी भी सभी सूचीबद्ध मानदंडों को पूरा करने से दूर है।

ईसी इंटरैक्शन का विवरण, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, गेज फील्ड सिद्धांतों से जुड़ा हुआ है। इन सिद्धांतों में एक विकसित चटाई है। तंत्र, to-ry आपको E.ch के साथ प्रक्रियाओं की गणना करने की अनुमति देता है। कठोरता के समान स्तर पर क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में। हालाँकि, गेज क्षेत्र सिद्धांतों के तंत्र में, इसके आधुनिक में शब्दावली, एक अस्तित्व है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के साथ सामान्य दोष - गणना की प्रक्रिया में, अर्थहीन असीम रूप से बड़े भाव इसमें दिखाई देते हैं। विशेष की मदद से देखी गई मात्राओं (द्रव्यमान और अन्योन्यक्रिया स्थिरांक) को पुनर्परिभाषित करने की विधि - पुनर्सामान्यीकरण- अंत से अनंत को खत्म करना संभव है। गणना परिणाम। हालांकि, पुनर्सामान्यीकरण प्रक्रिया सिद्धांत के उपकरण में मौजूद कठिनाई का एक विशुद्ध रूप से औपचारिक धोखा है, जो सटीकता के कुछ स्तर पर सिद्धांत की भविष्यवाणियों और मापों के बीच समझौते की डिग्री को प्रभावित कर सकता है।

गणनाओं में अनन्तताओं की उपस्थिति इस तथ्य के कारण है कि लैग्रैन्जियन इंटरैक्शन में विभिन्न कणों के क्षेत्रों को एक बिंदु पर संदर्भित किया जाता है एक्स, यानी, यह माना जाता है कि कण बिंदु के समान हैं, और चार-आयामी अंतरिक्ष-समय सबसे छोटी दूरी तक सपाट रहता है। वास्तव में, ये धारणाएँ, जाहिरा तौर पर, कई लोगों के लिए गलत हैं। कारण:

ए) सही मायने में ई। एच।, एक परिमित द्रव्यमान के वाहक के रूप में, यह विशेषता के लिए सबसे स्वाभाविक है, यद्यपि बहुत छोटा, लेकिन परिमित आयाम, अगर हम पदार्थ के अनंत घनत्व से बचना चाहते हैं;

बी) छोटी दूरी पर अंतरिक्ष-समय के गुण, सबसे अधिक संभावना है, इसके मैक्रोस्कोपिक से मौलिक रूप से भिन्न होते हैं। गुण (एक निश्चित विशेषता दूरी से शुरू, जिसे आमतौर पर कहा जाता है मौलिक लंबाई);

c) सबसे छोटी दूरी (~ 10 -33 सेमी) पर जियोम में बदलाव प्रभावित करता है। क्वांटम गुरुत्व के प्रभाव के कारण अंतरिक्ष-समय के गुण। प्रभाव (मीट्रिक के उतार-चढ़ाव; देखें गुरुत्वाकर्षण का क्वांटम सिद्धांत).

शायद ये कारण निकट से संबंधित हैं। तो, यह गुरुत्वाकर्षण का लेखा-जोखा है। अधिकतम प्रभाव स्वाभाविक रूप से सही Ech आकार की ओर जाता है। लगभग 10 -33 सेमी, और धन। लंबाई वास्तव में तथाकथित के साथ मेल खा सकती है। प्लैंक की लंबाई एलप्ल \u003d 10 -33 सेमी, जहाँ एक्स-गुरुत्वाकर्षण निरंतर (एम। मार्कोव, 1966)। इनमें से किसी भी कारण से सिद्धांत में संशोधन होना चाहिए और अनन्तताओं का उन्मूलन होना चाहिए, हालांकि इस संशोधन का व्यावहारिक कार्यान्वयन बहुत कठिन हो सकता है।

गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों को लगातार ध्यान में रखने की दिलचस्प संभावनाओं में से एक गुरुत्वाकर्षण के सुपरसिमेट्री के विचारों के विस्तार से संबंधित है। इंटरेक्शन (सिद्धांत अतिगुरुत्वाकर्षण, विशेष रूप से विस्तारित सुपरग्रेविटी)। गुरुत्वाकर्षण का संयुक्त लेखा। और अन्य प्रकार की बातचीत से सिद्धांत में अलग-अलग अभिव्यक्तियों की संख्या में उल्लेखनीय कमी आती है, लेकिन क्या सुपरग्रेविटी गणनाओं में विचलन के पूर्ण उन्मूलन की ओर ले जाती है, यह कठोर रूप से सिद्ध नहीं हुआ है।

