पाठ संख्या 67.

पाठ विषय: प्राथमिक कणों की समस्याएँ

पाठ मकसद:

शैक्षिक:छात्रों को प्राथमिक कणों के वर्गीकरण के साथ एक प्राथमिक कण की अवधारणा से परिचित कराना, मौलिक प्रकार की अंतःक्रियाओं के बारे में ज्ञान को सामान्य बनाना और समेकित करना, एक वैज्ञानिक विश्वदृष्टि तैयार करना।

शैक्षिक:भौतिकी में संज्ञानात्मक रुचि पैदा करना, विज्ञान की उपलब्धियों के प्रति प्रेम और सम्मान पैदा करना।

शैक्षिक:जिज्ञासा का विकास, विश्लेषण करने की क्षमता, स्वतंत्र रूप से निष्कर्ष निकालना, भाषण और सोच का विकास।

उपकरण:इंटरैक्टिव व्हाइटबोर्ड (या स्क्रीन के साथ प्रोजेक्टर)।

पाठ का प्रकार:नई सामग्री सीखना.

पाठ का प्रकार:भाषण

कक्षाओं के दौरान:

संगठनात्मक चरण

किसी नये विषय का अध्ययन.

प्रकृति में, 4 प्रकार की मौलिक (बुनियादी) अंतःक्रियाएं होती हैं: गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और कमजोर। आधुनिक विचारों के अनुसार, पिंडों के बीच परस्पर क्रिया इन पिंडों के आसपास के क्षेत्रों के माध्यम से होती है। क्वांटम सिद्धांत में क्षेत्र को क्वांटा के संग्रह के रूप में ही समझा जाता है। प्रत्येक प्रकार की अंतःक्रिया के अपने स्वयं के अंतःक्रिया वाहक होते हैं और यह कणों द्वारा संबंधित प्रकाश क्वांटा के अवशोषण और उत्सर्जन पर निर्भर करता है।

इंटरैक्शन लंबी दूरी (बहुत लंबी दूरी पर प्रकट) और छोटी दूरी (बहुत कम दूरी पर प्रकट) हो सकती है।

गुरुत्वाकर्षण संपर्क गुरुत्वाकर्षण के आदान-प्रदान के माध्यम से होता है। इनका प्रयोगात्मक रूप से पता नहीं लगाया गया है। 1687 में महान अंग्रेजी वैज्ञानिक आइजैक न्यूटन द्वारा खोजे गए कानून के अनुसार, सभी पिंड, आकार और साइज़ की परवाह किए बिना, एक दूसरे को उनके द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल से आकर्षित करते हैं। गुरुत्वाकर्षण संपर्क सदैव पिंडों के आकर्षण की ओर ले जाता है।

विद्युत चुम्बकीय संपर्क लंबी दूरी का है। गुरुत्वाकर्षण संपर्क के विपरीत, विद्युत चुम्बकीय संपर्क के परिणामस्वरूप आकर्षण और प्रतिकर्षण दोनों हो सकते हैं। विद्युत चुम्बकीय संपर्क के वाहक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटा हैं - फोटॉन। इन कणों के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप, आवेशित पिंडों के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क उत्पन्न होता है।

मजबूत अंतःक्रिया सभी अंतःक्रियाओं में सबसे शक्तिशाली है। यह कम दूरी का है, जैसे-जैसे उनके बीच की दूरी बढ़ती है, संबंधित बल बहुत तेज़ी से कम होते जाते हैं। परमाणु बलों की क्रिया की त्रिज्या 10 -13 सेमी है

कमजोर अंतःक्रिया बहुत कम दूरी पर होती है। कार्रवाई की सीमा परमाणु बलों की तुलना में लगभग 1000 गुना कम है।

रेडियोधर्मिता की खोज और रदरफोर्ड के प्रयोगों के परिणामों ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि परमाणु कणों से बने होते हैं। ऐसा पाया गया है कि इनमें इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन शामिल हैं। सबसे पहले, जिन कणों से परमाणु बने हैं उन्हें अविभाज्य माना जाता था। इसीलिए इन्हें प्राथमिक कण कहा गया। विश्व की "सरल" संरचना का विचार तब नष्ट हो गया जब 1932 में इलेक्ट्रॉन के प्रतिकण की खोज की गई - एक कण जिसका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के समान था, लेकिन विद्युत आवेश के संकेत में उससे भिन्न था। इस धनावेशित कण को ​​पॉज़िट्रॉन कहा गया... आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रत्येक कण में एक प्रतिकण होता है। कण और प्रतिकण का द्रव्यमान समान है, लेकिन सभी आवेशों के लक्षण विपरीत हैं। यदि प्रतिकण स्वयं कण से मेल खाता है, तो ऐसे कण वास्तव में तटस्थ कहलाते हैं, उनका आवेश 0 होता है। उदाहरण के लिए, एक फोटॉन। जब एक कण और प्रतिकण टकराते हैं, तो वे नष्ट हो जाते हैं, यानी गायब हो जाते हैं, दूसरे कणों में बदल जाते हैं (अक्सर ये कण एक फोटॉन होते हैं)।

सभी प्राथमिक कण (जिन्हें घटकों में विभाजित नहीं किया जा सकता) को 2 समूहों में विभाजित किया गया है: मौलिक (संरचना रहित कण, भौतिकी के विकास के इस चरण में सभी मौलिक कणों को संरचनाहीन माना जाता है, अर्थात उनमें अन्य कण नहीं होते हैं) और हैड्रोन ( जटिल संरचना वाले कण)।

मौलिक कण, बदले में, लेप्टान, क्वार्क और अंतःक्रिया के वाहक में विभाजित होते हैं। हैड्रोन को बेरिऑन और मेसॉन में विभाजित किया गया है। लेप्टान में इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन, म्यूऑन, ताओन और तीन प्रकार के न्यूट्रिनो शामिल हैं।

क्वार्क वे कण हैं जो सभी हैड्रॉन बनाते हैं। मजबूत बातचीत में भाग लें.

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रत्येक अंतःक्रिया कणों के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है, जिन्हें इस अंतःक्रिया के वाहक कहा जाता है: एक फोटॉन (एक कण जो विद्युत चुम्बकीय संपर्क करता है), आठ ग्लूऑन (कण जो मजबूत अंतःक्रिया करते हैं), तीन मध्यवर्ती वेक्टर बोसॉन डब्ल्यू + , डब्ल्यू− और जेड 0, कमजोर अंतःक्रिया को ले जाने वाला, ग्रेविटॉन (गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया का वाहक)। गुरुत्वाकर्षण का अस्तित्व अभी तक प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध नहीं हुआ है।

हैड्रोन सभी प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं। वे क्वार्क से मिलकर बने होते हैं और बदले में विभाजित होते हैं: बैरियन, जिसमें तीन क्वार्क होते हैं, और मेसॉन, जिसमें दो क्वार्क होते हैं, जिनमें से एक एंटीक्वार्क होता है।

सबसे मजबूत अंतःक्रिया क्वार्कों के बीच की अन्योन्यक्रिया है। एक प्रोटॉन में 2 यू क्वार्क, एक डी क्वार्क, एक न्यूट्रॉन में एक यू क्वार्क और 2 डी क्वार्क होते हैं। यह पता चला कि बहुत कम दूरी पर कोई भी क्वार्क अपने पड़ोसियों को नोटिस नहीं करता है, और वे मुक्त कणों की तरह व्यवहार करते हैं जो एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं। जब क्वार्क एक दूसरे से दूर जाते हैं तो उनके बीच आकर्षण पैदा होता है, जो दूरी बढ़ने के साथ बढ़ता जाता है। हैड्रोन को अलग-अलग पृथक क्वार्कों में विभाजित करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। चूँकि ऐसी कोई ऊर्जा नहीं है, क्वार्क शाश्वत कैदी बन जाते हैं और हमेशा हैड्रॉन के अंदर बंद रहते हैं। क्वार्क को ग्लूऑन क्षेत्र द्वारा हैड्रॉन के अंदर रखा जाता है।

तृतीय. समेकन

विकल्प 1।

विकल्प 2।

3.. न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक के बाहर कितने समय तक जीवित रहता है? A. 12 मिनट B. 15 मिनट

पाठ सारांश.पाठ के दौरान हम सूक्ष्म जगत के कणों से परिचित हुए और पता लगाया कि किन कणों को प्राथमिक कहा जाता है।

डी/जेड§ 9.3

कण का नाम द्रव्यमान (इलेक्ट्रॉनिक द्रव्यमान में) बिजली का आवेश जीवन काल कण स्थिर न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन स्थिर न्यूट्रिनो म्यूऑन स्थिर इलेक्ट्रॉन स्थिर पाई मेसंस ≈ 10 –10 –10 –8 एटा-नल-मेसन स्थिर लैम्ब्डा हाइपरॉन सिग्मा हाइपरोन्स शी-हाइपरन्स ओमेगा-माइनस-हाइपरॉन

तृतीय. समेकन

प्रकृति में मौजूद मुख्य अंतःक्रियाओं के नाम बताइए

कण और प्रतिकण में क्या अंतर है? उन दोनों में क्या समान है?

कौन से कण गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और कमजोर इंटरैक्शन में भाग लेते हैं?

विकल्प 1।

1. प्राथमिक कणों के गुणों में से एक है क्षमता……… A. एक दूसरे में बदलने की B. अनायास बदलने की क्षमता

2. वे कण जो असीमित समय तक स्वतंत्र अवस्था में रह सकते हैं, कहलाते हैं... A. अस्थिर B. स्थिर।

3. कौन सा कण स्थिर है? A. प्रोटॉन B. मेसन

4. एक दीर्घजीवी कण. A. न्यूट्रिनो B. न्यूट्रॉन

5. न्यूट्रिनो का निर्माण... A. इलेक्ट्रॉन B. न्यूट्रॉन के क्षय के परिणामस्वरूप होता है

विकल्प 2।

प्राथमिक कणों के अस्तित्व का मुख्य कारक क्या है?

A. उनकी आपसी पैठ B. उनका आपसी परिवर्तन।

2. कौन सा प्राथमिक कण एक मुक्त कण में पृथक नहीं होता है। A. पियोन B. क्वार्क्स

3. न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक के बाहर कितने समय तक जीवित रहता है? A. 12 मिनट B. 15 मिनट

कौन सा कण स्थिर नहीं है? A. फोटॉन B. लेप्टान

क्या प्रकृति में अपरिवर्तनीय कण हैं? A. हाँ B. नहीं

अरस्तू का मानना ​​था कि ब्रह्मांड में पदार्थ चार मूल तत्वों से बना है - पृथ्वी, वायु, अग्नि और जल, जिन पर दो शक्तियों द्वारा कार्य किया जाता है: गुरुत्वाकर्षण बल, जो पृथ्वी और पानी को नीचे खींचता है, और हल्केपन का बल, जिसके प्रभाव में जिनमें अग्नि और वायु की प्रवृत्ति ऊपर की ओर होती है। ब्रह्मांड की संरचना के प्रति यह दृष्टिकोण, जब सब कुछ पदार्थ और बलों में विभाजित है, आज भी जारी है।

अरस्तू के अनुसार, पदार्थ निरंतर है, अर्थात, पदार्थ के किसी भी टुकड़े को अंतहीन रूप से छोटे और छोटे टुकड़ों में कुचला जा सकता है, कभी भी इतने छोटे कण तक नहीं पहुंच पाता है कि फिर विभाजित न हो सके। हालाँकि, डेमोक्रिटस जैसे कुछ अन्य यूनानी दार्शनिकों की राय थी कि पदार्थ प्रकृति में दानेदार है और दुनिया में हर चीज बड़ी संख्या में विभिन्न परमाणुओं से बनी है (ग्रीक शब्द "परमाणु" का अर्थ अविभाज्य है)। सदियाँ बीत गईं, लेकिन विवाद बिना किसी वास्तविक सबूत के जारी रहा जो एक पक्ष या दूसरे की सहीता की पुष्टि करता। अंत में, 1803 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ और भौतिक विज्ञानी जॉन डाल्टन ने दिखाया कि इस तथ्य को कि रासायनिक पदार्थ हमेशा कुछ निश्चित अनुपात में संयोजित होते हैं, यह मानकर समझाया जा सकता है कि परमाणु समूहों में संयुक्त होते हैं जिन्हें अणु कहा जाता है। हालाँकि, हमारी सदी की शुरुआत तक, दोनों स्कूलों के बीच विवाद कभी भी परमाणुवादियों के पक्ष में हल नहीं हुआ था। इस विवाद को सुलझाने में आइंस्टीन ने बहुत महत्वपूर्ण योगदान दिया। 1905 में विशेष सापेक्षता पर अपने प्रसिद्ध पेपर से कुछ हफ्ते पहले लिखे गए एक पेपर में, आइंस्टीन ने बताया कि ब्राउनियन गति नामक एक घटना - पानी में निलंबित छोटे कणों की अनियमित, अराजक गति - को तरल के परमाणुओं के प्रभावों से समझाया जा सकता है। ये कण.

