మీరు ఇప్పటికీ క్వాంటం మెకానిక్స్ అనే పదబంధానికి భయపడితే మరియు ప్రామాణిక మోడల్ ఏమిటో ఇంకా తెలియకపోతే, పిల్లికి స్వాగతం. నా ప్రచురణలో నేను క్వాంటం ప్రపంచం యొక్క ప్రాథమికాలను, అలాగే ప్రాథమిక కణ భౌతిక శాస్త్రాన్ని వీలైనంత సరళంగా మరియు స్పష్టంగా వివరించడానికి ప్రయత్నిస్తాను. ఫెర్మియాన్‌లు మరియు బోసాన్ల మధ్య ప్రధాన తేడాలు ఏమిటో గుర్తించడానికి ప్రయత్నిస్తాము, క్వార్క్‌లకు అలాంటి వింత పేర్లు ఎందుకు ఉన్నాయి మరియు చివరకు, ప్రతి ఒక్కరూ హిగ్స్ బోసన్‌ను ఎందుకు కనుగొనాలనుకుంటున్నారు.
మనం దేనితో తయారయ్యాం?
సరే, మేము ఒక సాధారణ ప్రశ్నతో మైక్రోవరల్డ్‌లోకి మా ప్రయాణాన్ని ప్రారంభిస్తాము: మన చుట్టూ ఉన్న వస్తువులు దేనితో తయారు చేయబడ్డాయి? మన ప్రపంచం, ఇల్లు లాగా, అనేక చిన్న ఇటుకలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒక ప్రత్యేక మార్గంలో కలిపినప్పుడు, ప్రదర్శనలో మాత్రమే కాకుండా, దాని లక్షణాలలో కూడా కొత్తదాన్ని సృష్టిస్తుంది. వాస్తవానికి, మీరు వాటిని దగ్గరగా చూస్తే, చాలా రకాల బ్లాక్‌లు లేవని మీరు కనుగొంటారు, అవి ప్రతిసారీ వివిధ మార్గాల్లో ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ అవుతాయి, కొత్త రూపాలు మరియు దృగ్విషయాలను ఏర్పరుస్తాయి. ప్రతి బ్లాక్ ఒక విడదీయరాని ప్రాథమిక కణం, ఇది నా కథలో చర్చించబడుతుంది.
ఉదాహరణకు, కొంత పదార్థాన్ని తీసుకుందాం, అది మెండలీవ్ యొక్క ఆవర్తన పట్టికలోని రెండవ మూలకం, జడ వాయువు, హీలియం. విశ్వంలోని ఇతర పదార్ధాల మాదిరిగానే, హీలియం అణువులను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి అణువుల మధ్య బంధాల ద్వారా ఏర్పడతాయి. కానీ ఈ సందర్భంలో, మనకు, హీలియం కొద్దిగా ప్రత్యేకమైనది ఎందుకంటే ఇది కేవలం ఒక అణువును కలిగి ఉంటుంది.
ఒక అణువు దేనిని కలిగి ఉంటుంది?
హీలియం అణువు, రెండు న్యూట్రాన్లు మరియు రెండు ప్రోటాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి పరమాణు కేంద్రకాన్ని తయారు చేస్తాయి, దాని చుట్టూ రెండు ఎలక్ట్రాన్లు తిరుగుతాయి. అత్యంత ఆసక్తికరమైన విషయం ఏమిటంటే, ఇక్కడ పూర్తిగా విడదీయరానిది ఒక్కటే ఎలక్ట్రాన్.
క్వాంటం ప్రపంచంలోని ఆసక్తికరమైన క్షణంఎలా తక్కువప్రాథమిక కణం యొక్క ద్రవ్యరాశి, ది మరింతఆమె స్థలాన్ని తీసుకుంటుంది. ఈ కారణంగానే ప్రోటాన్ కంటే 2000 రెట్లు తేలికైన ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువు యొక్క కేంద్రకంతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువ స్థలాన్ని తీసుకుంటాయి.
న్యూట్రాన్లు మరియు ప్రోటాన్లు అని పిలవబడే సమూహానికి చెందినవి హాడ్రాన్లు(కణాలు బలమైన పరస్పర చర్యకు లోబడి ఉంటాయి), మరియు మరింత ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, బార్యోన్స్.