इस प्रकार, महान एकीकरण के विचारों का तार्किक निष्कर्ष, सबसे अधिक संभावना, ईएच की बातचीत पर विचार करने के लिए सामान्य योजना में शामिल किया जाएगा। बातचीत, ध्यान में रखते हुए जो सबसे छोटी दूरी पर मौलिक हो सकती है। यह नायब सभी प्रकार की बातचीत के एक साथ विचार के आधार पर है। ई.एच. के भविष्य के सिद्धांत के निर्माण की उम्मीद की जा सकती है।

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कुछ लोग "इलेक्ट्रॉन" जैसी चीज को नहीं जानते हैं, लेकिन यह वह है जिसका अर्थ "प्राथमिक कण" है। बेशक, ज्यादातर लोगों को पता नहीं है कि यह क्या है और इसकी आवश्यकता क्यों है। टीवी पर, किताबों में, अखबारों और पत्रिकाओं में, इन कणों को छोटे बिंदुओं या गेंदों के रूप में दर्शाया जाता है। इस वजह से, अज्ञानी लोगों का मानना ​​है कि कणों का आकार वास्तव में गोलाकार है, और वे स्वतंत्र रूप से उड़ते हैं, बातचीत करते हैं, टकराते हैं, आदि। लेकिन ऐसा निर्णय मौलिक रूप से गलत है। एक प्राथमिक कण की अवधारणा को समझना बेहद कठिन है, लेकिन इन कणों के सार का कम से कम एक बहुत ही अनुमानित विचार प्राप्त करने का प्रयास करने में कभी देर नहीं होती।

पिछली शताब्दी की शुरुआत में, वैज्ञानिक इस बात पर गंभीर रूप से हैरान थे कि इलेक्ट्रॉन पर क्यों नहीं गिरता है, क्योंकि न्यूटोनियन यांत्रिकी के अनुसार, अपनी सारी ऊर्जा छोड़ते समय, इसे बस नाभिक पर गिरना चाहिए। हैरानी की बात है, ऐसा नहीं होता है। इसकी व्याख्या कैसे करें?

तथ्य यह है कि भौतिकी अपनी शास्त्रीय व्याख्या और एक प्राथमिक कण में असंगत चीजें हैं। यह सामान्य भौतिकी के किसी भी नियम का पालन नहीं करता है, क्योंकि यह सिद्धांतों के अनुसार कार्य करता है। इस मामले में मौलिक सिद्धांत अनिश्चितता है। उनका कहना है कि दो परस्पर संबंधित राशियों को सटीक और एक साथ निर्धारित करना असंभव है। उनमें से पहले को जितना अधिक परिभाषित किया जाता है, दूसरे को परिभाषित करना उतना ही कम संभव है। क्वांटम सहसंबंध, तरंग-कण द्वैत, तरंग कार्य, और बहुत कुछ इस परिभाषा से अनुसरण करते हैं।

पहला महत्वपूर्ण कारक संवेग निर्देशांक की अनिश्चितता है। शास्त्रीय यांत्रिकी की नींव के आधार पर, हम याद कर सकते हैं कि किसी पिंड के संवेग और प्रक्षेपवक्र की अवधारणाएँ अविभाज्य हैं और हमेशा स्पष्ट रूप से परिभाषित होती हैं। आइए इस नियमितता को सूक्ष्म दुनिया में स्थानांतरित करने का प्रयास करें। उदाहरण के लिए, एक प्राथमिक कण का एक सटीक संवेग होता है। फिर, आंदोलन के प्रक्षेपवक्र को निर्धारित करने की कोशिश करते समय, हम समन्वय की अनिश्चितता का सामना करेंगे। इसका मतलब यह है कि अंतरिक्ष की एक छोटी मात्रा के सभी बिंदुओं पर एक बार में इलेक्ट्रॉन का पता लगाया जाता है। यदि आप इसकी गति के प्रक्षेपवक्र पर ध्यान केंद्रित करने की कोशिश करते हैं, तो गति धुंधली हो जाती है।