उस समय तक, यह सोचने का कुछ कारण पहले से ही मौजूद था कि परमाणु भी अविभाज्य नहीं हैं। कुछ साल पहले, कैम्ब्रिज के ट्रिनिटी कॉलेज के जे जे थॉमसन ने पदार्थ के एक नए कण, इलेक्ट्रॉन की खोज की थी, जिसका द्रव्यमान सबसे हल्के परमाणु के द्रव्यमान के एक हजारवें हिस्से से भी कम था। थॉमसन का प्रायोगिक सेटअप कुछ-कुछ आधुनिक टेलीविजन पिक्चर ट्यूब जैसा था। एक लाल-गर्म धातु का धागा इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में कार्य करता है। चूँकि इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं, वे विद्युत क्षेत्र में त्वरित हो गए और फॉस्फोर की परत से ढकी स्क्रीन की ओर चले गए। जब इलेक्ट्रॉन स्क्रीन से टकराते हैं, तो उस पर प्रकाश की चमक दिखाई देती है। यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि इन इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से बाहर निकलना होगा, और 1911 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी अर्न्स्ट रदरफोर्ड ने अंततः साबित कर दिया कि पदार्थ के परमाणुओं में वास्तव में एक आंतरिक संरचना होती है: उनमें एक छोटे से सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। रदरफोर्ड इस निष्कर्ष पर यह अध्ययन करके पहुंचे कि अल्फा कण (रेडियोधर्मी परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित सकारात्मक चार्ज कण) परमाणुओं से टकराने पर कैसे विक्षेपित हो जाते हैं।

सबसे पहले, यह सोचा गया था कि परमाणु के नाभिक में इलेक्ट्रॉन और धनात्मक आवेशित कण होते हैं, जिन्हें प्रोटॉन कहा जाता है (ग्रीक शब्द "प्रोटोस" से - प्राथमिक), क्योंकि प्रोटॉन को मौलिक ब्लॉक माना जाता था जिससे पदार्थ बना होता है . हालाँकि, 1932 में, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में रदरफोर्ड के सहयोगी जेम्स चैडविक ने पाया कि नाभिक में अन्य कण भी हैं - न्यूट्रॉन, जिनका द्रव्यमान लगभग प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर है, लेकिन जो चार्ज नहीं होते हैं। इस खोज के लिए, चैडविक को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया और उन्हें कॉनविले और कैयस कॉलेज, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय (वह कॉलेज जहां मैं अब काम करता हूं) का प्रमुख चुना गया। फिर कर्मचारियों से असहमति के कारण उन्हें यह पद छोड़ना पड़ा। कॉलेज लगातार कड़वे विवादों का विषय रहा है, क्योंकि युद्ध के बाद, लौटने वाले युवाओं के एक समूह ने पुराने कर्मचारियों को उन पदों पर रखने के खिलाफ मतदान किया था जो वे पहले से ही कई वर्षों से आयोजित कर रहे थे। यह सब मेरे सामने हुआ; मैंने 1965 में कॉलेज में काम करना शुरू किया और संघर्ष का अंत तब देखा जब कॉलेज के दूसरे प्रमुख, नोबेल पुरस्कार विजेता नेविल मॉट को भी इस्तीफा देने के लिए मजबूर होना पड़ा।

सिर्फ बीस साल पहले, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को "प्राथमिक" कण माना जाता था, लेकिन प्रोटॉन और प्रोटॉन के साथ उच्च गति पर चलने वाले इलेक्ट्रॉनों की बातचीत पर प्रयोगों से पता चला कि वास्तव में प्रोटॉन में और भी छोटे कण होते हैं। कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के सिद्धांतकार मरे गेल-मैन ने इन कणों को क्वार्क कहा है। 1969 में गेल-मैन को क्वार्क पर उनके शोध के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। "क्वार्क" नाम जेम्स जॉयस की कविता की चतुर पंक्ति से लिया गया है: "मास्टर मार्क के लिए तीन क्वार्क!" क्वार्क शब्द का उच्चारण क्वार्ट की तरह किया जाना चाहिए, जिसके अंत में t को ak से बदल दिया जाता है, लेकिन आमतौर पर इसका उच्चारण इस प्रकार किया जाता है कि यह लार्क के साथ तुकबंदी करता है।

क्वार्क की कई किस्में ज्ञात हैं: ऐसा माना जाता है कि कम से कम छह "फ्लेवर" हैं, जो यू-क्वार्क, डी-क्वार्क, स्ट्रेंज क्वार्क, चार्म क्वार्क, बी-क्वार्क और टी-क्वार्क से मेल खाते हैं। प्रत्येक "स्वाद" का एक क्वार्क तीन "रंगों" का भी हो सकता है - लाल, हरा और नीला। (इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि ये केवल संकेतन हैं, क्योंकि क्वार्क का आकार दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटा है और इसलिए शब्द के सामान्य अर्थ में उनका रंग नहीं है। मुद्दा बस इतना है कि आधुनिक भौतिक विज्ञानी आना पसंद करते हैं ग्रीक वर्णमाला में उनकी कल्पना को और अधिक सीमित किए बिना, नए कणों और घटनाओं के लिए नाम तैयार करें)। एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन अलग-अलग "रंगों" के तीन क्वार्क से बने होते हैं। एक प्रोटॉन में दो यू-क्वार्क और एक डी-क्वार्क होता है, एक न्यूट्रॉन में दो डी-क्वार्क और एक यू-क्वार्क होता है। कण अन्य क्वार्क (अजीब, चार्म, बी और टी) से बनाए जा सकते हैं, लेकिन इन सभी क्वार्कों का द्रव्यमान बहुत अधिक होता है और वे बहुत जल्दी प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विघटित हो जाते हैं।

हम पहले से ही जानते हैं कि न तो परमाणु और न ही परमाणु के अंदर के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अविभाज्य हैं, और इसलिए सवाल उठता है: वास्तविक प्राथमिक कण क्या हैं - वे प्रारंभिक ईंटें जिनसे सब कुछ बनता है? चूँकि प्रकाश की तरंगदैर्ध्य एक परमाणु के आकार से काफी बड़ी होती है, इसलिए हमें परमाणु के घटक भागों को सामान्य तरीके से "देखने" की कोई उम्मीद नहीं है। इस प्रयोजन के लिए, बहुत छोटी तरंग दैर्ध्य की आवश्यकता होती है। पिछले अध्याय में, हमने सीखा कि, क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, सभी कण वास्तव में तरंगें हैं, और एक कण की ऊर्जा जितनी अधिक होगी, संबंधित तरंग दैर्ध्य उतना ही कम होगा। इस प्रकार, इस प्रश्न का हमारा उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि हमारे पास मौजूद कणों की ऊर्जा कितनी अधिक है, क्योंकि यह निर्धारित करता है कि लंबाई का पैमाना कितना छोटा है जिसे हम देख सकते हैं। वे इकाइयाँ जिनमें कण ऊर्जा को आमतौर पर मापा जाता है, इलेक्ट्रॉनवोल्ट कहलाती हैं। (अपने प्रयोगों में, थॉमसन ने इलेक्ट्रॉनों को गति देने के लिए एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग किया। एक इलेक्ट्रॉनवोल्ट वह ऊर्जा है जो एक इलेक्ट्रॉन 1 वोल्ट के विद्युत क्षेत्र में प्राप्त करता है)। 19वीं शताब्दी में, जब वे केवल दहन जैसी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में जारी कई इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा वाले कणों का उपयोग कर सकते थे, परमाणुओं को पदार्थ का सबसे छोटा हिस्सा माना जाता था। रदरफोर्ड के प्रयोगों में, अल्फा कणों की ऊर्जा लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट की थी। फिर हमने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करके, कणों को गति देना सीखा, पहले लाखों की ऊर्जा तक, और फिर हजारों लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक। इस तरह हमने सीखा कि जिन कणों को बीस साल पहले प्राथमिक माना जाता था वे वास्तव में छोटे कणों से बने होते हैं। क्या होगा यदि, उच्चतर ऊर्जाओं में संक्रमण के दौरान, यह पता चले कि ये छोटे कण, बदले में, और भी छोटे कणों से मिलकर बने हैं? बेशक, यह पूरी तरह से संभावित स्थिति है, लेकिन अब हमारे पास यह मानने के कुछ सैद्धांतिक कारण हैं कि हमारे पास प्रारंभिक "ईंटों" के बारे में जानकारी पहले से ही है, या लगभग है, जिससे प्रकृति में सब कुछ बना है।

प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण सहित ब्रह्मांड में मौजूद हर चीज का वर्णन कणों के विचार के आधार पर किया जा सकता है, कण-तरंग द्वैतवाद को ध्यान में रखते हुए, जिसकी हमने पिछले अध्याय में चर्चा की थी। कणों की एक निश्चित घूर्णी विशेषता होती है - स्पिन।

आइए अपनी धुरी पर घूमते हुए छोटे-छोटे शीर्षों के रूप में कणों की कल्पना करें। सच है, ऐसी तस्वीर भ्रामक हो सकती है, क्योंकि क्वांटम यांत्रिकी में कणों में घूर्णन की एक अच्छी तरह से परिभाषित धुरी नहीं होती है। वास्तव में, किसी कण का घूमना हमें बताता है कि विभिन्न कोणों से देखने पर वह कण कैसा दिखता है। स्पिन 0 वाला एक कण एक बिंदु की तरह है: यह सभी तरफ से एक जैसा दिखता है (चित्र 5.1, I)। स्पिन 1 वाले एक कण की तुलना एक तीर से की जा सकती है: यह विभिन्न पक्षों से अलग दिखता है (चित्र 5.1, II) और 360 डिग्री के पूर्ण घूर्णन के बाद ही समान रूप लेता है। स्पिन 2 वाले एक कण की तुलना दोनों तरफ नुकीले तीर से की जा सकती है: इसकी कोई भी स्थिति आधे-मोड़ (180 डिग्री) के बाद दोहराई जाती है। इसी तरह, उच्च स्पिन वाला एक कण पूर्ण घूर्णन के और भी छोटे अंश से घूमने पर अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। यह सब बिल्कुल स्पष्ट है, लेकिन आश्चर्य की बात यह है कि ऐसे कण भी हैं, जो पूर्ण घूर्णन के बाद, अपना पिछला रूप नहीं लेते हैं: उन्हें दो बार पूर्ण रूप से घुमाने की आवश्यकता होती है! कहा जाता है कि ऐसे कणों का स्पिन 1/2 होता है।