హాడ్రాన్‌లను సమూహాలుగా విభజించవచ్చు
- మూడు క్వార్క్‌లను కలిగి ఉండే బార్యాన్‌లు
- మీసోన్లు, ఇది కణ-వ్యతిరేక జతను కలిగి ఉంటుంది
న్యూట్రాన్, దాని పేరు సూచించినట్లుగా, తటస్థంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు రెండు డౌన్ క్వార్క్‌లు మరియు ఒక అప్ క్వార్క్‌గా విభజించవచ్చు. ప్రోటాన్, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన కణం, ఒక డౌన్ క్వార్క్ మరియు రెండు అప్ క్వార్క్‌లుగా విడిపోతుంది.
అవును, అవును, నేను తమాషా చేయడం లేదు, వాటిని నిజంగా ఎగువ మరియు దిగువ అని పిలుస్తారు. మనం పైకి క్రిందికి ఉన్న క్వార్క్‌ను మరియు ఎలక్ట్రాన్‌ను కూడా కనుగొన్నట్లయితే, మొత్తం విశ్వాన్ని వివరించడానికి వాటిని ఉపయోగించవచ్చని అనిపిస్తుంది. కానీ ఈ ప్రకటన సత్యానికి చాలా దూరంగా ఉంటుంది.
ప్రధాన సమస్య ఏమిటంటే, కణాలు ఏదో ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందాలి. ప్రపంచం ఈ ట్రినిటీ (న్యూట్రాన్, ప్రోటాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్) మాత్రమే కలిగి ఉంటే, అప్పుడు కణాలు కేవలం విస్తారమైన అంతరిక్షంలో ఎగురుతాయి మరియు హాడ్రాన్ల వంటి పెద్ద నిర్మాణాలలోకి ఎప్పటికీ సేకరించవు.
ఫెర్మియన్లు మరియు బోసన్లు
చాలా కాలం క్రితం, శాస్త్రవేత్తలు ప్రామాణిక నమూనా అని పిలువబడే ప్రాథమిక కణాలను సూచించే అనుకూలమైన మరియు సంక్షిప్త రూపంతో ముందుకు వచ్చారు. అన్ని ప్రాథమిక కణాలుగా విభజించబడిందని ఇది మారుతుంది ఫెర్మియన్లు, దీని నుండి అన్ని పదార్ధాలు ఉంటాయి మరియు బోసాన్లు, ఇది ఫెర్మియన్ల మధ్య వివిధ రకాల పరస్పర చర్యలను కలిగి ఉంటుంది.
ఈ సమూహాల మధ్య వ్యత్యాసం చాలా స్పష్టంగా ఉంది. వాస్తవం ఏమిటంటే, క్వాంటం ప్రపంచంలోని చట్టాల ప్రకారం జీవించడానికి ఫెర్మియన్‌లకు కొంత స్థలం అవసరం, కానీ బోసాన్‌లకు ఖాళీ స్థలం ఉండటం దాదాపు ముఖ్యం కాదు.
ఫెర్మియన్స్
ఫెర్మియన్ల సమూహం, ఇప్పటికే చెప్పినట్లుగా, మన చుట్టూ కనిపించే పదార్థాన్ని సృష్టిస్తుంది. మనం ఏది చూసినా, ఎక్కడ చూసినా, ఫెర్మియన్లచే సృష్టించబడుతుంది. ఫెర్మియన్లు విభజించబడ్డాయి క్వార్క్‌లు, ఒకదానితో ఒకటి బలంగా సంకర్షణ చెందుతుంది మరియు హాడ్రాన్ల వంటి సంక్లిష్ట కణాల లోపల లాక్ చేయబడింది మరియు లెప్టాన్లు, ఇది వారి సహచరులతో సంబంధం లేకుండా అంతరిక్షంలో స్వేచ్ఛగా ఉనికిలో ఉంటుంది.క్వార్క్స్రెండు గ్రూపులుగా విభజించారు.