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि कोई व्यक्ति किसी विशेष मात्रा को परिभाषित करने के लिए चाहे कितनी भी कोशिश कर ले, दूसरा तुरंत अनिश्चित हो जाता है। यह सिद्धांत कणों की तरंग संपत्ति का आधार है। इलेक्ट्रॉन का स्पष्ट निर्देशांक नहीं होता है। हम कह सकते हैं कि यह एक साथ अंतरिक्ष में सभी बिंदुओं पर स्थित है, जो तरंग दैर्ध्य द्वारा सीमित है। यह प्रतिनिधित्व हमें और अधिक स्पष्ट रूप से समझने की अनुमति देता है कि प्राथमिक कण क्या है।

लगभग उतनी ही अनिश्चितता ऊर्जा-समय संबंध में उत्पन्न होती है। कण मौजूद होने पर भी लगातार परस्पर क्रिया कर रहा है। इस तरह की बातचीत कुछ समय तक चलती है। यदि हम कल्पना करते हैं कि यह सूचक कमोबेश परिभाषित है, तो ऊर्जा अपरिभाष्य हो जाती है। यह स्थापित छोटे अंतराल का उल्लंघन करता है।

प्रस्तुत पैटर्न कम-ऊर्जा कण उत्पन्न करता है - मौलिक क्षेत्रों की मात्रा। ऐसा क्षेत्र एक सतत पदार्थ नहीं है। यह छोटे-छोटे कणों से मिलकर बना होता है। उनके बीच की बातचीत फोटॉनों के उत्सर्जन द्वारा प्रदान की जाती है, जो अन्य कणों द्वारा अवशोषित होती हैं। इससे ऊर्जा का स्तर बना रहता है और स्थिर प्राथमिक कण बनते हैं जो नाभिक पर नहीं गिर सकते।

प्राथमिक कण अनिवार्य रूप से अविभाज्य हैं, हालांकि वे अपने द्रव्यमान और कुछ विशेषताओं में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। इसलिए, कुछ वर्गीकरण विकसित किए गए हैं। उदाहरण के लिए, बातचीत के प्रकार के अनुसार, लेप्टान और हैड्रॉन को अलग किया जा सकता है। हैड्रोन, बदले में, मेसॉन में विभाजित होते हैं, जिसमें दो क्वार्क होते हैं, और बेरोन, जिनमें तीन क्वार्क होते हैं। सबसे प्रसिद्ध बेरोन न्यूट्रॉन और प्रोटॉन हैं।

प्राथमिक कण और उनके गुण दो और वर्गों को अलग करना संभव बनाते हैं: बोसोन (पूर्णांक और शून्य स्पिन के साथ), फ़र्मियन (आधे-पूर्णांक स्पिन के साथ)। प्रत्येक कण का अपना प्रतिकण विपरीत गुणों वाला होता है। केवल प्रोटॉन, लेप्टॉन और न्यूट्रॉन स्थिर हैं। अन्य सभी कण क्षय के अधीन हैं और स्थिर कणों में बदल जाते हैं।

भौतिकी में, प्राथमिक कण परमाणु के नाभिक के पैमाने पर भौतिक वस्तुएँ हैं, जिन्हें घटक भागों में विभाजित नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, आज भी वैज्ञानिक उनमें से कुछ को विभाजित करने में कामयाब रहे हैं। इन सबसे छोटी वस्तुओं की संरचना और गुणों का प्राथमिक कण भौतिकी द्वारा अध्ययन किया जाता है।

सभी पदार्थों को बनाने वाले सबसे छोटे कण प्राचीन काल से ज्ञात हैं। हालांकि, तथाकथित "परमाणुवाद" के संस्थापकों को प्राचीन ग्रीस ल्यूसिपस और उनके अधिक प्रसिद्ध छात्र डेमोक्रिटस के दार्शनिक माना जाता है। यह माना जाता है कि बाद वाले ने "परमाणु" शब्द पेश किया। प्राचीन ग्रीक से "परमाणु" का अनुवाद "अविभाज्य" के रूप में किया गया है, जो प्राचीन दार्शनिकों के विचारों को परिभाषित करता है।

बाद में यह ज्ञात हुआ कि परमाणु को अभी भी दो भौतिक वस्तुओं - नाभिक और इलेक्ट्रॉन में विभाजित किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध बाद में पहला प्राथमिक कण बन गया, जब 1897 में अंग्रेज जोसेफ थॉमसन ने कैथोड किरणों के साथ एक प्रयोग किया और खुलासा किया कि वे समान द्रव्यमान और आवेश वाले समान कणों की एक धारा हैं।