ब्रह्मांड में सभी ज्ञात कणों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: स्पिन 1/2 वाले कण, जिनसे ब्रह्मांड में पदार्थ बना है, और स्पिन 0, 1 और 2 वाले कण, जो, जैसा कि हम देखेंगे, बीच में कार्य करने वाली ताकतें बनाते हैं पदार्थ के कण. पदार्थ के कण तथाकथित पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, जिसकी खोज 1925 में ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी वोल्फगैंग पाउली ने की थी। 1945 में पाउली को उनकी खोज के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। वह एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी का एक आदर्श उदाहरण थे: वे कहते हैं कि शहर में उनकी उपस्थिति मात्र से सभी प्रयोगों की प्रगति बाधित हो गई! पाउली सिद्धांत कहता है कि दो समान कण एक ही स्थिति में मौजूद नहीं हो सकते हैं, अर्थात, अनिश्चितता सिद्धांत द्वारा निर्दिष्ट सटीकता के साथ उनके निर्देशांक और वेग समान नहीं हो सकते हैं। पाउली सिद्धांत अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे यह समझाना संभव हो गया है कि, स्पिन 0, 1, 2 वाले कणों द्वारा बनाई गई ताकतों के प्रभाव में, पदार्थ के कण बहुत उच्च घनत्व वाली स्थिति में क्यों नहीं गिरते हैं: यदि के कण पदार्थ के समन्वय मान बहुत करीब हैं, तो उनके वेग अलग-अलग होने चाहिए, और इसलिए, वे इन निर्देशांक वाले बिंदुओं पर लंबे समय तक रहने में सक्षम नहीं होंगे। यदि पाउली सिद्धांत ने दुनिया के निर्माण में भाग नहीं लिया होता, तो क्वार्क अलग-अलग, अच्छी तरह से परिभाषित कणों - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में संयोजित नहीं हो पाते, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलकर व्यक्तिगत, अच्छी तरह से परिभाषित परमाणु नहीं बना पाते। पाउली सिद्धांत के बिना, ये सभी कण ढह जाएंगे और कमोबेश सजातीय और घने "जेली" में बदल जाएंगे।

1928 तक इलेक्ट्रॉन और अन्य स्पिन-1/2 कणों की कोई उचित समझ नहीं थी, जब पॉल डिराक ने इन कणों का वर्णन करने के लिए एक सिद्धांत प्रस्तावित किया। इसके बाद, डिराक को कैम्ब्रिज में गणित की कुर्सी मिली (जो कभी न्यूटन के पास थी और जो अब मेरे पास है)। डिराक का सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता दोनों के अनुरूप होने वाला अपनी तरह का पहला सिद्धांत था। इसने गणितीय स्पष्टीकरण दिया कि इलेक्ट्रॉन स्पिन 1/2 के बराबर क्यों है, यानी, जब इलेक्ट्रॉन एक बार घूमता है, तो यह अपना पिछला रूप नहीं लेता है, लेकिन जब यह दो बार घूमता है, तो यह हो जाता है। डिराक के सिद्धांत ने यह भी भविष्यवाणी की कि इलेक्ट्रॉन का एक साथी होना चाहिए - एक एंटीइलेक्ट्रॉन, या, दूसरे शब्दों में, एक पॉज़िट्रॉन। 1932 में पॉज़िट्रॉन की खोज ने डिराक के सिद्धांत की पुष्टि की और 1933 में उन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला। अब हम जानते हैं कि प्रत्येक कण में एक प्रतिकण होता है जिसकी सहायता से वह विनाश कर सकता है। (कणों के मामले में जो परस्पर क्रिया प्रदान करते हैं, कण और प्रतिकण एक ही हैं)। एंटीपार्टिकल्स से युक्त संपूर्ण एंटीवर्ड और एंटीपीपुल हो सकते हैं। लेकिन अगर आप किसी अपने-विरोधी से मिलें, तो उससे हाथ मिलाने के बारे में सोचें भी नहीं! प्रकाश की एक चकाचौंध चमक होगी और आप दोनों गायब हो जाएंगे। एक अत्यंत महत्वपूर्ण प्रश्न यह है कि हमारे चारों ओर प्रतिकणों की तुलना में इतने अधिक कण क्यों हैं। हम इस अध्याय में बाद में इस पर लौटेंगे।

क्वांटम यांत्रिकी में, पदार्थ के कणों के बीच सभी बलों, या अंतःक्रियाओं को 0, 1, या 2 के पूर्णांक स्पिन वाले कणों द्वारा संचालित माना जाता है। पदार्थ का एक कण, जैसे कि इलेक्ट्रॉन या क्वार्क, एक ऐसे कण का उत्सर्जन करता है जो ले जाता है बल। प्रतिक्षेप के परिणामस्वरूप पदार्थ के कण की गति बदल जाती है। फिर वाहक कण पदार्थ के दूसरे कण से टकराता है और उसके द्वारा अवशोषित हो जाता है। इस टक्कर से दूसरे कण की गति बदल जाती है, मानो पदार्थ के दो कणों के बीच कोई बल कार्य कर रहा हो।

अंतःक्रिया वाहक कणों में एक महत्वपूर्ण गुण होता है: वे पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं। इसका मतलब यह है कि आदान-प्रदान किए गए कणों की संख्या पर कोई प्रतिबंध नहीं है, इसलिए परिणामी इंटरैक्शन बल बड़ा हो सकता है। लेकिन यदि वाहक कणों का द्रव्यमान बड़ा है तो बड़ी दूरी पर उनका निर्माण और आदान-प्रदान कठिन होगा। इस प्रकार, उनके द्वारा ले जाने वाली ताकतें कम दूरी की होंगी। यदि वाहक कणों का अपना द्रव्यमान नहीं है, तो लंबी दूरी की ताकतें उत्पन्न होंगी। पदार्थ के कणों के बीच आदान-प्रदान करने वाले वाहक कणों को आभासी कहा जाता है, क्योंकि वास्तविक कणों के विपरीत, उन्हें कण डिटेक्टर का उपयोग करके सीधे पता नहीं लगाया जा सकता है। हालाँकि, हम जानते हैं कि आभासी कण मौजूद हैं क्योंकि वे मापने योग्य प्रभाव पैदा करते हैं: आभासी कण पदार्थ के कणों के बीच बल बनाते हैं। कुछ शर्तों के तहत, 0, 1, 2 स्पिन वाले कण भी वास्तविक के रूप में मौजूद होते हैं; तो उन्हें सीधे पंजीकृत किया जा सकता है। शास्त्रीय भौतिकी के दृष्टिकोण से, ऐसे कण प्रकाश या गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में हमारे सामने आते हैं। वे कभी-कभी किसी पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया के दौरान उत्सर्जित होते हैं, जो परस्पर क्रिया वाहक कणों के आदान-प्रदान के कारण होता है। (उदाहरण के लिए, दो इलेक्ट्रॉनों के बीच पारस्परिक प्रतिकर्षण का विद्युत बल आभासी फोटॉनों के आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है, जिसे सीधे पता नहीं लगाया जा सकता है। लेकिन यदि इलेक्ट्रॉन एक-दूसरे के ऊपर से उड़ते हैं, तो वास्तविक फोटॉन उत्सर्जित हो सकते हैं, जिन्हें प्रकाश तरंगों के रूप में पहचाना जाएगा। )

वाहक कणों को उनकी परस्पर क्रिया के परिमाण और वे किन कणों के साथ क्रिया करते हैं, के आधार पर चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। हम इस बात पर जोर देते हैं कि ऐसा विभाजन पूरी तरह से कृत्रिम है; यह विशेष सिद्धांतों को विकसित करने के लिए सुविधाजनक योजना है; इसमें संभवतः अधिक गंभीर कुछ भी नहीं है। अधिकांश भौतिकविदों को आशा है कि अंततः एक एकीकृत सिद्धांत बनाना संभव होगा जिसमें सभी चार बल एक ही बल के रूपांतर होंगे। कई लोग इसे आधुनिक भौतिकी के मुख्य लक्ष्य के रूप में भी देखते हैं। हाल ही में तीनों सेनाओं को एकजुट करने की कोशिशों को सफलता मिली है। मैं इस अध्याय में उनके बारे में और अधिक बात करने जा रहा हूँ। हम इस बारे में थोड़ी देर बाद बात करेंगे कि इस तरह के एकीकरण में गुरुत्वाकर्षण के समावेश के साथ चीजें कैसी होती हैं।

तो, पहले प्रकार का बल गुरुत्वाकर्षण बल है। गुरुत्वाकर्षण बल सार्वभौमिक हैं। इसका मतलब यह है कि प्रत्येक कण गुरुत्वाकर्षण बल के प्रभाव में है, जिसका परिमाण कण के द्रव्यमान या ऊर्जा पर निर्भर करता है। गुरुत्वाकर्षण शेष तीन बलों में से प्रत्येक की तुलना में बहुत कमजोर है। यह एक बहुत ही कमजोर बल है जिसे हम बिल्कुल भी नोटिस नहीं कर पाएंगे यदि इसके दो विशिष्ट गुण न हों: गुरुत्वाकर्षण बल बड़ी दूरी पर कार्य करते हैं और हमेशा आकर्षक बल होते हैं। नतीजतन, पृथ्वी और सूर्य जैसे दो बड़े पिंडों में अलग-अलग कणों के बीच परस्पर क्रिया की बहुत कमजोर गुरुत्वाकर्षण शक्ति एक बहुत बड़े बल में बदल सकती है। अन्य तीन प्रकार की अंतःक्रिया या तो केवल कम दूरी पर कार्य करती है, या या तो प्रतिकारक या आकर्षक होती है, जो आम तौर पर मुआवजे की ओर ले जाती है। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के क्वांटम यांत्रिक दृष्टिकोण में, पदार्थ के दो कणों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल को स्पिन -2 कण द्वारा ले जाया जाता है जिसे गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है। ग्रेविटॉन का अपना द्रव्यमान नहीं होता है, और इसलिए यह जो बल वहन करता है वह लंबी दूरी का होता है। सूर्य और पृथ्वी के बीच गुरुत्वाकर्षण संपर्क को इस तथ्य से समझाया जाता है कि पृथ्वी और सूर्य को बनाने वाले कण गुरुत्वाकर्षण का आदान-प्रदान करते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि केवल आभासी कण ही ​​आदान-प्रदान में भाग लेते हैं, वे जो प्रभाव पैदा करते हैं वह निश्चित रूप से मापने योग्य होता है, क्योंकि यह प्रभाव सूर्य के चारों ओर पृथ्वी का घूर्णन है! वास्तविक गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में फैलते हैं, जिन्हें शास्त्रीय भौतिकी में गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहा जाता है, लेकिन वे बहुत कमजोर हैं और उन्हें पंजीकृत करना इतना कठिन है कि अभी तक कोई भी ऐसा करने में सफल नहीं हुआ है।