- అగ్ర రకం. ఛార్జ్ +2\3తో కూడిన టాప్ క్వార్క్‌లు: టాప్, ఆకర్షణ మరియు నిజమైన క్వార్క్‌లు
- దిగువ రకం. దిగువ రకం క్వార్క్‌లు, -1\3 ఛార్జ్‌తో ఉంటాయి: దిగువ, వింత మరియు ఆకర్షణీయమైన క్వార్క్‌లు
లెప్టాన్లుకూడా రెండు గ్రూపులుగా విభజించారు.
- మొదటి సమూహం, ఛార్జ్ “-1”తో, వీటిని కలిగి ఉంటుంది: ఎలక్ట్రాన్, మ్యూయాన్ (భారీ కణం) మరియు టౌ పార్టికల్ (అత్యంత భారీ)
- రెండవ సమూహం, తటస్థ ఛార్జ్‌తో, వీటిని కలిగి ఉంటుంది: ఎలక్ట్రాన్ న్యూట్రినో, మ్యూవాన్ న్యూట్రినో మరియు టౌ న్యూట్రినో
భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు మునుపటి వాటి కంటే మరింత భారీగా ఉండే అనేక తరాల కణాలను కనుగొంటారా అనే ప్రశ్న తలెత్తుతుంది. సమాధానం చెప్పడం కష్టం, అయితే లెప్టాన్లు మరియు క్వార్క్‌ల తరాలు మూడింటికి మాత్రమే పరిమితం అని సిద్ధాంతకర్తలు నమ్ముతున్నారు.
మీకు సారూప్యతలు కనిపించలేదా? క్వార్క్‌లు మరియు లెప్టాన్లు రెండూ రెండు గ్రూపులుగా విభజించబడ్డాయి, ఇవి ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి? కానీ దాని గురించి మరింత తరువాత ...
బోసన్లు
అవి లేకుండా, ఫెర్మియన్లు నిరంతర ప్రవాహంలో విశ్వం చుట్టూ ఎగురుతాయి. కానీ బోసాన్‌లను మార్పిడి చేయడం ద్వారా, ఫెర్మియన్లు ఒకదానికొకటి కొన్ని రకాల పరస్పర చర్యను సంభాషించుకుంటాయి. బోసాన్లు ఆచరణాత్మకంగా ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందవు.వాస్తవానికి, కొన్ని బోసాన్లు ఇప్పటికీ ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి, అయితే మైక్రోవరల్డ్ సమస్యల గురించి భవిష్యత్ కథనాలలో ఇది మరింత వివరంగా చర్చించబడుతుంది.
బోసాన్ల ద్వారా సంక్రమించే పరస్పర చర్య:
- విద్యుదయస్కాంత, కణాలు ఫోటాన్లు. ఈ ద్రవ్యరాశి లేని కణాలను ఉపయోగించి కాంతి ప్రసారం చేయబడుతుంది.
- బలమైన అణు, కణాలు గ్లూవాన్లు. వాటి సహాయంతో, పరమాణు కేంద్రకం నుండి క్వార్క్‌లు వ్యక్తిగత కణాలుగా విడిపోవు.
- బలహీనమైన అణు, కణాలు - ±W మరియు Z బోసాన్లు. వారి సహాయంతో, ఫెర్మియన్లు ద్రవ్యరాశి, శక్తిని బదిలీ చేస్తాయి మరియు ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందుతాయి.
- గురుత్వాకర్షణ , కణాలు - గ్రావిటాన్లు. మైక్రోస్కోపిక్ స్థాయిలో చాలా బలహీనమైన శక్తి. సూపర్ మాసివ్ బాడీలపై మాత్రమే కనిపిస్తుంది.
గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య గురించి నిబంధన.
గ్రావిటాన్ల ఉనికి ఇంకా ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడలేదు. అవి సైద్ధాంతిక సంస్కరణగా మాత్రమే ఉన్నాయి. చాలా సందర్భాలలో అవి ప్రామాణిక నమూనాలో పరిగణించబడవు.
అంతే, ప్రామాణిక మోడల్ సమావేశమై ఉంది.
ఇప్పుడిప్పుడే సమస్యలు మొదలయ్యాయి
రేఖాచిత్రంలో కణాల యొక్క చాలా అందమైన ప్రాతినిధ్యం ఉన్నప్పటికీ, రెండు ప్రశ్నలు మిగిలి ఉన్నాయి. కణాలు వాటి ద్రవ్యరాశిని ఎక్కడ నుండి పొందుతాయి మరియు అవి ఏమిటి? హిగ్స్ బోసాన్, ఇది మిగిలిన బోసాన్ల నుండి ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది.