थॉमसन के काम के समानांतर, हेनरी बेकरेल, जो एक्स-रे विकिरण के अध्ययन में लगे हुए हैं, यूरेनियम के साथ प्रयोग करते हैं और एक नए प्रकार के विकिरण की खोज करते हैं। 1898 में, एक फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी युगल, मैरी और पियरे क्यूरी, एक ही रेडियोधर्मी विकिरण को खोजने के लिए विभिन्न रेडियोधर्मी पदार्थों का अध्ययन करते हैं। बाद में यह स्थापित किया जाएगा कि इसमें अल्फा (2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन) और बीटा कण (इलेक्ट्रॉन) शामिल हैं, और बेकरेल और क्यूरी को नोबेल पुरस्कार मिलेगा। यूरेनियम, रेडियम और पोलोनियम जैसे तत्वों के साथ अपने शोध को अंजाम देते हुए, मैरी स्कोलोडोस्का-क्यूरी ने दस्ताने का उपयोग न करने सहित कोई सुरक्षा उपाय नहीं किए। परिणामस्वरूप, 1934 में वह ल्यूकेमिया से आगे निकल गई। महान वैज्ञानिक की उपलब्धियों की याद में, क्यूरी युगल, पोलोनियम द्वारा खोजे गए तत्व का नाम मैरी की मातृभूमि - पोलोनिया, लैटिन - पोलैंड के नाम पर रखा गया था।

5वीं सोल्वे कांग्रेस, 1927 की तस्वीर। इस आलेख के सभी वैज्ञानिकों को इस फ़ोटो में ढूँढने का प्रयास करें।

1905 की शुरुआत में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने प्रकाशनों को प्रकाश के तरंग सिद्धांत की अपूर्णता के लिए समर्पित किया, जिसके अभिगृहीत प्रयोगों के परिणामों से भिन्न थे। जिसने बाद में उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी को "लाइट क्वांटम" - प्रकाश के एक हिस्से के विचार के लिए प्रेरित किया। बाद में, 1926 में, इसे "फोटॉन" नाम दिया गया, जिसका अनुवाद अमेरिकी भौतिक विज्ञानी गिल्बर्ट एन लुईस द्वारा ग्रीक "फॉस" ("प्रकाश") से किया गया।

1913 में, एक ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने उस समय किए गए प्रयोगों के परिणामों के आधार पर नोट किया कि कई रासायनिक तत्वों के नाभिक का द्रव्यमान हाइड्रोजन नाभिक के द्रव्यमान का गुणक है। इसलिए, उन्होंने सुझाव दिया कि हाइड्रोजन नाभिक अन्य तत्वों के नाभिक का एक घटक है। अपने प्रयोग में, रदरफोर्ड ने अल्फा कणों के साथ एक नाइट्रोजन परमाणु को विकिरणित किया, जिसके परिणामस्वरूप अन्य ग्रीक "प्रोटोस" (प्रथम, मुख्य) से अर्नेस्ट द्वारा "प्रोटॉन" के रूप में नामित एक निश्चित कण उत्सर्जित हुआ। बाद में प्रायोगिक तौर पर यह पुष्टि हुई कि प्रोटॉन हाइड्रोजन का केंद्रक है।

जाहिर है, प्रोटॉन रासायनिक तत्वों के नाभिक का एकमात्र घटक नहीं है। यह विचार इस तथ्य से प्रेरित है कि नाभिक में दो प्रोटॉन एक दूसरे को पीछे हटा देंगे, और परमाणु तुरंत क्षय हो जाएगा। इसलिए, रदरफोर्ड ने एक अन्य कण की उपस्थिति के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी, जिसका द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर है, लेकिन अपरिवर्तित है। रेडियोधर्मी और हल्के तत्वों की परस्पर क्रिया पर वैज्ञानिकों के कुछ प्रयोगों ने उन्हें एक और नए विकिरण की खोज के लिए प्रेरित किया। 1932 में, जेम्स चाडविक ने निर्धारित किया कि इसमें वही तटस्थ कण शामिल हैं जिन्हें उन्होंने न्यूट्रॉन कहा था।

इस प्रकार, सबसे प्रसिद्ध कण खोजे गए: फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन।

इसके अलावा, नई उप-परमाणु वस्तुओं की खोज एक तेजी से लगातार होने वाली घटना बन गई, और इस समय लगभग 350 कण ज्ञात हैं, जिन्हें "प्राथमिक" माना जाता है। उनमें से जो अभी तक विभाजित नहीं हो पाए हैं उन्हें संरचनाहीन माना जाता है और उन्हें "मौलिक" कहा जाता है।

स्पिन क्या है?