अगले प्रकार की अंतःक्रिया विद्युत चुम्बकीय बलों द्वारा बनाई जाती है जो विद्युत आवेशित कणों, जैसे इलेक्ट्रॉनों और क्वार्कों के बीच कार्य करती हैं, लेकिन ग्रेविटॉन जैसे अनावेशित कणों की परस्पर क्रिया के लिए जिम्मेदार नहीं होती हैं। विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाएं गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होती हैं: दो इलेक्ट्रॉनों के बीच कार्यरत विद्युतचुंबकीय बल गुरुत्वाकर्षण बल से लगभग दस लाख मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन (एक के बाद बयालीस शून्य) गुना अधिक होता है। लेकिन विद्युत आवेश दो प्रकार के होते हैं - धनात्मक और ऋणात्मक। दो धनात्मक आवेशों के बीच, जैसे दो ऋणात्मक आवेशों के बीच, एक प्रतिकारक बल होता है, और धनात्मक तथा ऋणात्मक आवेशों के बीच एक आकर्षक बल होता है। पृथ्वी या सूर्य जैसे बड़े पिंडों में, सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों की सामग्री लगभग बराबर होती है, और इसलिए आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियाँ एक दूसरे को लगभग रद्द कर देती हैं, और बहुत कम शुद्ध विद्युत चुम्बकीय बल रहता है। हालाँकि, परमाणुओं और अणुओं के छोटे पैमाने पर, विद्युत चुम्बकीय बल हावी होते हैं। नाभिक में ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों और धनावेशित प्रोटॉन के बीच विद्युत चुम्बकीय आकर्षण के कारण, परमाणु में इलेक्ट्रॉन ठीक उसी प्रकार नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, जिस प्रकार गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के कारण पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है। विद्युतचुंबकीय आकर्षण को बड़ी संख्या में आभासी द्रव्यमान रहित स्पिन-1 कणों, जिन्हें फोटॉन कहा जाता है, के आदान-प्रदान के परिणाम के रूप में वर्णित किया गया है। ग्रेविटॉन की तरह, आदान-प्रदान करने वाले फोटॉन आभासी होते हैं, लेकिन जब एक इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब स्थित एक अनुमत कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है, तो ऊर्जा निकलती है और परिणामस्वरूप एक वास्तविक फोटॉन उत्सर्जित होता है, जो एक उपयुक्त तरंग दैर्ध्य पर होता है , मानव आंख द्वारा दृश्य प्रकाश के रूप में, या किसी प्रकार के फोटॉन डिटेक्टर, जैसे फोटोग्राफिक फिल्म का उपयोग करके देखा जा सकता है। इसी प्रकार, जब एक वास्तविक फोटॉन किसी परमाणु से टकराता है, तो एक इलेक्ट्रॉन नाभिक से अधिक दूर एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जा सकता है। यह संक्रमण फोटॉन की ऊर्जा के कारण होता है, जिसे परमाणु द्वारा अवशोषित किया जाता है। तीसरे प्रकार की अंतःक्रिया को कमजोर अंतःक्रिया कहा जाता है। यह रेडियोधर्मिता के लिए जिम्मेदार है और 1/2 स्पिन वाले पदार्थ के सभी कणों के बीच मौजूद है, लेकिन 0, 1, 2 स्पिन वाले कण - फोटॉन और ग्रेविटॉन - इसमें भाग नहीं लेते हैं। 1967 से पहले, कमजोर बलों के गुणों को कम समझा जाता था, और 1967 में इंपीरियल कॉलेज लंदन के एक सिद्धांतकार अब्दुस सलाम और हार्वर्ड विश्वविद्यालय के स्टीवन वेनबर्ग ने एक साथ एक सिद्धांत प्रस्तावित किया जो कमजोर बल को विद्युत चुम्बकीय बल के साथ उसी तरह जोड़ता है जैसे कि एक सौ साल पहले मैक्सवेल ने बिजली और चुंबकत्व को संयोजित किया था। वेनबर्ग और सलाम ने प्रस्तावित किया कि फोटॉन के अलावा, तीन और स्पिन-1 कण हैं, जिन्हें सामूहिक रूप से भारी वेक्टर बोसॉन कहा जाता है, जो कमजोर बल ले जाते हैं। इन बोसॉन को W+, W– और Z0 नामित किया गया था, और प्रत्येक का द्रव्यमान 100 GeV था (GeV का अर्थ गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट है, यानी, एक हजार मिलियन इलेक्ट्रॉनवोल्ट)। वेनबर्ग-सलाम सिद्धांत में तथाकथित सहज समरूपता तोड़ने का गुण है। इसका मतलब यह है कि जो कण कम ऊर्जा पर पूरी तरह से अलग होते हैं वे वास्तव में उच्च ऊर्जा पर एक ही कण बन जाते हैं, लेकिन अलग-अलग अवस्था में। यह कुछ मायनों में रूलेट खेलते समय गेंद के व्यवहार के समान है। सभी उच्च ऊर्जाओं पर (अर्थात, पहिए के तेजी से घूमने पर), गेंद हमेशा लगभग एक जैसा व्यवहार करती है - यह बिना रुके घूमती है। लेकिन जैसे-जैसे पहिया धीमा होता जाता है, गेंद की ऊर्जा कम होती जाती है और अंततः वह पहिया के सैंतीस खांचे में से एक में गिर जाती है। दूसरे शब्दों में, कम ऊर्जा पर गेंद सैंतीस अवस्थाओं में मौजूद रह सकती है। यदि किसी कारण से हम केवल कम ऊर्जा पर गेंद का निरीक्षण कर सकें, तो हम सोचेंगे कि सैंतीस विभिन्न प्रकार की गेंदें थीं!

वेनबर्ग-सलाम सिद्धांत ने भविष्यवाणी की कि 100 GeV से ऊपर की ऊर्जा पर, तीन नए कणों और फोटॉन को समान व्यवहार करना चाहिए, लेकिन कम कण ऊर्जा पर, यानी, अधिकांश सामान्य स्थितियों में, यह "समरूपता" टूट जानी चाहिए। W+, W– और Z0 बोसॉन के द्रव्यमान के बड़े होने की भविष्यवाणी की गई थी ताकि उनके द्वारा बनाई गई ताकतों की कार्रवाई की सीमा बहुत कम हो। जब वेनबर्ग और सलाम ने अपना सिद्धांत सामने रखा, तो कुछ लोगों ने उन पर विश्वास किया, और उस समय के कम-शक्ति त्वरक के साथ वास्तविक W+, W- और Z0 कणों के उत्पादन के लिए आवश्यक 100 GeV की ऊर्जा प्राप्त करना असंभव था। हालाँकि, दस साल बाद, कम ऊर्जा पर इस सिद्धांत में प्राप्त भविष्यवाणियाँ प्रयोगात्मक रूप से इतनी अच्छी तरह से पुष्टि की गईं कि वेनबर्ग और सलाम को शेल्डन ग्लासो (हार्वर्ड से भी) के साथ 1979 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया, जिन्होंने विद्युत चुम्बकीय और कमजोर के समान एकीकृत सिद्धांत का प्रस्ताव रखा था। परमाणु अंतःक्रिया. नोबेल पुरस्कार समिति उस शर्मिंदगी से बच गई जो तब पैदा हो सकती थी अगर 1983 में सीईआरएन में सही द्रव्यमान और अन्य अनुमानित विशेषताओं वाले फोटॉन के तीन बड़े साझेदारों की खोज में गलती हुई होती। इस खोज को करने वाले कई सौ भौतिकविदों की टीम का नेतृत्व करने वाले कार्लो रुबिया को 1984 का नोबेल पुरस्कार मिला, जो उन्हें प्रयोग में प्रयुक्त एंटीपार्टिकल स्टोरेज रिंग के लेखक, CERN इंजीनियर साइमन वान डेर मीर के साथ संयुक्त रूप से दिया गया था। (आजकल प्रायोगिक भौतिकी में अपनी पहचान बनाना बेहद मुश्किल है जब तक कि आप पहले से ही शीर्ष पर न हों!)।

मजबूत परमाणु बल एक प्रकार का 4 बल है जो क्वार्क को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अंदर रखता है, और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को परमाणु नाभिक के अंदर रखता है। प्रबल अंतःक्रिया का वाहक स्पिन 1 वाला एक अन्य कण माना जाता है, जिसे ग्लूऑन कहा जाता है।

ग्लूऑन केवल क्वार्क और अन्य ग्लूऑन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। मजबूत अंतःक्रिया में एक असाधारण गुण होता है - इसमें कारावास (कारावास - प्रतिबंध, प्रतिधारण (अंग्रेजी)। - एड।) होता है।

परिरोध यह है कि कण हमेशा रंगहीन संयोजनों में रखे जाते हैं। एक क्वार्क अपने आप अस्तित्व में नहीं रह सकता, क्योंकि तब इसका एक रंग (लाल, हरा या नीला) होना जरूरी है। इसलिए, लाल क्वार्क को ग्लूऑन "जेट" (लाल + हरा + नीला = सफेद) के माध्यम से हरे और नीले रंग से जोड़ा जाना चाहिए। ऐसा त्रिक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन बनता है। एक और संभावना है, जब एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क युग्मित होते हैं (लाल + एंटी-रेड, या हरा + एंटी-ग्रीन, या नीला + एंटी-ब्लू = सफेद)। इस तरह के संयोजन से मेसॉन नामक कण बनते हैं। ये कण अस्थिर होते हैं क्योंकि एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क इलेक्ट्रॉन और अन्य कण बनाने के लिए एक दूसरे को नष्ट कर सकते हैं। इसी तरह, कारावास के कारण एक भी ग्लूऑन अपने आप अस्तित्व में नहीं रह सकता, क्योंकि ग्लूऑन में भी रंग होता है। इसलिए, ग्लूऑन को इस तरह से समूहित करना चाहिए कि उनका रंग सफेद हो जाए। ग्लूऑन का वर्णित समूह एक अस्थिर कण बनाता है - एक ग्लूबॉल।

कारावास के कारण हम किसी एक क्वार्क या ग्लूऑन का निरीक्षण नहीं कर सकते। क्या इसका मतलब यह नहीं है कि कणों के रूप में क्वार्क और ग्लूऑन का विचार कुछ हद तक आध्यात्मिक है? नहीं, क्योंकि मजबूत अंतःक्रिया की विशेषता एक अन्य गुण है जिसे स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता कहा जाता है। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, क्वार्क और ग्लूऑन की अवधारणा पूरी तरह से निश्चित हो जाती है। सामान्य ऊर्जाओं में, मजबूत अंतःक्रिया वास्तव में मजबूत होती है और क्वार्कों को कसकर एक साथ दबाती है। लेकिन, जैसा कि शक्तिशाली त्वरक पर प्रयोगों से पता चलता है, उच्च ऊर्जा पर मजबूत अंतःक्रिया स्पष्ट रूप से कमजोर हो जाती है और क्वार्क और ग्लूऑन लगभग मुक्त कणों की तरह व्यवहार करने लगते हैं। चित्र में. चित्र 5.2 एक उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन टकराव की तस्वीर दिखाता है। हम देखते हैं कि परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप पैदा हुए कई लगभग मुक्त क्वार्कों ने ट्रैक के "जेट" बनाए जो तस्वीर में दिखाई दे रहे हैं।

विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के सफल एकीकरण के परिणामस्वरूप इन दो प्रकार की अंतःक्रियाओं को मजबूत अंतःक्रिया के साथ संयोजित करने का प्रयास किया गया, जिसके परिणामस्वरूप तथाकथित भव्य एकीकृत सिद्धांत सामने आया। इस नाम में कुछ अतिशयोक्ति है: सबसे पहले, भव्य एकीकृत सिद्धांत उतने महान नहीं हैं, और दूसरी बात, वे सभी बलों को पूरी तरह से एकीकृत नहीं करते हैं क्योंकि उनमें गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं है। इसके अलावा, ये सभी सिद्धांत वास्तव में अधूरे हैं, क्योंकि इनमें ऐसे पैरामीटर शामिल हैं जिनकी सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है और जिनकी गणना सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक परिणामों की तुलना करके की जानी चाहिए। फिर भी, ऐसे सिद्धांत सभी अंतःक्रियाओं को कवर करने वाले पूर्ण एकीकरण सिद्धांत की दिशा में एक कदम हो सकते हैं। भव्य एकीकृत सिद्धांतों के निर्माण के पीछे मुख्य विचार इस प्रकार है: जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, उच्च ऊर्जा पर मजबूत इंटरैक्शन कम ऊर्जा की तुलना में कमजोर हो जाते हैं। इसी समय, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बल स्पर्शोन्मुख रूप से मुक्त नहीं होते हैं, और उच्च ऊर्जा पर वे बढ़ जाते हैं। फिर, ऊर्जा के किसी बहुत बड़े मूल्य पर - महान एकीकरण की ऊर्जा पर - ये तीन बल एक-दूसरे के बराबर हो सकते हैं और बस एक ही बल की किस्में बन सकते हैं। भव्य एकीकरण सिद्धांतों का अनुमान है कि इस ऊर्जा पर, स्पिन-1/2 पदार्थ के विभिन्न कण, जैसे क्वार्क और इलेक्ट्रॉन, भी अलग-अलग नहीं रहेंगे, जो एकीकरण की दिशा में एक और कदम होगा।

भव्य एकीकृत ऊर्जा मूल्य बहुत अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है, लेकिन यह कम से कम एक हजार मिलियन मिलियन GeV होना चाहिए। वर्तमान पीढ़ी के त्वरक में, लगभग 100 GeV की ऊर्जा वाले कण टकराते हैं, और भविष्य की परियोजनाओं में यह मान कई हजार GeV तक बढ़ जाना चाहिए। लेकिन कणों को भव्य एकीकृत ऊर्जा में त्वरित करने के लिए सौर मंडल के आकार के त्वरक की आवश्यकता होती है। यह संभावना नहीं है कि मौजूदा आर्थिक स्थिति में कोई इसे वित्तपोषित करने का निर्णय लेगा। यही कारण है कि भव्य एकीकृत सिद्धांतों का प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक परीक्षण असंभव है। लेकिन यहां, इलेक्ट्रोवीक एकीकृत सिद्धांत की तरह, कम-ऊर्जा परिणाम हैं जिनका परीक्षण किया जा सकता है।

इन परिणामों में सबसे दिलचस्प यह है कि प्रोटॉन, जो सामान्य पदार्थ के अधिकांश द्रव्यमान का निर्माण करते हैं, स्वतः ही एंटीइलेक्ट्रॉन जैसे हल्के कणों में विघटित हो सकते हैं। कारण यह है कि भव्य एकीकृत ऊर्जा में क्वार्क और एंटीइलेक्ट्रॉन के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं है। एक प्रोटॉन के अंदर तीन क्वार्कों में आमतौर पर एंटीइलेक्ट्रॉन में बदलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है, लेकिन एक क्वार्क, पूरी तरह से संयोग से, एक दिन इस परिवर्तन के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकता है, क्योंकि अनिश्चितता सिद्धांत के कारण ऊर्जा को सटीक रूप से रिकॉर्ड करना असंभव है एक प्रोटॉन के अंदर क्वार्क का. तब प्रोटॉन का क्षय होना ही चाहिए, लेकिन क्वार्क में पर्याप्त ऊर्जा होगी इसकी संभावना इतनी कम है कि इसके लिए कम से कम दस लाख करोड़ दस लाख करोड़ (एक के बाद तीस शून्य) वर्ष का इंतजार करना होगा, जो इससे कहीं अधिक लंबा है। वह समय जो बिग बैंग के बाद बीत चुका है। जो दस हजार मिलियन वर्ष या उसके जैसा कुछ (एक के बाद दस शून्य) से अधिक नहीं है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि सहज प्रोटॉन क्षय की संभावना को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, बहुत बड़ी संख्या में प्रोटॉन का अध्ययन करके प्रोटॉन क्षय देखने की संभावना को बढ़ाना संभव है। (उदाहरण के लिए, एक वर्ष के दौरान इकतीस शून्य प्रोटॉन वाले 1 को देखकर, सबसे सरल भव्य एकीकरण सिद्धांतों में से एक के अनुसार, एक से अधिक प्रोटॉन क्षय का पता लगाने की उम्मीद की जा सकती है)।

ऐसे कई प्रयोग पहले ही किए जा चुके हैं, लेकिन उन्होंने प्रोटॉन या न्यूट्रॉन के क्षय के बारे में निश्चित जानकारी नहीं दी। एक प्रयोग, जिसमें आठ हजार टन पानी का उपयोग किया गया था, ओहियो में एक नमक खदान में किया गया था (ब्रह्मांडीय हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए जिसे प्रोटॉन क्षय के रूप में समझा जा सकता था)। चूँकि पूरे प्रयोग के दौरान कोई प्रोटॉन क्षय नहीं पाया गया, इसलिए यह गणना की जा सकती है कि प्रोटॉन का जीवनकाल दस मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन (एक के बाद इकतीस शून्य) वर्ष से अधिक होना चाहिए। यह परिणाम सबसे सरल भव्य एकीकृत सिद्धांत की भविष्यवाणियों से अधिक है, लेकिन अधिक जटिल सिद्धांत भी हैं जो उच्च अनुमान देते हैं। उन्हें सत्यापित करने के लिए, पदार्थ की और भी बड़ी मात्रा के साथ और भी अधिक सटीक प्रयोगों की आवश्यकता होगी।

प्रोटॉन क्षय को देखने की कठिनाइयों के बावजूद, यह संभव है कि हमारा अस्तित्व विपरीत प्रक्रिया का परिणाम है - प्रोटॉन का निर्माण या, और भी अधिक सरल रूप से, प्रारंभिक चरण में क्वार्क, जब एंटीक्वार्क की तुलना में अधिक क्वार्क नहीं थे। ब्रह्माण्ड की शुरुआत की यह तस्वीर सबसे प्राकृतिक लगती है। पृथ्वी के पदार्थ में बड़े पैमाने पर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन शामिल हैं, जो बदले में क्वार्क से बने होते हैं, लेकिन बड़े त्वरक में उत्पादित कुछ को छोड़कर, कोई एंटीप्रोटॉन या एंटीन्यूट्रॉन नहीं हैं, जो एंटीक्वार्क से बने होते हैं। कॉस्मिक किरणों के साथ प्रयोग इस बात की पुष्टि करते हैं कि हमारी आकाशगंगा में सभी पदार्थों के लिए भी यही सच है: उच्च ऊर्जा पर कण टकराव में कण-एंटीपार्टिकल जोड़े के निर्माण के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले एंटीकणों की छोटी संख्या को छोड़कर, कोई एंटीप्रोटोन या एंटीन्यूट्रॉन नहीं हैं। . यदि हमारी आकाशगंगा में एंटीमैटर के बड़े क्षेत्र होते, तो पदार्थ और एंटीमैटर के बीच के इंटरफेस पर मजबूत विकिरण की उम्मीद की जाती, जहां कणों और एंटीपार्टिकल्स की कई टक्करें होतीं, जो नष्ट होकर उच्च-ऊर्जा विकिरण उत्सर्जित करतीं।

हमारे पास कोई प्रत्यक्ष संकेत नहीं है कि अन्य आकाशगंगाओं के पदार्थ में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन या एंटीप्रोटॉन और एंटीन्यूट्रॉन शामिल हैं, लेकिन इसमें एक ही प्रकार के कण शामिल होने चाहिए: एक आकाशगंगा के भीतर कणों और एंटीकणों का मिश्रण नहीं हो सकता है, क्योंकि परिणामस्वरूप उनके विनाश से शक्तिशाली विकिरण उत्सर्जित होगा। इसलिए हमारा मानना ​​है कि सभी आकाशगंगाएँ क्वार्क से बनी हैं, एंटीक्वार्क से नहीं; यह संभावना नहीं है कि कुछ आकाशगंगाएँ पदार्थ से बनी हों और अन्य एंटीमैटर से।

लेकिन एंटीक्वार्क की तुलना में इतने अधिक क्वार्क क्यों होने चाहिए? उनकी संख्या समान क्यों नहीं है? हम बहुत भाग्यशाली हैं कि ऐसा है, क्योंकि यदि क्वार्क और एंटीक्वार्क समान संख्या में होते, तो प्रारंभिक ब्रह्मांड में लगभग सभी क्वार्क और एंटीक्वार्क एक-दूसरे को नष्ट कर देते, इसे विकिरण से भर देते, लेकिन शायद ही कोई पदार्थ छोड़ते। कोई आकाशगंगाएँ, कोई तारे, कोई ग्रह नहीं होंगे जिन पर मानव जीवन विकसित हो सके। भव्य एकीकृत सिद्धांत यह समझा सकते हैं कि ब्रह्मांड में अब एंटीक्वार्क की तुलना में अधिक क्वार्क क्यों होने चाहिए, भले ही शुरुआत में उनकी संख्या समान थी। जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, उच्च ऊर्जा पर भव्य एकीकृत सिद्धांतों में, क्वार्क एंटीइलेक्ट्रॉन में बदल सकते हैं। विपरीत प्रक्रियाएँ भी संभव हैं, जब एंटीक्वार्क इलेक्ट्रॉनों में बदल जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन और एंटीइलेक्ट्रॉन एंटीक्वार्क और क्वार्क में बदल जाते हैं। एक समय, ब्रह्मांड के विकास के बहुत प्रारंभिक चरण में, यह इतना गर्म था कि कणों की ऊर्जा ऐसे परिवर्तनों के लिए पर्याप्त थी। लेकिन इसके परिणामस्वरूप एंटीक्वार्क की तुलना में अधिक क्वार्क क्यों उत्पन्न हुए? इसका कारण यह है कि भौतिकी के नियम कणों और प्रतिकणों के लिए बिल्कुल समान नहीं हैं।

1956 तक, यह माना जाता था कि भौतिकी के नियम तीन समरूपता परिवर्तनों - सी, पी और टी के तहत अपरिवर्तनीय थे। समरूपता सी का मतलब है कि सभी नियम कणों और एंटीपार्टिकल्स के लिए समान हैं। पी समरूपता का अर्थ है कि भौतिकी के नियम किसी भी घटना के लिए और उसके दर्पण प्रतिबिंब के लिए समान हैं (घड़ी की दिशा में घूमने वाले कण की दर्पण छवि वामावर्त घूमने वाले कण की दर्पण छवि होगी)। अंत में, टी समरूपता का अर्थ यह है कि जब सभी कणों और प्रतिकणों की गति की दिशा उलट दी जाती है, तो सिस्टम उसी स्थिति में वापस आ जाएगा जिसमें वह पहले था; दूसरे शब्दों में, चाहे समय में आगे बढ़ें या पीछे, कानून समान हैं।