హిగ్స్ బోసాన్‌ను ఉపయోగించాలనే ఆలోచనను అర్థం చేసుకోవడానికి, మనం క్వాంటం ఫీల్డ్ థియరీకి వెళ్లాలి. సరళంగా చెప్పాలంటే, ప్రపంచం మొత్తం, మొత్తం విశ్వం, చిన్న కణాలను కలిగి ఉండదని, కానీ అనేక విభిన్న క్షేత్రాలను కలిగి ఉందని వాదించవచ్చు: గ్లూవాన్, క్వార్క్, ఎలక్ట్రాన్, విద్యుదయస్కాంత మొదలైనవి. ఈ అన్ని రంగాలలో, స్వల్ప హెచ్చుతగ్గులు నిరంతరం సంభవిస్తాయి. కానీ వాటిలో బలమైన వాటిని ప్రాథమిక కణాలుగా మనం గ్రహిస్తాము. అవును, మరియు ఈ థీసిస్ చాలా వివాదాస్పదమైంది. కణ-తరంగ ద్వంద్వవాదం యొక్క దృక్కోణం నుండి, వివిధ పరిస్థితులలో మైక్రోవరల్డ్ యొక్క ఒకే వస్తువు ఒక తరంగా లేదా ప్రాథమిక కణం వలె ప్రవర్తిస్తుంది; ఇది పరిస్థితిని రూపొందించడానికి ప్రక్రియను గమనించే భౌతిక శాస్త్రవేత్తకు మరింత సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది. .
హిగ్స్ ఫీల్డ్
హిగ్స్ ఫీల్డ్ అని పిలవబడేది ఉందని తేలింది, దీని సగటు విలువ సున్నాకి చేరుకోవడం ఇష్టం లేదు. ఫలితంగా, ఈ ఫీల్డ్ విశ్వం అంతటా కొంత స్థిరమైన నాన్-జీరో విలువను పొందడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. హిగ్స్ బోసన్ కనిపించే బలమైన డోలనాల ఫలితంగా క్షేత్రం సర్వవ్యాప్త మరియు స్థిరమైన నేపథ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.మరియు హిగ్స్ క్షేత్రానికి ధన్యవాదాలు, కణాలు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి.
ప్రాథమిక కణం యొక్క ద్రవ్యరాశి హిగ్స్ ఫీల్డ్‌తో ఎంత బలంగా సంకర్షణ చెందుతుందనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, నిరంతరం దాని లోపల ఎగురుతూ.
మరియు ఇది ఖచ్చితంగా హిగ్స్ బోసాన్ కారణంగా, లేదా మరింత ఖచ్చితంగా దాని క్షేత్రం కారణంగా, ప్రామాణిక నమూనా అనేక సారూప్య కణాల సమూహాలను కలిగి ఉంది. హిగ్స్ క్షేత్రం న్యూట్రినోల వంటి అనేక అదనపు కణాల సృష్టిని బలవంతం చేసింది.
ఫలితాలు
స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క స్వభావం మరియు మనకు హిగ్స్ బోసన్ ఎందుకు అవసరం అనే దాని గురించి నేను పంచుకున్నది చాలా ఉపరితల భావనలు. 2012లో LHCలో కనుగొనబడిన హిగ్స్ లాంటి కణం కేవలం గణాంక లోపం మాత్రమేనని కొంతమంది శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ లోతుగా భావిస్తున్నారు. అన్నింటికంటే, హిగ్స్ ఫీల్డ్ ప్రకృతి యొక్క అనేక అందమైన సమరూపతలను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, భౌతిక శాస్త్రవేత్తల గణనలను మరింత గందరగోళంగా చేస్తుంది.
కొంతమంది ప్రామాణిక మోడల్ దాని అసంపూర్ణత కారణంగా దాని చివరి సంవత్సరాల్లో ఉందని కూడా నమ్ముతారు. కానీ ఇది ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపించబడలేదు మరియు ప్రాథమిక కణాల యొక్క ప్రామాణిక నమూనా మానవ ఆలోచన యొక్క మేధావికి పని ఉదాహరణగా మిగిలిపోయింది.