भौतिकी के क्षेत्र में और नवाचार करने से पहले, सभी कणों की विशेषताओं को निर्धारित करना आवश्यक है। सबसे प्रसिद्ध, द्रव्यमान और विद्युत आवेश के अलावा, स्पिन भी शामिल है। इस मान को अन्यथा "आंतरिक कोणीय गति" कहा जाता है और यह किसी भी तरह से उप-परमाणु वस्तु के विस्थापन से संबंधित नहीं है। वैज्ञानिक 0, ½, 1, 3/2 और 2 चक्रण वाले कणों का पता लगाने में सक्षम हैं। कल्पना करने के लिए, यद्यपि सरलीकृत, चक्रण एक वस्तु के गुण के रूप में, निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें।

बता दें कि वस्तु का स्पिन 1 के बराबर है। फिर ऐसी वस्तु 360 डिग्री घुमाने पर अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगी। समतल पर, यह वस्तु एक पेंसिल हो सकती है, जो 360 डिग्री के मोड़ के बाद अपनी मूल स्थिति में होगी। शून्य स्पिन के मामले में, वस्तु के किसी भी घुमाव के साथ, यह हमेशा एक जैसा दिखेगा, उदाहरण के लिए, एक रंग की गेंद।

स्पिन ½ के लिए, आपको एक ऐसी वस्तु की आवश्यकता होगी जो 180 डिग्री मुड़ने पर अपनी उपस्थिति बरकरार रखे। यह एक ही पेंसिल हो सकती है, केवल दोनों तरफ सममित रूप से जमीन। 2 के स्पिन को 720 डिग्री रोटेशन के माध्यम से आकार बनाए रखने की आवश्यकता होगी, जबकि 3/2 को 540 की आवश्यकता होगी।

प्राथमिक कण भौतिकी के लिए इस विशेषता का बहुत महत्व है।

कणों और अन्योन्यक्रियाओं का मानक मॉडल

हमारे चारों ओर की दुनिया बनाने वाली सूक्ष्म वस्तुओं का एक प्रभावशाली सेट होने के कारण, वैज्ञानिकों ने उन्हें संरचना करने का फैसला किया, इसलिए "मानक मॉडल" नामक एक प्रसिद्ध सैद्धांतिक निर्माण का गठन किया गया। वह 17 मौलिक लोगों का उपयोग करते हुए तीन अंतःक्रियाओं और 61 कणों का वर्णन करती है, जिनमें से कुछ की उन्होंने अपनी खोज से बहुत पहले ही भविष्यवाणी कर दी थी।

तीन इंटरैक्शन हैं:

• विद्युतचुंबकीय। यह विद्युत आवेशित कणों के बीच होता है। एक साधारण मामले में, स्कूल से जाना जाता है, विपरीत रूप से आवेशित वस्तुएं आकर्षित करती हैं, और उसी नाम की वस्तुएं पीछे हटती हैं। यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन के तथाकथित वाहक - एक फोटॉन के माध्यम से होता है।
• मजबूत, अन्यथा - परमाणु संपर्क। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, इसकी क्रिया परमाणु नाभिक के क्रम की वस्तुओं तक फैली हुई है, यह प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अन्य कणों के आकर्षण के लिए जिम्मेदार है, जिसमें क्वार्क भी शामिल हैं। मजबूत बल ग्लून्स द्वारा ले जाया जाता है।
• कमज़ोर। कोर के आकार से एक हजार कम दूरी पर संचालित होता है। इस इंटरैक्शन में लेप्टान और क्वार्क, साथ ही उनके एंटीपार्टिकल्स शामिल हैं। इसके अलावा, कमजोर बातचीत के मामले में, वे एक दूसरे में परिवर्तित हो सकते हैं। वाहक बोसॉन W+, W−, और Z0 हैं।

तो मानक मॉडल निम्नानुसार बनाया गया था। इसमें छह क्वार्क शामिल हैं जो सभी हैड्रोन (मजबूत संपर्क के अधीन कण) बनाते हैं:

• ऊपरी (यू);
• मंत्रमुग्ध (सी);
• सच (टी);
• निचला (डी);
• अजीब (ओं);
• आराध्य (ख)।

यह देखा जा सकता है कि भौतिकविदों के पास विशेषण नहीं हैं। अन्य 6 कण लेप्टान हैं। ये स्पिन ½ वाले मौलिक कण हैं जो मजबूत अंतःक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।

• इलेक्ट्रॉन;
• इलेक्ट्रॉनिक न्यूट्रिनो;
• मुऑन;
• म्यूऑन न्यूट्रिनो;
• ताऊ लेप्टान;
• ताऊ न्यूट्रिनो।

और मानक मॉडल का तीसरा समूह गेज बोसोन है, जिसकी स्पिन 1 के बराबर होती है और इन्हें अंतःक्रियाओं के वाहक के रूप में दर्शाया जाता है:

• ग्लूऑन मजबूत है;
• फोटॉन - विद्युत चुम्बकीय;
• जेड-बोसोन कमजोर है;
• डब्ल्यू-बोसोन कमजोर है।

उनमें स्पिन 0 के साथ हाल ही में खोजे गए कण भी शामिल हैं, जो इसे सीधे शब्दों में कहें तो अन्य सभी उप-परमाणु वस्तुओं को जड़त्वीय द्रव्यमान प्रदान करता है।

नतीजतन, मानक मॉडल के अनुसार, हमारी दुनिया इस तरह दिखती है: सभी पदार्थों में 6 क्वार्क होते हैं जो हैड्रोन और 6 लेप्टान बनाते हैं; ये सभी कण तीन अंतःक्रियाओं में भाग ले सकते हैं, जिनके वाहक गेज बोसोन हैं।

मानक मॉडल के नुकसान

हालाँकि, हिग्स बोसोन की खोज से पहले ही, मानक मॉडल द्वारा भविष्यवाणी की गई अंतिम कण, वैज्ञानिक इससे आगे निकल गए थे। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण तथाकथित है। "गुरुत्वाकर्षण संपर्क", जो आज दूसरों के बराबर है। संभवतः, इसका वाहक स्पिन 2 वाला एक कण है, जिसका कोई द्रव्यमान नहीं है, और भौतिक विज्ञानी अभी तक इसका पता नहीं लगा पाए हैं - "ग्रेविटॉन"।

इसके अलावा, मानक मॉडल 61 कणों का वर्णन करता है, और आज 350 से अधिक कण मानव जाति के लिए जाने जाते हैं। इसका मतलब है कि सैद्धांतिक भौतिकविदों का काम खत्म नहीं हुआ है।

कण वर्गीकरण

अपने लिए जीवन को आसान बनाने के लिए, भौतिकविदों ने सभी कणों को उनकी संरचना और अन्य विशेषताओं के अनुसार वर्गीकृत किया है। वर्गीकरण निम्नलिखित विशेषताओं पर आधारित है:

• जीवनभर।
  1. स्थिर। इनमें प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन, फोटॉन और ग्रेविटॉन भी हैं। स्थिर कणों का अस्तित्व समय तक सीमित नहीं है, जब तक कि वे मुक्त अवस्था में हैं, अर्थात। किसी चीज के साथ इंटरेक्शन न करें।
  2. अस्थिर। अन्य सभी कण कुछ समय के बाद अपने घटक भागों में क्षय हो जाते हैं, इसलिए उन्हें अस्थिर कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एक म्यूऑन केवल 2.2 माइक्रोसेकंड जीवित रहता है, और एक प्रोटॉन 2.9 10*29 वर्ष जीवित रहता है, जिसके बाद यह एक पॉज़िट्रॉन और एक तटस्थ पिओन में क्षय हो सकता है।
• वज़न।
  1. द्रव्यमान रहित प्राथमिक कण, जिनमें से केवल तीन हैं: फोटॉन, ग्लूऑन और ग्रेविटॉन।
  2. भारी कण बाकी सब कुछ हैं।
• स्पिन मूल्य।
  1. संपूर्ण स्पिन, सहित। शून्य में बोसोन नामक कण होते हैं।
  2. अर्ध-पूर्णांक चक्रण वाले कण फर्मीऑन होते हैं।
• अंतःक्रियाओं में भागीदारी।
  1. हैड्रोन (संरचनात्मक कण) उप-परमाणु वस्तुएं हैं जो सभी चार प्रकार की अंतःक्रियाओं में भाग लेती हैं। यह पहले उल्लेख किया गया था कि वे क्वार्क से बने हैं। हैड्रोन को दो उपप्रकारों में बांटा गया है: मेसॉन (पूर्णांक स्पिन, बोसोन हैं) और बेरियन (आधा-पूर्णांक स्पिन-फर्मियन)।
  2. मौलिक (संरचना रहित कण)। इनमें लेप्टान, क्वार्क और गेज बोसोन शामिल हैं (पहले पढ़ें - "मानक मॉडल..")।