1956 में, दो अमेरिकी भौतिकविदों, त्ज़ुंडाओ ली और जेनिंग यांग ने सुझाव दिया कि कमजोर अंतःक्रिया वास्तव में पी परिवर्तनों के तहत अपरिवर्तनीय नहीं है। दूसरे शब्दों में, कमजोर अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, ब्रह्मांड का विकास उसकी दर्पण छवि के विकास से भिन्न तरीके से आगे बढ़ सकता है। उसी वर्ष, ली और यांग के एक सहयोगी जिनक्सियांग वू यह साबित करने में सक्षम थे कि उनकी धारणा सही थी। रेडियोधर्मी परमाणुओं के नाभिकों को एक चुंबकीय क्षेत्र में व्यवस्थित करके ताकि उनकी स्पिन एक ही दिशा में हो, उन्होंने दिखाया कि एक दिशा में दूसरे की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते थे। अगले वर्ष, ली और यांग को उनकी खोज के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। यह पता चला कि कमजोर अंतःक्रियाएं सी समरूपता का पालन नहीं करती हैं। इसका मतलब यह है कि एंटीपार्टिकल्स से युक्त एक ब्रह्मांड हमारे ब्रह्मांड से अलग व्यवहार करेगा। हालाँकि, सभी को यह लग रहा था कि कमजोर अंतःक्रिया को अभी भी संयुक्त सीपी समरूपता का पालन करना चाहिए, अर्थात ब्रह्मांड का विकास उसी तरह होना चाहिए जैसे इसके दर्पण प्रतिबिंब का विकास, यदि, इसे दर्पण में प्रतिबिंबित करके, हम प्रत्येक कण को ​​एक प्रतिकण से भी बदलें! लेकिन 1964 में, दो और अमेरिकियों, जेम्स क्रोनिन और वेल फिच ने पाया कि के मेसॉन नामक कणों के क्षय में सीपी समरूपता भी टूट गई है।

परिणामस्वरूप, 1980 में क्रोनिन और फिच को उनके काम के लिए नोबेल पुरस्कार मिला। (उन कार्यों के लिए कितनी बड़ी संख्या में पुरस्कार प्रदान किए गए हैं जो दर्शाते हैं कि ब्रह्मांड उतना सरल नहीं है जितना हम सोचते हैं)।

एक गणितीय प्रमेय है जो बताता है कि कोई भी सिद्धांत जो क्वांटम यांत्रिकी और सापेक्षता का पालन करता है उसे संयुक्त सीपीटी समरूपता के तहत हमेशा अपरिवर्तनीय होना चाहिए। दूसरे शब्दों में, यदि आप कणों को प्रतिकणों से बदल देते हैं, दर्पण में सब कुछ प्रतिबिंबित करते हैं, और समय की दिशा को भी उलट देते हैं, तो ब्रह्मांड का व्यवहार नहीं बदलेगा। लेकिन क्रोनिन और फिच ने दिखाया कि यदि आप कणों को एंटीपार्टिकल्स से बदलते हैं और एक दर्पण छवि बनाते हैं, लेकिन समय की दिशा को उलट नहीं करते हैं, तो ब्रह्मांड अलग व्यवहार करेगा। नतीजतन, जब समय उलटा होता है, तो भौतिकी के नियमों को बदलना होगा, यानी वे टी की समरूपता के संबंध में अपरिवर्तनीय नहीं हैं।

यह स्पष्ट है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड में समरूपता टी टूट गई थी: जब समय आगे बढ़ता है, तो ब्रह्मांड फैलता है, और यदि समय पीछे जाता है, तो ब्रह्मांड सिकुड़ना शुरू हो जाता है। और चूंकि ऐसे बल हैं जो समरूपता टी के संबंध में अपरिवर्तनीय नहीं हैं, तो यह इस प्रकार है कि जैसे-जैसे ब्रह्मांड इन बलों के प्रभाव में फैलता है, इलेक्ट्रॉनों को एंटीक्वार्क में बदलने की तुलना में एंटीइलेक्ट्रॉन को अक्सर क्वार्क में बदलना चाहिए। फिर, जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ और ठंडा हुआ, एंटीक्वार्क और क्वार्क नष्ट हो गए, लेकिन चूंकि एंटीक्वार्क की तुलना में अधिक क्वार्क रहे होंगे, इसलिए क्वार्क की थोड़ी अधिकता रही होगी। और वे वही क्वार्क हैं जो आज के पदार्थ को बनाते हैं जिसे हम देखते हैं और जिससे हम स्वयं निर्मित हुए हैं। इस प्रकार, हमारे अस्तित्व को भव्य एकीकरण सिद्धांत की पुष्टि के रूप में माना जा सकता है, हालांकि केवल गुणात्मक पुष्टि के रूप में। अनिश्चितताएँ इसलिए उत्पन्न होती हैं क्योंकि हम यह अनुमान नहीं लगा सकते कि विनाश के बाद कितने क्वार्क बचे रहेंगे, या यहाँ तक कि क्या शेष कण क्वार्क या एंटीक्वार्क होंगे। (सच है, अगर एंटीक्वार्क का अधिशेष बचा होता, तो हम बस उनका नाम बदलकर क्वार्क कर देते, और क्वार्क - एंटीक्वार्क)।

भव्य एकीकृत सिद्धांतों में गुरुत्वाकर्षण संपर्क शामिल नहीं है। यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल इतने छोटे होते हैं कि उनके प्रभाव को हम आसानी से नज़रअंदाज़ कर सकते हैं

पावरपॉइंट प्रारूप में भौतिकी में "प्राथमिक कण" विषय पर प्रस्तुति। 11वीं कक्षा के स्कूली बच्चों के लिए यह प्रस्तुति प्राथमिक कणों की भौतिकी की व्याख्या करती है और विषय पर ज्ञान को व्यवस्थित करती है। कार्य का लक्ष्य प्राथमिक कणों और उनकी अंतःक्रियाओं के बारे में विचारों के आधार पर छात्रों की अमूर्त, पारिस्थितिक और वैज्ञानिक सोच विकसित करना है। प्रस्तुति के लेखक: पोपोवा आई.ए., भौतिकी शिक्षक।

प्रस्तुति के अंश

आवर्त सारणी में कितने तत्व हैं?

• केवल 92.
• कैसे? क्या यहां और है?
• सच है, लेकिन बाकी सभी कृत्रिम रूप से प्राप्त किए गए हैं; वे प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं।
• तो - 92 परमाणु. इनसे अणु भी बनाये जा सकते हैं, अर्थात्। पदार्थ!
• लेकिन यह तथ्य कि सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं, डेमोक्रिटस (400 ईसा पूर्व) द्वारा बताया गया था।
• वह एक महान यात्री थे और उनकी पसंदीदा कहावत थी:
• "परमाणुओं और शुद्ध आकाश के अलावा कुछ भी मौजूद नहीं है, बाकी सब कुछ एक दृश्य है"

कण भौतिकी की समयरेखा

• सैद्धांतिक भौतिकविदों को कणों के संपूर्ण खोजे गए "चिड़ियाघर" को व्यवस्थित करने और मौलिक कणों की संख्या को न्यूनतम करने की कोशिश करने के सबसे कठिन कार्य का सामना करना पड़ा, जिससे यह साबित हुआ कि अन्य कणों में मौलिक कण शामिल हैं
• ये सभी कण अस्थिर थे, अर्थात्। कम द्रव्यमान वाले कणों में विघटित हो गए, अंततः स्थिर प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, फोटॉन और न्यूट्रिनो (और उनके एंटीपार्टिकल्स) बन गए।
• तीसरा ये है. एम. गेल-मैन और स्वतंत्र रूप से जे. ज़्विग ने मौलिक कणों - क्वार्क से दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों की संरचना का एक मॉडल प्रस्तावित किया
• यह मॉडल अब सभी ज्ञात प्रकार के कण अंतःक्रियाओं के एक सुसंगत सिद्धांत में बदल गया है।

किसी प्राथमिक कण का पता कैसे लगाएं?

आमतौर पर, कणों द्वारा छोड़े गए निशानों (प्रक्षेप पथ या ट्रैक) का तस्वीरों का उपयोग करके अध्ययन और विश्लेषण किया जाता है।

प्राथमिक कणों का वर्गीकरण

सभी कणों को दो वर्गों में बांटा गया है:

• फर्मियन्स, जो पदार्थ बनाते हैं;
• बोसोन जिसके माध्यम से अंतःक्रिया होती है।

क्वार्क

• क्वार्क मजबूत इंटरैक्शन के साथ-साथ कमजोर और विद्युत चुम्बकीय इंटरैक्शन में भी भाग लेते हैं।
• गेल-मैन और जॉर्ज ज़्विग ने 1964 में क्वार्क मॉडल का प्रस्ताव रखा।
• पाउली सिद्धांत: परस्पर जुड़े कणों की एक प्रणाली में कभी भी समान मापदंडों वाले कम से कम दो कण मौजूद नहीं होते हैं यदि इन कणों में आधा-पूर्णांक स्पिन होता है।

स्पिन क्या है?

• स्पिन दर्शाता है कि एक राज्य स्थान है जिसका सामान्य अंतरिक्ष में किसी कण की गति से कोई लेना-देना नहीं है;
• स्पिन (अंग्रेजी से स्पिन - स्पिन) की तुलना अक्सर "तेजी से घूमने वाले शीर्ष" के कोणीय गति से की जाती है - यह सच नहीं है!
• स्पिन एक कण की आंतरिक क्वांटम विशेषता है जिसका शास्त्रीय यांत्रिकी में कोई एनालॉग नहीं है;
• स्पिन (अंग्रेजी स्पिन से - घुमाव, घूर्णन) प्राथमिक कणों की आंतरिक कोणीय गति है, जिसमें एक क्वांटम प्रकृति होती है और यह समग्र रूप से कण की गति से जुड़ा नहीं होता है

चार प्रकार की शारीरिक अंतःक्रियाएँ

• गुरुत्वाकर्षण,
• विद्युत चुम्बकीय,
• कमज़ोर,
• मज़बूत।

• कमजोर अंतःक्रिया- कणों की आंतरिक प्रकृति को बदल देता है।
• मजबूत अंतःक्रियाएँ- विभिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन को बांधने वाली ताकतों के उद्भव का निर्धारण करें।

क्वार्क के गुण

• क्वार्क में रंग आवेश नामक एक गुण होता है।
• रंग आवेश तीन प्रकार के होते हैं, जिन्हें परंपरागत रूप से इस प्रकार नामित किया गया है
• नीला,
• हरा
• लाल।
• प्रत्येक रंग के अपने विरोधी रंग के रूप में एक पूरक होता है - नीला विरोधी, हरा विरोधी और लाल विरोधी।
• क्वार्क के विपरीत, एंटीक्वार्क में रंग नहीं होता है, बल्कि एंटीकलर होता है, यानी विपरीत रंग का चार्ज होता है।

क्वार्क के गुण: द्रव्यमान

• क्वार्क में दो मुख्य प्रकार के द्रव्यमान होते हैं, जो आकार में भिन्न होते हैं:
• वर्तमान क्वार्क द्रव्यमान, वर्ग 4-संवेग के महत्वपूर्ण हस्तांतरण के साथ प्रक्रियाओं में अनुमानित, और
• संरचनात्मक द्रव्यमान (ब्लॉक, घटक द्रव्यमान); इसमें क्वार्क के चारों ओर ग्लूऑन क्षेत्र का द्रव्यमान भी शामिल है और इसका अनुमान हैड्रोन के द्रव्यमान और उनकी क्वार्क संरचना से लगाया जाता है।

क्वार्क के गुण: स्वाद

• क्वार्क के प्रत्येक स्वाद (प्रकार) की विशेषता ऐसी क्वांटम संख्याओं से होती है
• आइसोस्पिन इज़,
• विचित्रता एस,
• आकर्षण सी,
• आकर्षण (सौन्दर्य, सौन्दर्य) बी′,
• सत्य (शीर्षता) टी.

कार्य

• एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश के दौरान कौन सी ऊर्जा निकलती है?
• प्रोटॉन और एंटीप्रोटॉन के विनाश के दौरान कौन सी ऊर्जा निकलती है?
• कौन सी परमाणु प्रक्रियाएँ न्यूट्रिनो उत्पन्न करती हैं?
  • A. α के दौरान - क्षय।
  • बी. β के दौरान - क्षय।
  • B. जब γ-क्वांटा उत्सर्जित होता है।
• कौन सी परमाणु प्रक्रियाएँ एंटीन्यूट्रिनो उत्पन्न करती हैं?
  • A. α के दौरान - क्षय।
  • बी. β के दौरान - क्षय।
  • B. जब γ-क्वांटा उत्सर्जित होता है।
  • D. किसी भी परमाणु परिवर्तन के दौरान
• प्रोटॉन किससे बना होता है?...
  • एक। । . .न्यूट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो।
  • बी। । . .मेसन्स.
  • में। । . .क्वार्क.
  • D. एक प्रोटॉन का कोई घटक भाग नहीं होता है।
• न्यूट्रॉन किससे बना होता है?...
  • एक। । . .प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो।
  • बी। । . .मेसन्स.
  • में। । . . क्वार्क.
  • D. न्यूट्रॉन का कोई घटक भाग नहीं होता है।
• डेविसन एवं जर्मर के प्रयोगों से क्या सिद्ध हुआ?
  • A. परमाणुओं द्वारा ऊर्जा अवशोषण की क्वांटम प्रकृति।
  • B. परमाणुओं द्वारा ऊर्जा उत्सर्जन की क्वांटम प्रकृति।
  • B. प्रकाश के तरंग गुण।
  • D. इलेक्ट्रॉनों के तरंग गुण।
• निम्नलिखित में से कौन सा सूत्र एक इलेक्ट्रॉन के लिए डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य निर्धारित करता है (एम और वी इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान और गति हैं)?

परीक्षा

• विद्युत चुम्बकीय संपर्क के परिणामस्वरूप प्राथमिक कणों से कौन सी भौतिक प्रणालियाँ बनती हैं? A. इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन। बी. परमाणु नाभिक. B. परमाणु, पदार्थ के अणु और प्रतिकण।
• अंतःक्रिया की दृष्टि से सभी कणों को तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: A. मेसॉन, फोटॉन और लेप्टान। B. फोटॉन, लेप्टान और बैरियन। बी फोटॉन, लेप्टान और हैड्रोन।
• प्राथमिक कणों के अस्तित्व का मुख्य कारक क्या है? ए. आपसी परिवर्तन. बी. स्थिरता. बी. कणों का एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया।
• कौन सी अंतःक्रियाएं परमाणुओं में नाभिक की स्थिरता निर्धारित करती हैं? ए. गुरुत्वाकर्षण. बी विद्युत चुम्बकीय। बी परमाणु। डी. कमजोर.
• क्या प्रकृति में अपरिवर्तनीय कण हैं? ए. हैं. बी. वे मौजूद नहीं हैं
• पदार्थ के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में परिवर्तन की वास्तविकता: ए। एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश के अनुभव से पुष्टि की गई। B. इलेक्ट्रॉन एवं प्रोटान विनाश के प्रयोग द्वारा पुष्टि।
• पदार्थ के क्षेत्र में परिवर्तन की प्रतिक्रिया: A. e + 2γ→e+ B. e + 2γ→e- C. e+ +e- =2γ.
• प्राथमिक कणों के एक दूसरे में परिवर्तन के लिए कौन सी अंतःक्रिया जिम्मेदार है? ए. मजबूत बातचीत. बी. गुरुत्वाकर्षण. बी. कमजोर अंतःक्रिया डी. मजबूत, कमजोर, विद्युतचुंबकीय।

चल रहे प्रश्न का उत्तर: ब्रह्मांड में सबसे छोटा कण कौन सा है जो मानवता के साथ विकसित हुआ।

लोगों ने एक बार सोचा था कि हम अपने आस-पास जो कुछ भी देखते हैं उसका आधार रेत के कण हैं। तब परमाणु की खोज की गई और इसे अविभाज्य माना गया जब तक कि इसे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों को प्रकट करने के लिए विभाजित नहीं किया गया। वे ब्रह्माण्ड के सबसे छोटे कण भी नहीं निकले, क्योंकि वैज्ञानिकों ने पाया कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन प्रत्येक में तीन क्वार्क होते हैं।

अभी तक वैज्ञानिक इस बात का कोई सबूत नहीं देख पाए हैं कि क्वार्क के अंदर कुछ है और ब्रह्मांड में पदार्थ की सबसे बुनियादी परत या सबसे छोटे कण तक पहुंच गया है।

और भले ही क्वार्क और इलेक्ट्रॉन अविभाज्य हों, वैज्ञानिकों को यह नहीं पता है कि क्या वे अस्तित्व में पदार्थ के सबसे छोटे टुकड़े हैं या ब्रह्मांड में ऐसी वस्तुएं हैं जो इससे भी छोटी हैं।

ब्रह्मांड में सबसे छोटे कण

वे विभिन्न स्वादों और आकारों में आते हैं, कुछ में अद्भुत संबंध होते हैं, अन्य अनिवार्य रूप से एक-दूसरे को वाष्पित करते हैं, उनमें से कई के शानदार नाम होते हैं: बैरियन और मेसॉन, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन, न्यूक्लियॉन, हाइपरॉन, मेसॉन, बैरियन, न्यूक्लियॉन, फोटॉन से बने क्वार्क। आदि.डी.

हिग्स बोसोन एक कण है जो विज्ञान के लिए इतना महत्वपूर्ण है कि इसे "गॉड पार्टिकल" कहा जाता है। ऐसा माना जाता है कि यह अन्य सभी का द्रव्यमान निर्धारित करता है। तत्व का सिद्धांत पहली बार 1964 में दिया गया था जब वैज्ञानिकों को आश्चर्य हुआ कि कुछ कण दूसरों की तुलना में अधिक विशाल क्यों थे।

हिग्स बोसोन तथाकथित हिग्स क्षेत्र से जुड़ा है, जिसके बारे में माना जाता है कि यह ब्रह्मांड को भरता है। दो तत्व (हिग्स फील्ड क्वांटम और हिग्स बोसोन) दूसरों को द्रव्यमान देने के लिए जिम्मेदार हैं। इसका नाम स्कॉटिश वैज्ञानिक पीटर हिग्स के नाम पर रखा गया है। 14 मार्च 2013 को हिग्स बोसोन के अस्तित्व की पुष्टि की आधिकारिक घोषणा की गई।

कई वैज्ञानिकों का तर्क है कि हिग्स तंत्र ने भौतिकी के मौजूदा "मानक मॉडल" को पूरा करने के लिए पहेली के लापता टुकड़े को हल कर लिया है, जो ज्ञात कणों का वर्णन करता है।

हिग्स बोसोन ने मूल रूप से ब्रह्मांड में मौजूद हर चीज के द्रव्यमान को निर्धारित किया।

क्वार्क

क्वार्क (अर्थात् क्वार्क) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के निर्माण खंड हैं। वे कभी अकेले नहीं होते, केवल समूहों में ही विद्यमान रहते हैं। जाहिरा तौर पर, क्वार्क को एक साथ बांधने वाला बल दूरी के साथ बढ़ता है, इसलिए आप जितना आगे बढ़ेंगे, उन्हें अलग करना उतना ही मुश्किल होगा। इसलिए, मुक्त क्वार्क प्रकृति में कभी मौजूद नहीं होते हैं।

क्वार्क मौलिक कण हैंसंरचनाहीन, नुकीले होते हैं आकार में लगभग 10−16 सेमी.

उदाहरण के लिए, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन तीन क्वार्क से बने होते हैं, प्रोटॉन में दो समान क्वार्क होते हैं, जबकि न्यूट्रॉन में दो अलग-अलग क्वार्क होते हैं।

अतिसममिति

यह ज्ञात है कि पदार्थ के मूलभूत "निर्माण खंड", फ़र्मिअन, क्वार्क और लेप्टान हैं, और बल के संरक्षक, बोसोन, फोटॉन और ग्लूऑन हैं। सुपरसिममेट्री का सिद्धांत कहता है कि फ़र्मियन और बोसॉन एक दूसरे में बदल सकते हैं।

पूर्वानुमानित सिद्धांत बताता है कि प्रत्येक कण जिसे हम जानते हैं, उसका एक संबंधित कण है जिसे हमने अभी तक नहीं खोजा है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन के लिए यह एक चयनकर्ता है, एक क्वार्क एक स्क्वार्क है, एक फोटॉन एक फोटोनो है, और एक हिग्स एक हिग्सिनो है।

अब हम ब्रह्मांड में इस सुपरसिममेट्री का अवलोकन क्यों नहीं करते? वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि वे अपने नियमित चचेरे भाइयों की तुलना में बहुत अधिक भारी हैं और वे जितने भारी होंगे, उनका जीवनकाल उतना ही कम होगा। दरअसल, वे उठते ही ढहने लगते हैं। सुपरसिमेट्री बनाने के लिए काफी बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो बड़े धमाके के तुरंत बाद ही अस्तित्व में थी और संभवतः लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसे बड़े त्वरक में बनाई जा सकती थी।

समरूपता क्यों उत्पन्न हुई, इसके लिए भौतिकविदों का सिद्धांत है कि समरूपता ब्रह्मांड के किसी छिपे हुए क्षेत्र में टूट गई होगी जिसे हम देख या छू नहीं सकते हैं, लेकिन केवल गुरुत्वाकर्षण के कारण महसूस कर सकते हैं।

न्युट्रीनो

न्यूट्रिनो हल्के उपपरमाण्विक कण हैं जो प्रकाश की गति के करीब हर जगह सीटी बजाते हैं। वास्तव में, खरबों न्यूट्रिनो किसी भी समय आपके शरीर से प्रवाहित हो रहे हैं, हालांकि वे सामान्य पदार्थ के साथ शायद ही कभी बातचीत करते हैं।

कुछ सूर्य से उत्पन्न होते हैं, जबकि अन्य पृथ्वी के वायुमंडल और खगोलीय स्रोतों जैसे आकाशगंगा और अन्य दूर की आकाशगंगाओं में विस्फोटित तारों के साथ संपर्क करने वाली ब्रह्मांडीय किरणों से आते हैं।

antimatter

माना जाता है कि सभी सामान्य कणों में समान द्रव्यमान लेकिन विपरीत चार्ज वाला एंटीमैटर होता है। जब पदार्थ मिलते हैं तो वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटॉन का एंटीमैटर कण एक एंटीप्रोटॉन है, जबकि इलेक्ट्रॉन के एंटीमैटर पार्टनर को पॉज़िट्रॉन कहा जाता है। एंटीमैटर दुनिया के सबसे महंगे पदार्थों में से एक है जिसे लोग पहचानने में सक्षम हैं।

ग्रेविटॉन

क्वांटम यांत्रिकी के क्षेत्र में, सभी मूलभूत बल कणों द्वारा प्रसारित होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाश फोटॉन नामक द्रव्यमान रहित कणों से बना होता है, जो विद्युत चुम्बकीय बल ले जाते हैं। इसी तरह, ग्रेविटॉन एक सैद्धांतिक कण है जो गुरुत्वाकर्षण बल को वहन करता है। वैज्ञानिकों ने अभी तक ग्रेविटॉन का पता नहीं लगाया है, जिन्हें ढूंढना मुश्किल है क्योंकि वे पदार्थ के साथ बहुत कमजोर तरीके से संपर्क करते हैं।

ऊर्जा के धागे

प्रयोगों में, क्वार्क और इलेक्ट्रॉन जैसे छोटे कण बिना किसी स्थानिक वितरण के पदार्थ के एकल बिंदु के रूप में कार्य करते हैं। लेकिन बिंदु वस्तुएं भौतिकी के नियमों को जटिल बनाती हैं। चूँकि किसी बिंदु के असीम रूप से करीब पहुँचना असंभव है, क्योंकि कार्य करने वाली शक्तियाँ असीम रूप से बड़ी हो सकती हैं।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत नामक एक विचार इस समस्या का समाधान कर सकता है। सिद्धांत बताता है कि सभी कण, बिंदु समान होने के बजाय, वास्तव में ऊर्जा के छोटे धागे हैं। अर्थात्, हमारी दुनिया की सभी वस्तुएँ ऊर्जा के कंपनशील धागों और झिल्लियों से बनी हैं। कोई भी चीज़ धागे के असीम रूप से करीब नहीं हो सकती, क्योंकि एक हिस्सा हमेशा दूसरे की तुलना में थोड़ा करीब होगा। ऐसा प्रतीत होता है कि यह "खामी का रास्ता" अनन्तता के साथ कुछ समस्याओं को हल करता है, जिससे यह विचार भौतिकविदों के लिए आकर्षक हो जाता है। हालाँकि, वैज्ञानिकों के पास अभी भी कोई प्रायोगिक प्रमाण नहीं है कि स्ट्रिंग सिद्धांत सही है।

बिंदु समस्या को हल करने का दूसरा तरीका यह कहना है कि अंतरिक्ष स्वयं निरंतर और सुचारू नहीं है, बल्कि वास्तव में असतत पिक्सेल या अनाज से बना है, जिसे कभी-कभी अंतरिक्ष-समय संरचना भी कहा जाता है। इस मामले में, दोनों कण अनिश्चित काल तक एक-दूसरे के करीब नहीं आ पाएंगे, क्योंकि उन्हें हमेशा न्यूनतम अनाज आकार के स्थान से अलग किया जाना चाहिए।

ब्लैक होल बिंदु

ब्रह्मांड में सबसे छोटे कण के खिताब का एक अन्य दावेदार ब्लैक होल के केंद्र में विलक्षणता (एकल बिंदु) है। ब्लैक होल तब बनते हैं जब पदार्थ इतनी छोटी जगह में संघनित हो जाता है कि गुरुत्वाकर्षण उसे पकड़ लेता है, जिससे पदार्थ अंदर की ओर खिंच जाता है, और अंततः अनंत घनत्व के एक बिंदु में संघनित हो जाता है। कम से कम भौतिकी के वर्तमान नियमों के अनुसार।

लेकिन अधिकांश विशेषज्ञ यह नहीं सोचते कि ब्लैक होल वास्तव में असीम रूप से घने होते हैं। उनका मानना ​​है कि यह अनंतता दो मौजूदा सिद्धांतों - सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के बीच आंतरिक संघर्ष का परिणाम है। उनका सुझाव है कि जब क्वांटम गुरुत्व का सिद्धांत तैयार किया जा सकेगा, तो ब्लैक होल की वास्तविक प्रकृति सामने आ जाएगी।

प्लैंक लंबाई

ऊर्जा के धागे और यहां तक ​​कि ब्रह्मांड में सबसे छोटा कण भी "प्लैंक लेंथ" के आकार का हो सकता है।

बार की लंबाई 1.6 x 10 -35 मीटर है (संख्या 16 से पहले 34 शून्य और एक दशमलव बिंदु है) - एक समझ से बाहर छोटा पैमाना जो भौतिकी के विभिन्न पहलुओं से जुड़ा है।

प्लैंक लंबाई लंबाई की एक "प्राकृतिक इकाई" है जिसे जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

प्लैंक की लंबाई मापने के लिए किसी भी उपकरण के लिए बहुत छोटी है, लेकिन इससे परे, यह सबसे छोटी मापने योग्य लंबाई की सैद्धांतिक सीमा का प्रतिनिधित्व करने वाला माना जाता है। अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, कोई भी उपकरण कभी भी इससे कम कुछ भी मापने में सक्षम नहीं होना चाहिए, क्योंकि इस सीमा में ब्रह्मांड संभाव्य और अनिश्चित है।

इस पैमाने को सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के बीच विभाजन रेखा भी माना जाता है।

प्लैंक की लंबाई उस दूरी से मेल खाती है जहां गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना मजबूत है कि यह क्षेत्र की ऊर्जा से ब्लैक होल बनाना शुरू कर सकता है।

जाहिर तौर पर अब, ब्रह्मांड में सबसे छोटा कण लगभग एक तख्ते के आकार का है: 1.6 x 10 −35 मीटर

निष्कर्ष

स्कूल से यह ज्ञात हुआ कि ब्रह्मांड के सबसे छोटे कण, इलेक्ट्रॉन पर ऋणात्मक आवेश और बहुत छोटा द्रव्यमान है, जो 9.109 x 10 - 31 किलोग्राम के बराबर है, और इलेक्ट्रॉन की शास्त्रीय त्रिज्या 2.82 x 10 -15 मीटर है।

हालाँकि, भौतिक विज्ञानी पहले से ही ब्रह्मांड में सबसे छोटे कणों के साथ काम कर रहे हैं, प्लैंक आकार जो लगभग 1.6 x 10 −35 मीटर है।

कणों के मुख्य गुणों में से एक उनकी एक-दूसरे में रूपांतरित होने, परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप जन्म लेने और नष्ट होने की क्षमता है।
पॉज़िट्रॉन की खोज, एक कण जो गुणों में इलेक्ट्रॉन के समान है, लेकिन इलेक्ट्रॉन के विपरीत, एक सकारात्मक इकाई चार्ज रखता है, भौतिकी में एक अत्यंत महत्वपूर्ण घटना थी। 1928 में, पी. डिराक ने इलेक्ट्रॉन के सापेक्ष क्वांटम यांत्रिकी का वर्णन करने के लिए एक समीकरण प्रस्तावित किया। यह पता चला कि डिराक समीकरण के दो समाधान हैं, दोनों सकारात्मक और नकारात्मक ऊर्जा के साथ। एक नकारात्मक ऊर्जा अवस्था एक इलेक्ट्रॉन के समान एक कण का वर्णन करती है, लेकिन एक सकारात्मक विद्युत आवेश के साथ। पॉज़िट्रॉन एंटीपार्टिकल्स नामक कणों के एक पूरे वर्ग से खोजा गया पहला कण था। पॉज़िट्रॉन की खोज से पहले, प्रकृति में सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों की असमान भूमिका समझ से परे लगती थी। एक भारी, धनावेशित प्रोटॉन क्यों है, लेकिन प्रोटॉन के द्रव्यमान और ऋणात्मक आवेश वाला भारी कण नहीं है? लेकिन वहाँ एक प्रकाश ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन था। 1932 में पॉज़िट्रॉन की खोज ने अनिवार्य रूप से प्रकाश कणों के लिए चार्ज समरूपता को बहाल किया और भौतिकविदों को प्रोटॉन के लिए एक एंटीपार्टिकल खोजने की समस्या का सामना करना पड़ा। एक और आश्चर्य की बात यह है कि पॉज़िट्रॉन एक स्थिर कण है और खाली स्थान में अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकता है। हालाँकि, जब एक इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन टकराते हैं, तो वे नष्ट हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन गायब हो जाते हैं, और उनके स्थान पर दो γ क्वांटा पैदा होते हैं

ई + + ई - → 2γ

एम(ई -) = एम(ई +) = 0.511 मेव।

शून्य से भिन्न विश्राम द्रव्यमान वाले कणों का शून्य विश्राम द्रव्यमान (फोटॉन) वाले कणों में परिवर्तन होता है, अर्थात। शेष द्रव्यमान संरक्षित नहीं होता, बल्कि गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
विनाश की प्रक्रिया के साथ-साथ इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के निर्माण की प्रक्रिया की भी खोज की गई। परमाणु नाभिक के कूलम्ब क्षेत्र में कई MeV की ऊर्जा के साथ -क्वांटा द्वारा इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े आसानी से निर्मित किए गए थे। शास्त्रीय भौतिकी में, कणों और तरंगों की अवधारणाएँ तेजी से भिन्न होती हैं - कुछ भौतिक वस्तुएँ कण हैं, जबकि अन्य तरंगें हैं। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के फोटॉन में परिवर्तन ने इस विचार की अतिरिक्त पुष्टि प्रदान की कि विकिरण और पदार्थ के बीच बहुत कुछ समान है। विनाश की प्रक्रियाओं और जोड़ों के जन्म ने हमें इस बात पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर किया कि कण, जिन्हें पहले प्राथमिक कहा जाता था, क्या हैं। पदार्थ की संरचना में कण एक अपरिवर्तनीय "ईंट" नहीं रह गया है। कणों के पारस्परिक परिवर्तन की एक नई, अत्यंत गहन अवधारणा सामने आई है। यह पता चला कि कण पैदा हो सकते हैं और गायब हो सकते हैं, अन्य कणों में बदल सकते हैं।
ई. फर्मी द्वारा बनाए गए -क्षय के सिद्धांत में, यह दिखाया गया कि -क्षय की प्रक्रिया के दौरान उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन नाभिक में मौजूद नहीं होते हैं, बल्कि न्यूट्रॉन के क्षय के परिणामस्वरूप पैदा होते हैं। इस क्षय के परिणामस्वरूप, न्यूट्रॉन एन गायब हो जाता है और प्रोटॉन पी, इलेक्ट्रॉन ई - और इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो ई का जन्म होता है।

एन पी + ई - + ई

एम(एन) = 939.6 मेव। एम(पी) = 938.3 मेव। एम(ई) = ? τ(एन) = 887सी।

एक एंटीप्रोटॉन और एक प्रोटॉन पी के बीच प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, टकराने वाले कणों की ऊर्जा के आधार पर, विभिन्न कणों का जन्म हो सकता है

पी+	→ एन + + π + + π -	एम() = एम(पी), एम() = एम(एन) m(π +) = m(π -) = 140 MeV. τ (π +) = τ (π -) = 2.6∙ 10 -8 सेकंड।
	→π + + π - + π 0
	→ क + + क -

एक धनावेशित K + मेसन, जिसका औसत जीवनकाल 1.2∙10 -8 s है, निम्नलिखित में से किसी एक तरीके से क्षय होता है (क्षय की सापेक्ष संभावनाएं दाईं ओर दिखाई गई हैं।

Λ -हाइपरॉन और Δ 0 -प्रतिध्वनि का द्रव्यमान लगभग समान होता है और वे समान कणों - प्रोटॉन और π - मेसन में विघटित हो जाते हैं। उनके जीवनकाल में बड़ा अंतर क्षय तंत्र के कारण है। Λ -हाइपरॉन कमजोर अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप क्षय होता है, और Δ 0 -प्रतिध्वनि - मजबूत अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप।

Λ → पी + π	एम(Λ ) = 1116 मेव। τ (Λ ) = 2.6∙ 10 -10 सेकंड।
Δ 0 → पी + π	एम(Δ ) = 1232 मेव। τ(Δ) = 10 -23 सेकंड

अंतिम अवस्था में नकारात्मक म्यूऑन (-) के क्षय के दौरान, इलेक्ट्रॉन के साथ दो तटस्थ कण दिखाई देते हैं - एक म्यूऑन न्यूट्रिनो ν μ और इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो ई. यह क्षय कमजोर अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप होता है।