पीढ़ी (कण भौतिकी)

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कण भौतिकी में, एक पीढ़ी या परिवार प्राथमिक कणों का एक विभाजन है। पीढ़ियों के बीच, कण अपने स्वाद (कण भौतिकी)#स्वाद क्वांटम संख्या और द्रव्यमान के आधार पर भिन्न होते हैं, लेकिन उनकी मौलिक बातचीत समान होती है।

कण भौतिकी के मानक मॉडल के अनुसार तीन पीढ़ियाँ होती हैं। प्रत्येक पीढ़ी में दो प्रकार के लेपटोन और दो प्रकार के क्वार्क होते हैं। दो लेप्टान को विद्युत आवेश -1 (इलेक्ट्रॉन जैसा) और तटस्थ (न्यूट्रिनो) के साथ एक में वर्गीकृत किया जा सकता है; दो क्वार्कों को चार्ज के साथ एक में वर्गीकृत किया जा सकता है -1⁄3 (डाउन-टाइप) और एक चार्ज + के साथ2⁄3 (अप-प्रकार)। क्वार्क-लेप्टान पीढ़ी या परिवारों की बुनियादी विशेषताएं, जैसे उनका द्रव्यमान और मिश्रण आदि, कुछ प्रस्तावित पारिवारिक समरूपताओं द्वारा वर्णित किए जा सकते हैं।

Generations of matter
Fermion categories Elementary particle generation
Type Subtype First Second Third
Quarks
(colored) 		down-type down strange bottom
up-type up charm top
Leptons
(color-free) 		charged electron muon tauon
neutral electron neutrino muon neutrino tau neutrino

अवलोकन

उच्च पीढ़ी के प्रत्येक सदस्य का द्रव्यमान पिछली पीढ़ी के संबंधित कण की तुलना में अधिक होता है, न्युट्रीनो के संभावित अपवाद के साथ (जिसका छोटा लेकिन गैर-शून्य न्यूट्रिनो # द्रव्यमान सटीक रूप से निर्धारित नहीं किया गया है)। उदाहरण के लिए, पहली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान केवल होता है 0.511 MeV/c2, दूसरी पीढ़ी के म्यूऑन का द्रव्यमान है 106 MeV/c2, और तीसरी पीढ़ी के ताऊ (कण) का द्रव्यमान है 1777 MeV/c2 (प्रोटोन से लगभग दोगुना भारी)। यह सामूहिक पदानुक्रम[1] उच्च पीढ़ियों के कणों को पहली पीढ़ी में क्षय करने का कारण बनता है, जो बताता है कि क्यों रोजमर्रा का पदार्थ (परमाणु) केवल पहली पीढ़ी के कणों से बना होता है। इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने परमाणु नाभिक को घेरते हैं, जिसमें ऊपर और नीचे क्वार्क होते हैं। आवेशित कणों की दूसरी और तीसरी पीढ़ी सामान्य पदार्थ में नहीं होती है और केवल अत्यधिक उच्च ऊर्जा वाले वातावरण जैसे कॉस्मिक किरणों या कण त्वरक में देखी जाती है। जेनरेशन शब्द पहली बार हैं हरारी द्वारा इकोले डे फिजिक डेस हौचेस, 1976 में पेश किया गया था।[2][3] सभी पीढ़ियों के न्यूट्रिनो पूरे ब्रह्मांड में प्रवाहित होते हैं लेकिन शायद ही कभी अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करते हैं।[4] यह आशा की जाती है कि लेप्टान की पीढ़ियों के बीच संबंधों की एक व्यापक समझ अंततः मौलिक कणों के द्रव्यमान के अनुपात को समझा सकती है, और क्वांटम परिप्रेक्ष्य से आम तौर पर द्रव्यमान की प्रकृति पर और अधिक प्रकाश डाल सकती है।[5]


चौथी पीढ़ी

चौथी और आगे की पीढ़ियों को कई (लेकिन सभी नहीं) सैद्धांतिक भौतिकविदों द्वारा असंभावित माना जाता है। चौथी पीढ़ी की संभावना के ख़िलाफ़ कुछ तर्क सटीक विद्युत कमजोर अंतःक्रिया अवलोकनों के सूक्ष्म संशोधनों पर आधारित हैं जो अतिरिक्त पीढ़ियों को प्रेरित करेंगे; ऐसे संशोधनों को माप द्वारा दृढ़ता से नापसंद किया जाता है। इसके अलावा, 'हल्के' न्यूट्रिनो वाली चौथी पीढ़ी (जिसका द्रव्यमान लगभग से कम है)। 45 GeV/c2) को CERN के लार्ज इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर (LEP) में Z बोसॉन की क्षय चौड़ाई के माप से खारिज कर दिया गया है।[6] बहरहाल, चौथी पीढ़ी के कणों के लिए उच्च-ऊर्जा कोलाइडर की खोज जारी है, लेकिन अभी तक कोई सबूत नहीं देखा गया है।[7] ऐसी खोजों में, चौथी पीढ़ी के कणों को एक अतिरिक्त अभाज्य (उदाहरण के लिए b' और t') के साथ तीसरी पीढ़ी के कणों के समान प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है।

एलएचसी पर प्रयोगों से क्वार्क (बी', टी') द्रव्यमान की चौथी पीढ़ी के लिए निचली सीमा वर्तमान में 1.4 टीवी है।[8] चौथी पीढ़ी के न्यूट्रिनो के लिए निचली सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में लगभग 60 GeV (अन्य 3 न्यूट्रिनो द्रव्यमान की ऊपरी सीमा से लाखों गुना बड़ा) है।[9] चौथी पीढ़ी के आवेशित लेप्टान के लिए निचली सीमा () द्रव्यमान वर्तमान में 100GeV है और इकाई विचार से 1.2 TeV की ऊपरी सीमा प्रस्तावित है।[10] यदि कोइदे सूत्र जारी रहता है, तो चौथी पीढ़ी के चार्ज किए गए लेप्टान का द्रव्यमान 44 GeV (निरस्त) होगा और b′ और t′ क्रमशः 3.6 TeV और 84 TeV होना चाहिए। (लार्ज हैड्रान कोलाइडर में प्रोटॉन के लिए अधिकतम संभव ऊर्जा लगभग 6 TeV है।)

उत्पत्ति

Unsolved problem in physics:

Why are there three generations of quarks and leptons? Is there a theory that can explain the masses of particular quarks and leptons in particular generations from first principles (a theory of Yukawa couplings)?

(more unsolved problems in physics)

फ़र्मिअन की कई पीढ़ियों की उत्पत्ति, और 3 की विशेष गिनती, भौतिकी में अनसुलझी समस्याओं की एक सूची है। स्ट्रिंग सिद्धांत कई पीढ़ियों के लिए एक कारण प्रदान करता है, लेकिन विशेष संख्या डी-brane चौराहों के संघनन (भौतिकी) के विवरण पर निर्भर करती है। इसके अतिरिक्त, E8 (गणित)|E8 10 आयामों में ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी, 4‑D तक की निश्चित कक्षाओं पर कॉम्पेक्टिफिकेशन (भौतिकी) में स्वाभाविक रूप से पदार्थ की 3 पीढ़ियाँ होती हैं।[11] इसमें कई हेटेरोटिक स्ट्रिंग सिद्धांत मॉडल शामिल हैं। मानक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में, कुछ मान्यताओं के तहत, एक एकल फर्मियन क्षेत्र लगभग ई के द्रव्यमान अनुपात के साथ कई फर्मियन ध्रुवों को जन्म दे सकता हैπ≈23 और ई2π≈535 संभावित रूप से क्रमिक पीढ़ियों और उनकी उत्पत्ति के बीच फर्मियन द्रव्यमान के बड़े अनुपात की व्याख्या करता है।[1]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Blumhofer, A.; Hutter, M. (1997). "Family structure from periodic solutions of an improved gap equation". Nuclear Physics B. 484 (1): 80–96. Bibcode:1997NuPhB.484...80B. CiteSeerX 10.1.1.343.783. doi:10.1016/S0550-3213(96)00644-X. (Erratum: doi:10.1016/S0550-3213(97)00228-9)
  2. ↑ Harari, H. (5 July – 14 August 1976). Balian, R.; Llewellyn-Smith, C.H. (eds.). Beyond charm. Weak and Electromagnetic Interactions at High Energy. Les Houches Summer School Proceedings. Vol. 29. Les Houches, France: North-Holland (published 1977). p. 613. Archived from the original on 12 December 2012.
  3. ↑ Harari, H. (1977). "Three generations of quarks and leptons" (PDF). In van Goeler, E.; Weinstein, R. (eds.). Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. p. 170. SLAC-PUB-1974.
  4. ↑ "Experiment confirms famous physics model". MIT Press Office (Press release). Massachusetts Institute of Technology. 18 April 2007.
  5. ↑ Mac Gregor, M.H. (2006). "A 'muon mass tree' with α‑quantized lepton, quark, and hadron masses". arXiv:hep-ph/0607233.
  6. ↑ Decamp, D.; et al. (ALEPH collaboration) (1989). "Determination of the number of light neutrino species". Physics Letters B. 231 (4): 519–529. Bibcode:1989PhLB..231..519D. doi:10.1016/0370-2693(89)90704-1.
  7. ↑ Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). "b′ (4th Generation) Quarks, searches for" (PDF). Physics Letters B. Review of Particle Physics. 667 (1): 1–1340. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. hdl:1854/LU-685594. S2CID 227119789.
  8. ↑ CMS Collaboration (8 May 2019). "Boosting searches for fourth-generation quarks". CERN Courier. Report from the CMS experiment.
  9. ↑ Carpenter, Linda M.; Rajaraman, Arvind (December 2010). "Revisiting constraints on fourth generation neutrino masses". Physical Review D. 82 (11): 114019. arXiv:1005.0628. Bibcode:2010PhRvD..82k4019C. doi:10.1103/PhysRevD.82.114019. S2CID 119175322. ABSTRACT: We revisit the current experimental bounds on fourth-generation Majorana neutrino masses, including the effects of right handed neutrinos. Current bounds from LEP‑II are significantly altered by a global analysis. We show that the current bounds on fourth generation neutrinos decaying to e W and μ W can be reduced to about 80 GeV (from the current bound of 90 GeV), while a neutrino decaying to τ W can be as light as 62.1 GeV. The weakened bound opens up a neutrino decay channel for intermediate mass Higgs, and interesting multi-particle final states for Higgs and fourth generation lepton decays.
  10. ↑ Dighe, Amol; Ghosh, Diptimoy; Godbole, Rohini M.; Prasath, Arun (2012). "Large mass splittings for fourth generation fermions allowed by LHC Higgs boson exclusion". Physical Review D. 85 (11): 114035. arXiv:1204.3550. Bibcode:2012PhRvD..85k4035D. doi:10.1103/PhysRevD.85.114035. S2CID 119204685.
  11. ↑ Motl, Luboš (13 July 2021). "The "pure joy" E8 SUSY toroidal orbifold TOE". The Reference Frame. Retrieved 23 August 2021.
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