ప్రామాణిక మోడల్ప్రాథమిక కణాల నిర్మాణం మరియు పరస్పర చర్యల యొక్క ఆధునిక సిద్ధాంతం, పదేపదే ప్రయోగాత్మకంగా పరీక్షించబడింది. ఈ సిద్ధాంతం చాలా తక్కువ సంఖ్యలో పోస్టులేట్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ప్రాథమిక కణాల ప్రపంచంలోని వేలాది విభిన్న ప్రక్రియల లక్షణాలను సిద్ధాంతపరంగా అంచనా వేయడం సాధ్యం చేస్తుంది. చాలా సందర్భాలలో, ఈ అంచనాలు ప్రయోగం ద్వారా నిర్ధారించబడతాయి, కొన్నిసార్లు చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితత్వంతో ఉంటాయి మరియు ప్రామాణిక మోడల్ యొక్క అంచనాలు ప్రయోగం నుండి వేరు చేయబడినప్పుడు ఆ అరుదైన సందర్భాలు తీవ్ర చర్చనీయాంశంగా మారాయి.
ప్రామాణిక నమూనా అనేది ప్రాథమిక కణాల ప్రపంచంలోని ఊహాత్మకమైన వాటి నుండి విశ్వసనీయంగా తెలిసిన వాటిని వేరు చేసే సరిహద్దు. ప్రయోగాలను వివరించడంలో ఆకట్టుకునే విజయం ఉన్నప్పటికీ, స్టాండర్డ్ మోడల్‌ను ప్రాథమిక కణాల యొక్క ఖచ్చితమైన సిద్ధాంతంగా పరిగణించలేము. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఖచ్చితంగా ఉన్నారు ఇది మైక్రోవరల్డ్ యొక్క నిర్మాణం యొక్క కొంత లోతైన సిద్ధాంతంలో భాగంగా ఉండాలి. ఇది ఎలాంటి సిద్ధాంతం అనేది ఇంకా ఖచ్చితంగా తెలియదు. సిద్ధాంతకర్తలు అటువంటి సిద్ధాంతం కోసం పెద్ద సంఖ్యలో అభ్యర్థులను అభివృద్ధి చేశారు, అయితే వాటిలో ఏది మన విశ్వంలో వాస్తవ పరిస్థితికి అనుగుణంగా ఉందో ప్రయోగం మాత్రమే చూపాలి. అందుకే భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు స్టాండర్డ్ మోడల్ నుండి ఏవైనా వ్యత్యాసాలు, ఏదైనా కణాలు, శక్తులు లేదా స్టాండర్డ్ మోడల్ అంచనా వేయని ప్రభావాల కోసం నిరంతరం వెతుకుతారు. శాస్త్రవేత్తలు సమిష్టిగా ఈ దృగ్విషయాలన్నింటినీ "న్యూ ఫిజిక్స్" అని పిలుస్తారు; సరిగ్గా కొత్త భౌతికశాస్త్రం కోసం అన్వేషణ లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ యొక్క ప్రధాన పని.
ప్రామాణిక నమూనా యొక్క ప్రాథమిక భాగాలు
స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క పని సాధనం క్వాంటం ఫీల్డ్ థియరీ - కాంతి వేగానికి దగ్గరగా ఉన్న వేగంతో క్వాంటం మెకానిక్స్‌ను భర్తీ చేసే సిద్ధాంతం. ఇందులోని ముఖ్య వస్తువులు క్లాసికల్ మెకానిక్స్‌లో వలె కణాలు కావు మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్‌లో వలె "కణ-తరంగాలు" కాదు, కానీ క్వాంటం క్షేత్రాలు: ఎలక్ట్రాన్, మ్యూయాన్, విద్యుదయస్కాంత, క్వార్క్ మొదలైనవి - "మైక్రోవరల్డ్ ఎంటిటీ" యొక్క ప్రతి రకానికి ఒకటి.
వాక్యూమ్ మరియు మనం వ్యక్తిగత కణాలుగా భావించేవి మరియు వ్యక్తిగత కణాలకు తగ్గించలేని సంక్లిష్టమైన నిర్మాణాలు రెండూ - ఇవన్నీ క్షేత్రాల యొక్క వివిధ స్థితులుగా వర్ణించబడ్డాయి. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు "కణం" అనే పదాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు, వారు వాస్తవానికి ఈ ఫీల్డ్ స్టేట్స్ అని అర్థం, వ్యక్తిగత పాయింట్ వస్తువులు కాదు.
ప్రామాణిక నమూనా క్రింది ప్రధాన పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది:
- పదార్థం యొక్క ప్రాథమిక "బిల్డింగ్ బ్లాక్స్" సమితి - ఆరు రకాల లెప్టాన్లు మరియు ఆరు రకాల క్వార్క్‌లు. ఈ కణాలన్నీ స్పిన్ 1/2 ఫెర్మియన్లు మరియు చాలా సహజంగా మూడు తరాలుగా తమను తాము ఏర్పాటు చేసుకుంటాయి. అనేక హాడ్రాన్లు, బలమైన శక్తిలో చేరి ఉండే భాగాలు, వివిధ కలయికలలో క్వార్క్‌లతో రూపొందించబడ్డాయి.
- మూడు రకాల బలాలు, ప్రాథమిక ఫెర్మియన్ల మధ్య నటన - విద్యుదయస్కాంత, బలహీనమైన మరియు బలమైన. బలహీనమైన మరియు విద్యుదయస్కాంత పరస్పర చర్యలు ఒకే రెండు వైపులా ఉంటాయి ఎలక్ట్రోవీక్ పరస్పర చర్య. బలమైన పరస్పర చర్య ఒంటరిగా ఉంటుంది మరియు ఇది క్వార్క్‌లను హాడ్రాన్‌లుగా బంధిస్తుంది.
- ఈ శక్తులన్నీ ప్రాతిపదికన వివరించబడ్డాయి గేజ్ సూత్రం- అవి "బలవంతంగా" సిద్ధాంతంలోకి ప్రవేశపెట్టబడలేదు, కానీ కొన్ని పరివర్తనలకు సంబంధించి సిద్ధాంతం యొక్క సమరూపత అవసరం ఫలితంగా అవి స్వయంగా ఉత్పన్నమవుతాయి. కొన్ని రకాల సమరూపత బలమైన మరియు ఎలక్ట్రోవీక్ పరస్పర చర్యలకు దారితీస్తుంది.
- సిద్ధాంతం ఎలక్ట్రోవీక్ సమరూపతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, మన ప్రపంచంలో అది ఆకస్మికంగా విచ్ఛిన్నమైంది. ఎలక్ట్రోవీక్ సమరూపత యొక్క ఆకస్మిక విచ్ఛిన్నంఅనేది సిద్ధాంతానికి అవసరమైన అంశం, మరియు స్టాండర్డ్ మోడల్‌లో హిగ్స్ మెకానిజం కారణంగా ఉల్లంఘన జరుగుతుంది.
- కోసం సంఖ్యా విలువలు సుమారు రెండు డజన్ల స్థిరాంకాలు: ఇవి ప్రాథమిక ఫెర్మియన్ల ద్రవ్యరాశి, వాటి బలాన్ని వర్ణించే పరస్పర చర్యల స్థిరాంకాల యొక్క సంఖ్యా విలువలు మరియు కొన్ని ఇతర పరిమాణాలు. అవన్నీ అనుభవంతో పోల్చడం నుండి ఒక్కసారిగా సంగ్రహించబడ్డాయి మరియు తదుపరి గణనలలో సర్దుబాటు చేయబడవు.
అదనంగా, స్టాండర్డ్ మోడల్ అనేది పునర్నిర్మించదగిన సిద్ధాంతం, అంటే, ఈ అంశాలన్నీ దానిలో స్వీయ-స్థిరమైన రీతిలో ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి, సూత్రప్రాయంగా, అవసరమైన స్థాయి ఖచ్చితత్వంతో గణనలను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది. అయినప్పటికీ, తరచుగా కావలసిన స్థాయి ఖచ్చితత్వంతో గణనలు చాలా సంక్లిష్టంగా మారతాయి, అయితే ఇది సిద్ధాంతంతో సమస్య కాదు, కానీ మన కంప్యూటింగ్ సామర్థ్యాలతో.
స్టాండర్డ్ మోడల్ ఏమి చేయగలదు మరియు చేయలేము
స్టాండర్డ్ మోడల్ అనేది చాలా వరకు వివరణాత్మక సిద్ధాంతం. ఇది "ఎందుకు"తో ప్రారంభమయ్యే అనేక ప్రశ్నలకు సమాధానాలను అందించదు: చాలా కణాలు మరియు సరైనవి ఎందుకు ఉన్నాయి? ఈ నిర్దిష్ట పరస్పర చర్యలు ఎక్కడ నుండి వచ్చాయి మరియు ఖచ్చితంగా ఈ లక్షణాలతో? ప్రకృతికి మూడు తరాల ఫెర్మియన్‌లను ఎందుకు సృష్టించాలి? పారామితుల సంఖ్యా విలువలు సరిగ్గా ఎందుకు ఉన్నాయి? అదనంగా, స్టాండర్డ్ మోడల్ ప్రకృతిలో గమనించిన కొన్ని దృగ్విషయాలను వివరించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండదు. ముఖ్యంగా న్యూట్రినో ద్రవ్యరాశికి, డార్క్ మేటర్ కణాలకు చోటు లేదు. స్టాండర్డ్ మోడల్ గురుత్వాకర్షణను పరిగణనలోకి తీసుకోదు మరియు గురుత్వాకర్షణ చాలా ముఖ్యమైనది అయినప్పుడు ప్లాంక్ ఎనర్జీ స్కేల్ వద్ద ఈ సిద్ధాంతానికి ఏమి జరుగుతుందో తెలియదు.
మీరు దాని ఉద్దేశించిన ప్రయోజనం కోసం ప్రామాణిక నమూనాను ఉపయోగిస్తే, ప్రాథమిక కణాల ఘర్షణ ఫలితాలను అంచనా వేయడానికి, అది నిర్దిష్ట ప్రక్రియపై ఆధారపడి, వివిధ స్థాయిల ఖచ్చితత్వంతో గణనలను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది.
- విద్యుదయస్కాంత దృగ్విషయం (ఎలక్ట్రాన్ స్కాటరింగ్, శక్తి స్థాయిలు) కోసం, ఖచ్చితత్వం మిలియన్ పర్ పార్ట్స్ లేదా ఇంకా మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఇక్కడ రికార్డు ఎలక్ట్రాన్ యొక్క క్రమరహిత అయస్కాంత క్షణం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది ఒక బిలియన్ వంతు కంటే మెరుగైన ఖచ్చితత్వంతో లెక్కించబడుతుంది.
- ఎలక్ట్రోవీక్ పరస్పర చర్యల కారణంగా సంభవించే అనేక అధిక-శక్తి ప్రక్రియలు ఒక శాతం కంటే మెరుగైన ఖచ్చితత్వంతో లెక్కించబడతాయి.
- లెక్కించడానికి కష్టతరమైన పరస్పర చర్య చాలా ఎక్కువ శక్తితో ఉండదు. అటువంటి ప్రక్రియల గణన యొక్క ఖచ్చితత్వం చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది: కొన్ని సందర్భాల్లో ఇది శాతాన్ని చేరుకోగలదు, ఇతర సందర్భాల్లో విభిన్న సైద్ధాంతిక విధానాలు అనేక సార్లు విభిన్నమైన సమాధానాలను ఇవ్వగలవు.
కొన్ని ప్రక్రియలు అవసరమైన ఖచ్చితత్వంతో లెక్కించడం కష్టం అనే వాస్తవాన్ని "సిద్ధాంతం చెడ్డది" అని అర్థం కాదని నొక్కి చెప్పడం విలువ. ఇది చాలా సంక్లిష్టమైనది మరియు ప్రస్తుత గణిత పద్ధతులు దాని అన్ని పరిణామాలను కనుగొనడానికి ఇంకా సరిపోలేదు. ప్రత్యేకించి, ప్రసిద్ధ గణిత మిలీనియం సమస్యలలో ఒకటి క్వాంటం సిద్ధాంతంలో నాన్-అబెలియన్ గేజ్ ఇంటరాక్షన్‌లతో నిర్బంధం సమస్యకు సంబంధించినది.
