प्रोटॉन-से-इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान अनुपात

भौतिकी में, प्रोटॉन-से-इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान अनुपात (प्रतीक μ या β) प्रोटॉन द्रव्यमान (परमाणुओं में पाया जाने वाला एक बैरियन) के शेष द्रव्यमान को इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान (एक लेपटोन) से विभाजित किया जाता है। परमाणुओं में पाया जाता है), एक आयामहीन मात्रा, अर्थात्:

μ =  = .

कोष्ठक में संख्या अंतिम दो अंकों पर माप की अनिश्चितता है, जो सापेक्ष मानक अनिश्चितता के अनुरूप है .

चर्चा

μ एक महत्वपूर्ण आयामहीन भौतिक स्थिरांक है क्योंकि:

• बैरोनिक पदार्थ में क्वार्क और क्वार्क से बने कण होते हैं, जैसे प्रोटोन और न्यूट्रॉन#स्थिरता और बीटा क्षय। मुक्त न्यूट्रॉन का आधा जीवन 613.9 सेकंड होता है। वर्तमान ज्ञान के अनुसार इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन स्थिर प्रतीत होते हैं। (प्रोटॉन क्षय के सिद्धांतों का अनुमान है कि प्रोटॉन का आधा जीवन कम से कम 10 के क्रम पर होता है³²वर्ष. आज तक, प्रोटॉन क्षय का कोई प्रायोगिक प्रमाण नहीं है।);
• क्योंकि वे स्थिर हैं, सभी सामान्य परमाणुओं के घटक हैं, और उनके रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं, प्रोटॉन सबसे प्रचलित बेरियोन है, जबकि इलेक्ट्रॉन सबसे प्रचलित लेप्टान है;
• प्रोटॉन द्रव्यमान m_p मुख्य रूप से ग्लूऑन और क्वार्क (ऊपर क्वार्क और नीचे क्वार्क ) से बना है जो प्रोटॉन बनाते हैं। इसलिए एम_p, और इसलिए अनुपात μ, मजबूत बल के आसानी से मापने योग्य परिणाम हैं। वास्तव में, chiral सीमा में, एम_p क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स ऊर्जा पैमाने, Λ के समानुपाती है_QCD. किसी दिए गए ऊर्जा पैमाने पर, मजबूत बल युग्मन स्थिरांक α_s QCD स्केल (और इस प्रकार μ) से संबंधित है

$\alpha _{s}=-{\frac {2\pi }{\beta _{0}\ln(E/\Lambda _{\rm {QCD}})}}$

जहाँ β₀ = −11 + 2एन/3, जिसमें एन क्वार्क के स्वाद (कण भौतिकी) की संख्या है।

समय के साथ μ का परिवर्तन

Further information: Time-variation of fundamental constants

खगोलभौतिकीविदों ने इस बात का सबूत खोजने की कोशिश की है कि ब्रह्मांड के इतिहास में μ बदल गया है। (यही प्रश्न सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक के बारे में भी पूछा गया है।) इस तरह के परिवर्तन का एक दिलचस्प कारण समय के साथ मजबूत बल की ताकत में परिवर्तन होगा।

समय-भिन्न μ के लिए खगोलीय खोजों ने आम तौर पर लाइमन श्रृंखला और आणविक हाइड्रोजन के वर्नर संक्रमणों की जांच की है, जो पर्याप्त रूप से बड़े लाल शिफ्ट को देखते हुए, ऑप्टिकल क्षेत्र में होते हैं और इसलिए इन्हें जमीन-आधारित स्पेक्ट्रोग्राफ के साथ देखा जा सकता है।

यदि μ में परिवर्तन होता है, तो तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन λ होता है_i प्रत्येक विश्राम फ़्रेम की तरंगदैर्घ्य को इस प्रकार मानकीकृत किया जा सकता है:

$\ \lambda _{i}=\lambda _{0}\left[1+K_{i}{\frac {\Delta \mu }{\mu }}\right],$

जहां Δμ/μ μ और K में आनुपातिक परिवर्तन है_iएक स्थिरांक है जिसकी गणना सैद्धांतिक (या अर्ध-अनुभवजन्य) ढांचे के भीतर की जानी चाहिए।

रेनहोल्ड एट अल. (2006) ने कैसर Q0405-443 और Q0347-373 के आणविक हाइड्रोजन अवशोषण स्पेक्ट्रा का विश्लेषण करके μ में संभावित 4 मानक विचलन भिन्नता की सूचना दी। उन्होंने वह पाया Δμ/μ = (2.4 ± 0.6)×10⁻⁵. किंग एट अल. (2008) ने रेनहोल्ड एट अल के वर्णक्रमीय डेटा का पुनः विश्लेषण किया। और एक अन्य क्वासर, Q0528-250 पर नया डेटा एकत्र किया। उन्होंने ऐसा अनुमान लगाया Δμ/μ = (2.6 ± 3.0)×10⁻⁶, रेनहोल्ड एट अल के अनुमान से भिन्न। (2006)।

मर्फी एट अल. (2008) ने यह निष्कर्ष निकालने के लिए अमोनिया के व्युत्क्रम संक्रमण का उपयोग किया |Δμ/μ| < 1.8×10⁻⁶ रेडशिफ्ट पर z = 0.68. कानेकर (2011) ने उसी प्रणाली में अमोनिया के व्युत्क्रम संक्रमण के गहन अवलोकनों का उपयोग किया z = 0.68 प्राप्त करने के लिए 0218+357 की ओर |Δμ/μ| < 3×10⁻⁷.

बगडोनाइट एट अल। (2013) ने खोजने के लिए सर्पिल लेंस आकाशगंगा पीकेएस 1830-211 में मेथनॉल संक्रमण का उपयोग किया ∆μ/μ = (0.0 ± 1.0) × 10⁻⁷ पर z = 0.89. कानेकर एट अल. (2015) ने खोजने के लिए एक ही लेंस में कई मेथनॉल संक्रमणों के लगभग एक साथ अवलोकन का उपयोग किया ∆μ/μ < 1.1 × 10⁻⁷ पर z = 0.89. व्यवस्थित प्रभावों को कम करने के लिए समान आवृत्तियों वाली तीन मेथनॉल लाइनों का उपयोग करना, कानेकर एट अल। (2015) प्राप्त हुआ ∆μ/μ < 4 × 10⁻⁷.

ध्यान दें कि काफी भिन्न रेडशिफ्ट पर Δμ/μ के मानों के बीच किसी भी तुलना के लिए Δμ/μ के विकास को नियंत्रित करने के लिए एक विशेष मॉडल की आवश्यकता होगी। अर्थात्, निम्न रेडशिफ्ट पर शून्य परिवर्तन के अनुरूप परिणाम उच्च रेडशिफ्ट पर महत्वपूर्ण परिवर्तन से इंकार नहीं करते हैं।

यह भी देखें

• कोइदे सूत्र

संदर्भ

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