सभी कणों के वर्गीकरण से परिचित होने के बाद, उदाहरण के लिए, उनमें से कुछ को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव है। तो न्यूट्रॉन एक फ़र्मियन, एक हैड्रॉन, या बल्कि एक बैरियन और एक न्यूक्लियॉन है, यानी इसमें आधा-पूर्णांक स्पिन होता है, इसमें क्वार्क होते हैं और 4 इंटरैक्शन में भाग लेते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सामान्य नाम न्यूक्लियॉन है।

• दिलचस्प बात यह है कि परमाणुओं के अस्तित्व की भविष्यवाणी करने वाले डेमोक्रिटस के परमाणुवाद के विरोधियों ने कहा कि दुनिया में कोई भी पदार्थ अनंत से विभाज्य है। कुछ हद तक, वे सही हो सकते हैं, क्योंकि वैज्ञानिक पहले से ही परमाणु को एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन में, नाभिक को एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन में विभाजित करने में कामयाब रहे हैं, और बदले में ये क्वार्क में बदल गए हैं।
• डेमोक्रिटस ने माना कि परमाणुओं में एक स्पष्ट ज्यामितीय आकार होता है, और इसलिए आग के "तेज" परमाणु जलते हैं, ठोस पदार्थों के खुरदरे परमाणुओं को उनके प्रोट्रूशियंस द्वारा मजबूती से एक साथ रखा जाता है, और बातचीत के दौरान पानी के चिकने परमाणु फिसल जाते हैं, अन्यथा वे बह जाते हैं।
• जोसेफ थॉमसन ने परमाणु का अपना मॉडल बनाया, जिसकी कल्पना उन्होंने एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए शरीर के रूप में की, जिसमें इलेक्ट्रॉन जैसे "फंस गए" थे। उनके मॉडल को "किशमिश के साथ पुडिंग" (प्लम पुडिंग मॉडल) कहा जाता था।
• क्वार्क्स को उनका नाम अमेरिकी भौतिक विज्ञानी मरे गेल-मान से मिला। वैज्ञानिक एक ऐसे शब्द का प्रयोग करना चाहते थे जो बत्तख के कुड़कुड़ाने की ध्वनि से मिलता-जुलता हो (kwork)। लेकिन जेम्स जॉयस के उपन्यास फिननेगन्स वेक में, मुझे "श्री मार्क के लिए तीन क्वार्क" पंक्ति में "क्वार्क" शब्द का सामना करना पड़ा, जिसका अर्थ बिल्कुल परिभाषित नहीं है और यह संभव है कि जॉयस ने इसे केवल तुकबंदी के लिए इस्तेमाल किया। मुर्रे ने इस शब्द के साथ कणों का नाम तय किया, क्योंकि उस समय केवल तीन क्वार्क ज्ञात थे।
• हालांकि फोटोन, प्रकाश के कण, द्रव्यमान रहित होते हैं, एक ब्लैक होल के पास, वे अपने प्रक्षेपवक्र को बदलते हुए प्रतीत होते हैं, गुरुत्वाकर्षण की मदद से इसकी ओर आकर्षित होते हैं। वास्तव में, एक सुपरमैसिव बॉडी स्पेस-टाइम को मोड़ती है, जिसके कारण कोई भी कण, जिनमें बिना द्रव्यमान वाले भी शामिल हैं, अपने प्रक्षेपवक्र को ब्लैक होल (देखें) में बदल देते हैं।
• लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर "हैड्रोन" ठीक है क्योंकि यह हैड्रोन के दो निर्देशित बीमों से टकराता है, एक परमाणु के नाभिक के क्रम के आकार वाले कण, जो सभी अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं।