प्राथमिक कण

कण भौतिकी में, प्राथमिक कण या मूलभूत कण है aउपपरमाण्विक कण जो अन्य कणों से नहीं बना है।^[1]वर्तमान में प्राथमिक माने जाने वाले कणों में इलेक्ट्रॉन, मौलिक फ़र्मियन ([[क्वार्क]], लेपटोन, एंटीक्वार्क और समझने वाले , जो आम तौर पर पदार्थ कण और [[ antimatter ]] कण होते हैं) के साथ-साथ मौलिक बोसॉन (गेज बोसोन और हिग्स बॉसन) शामिल हैं, जो आम तौर पर होते हैं। बल वाहक जो fermions के बीच मूलभूत अन्योन्य क्रिया में मध्यस्थता करता है।^[1]एक कण जिसमें दो या दो से अधिक प्राथमिक कण होते हैं, एक मिश्रित कण होता है।

साधारण पदार्थ परमाणुओं से बना होता है, जिसे एक बार प्राथमिक कण माना जाता है - परमाणु का अर्थ ग्रीक में कटौती करने में असमर्थ है - हालांकि परमाणु का अस्तित्व लगभग 1905 तक विवादास्पद रहा, क्योंकि कुछ प्रमुख भौतिकविदों ने अणुओं को गणितीय भ्रम के रूप में माना, और अंततः ऊर्जा से बना पदार्थ .^[1]^[2] 1930 के दशक की शुरुआत में पहली बार परमाणु के उप-परमाणु घटकों की पहचान की गई थी; इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन, फोटॉन के साथ, विद्युत चुम्बकीय विकिरण का कण।^[1]उस समय, क्वांटम यांत्रिकी का हालिया आगमन मूल रूप से कणों की अवधारणा को बदल रहा था, क्योंकि एक कण प्रतीत होता है कि एक क्षेत्र तरंग-कण द्वैत हो सकता है, एक विरोधाभास अभी भी संतोषजनक स्पष्टीकरण से दूर है।^[3]^[4] क्वांटम सिद्धांत के माध्यम से, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में क्वार्क - ऊपर क्वार्क और डाउन क्वार्क पाए गए - जिन्हें अब प्राथमिक कण माना जाता है।^[1]और एक अणु के भीतर, इलेक्ट्रॉन की स्वतंत्रता की तीन डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान) (चार्ज (भौतिकी), रीढ़ की हड्डी (भौतिकी), परमाणु कक्षीय) तरंगों के माध्यम से तीन quisiparticles (होलोन (भौतिकी), स्पिनॉन और की परिक्रमा ) में अलग हो सकते हैं।^[5] फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन - एक जो एक परमाणु नाभिक की परिक्रमा नहीं कर रहा है और इसलिए परमाणु कक्षीय की कमी है - अविभाज्य प्रतीत होता है और एक प्राथमिक कण के रूप में माना जाता है।^[5]

1980 के आसपास, एक प्राथमिक कण की स्थिति वास्तव में प्राथमिक - पदार्थ का एक अंतिम घटक - ज्यादातर व्यावहारिक दृष्टिकोण के लिए खारिज कर दी गई थी,^[1]कण भौतिकी के मानक मॉडल में सन्निहित, विज्ञान के सबसे प्रयोगात्मक रूप से सफल सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।^[4]^[6] सुपरसिमेट्री सहित मानक मॉडल से परे भौतिकी पर कई विस्तार और सिद्धांत, प्राथमिक कणों की संख्या को दोगुना करते हैं, यह परिकल्पना करते हुए कि प्रत्येक ज्ञात कण एक छाया साथी के साथ कहीं अधिक बड़े पैमाने पर जुड़ा हुआ है,^[7]^[8] हालांकि ऐसे सभी सुपर सुपरपार्टनर अनदेखे रहते हैं।^[6]^[9] इस बीच, एक प्राथमिक बोसोन मध्यस्थता गुरुत्वाकर्षण - आकर्षण-शक्ति - काल्पनिक बना हुआ है।^[1]

सिंहावलोकन

सभी प्राथमिक कण या तो बोसॉन या फर्मिऑन हैं। इन वर्गों को उनके क्वांटम आँकड़ों से अलग किया जाता है: फ़र्मियन फ़र्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करते हैं और बोसॉन बोस-आइंस्टीन आँकड़ों का पालन करते हैं।^[1] उनके स्पिन (भौतिकी) को स्पिन-सांख्यिकी प्रमेय के माध्यम से विभेदित किया जाता है: यह फ़र्मियन के लिए आधा-पूर्णांक है, और बोसोन के लिए पूर्णांक है।

Elementary particles

Elementary fermionsHalf-integer spinObey the Fermi–Dirac statistics

Elementary bosonsInteger spinObey the Bose–Einstein statistics

Quarks and antiquarksSpin = 12Have color chargeParticipate in strong interactions

Leptons and antileptonsSpin = 12No color chargeElectroweak interactions

Gauge bosonsSpin = 1, 2^[‡]Force carriers

Scalar bosonsSpin = 0

Three generations

Up (u),
Down (d)
Charm (c),
Strange (s)
Top (t),
Bottom (b)

Three generations

Electron (
e⁻
),^[†]
Electron neutrino ( $ν e$ )
Muon (
μ⁻
),
Muon neutrino ( $ν μ$ )
Tau (
τ⁻
),
Tau neutrino ( $ν τ$ )

Four kinds

Photon
(
γ
; electromagnetic interaction)
W and Z bosons
(
W⁺
,
W⁻
,
Z
; weak interaction)
Eight types of gluons
(
g
; strong interaction)
Graviton (hypothetical)
(
G
; gravity)^[‡]

Unique

Higgs boson (
H⁰
)

Notes:
[†] An anti-electron (
e⁺
) is conventionally called a “positron”.
[‡] The known force carrier bosons all have spin = 1 and are therefore vector bosons. The hypothetical graviton has spin = 2 and is a tensor boson; it is unknown whether it is a gauge boson as well. मानक मॉडल में, प्रारंभिक कणों को बिंदु कणों के रूप में वैज्ञानिक औपचारिकता के लिए दर्शाया जाता है। हालांकि बेहद सफल, मानक मॉडल गुरुत्वाकर्षण की कमी से सीमित है और इसमें कुछ पैरामीटर मनमाने ढंग से जोड़े गए हैं लेकिन अस्पष्टीकृत हैं।^[10]

प्राथमिक कणों की ब्रह्मांडीय बहुतायत

बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस के वर्तमान मॉडलों के अनुसार, ब्रह्मांड के दृश्यमान पदार्थ की प्रारंभिक संरचना लगभग 75% हाइड्रोजन और 25% हीलियम-4 (द्रव्यमान में) होनी चाहिए। न्यूट्रॉन एक अप और दो डाउन क्वार्क से बने होते हैं, जबकि प्रोटॉन दो अप और एक डाउन क्वार्क से बने होते हैं। चूंकि अन्य सामान्य प्राथमिक कण (जैसे इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, या कमजोर बोसोन) परमाणु नाभिक की तुलना में इतने हल्के या इतने दुर्लभ होते हैं, हम अवलोकनीय ब्रह्मांड के कुल द्रव्यमान में उनके बड़े पैमाने पर योगदान की उपेक्षा कर सकते हैं। इसलिए, कोई यह निष्कर्ष निकाल सकता है कि ब्रह्मांड के अधिकांश दृश्य द्रव्यमान में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जो सभी बेरोनों की तरह, अप क्वार्क और डाउन क्वार्क से मिलकर बने होते हैं।

कुछ अनुमानों का अर्थ है कि मोटे तौर पर हैं 10⁸⁰ प्रेक्षण योग्य ब्रह्मांड में बेरोन (लगभग पूरी तरह से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन)।^[11]^[12]^[13]

अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में प्रोटॉन की संख्या को एडिंगटन संख्या कहा जाता है।

कणों की संख्या के संदर्भ में, कुछ अनुमानों का अर्थ है कि लगभग सभी पदार्थ, गहरे द्रव्य को छोड़कर, न्यूट्रिनो में होते हैं, जो मोटे तौर पर बहुमत का गठन करते हैं। 10⁸⁶ दृश्यमान ब्रह्मांड में मौजूद पदार्थ के प्राथमिक कण।^[13] अन्य अनुमानों का अर्थ मोटे तौर पर है 10⁹⁷ दृश्यमान ब्रह्मांड में प्राथमिक कण मौजूद हैं (डार्क मैटर शामिल नहीं है), ज्यादातर फोटॉन और अन्य द्रव्यमान रहित बल वाहक।^[13]

मानक मॉडल

कण भौतिकी के मानक मॉडल में प्राथमिक फ़र्मियन के 12 स्वाद होते हैं, साथ ही उनके संबंधित एंटीपार्टिकल्स, साथ ही प्राथमिक बोसॉन जो कि बलों और हिग्स बोसोन की मध्यस्थता करते हैं, जिसे 4 जुलाई, 2012 को रिपोर्ट किया गया था, जैसा कि संभवतः दो मुख्य द्वारा पता लगाया गया है। लार्ज हैड्रान कोलाइडर (ATLAS प्रयोग और कॉम्पैक्ट म्यूऑन सोलनॉइड) पर प्रयोग।^[1]मानक मॉडल को वास्तव में मौलिक सिद्धांत के बजाय व्यापक रूप से एक अनंतिम सिद्धांत माना जाता है, हालांकि, यह ज्ञात नहीं है कि यह अल्बर्ट आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता के साथ संगत है या नहीं। मानक मॉडल द्वारा वर्णित नहीं किए गए काल्पनिक प्राथमिक कण हो सकते हैं, जैसे कि ग्रेविटॉन, वह कण जो गुरुत्वाकर्षण को ले जाएगा, और सुपरपार्टनर, साधारण कणों के सुपरसिमेट्री पार्टनर।^[14]

मौलिक fermions

12 मूलभूत फ़र्मियंस को 4 कणों की 3 पीढ़ी (कण भौतिकी) में विभाजित किया गया है। आधे फ़र्मियन लेप्टान हैं, जिनमें से तीन में -1 का विद्युत आवेश होता है, जिसे इलेक्ट्रॉन कहा जाता है (
e⁻
), म्यूऑन (
μ⁻
), और ताऊ (कण) (
τ⁻
); अन्य तीन लेप्टान न्युट्रीनो हैं (
ν
_e,
ν
_μ,
ν
_τ), जो कि न तो बिजली और न ही रंग आवेश के साथ एकमात्र प्राथमिक फ़र्मियन हैं। शेष छह कण क्वार्क हैं (नीचे चर्चा की गई है)।

पीढ़ी

Particle generations
Leptons
First generation		Second generation		Third generation
Name	Symbol	Name	Symbol	Name	Symbol
electron	e⁻	muon	μ⁻	tau	τ⁻
electron neutrino	$ν e$	muon neutrino	$ν μ$	tau neutrino	$ν τ$
Quarks
First generation		Second generation		Third generation
up quark	u	charm quark	c	top quark	t
down quark	d	strange quark	s	bottom quark	b

मास

निम्न तालिका माप के समान पैमाने का उपयोग करते हुए, सभी फ़र्मियन के लिए वर्तमान मापा द्रव्यमान और द्रव्यमान अनुमानों को सूचीबद्ध करती है: इलेक्ट्रॉनवोल्ट|प्रकाश की गति के वर्ग के सापेक्ष लाखों इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (MeV/c)²). उदाहरण के लिए, सबसे सटीक ज्ञात क्वार्क द्रव्यमान शीर्ष क्वार्क का है (
t
) पर 172.7 GeV/c² या 172700 MeV/c², ऑन-शेल योजना का उपयोग करके अनुमानित।

Current values for elementary fermion masses
Particle symbol	Particle name	Mass value	Quark mass estimation scheme (point)
$ν e, ν μ, ν τ$	Neutrino (any type)	< 2 eV/c²^[15]
e⁻	Electron	0.511 MeV/c²
u	Up quark	1.9 MeV/c²	MSbar scheme (μ_MS = 2 GeV)
d	Down quark	4.4 MeV/c²	MSbar scheme (μ_MS = 2 GeV)
s	Strange quark	87 MeV/c²	MSbar scheme (μ_MS = 2 GeV)
μ⁻	Muon (Mu lepton)	105.7 MeV/c²
c	Charm quark	1320 MeV/c²	MSbar scheme (μ_MS = m_c)
τ⁻	Tauon (tau lepton)	1780 MeV/c²
b	Bottom quark	4240 MeV/c²	MSbar scheme (μ_MS = m_b)
t	Top quark	172700 MeV/c²	On-shell scheme

क्वार्क द्रव्यमान के मूल्यों का अनुमान क्वार्क अन्योन्यक्रियाओं का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स के संस्करण पर निर्भर करता है। क्वार्क हमेशा ग्लून्स के एक लिफाफे में सीमित होते हैं जो मेसन और बेरोनों को बहुत अधिक द्रव्यमान प्रदान करते हैं जहां क्वार्क होते हैं, इसलिए क्वार्क द्रव्यमान के मूल्यों को सीधे मापा नहीं जा सकता है। चूंकि उनका द्रव्यमान आसपास के ग्लून्स के प्रभावी द्रव्यमान की तुलना में बहुत छोटा है, गणना में मामूली अंतर जनता में बड़े अंतर पैदा करता है।

एंटीपार्टिकल्स

इन 12 कणों के अनुरूप 12 मौलिक फ़र्मोनिक एंटीपार्टिकल्स भी हैं। उदाहरण के लिए, antielectron (पॉज़िट्रॉन)
e⁺
इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण है और इसका विद्युत आवेश +1 है।

Particle generations
Antileptons
First generation		Second generation		Third generation
Name	Symbol	Name	Symbol	Name	Symbol
positron	e⁺	antimuon	μ⁺	antitau	τ⁺
electron antineutrino	$ν e$	muon antineutrino	$ν μ$	tau antineutrino	$ν τ$
Antiquarks
First generation		Second generation		Third generation
up antiquark	u	charm antiquark	c	top antiquark	t
down antiquark	d	strange antiquark	s	bottom antiquark	b

क्वार्क

पृथक क्वार्क और एंटीक्वार्क का कभी पता नहीं चला है, एक तथ्य जिसे रंग परिरोध द्वारा समझाया गया है। प्रत्येक क्वार्क प्रबल अंतःक्रिया के तीन रंग आवेशों में से एक वहन करता है; एंटीक्वार्क समान रूप से एंटीकलर ले जाते हैं। रंग-आवेशित कण ग्लूऑन एक्सचेंज के माध्यम से उसी तरह बातचीत करते हैं जैसे चार्ज किए गए कण फोटॉन एक्सचेंज के माध्यम से बातचीत करते हैं। हालांकि, ग्लून्स स्वयं रंग-आवेशित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रबल बल का प्रवर्धन होता है क्योंकि रंग-आवेशित कण अलग हो जाते हैं। विद्युत चुंबकत्व के विपरीत, जो आवेशित कणों के अलग होने पर कम हो जाता है, रंग-आवेशित कण बढ़ते हुए बल को महसूस करते हैं।

फिर भी, रंग-आवेशित कण हैड्रान नामक रंग तटस्थ समग्र कणों को बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं। एक क्वार्क एक प्रतिक्वार्क के साथ जोड़ी बना सकता है: क्वार्क का एक रंग होता है और प्रतिक्वार्क का संगत प्रतिरंगा होता है। रंग और प्रतिरंगा रद्द हो जाते हैं, एक रंग तटस्थ मेसन बनाते हैं। वैकल्पिक रूप से, तीन क्वार्क एक साथ मौजूद हो सकते हैं, एक क्वार्क लाल, दूसरा नीला, दूसरा हरा। ये तीन रंगीन क्वार्क मिलकर एक रंग-तटस्थ बेरियन बनाते हैं। सममित रूप से, एंटीरेड, एंटीब्लू और एंटीग्रीन रंगों के साथ तीन एंटीक्वार्क एक रंग-तटस्थ एंटीबैरियोन बना सकते हैं।

क्वार्क में भिन्नात्मक विद्युत आवेश भी होते हैं, लेकिन, चूंकि वे हैड्रोन के भीतर सीमित हैं, जिनके सभी आवेश अभिन्न हैं, भिन्नात्मक आवेश कभी अलग नहीं किए गए हैं। ध्यान दें कि क्वार्क में या तो + का विद्युत आवेश होता है2⁄3 या -1⁄3, जबकि प्रतिक्वार्क में या तो - के समान विद्युत आवेश होते हैं2⁄3 या +1⁄3.

क्वार्क के अस्तित्व के लिए साक्ष्य गहरे अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन से आता है: नाभिकीय नाभिक पर आवेश के वितरण को निर्धारित करने के लिए परमाणु नाभिक पर इलेक्ट्रॉनों को फायर करना (जो बेरियन हैं)। यदि आवेश एकसमान है, तो प्रोटॉन के चारों ओर विद्युत क्षेत्र एकसमान होना चाहिए और इलेक्ट्रॉन प्रत्यास्थ रूप से बिखरना चाहिए। कम-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन इस तरह बिखरते हैं, लेकिन, एक विशेष ऊर्जा के ऊपर, प्रोटॉन कुछ इलेक्ट्रॉनों को बड़े कोणों से विक्षेपित करते हैं। रीकॉइलिंग इलेक्ट्रॉन में बहुत कम ऊर्जा होती है और एक जेट (कण भौतिकी) उत्सर्जित होता है। इस अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन से पता चलता है कि प्रोटॉन में आवेश एक समान नहीं है, बल्कि छोटे आवेशित कणों: क्वार्कों में विभाजित है।

मौलिक बोसोन

स्टैंडर्ड मॉडल में, वेक्टर (स्पिन (भौतिकी)-1) बोसोन (ग्लूऑन, फोटॉन और डब्ल्यू और जेड बोसोन) बलों की मध्यस्थता करते हैं, जबकि हिग्स बोसॉन (स्पिन-0) कणों के आंतरिक द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार है। बोसोन फ़र्मियन से इस तथ्य में भिन्न होते हैं कि एकाधिक बोसोन एक ही क्वांटम स्थिति (पाउली अपवर्जन सिद्धांत) पर कब्जा कर सकते हैं। इसके अलावा, बोसोन या तो प्रारंभिक हो सकते हैं, जैसे फोटॉन, या एक संयोजन, जैसे मेसॉन। बोसोन का स्पिन आधा पूर्णांक के बजाय पूर्णांक होता है।

ग्लून्स

ग्लून्स मजबूत अंतःक्रिया को मध्यस्थ करते हैं, जो क्वार्क से जुड़ते हैं और इस तरह हैड्रोन बनाते हैं, जो या तो बेरिऑन (तीन क्वार्क) या मेसॉन (एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क) होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बेरोन हैं, जो परमाणु नाभिक बनाने के लिए ग्लून्स से जुड़ते हैं। क्वार्क की तरह, ग्लून्स रंग आवेश और एंटीकलर प्रदर्शित करते हैं - दृश्य रंग की अवधारणा से असंबंधित और बल्कि कणों की मजबूत बातचीत - कभी-कभी संयोजनों में, कुल मिलाकर ग्लून्स के आठ रूपांतर।

इलेक्ट्रोवीक बोसॉन

तीन कमजोर गेज बोसोन हैं: डब्ल्यू⁺, डब्ल्यू⁻, और Z⁰; ये कमजोर अंतःक्रिया को मध्यस्थ करते हैं। W bosons परमाणु क्षय में अपनी मध्यस्थता के लिए जाने जाते हैं: W⁻ एक न्यूट्रॉन को एक प्रोटॉन में परिवर्तित करता है और फिर एक इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन-एंटीन्यूट्रिनो युग्म में क्षय करता है। जेड⁰ कण स्वाद या आवेशों को परिवर्तित नहीं करता है, बल्कि गति को बदलता है; प्रत्यास्थ प्रकीर्णन न्यूट्रिनो के लिए यह एकमात्र तंत्र है। न्यूट्रिनो-जेड एक्सचेंज से इलेक्ट्रॉनों में संवेग परिवर्तन के कारण कमजोर गेज बोसोन की खोज की गई। द्रव्यमान रहित फोटॉन विद्युत चुंबकत्व की मध्यस्थता करता है। ये चार गेज बोसॉन प्राथमिक कणों के बीच इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन बनाते हैं।

हिग्स बोसोन

यद्यपि कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बल हमें रोजमर्रा की ऊर्जाओं में काफी भिन्न दिखाई देते हैं, दो बलों को उच्च ऊर्जाओं पर एक एकल विद्युतीय बल के रूप में एकीकृत करने के लिए सिद्धांतित किया जाता है। इस भविष्यवाणी की स्पष्ट रूप से DESY में हैड्रोन इलेक्ट्रॉन रिंग प्लांट कोलाइडर में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-प्रोटॉन बिखरने के लिए क्रॉस-सेक्शन की माप से पुष्टि की गई थी। कम ऊर्जा पर अंतर W और Z बोसोन के उच्च द्रव्यमान का परिणाम है, जो बदले में हिग्स तंत्र का परिणाम है। स्वतःस्फूर्त समरूपता को तोड़ने की प्रक्रिया के माध्यम से, हिग्स इलेक्ट्रोवीक स्पेस में एक विशेष दिशा का चयन करता है जिसके कारण तीन विद्युत शक्ति बहुत भारी (कमजोर बोसोन) हो जाते हैं और एक अपरिभाषित बाकी द्रव्यमान के साथ रहता है क्योंकि यह हमेशा गति में रहता है (फोटॉन) . 4 जुलाई 2012 को, अपने अस्तित्व के प्रमाणों की प्रयोगात्मक रूप से खोज करने के कई वर्षों के बाद, सर्न के लार्ज हैड्रोन कोलाइडर में हिग्स बोसोन के देखे जाने की घोषणा की गई थी। पीटर हिग्स, जिन्होंने सबसे पहले हिग्स बोसोन के अस्तित्व को स्वीकार किया था, घोषणा के समय मौजूद थे।^[16] माना जाता है कि हिग्स बोसॉन का द्रव्यमान लगभग 125 GeV है।^[17] इस खोज का सांख्यिकीय महत्व 5 सिग्मा के रूप में रिपोर्ट किया गया था, जिसका तात्पर्य लगभग 99.99994% की निश्चितता से है। कण भौतिकी में, यह एक खोज (अवलोकन) के रूप में प्रायोगिक अवलोकनों को आधिकारिक तौर पर लेबल करने के लिए आवश्यक महत्व का स्तर है। नए खोजे गए कण के गुणों पर शोध जारी है।

गुरुत्वाकर्षण

ग्रेविटॉन एक काल्पनिक प्राथमिक स्पिन-2 कण है जिसे गुरुत्वाकर्षण की मध्यस्थता के लिए प्रस्तावित किया गया है। जबकि ग्रेविटॉन #प्रायोगिक अवलोकन के कारण यह अनदेखा रहता है, इसे कभी-कभी प्राथमिक कणों की तालिका में शामिल किया जाता है।^[1]पारंपरिक ग्रेविटॉन द्रव्यमान रहित है, हालांकि बड़े कलुजा-क्लेन सिद्धांत वाले कुछ मॉडल | कलुजा-क्लेन ग्रेविटॉन मौजूद हैं।^[18]

मानक मॉडल से परे

हालांकि प्रायोगिक साक्ष्य मानक मॉडल से प्राप्त भविष्यवाणियों की अत्यधिक पुष्टि करते हैं, इसके कुछ पैरामीटर मनमाने ढंग से जोड़े गए थे, जो किसी विशेष स्पष्टीकरण द्वारा निर्धारित नहीं किए गए थे, जो रहस्यमय बने हुए हैं, उदाहरण के लिए पदानुक्रम समस्या। मानक मॉडल से परे के सिद्धांत इन कमियों को दूर करने का प्रयास करते हैं।

भव्य एकीकरण

मानक मॉडल का एक विस्तार इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन को एक 'ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी' (GUT) में मजबूत इंटरैक्शन के साथ संयोजित करने का प्रयास करता है। इस तरह का बल एक हिग्स मैकेनिज्म |हिग्स-जैसी मैकेनिज्म द्वारा तीन बलों में स्वतःस्फूर्त समरूपता को तोड़ना होगा। इस टूटने को उच्च ऊर्जा पर होने का सिद्धांत दिया गया है, जिससे प्रयोगशाला में एकीकरण का निरीक्षण करना मुश्किल हो जाता है। भव्य एकीकरण की सबसे नाटकीय भविष्यवाणी X और Y बोसोन का अस्तित्व है, जो प्रोटॉन क्षय का कारण बनते हैं। सुपर Kamiokande न्यूट्रिनो वेधशाला में प्रोटॉन क्षय का गैर-अवलोकन सरलतम जीयूटी को बाहर करता है, हालांकि, एसयू (5) और एसओ (10) सहित।

सुपरसिमेट्री

लैग्रैंगियन (क्षेत्र सिद्धांत) में समरूपता के एक अन्य वर्ग को जोड़कर सुपरसममिति मानक मॉडल का विस्तार करती है। ये समरूपता बोसोनिक वाले फर्मीओनिक कणों का आदान-प्रदान करती हैं। इस तरह की समरूपता सुपरसिमेट्रिक कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करती है, जिसे sparticle ्स के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, जिसमें स्लीपन, स्क्वार्क, न्यूट्रलिनो और chargino शामिल हैं। मानक मॉडल के प्रत्येक कण में एक सुपरपार्टनर होगा जिसका स्पिन (भौतिकी) अलग-अलग होगा 1⁄2 साधारण कण से। सुपरसिमेट्री तोड़ना के कारण, स्पार्टिकल्स अपने सामान्य समकक्षों की तुलना में बहुत अधिक भारी होते हैं; वे इतने भारी होते हैं कि मौजूदा कण कोलाइडर उन्हें उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली नहीं होंगे। कुछ भौतिकविदों का मानना है कि सर्न में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर द्वारा स्पार्टिकल्स का पता लगाया जाएगा।

स्ट्रिंग सिद्धांत

स्ट्रिंग थ्योरी भौतिकी का एक मॉडल है जिसके द्वारा पदार्थ बनाने वाले सभी कण स्ट्रिंग्स (प्लैंक लंबाई पर मापने) से बने होते हैं जो 11-आयामी (एम-सिद्धांत के अनुसार, अग्रणी संस्करण) या 12-आयामी (के अनुसार) में मौजूद होते हैं। एफ सिद्धांत^[19]) ब्रह्मांड। ये तार विभिन्न आवृत्तियों पर कंपन करते हैं जो द्रव्यमान, विद्युत आवेश, रंग आवेश और स्पिन को निर्धारित करते हैं। एक स्ट्रिंग खुली (एक रेखा) हो सकती है या लूप में बंद हो सकती है (एक आयामी क्षेत्र, यानी एक चक्र)। जैसे ही एक तार अंतरिक्ष के माध्यम से चलता है, यह घटनाओं का वर्णन करने के लिए एक उपकरण के रूप में एक विश्व रेखा #विश्व रेखा कहलाती है। स्ट्रिंग सिद्धांत 1- से 10-ब्रेन्स (एक 1-झिल्ली (एम-थ्योरी) एक स्ट्रिंग है और 10-ब्रेन 10-आयामी वस्तु है) की भविष्यवाणी करता है जो अनिश्चितता सिद्धांत (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन की संभावना कम होती है, हालांकि यह ब्रह्मांड में किसी भी समय कहीं और हो सकता है)।

स्ट्रिंग थ्योरी का प्रस्ताव है कि हमारा ब्रह्मांड केवल 4-ब्रेन है, जिसके अंदर 3 स्पेस डायमेंशन और 1 टाइम डायमेंशन मौजूद है जिसे हम देखते हैं। शेष 7 सैद्धांतिक आयाम या तो बहुत छोटे और मुड़े हुए हैं (और मैक्रोस्कोपिक रूप से सुलभ होने के लिए बहुत छोटे हैं) या हमारे ब्रह्मांड में मौजूद नहीं हैं/नहीं हो सकते हैं (क्योंकि वे हमारे ज्ञात ब्रह्मांड के बाहर मल्टीवर्स नामक एक बड़ी योजना में मौजूद हैं)।

स्ट्रिंग सिद्धांत की कुछ भविष्यवाणियों में मौलिक स्ट्रिंग के कंपन उत्तेजनाओं के कारण साधारण कणों के अत्यधिक बड़े समकक्षों का अस्तित्व और ग्रेविटॉन की तरह व्यवहार करने वाले द्रव्यमान रहित स्पिन-2 कण का अस्तित्व शामिल है।

टेक्नीकलर

टेक्नीकलर सिद्धांत एक नई क्यूसीडी-जैसी बातचीत शुरू करके मानक मॉडल को न्यूनतम तरीके से संशोधित करने का प्रयास करते हैं। इसका मतलब है कि तथाकथित टेक्नीक्वार्क्स के एक नए सिद्धांत को जोड़ा जाता है, तथाकथित टेक्निग्लुन्स के माध्यम से बातचीत करना। मुख्य विचार यह है कि हिग्स बोसोन एक प्राथमिक कण नहीं है बल्कि इन वस्तुओं की एक बाध्य अवस्था है।

प्रीऑन सिद्धांत

प्रीऑन सिद्धांत के अनुसार, मानक मॉडल में पाए जाने वाले (या उनमें से अधिकतर) कणों की तुलना में अधिक मौलिक कणों के एक या अधिक क्रम हैं। इनमें से सबसे मौलिक सामान्य रूप से प्रीऑन कहलाते हैं, जो प्री-क्वार्क से प्राप्त होता है। संक्षेप में, प्रीऑन सिद्धांत मानक मॉडल के लिए वही करने की कोशिश करता है जो मानक मॉडल ने कण चिड़ियाघर के लिए किया था जो इससे पहले आया था। अधिकांश मॉडल मानते हैं कि मानक मॉडल में लगभग हर चीज को तीन से छह और मौलिक कणों और उनकी बातचीत को नियंत्रित करने वाले नियमों के संदर्भ में समझाया जा सकता है। 1980 के दशक में सबसे सरल मॉडलों को प्रयोगात्मक रूप से खारिज कर दिए जाने के बाद से प्रीऑन्स में रुचि कम हो गई है।

एक्सेलेरॉन सिद्धांत

Accelerons काल्पनिक उप-परमाण्विक कण हैं जो न्यूट्रिनो के नए द्रव्यमान को अंतरिक्ष के मीट्रिक विस्तार को गति देने के लिए अनुमानित काली ऊर्जा से जोड़ते हैं।^[20]

इस सिद्धांत में, न्यूट्रिनो एक नई शक्ति से प्रभावित होते हैं, जो एक्सीलरॉन के साथ उनकी अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप डार्क एनर्जी का कारण बनते हैं। डार्क एनर्जी का परिणाम होता है क्योंकि ब्रह्मांड न्यूट्रिनो को अलग करने की कोशिश करता है।^[20] ऐसा माना जाता है कि एक्सेलेरन्स पदार्थ के साथ न्यूट्रिनो की तुलना में अधिक बार बातचीत करते हैं।^[21]

यह भी देखें

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 ^1.6 ^1.7 ^1.8 ^1.9 Braibant, Sylvie; Giacomelli, Giorgio; Spurio, Maurizio (2012). Particles and Fundamental Interactions: An introduction to particle physics (2nd ed.). Springer. pp. 1–3. ISBN 978-94-007-2463-1.
↑ Newburgh, Ronald; Peidle, Joseph; Rueckner, Wolfgang (2006). "Einstein, Perrin, and the reality of atoms: 1905 revisited" (PDF). American Journal of Physics. 74 (6): 478–481. Bibcode:2006AmJPh..74..478N. doi:10.1119/1.2188962. Archived from the original (PDF) on 3 August 2017. Retrieved 17 August 2013.
↑ Weinert, Friedel (2004). The Scientist as Philosopher: Philosophical consequences of great scientific discoveries. Springer. pp. 43, 57–59. Bibcode:2004sapp.book.....W. ISBN 978-3-540-20580-7.
↑ ^4.0 ^4.1 Kuhlmann, Meinard (24 July 2013). "Physicists debate whether the world is made of particles or fields – or something else entirely". Scientific American.
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अग्रिम पठन

सामान्य पाठक

Feynman, R.P. & Weinberg, S. (1987) Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures. Cambridge Univ. Press.
Ford, Kenneth W. (2005) The Quantum World. Harvard Univ. Press.
Greene, Brian (1999). The Elegant Universe. W.W.Norton & Company. ISBN 978-0-393-05858-1.
John Gribbin (2000) Q is for Quantum – An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 0-684-85578-X.
Oerter, Robert (2006) The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 0-8018-7971-X.
Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 978-981-238-149-1.
Close, Frank (2004). Particle Physics: A very short introduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-280434-1.
Seiden, Abraham (2005). Particle Physics: A comprehensive introduction. Addison Wesley. ISBN 978-0-8053-8736-0.

पाठ्यपुस्तकें

Bettini, Alessandro (2008) Introduction to Elementary Particle Physics. Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-88021-3
Coughlan, G. D., J. E. Dodd, and B. M. Gripaios (2006) The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists, 3rd ed. Cambridge Univ. Press. An undergraduate text for those not majoring in physics.
Griffiths, David J. (1987) Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60386-4.
Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.
Perkins, Donald H. (2000) Introduction to High Energy Physics, 4th ed. Cambridge Univ. Press.

बाहरी संबंध

The most important address about the current experimental and theoretical knowledge about elementary particle physics is the Particle Data Group, where different international institutions collect all experimental data and give short reviews over the contemporary theoretical understanding.

"Particle Data Group (home page)".

other pages are:

particleadventure.org, a well-made introduction also for non physicists
CERNCourier: Season of Higgs and melodrama Archived 2008-07-23 at the Wayback Machine
Interactions.org, particle physics news
Symmetry Magazine, a joint Fermilab/SLAC publication
Elementary Particles made thinkable, an interactive visualisation allowing physical properties to be compared

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