అదనపు సాహిత్యం:
- హిగ్స్ మెకానిజం గురించి ప్రాథమిక సమాచారం L. B. Okun "ఫిజిక్స్ ఆఫ్ ఎలిమెంటరీ పార్టికల్స్" (పదాలు మరియు చిత్రాల స్థాయిలో) మరియు "Leptons మరియు Quarks" (తీవ్రమైన కానీ యాక్సెస్ చేయగల స్థాయిలో) పుస్తకంలో చూడవచ్చు.
జోక్విమ్ మాథియాస్ నేతృత్వంలోని శాస్త్రవేత్తల బృందం ఇటీవల కనుగొన్న ఒక ఆధునిక కణ భౌతిక శాస్త్రం యొక్క పునాదిని మొదటి సారి తీవ్రంగా కదిలించింది, అవి ప్రామాణిక నమూనా. పరిశోధకులు B- మీసన్ కణం యొక్క క్షయం యొక్క ప్రామాణికం కాని రూపాంతరాన్ని అంచనా వేయగలిగారు, ఈ నమూనా పరిగణనలోకి తీసుకోదు. అంతేకాకుండా, దాదాపు వెంటనే వారి అంచనాలు ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడ్డాయి.
ప్రాథమిక కణాల అధ్యయనంలో పాల్గొన్న భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ క్రమశిక్షణ ఇప్పటికే తెలిసిన స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క చట్రంలో చాలా ఇరుకైనదిగా మారిందని ఇటీవలి కాలంలో గమనించాలి. నిజానికి, దాని చట్రంలో వివరించడం కష్టంగా ఉన్న అనేక దృగ్విషయాలు ఇప్పటికే నమోదు చేయబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, ఈ నమూనా డార్క్ మేటర్‌ను ఏ రేణువులతో తయారు చేస్తుందో అంచనా వేయదు మరియు శాస్త్రవేత్తలను దీర్ఘకాలంగా వేధిస్తున్న ప్రశ్నకు సమాధానం ఇవ్వదు - మన విశ్వంలో యాంటీమాటర్ (బారియోనిక్ అసమానత) కంటే ఎక్కువ పదార్థం ఎందుకు ఉంది. మరియు మేము చాలా కాలం క్రితం వ్రాసిన న్యూక్లియై యొక్క కోల్డ్ ట్రాన్స్‌మ్యుటేషన్ ప్రక్రియ యొక్క ఎర్షన్ ఇంటర్‌ప్రెటేషన్ కూడా ఆ ప్రామాణిక మోడల్ యొక్క “చర్య” కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
అయినప్పటికీ, చాలా మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ ప్రాథమిక కణాల రహస్య జీవితాన్ని వివరించే ఈ ప్రత్యేక పద్ధతికి కట్టుబడి ఉన్నారు. పాక్షికంగా ఎవరూ ఇంకా మెరుగ్గా ఏమీ సృష్టించలేదు, పాక్షికంగా స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క చాలా అంచనాలు ఇప్పటికీ ప్రయోగాత్మక నిర్ధారణను కలిగి ఉన్నాయి (ఇది ప్రత్యామ్నాయ పరికల్పనల గురించి చెప్పలేము). అంతేకాకుండా, ఇటీవలి వరకు ప్రయోగాలలో ఈ మోడల్ నుండి తీవ్రమైన వ్యత్యాసాలను కనుగొనడం సాధ్యం కాదు. అయితే ఇది చాలా కాలం క్రితం జరగలేదని తెలుస్తోంది. ఇది కణ భౌతికశాస్త్రం యొక్క పూర్తిగా కొత్త సిద్ధాంతం యొక్క పుట్టుకను సూచిస్తుంది, దీని ప్రకారం ప్రస్తుత స్టాండర్డ్ మోడల్ ప్రత్యేక సందర్భం వలె కనిపిస్తుంది - న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం సాధారణ సాపేక్షత చట్రంలో గురుత్వాకర్షణ యొక్క ప్రత్యేక సందర్భం వలె కనిపిస్తుంది.
జోక్విమ్ మాథియాస్ నేతృత్వంలోని అంతర్జాతీయ భౌతిక శాస్త్రవేత్తల బృందం B-మీసన్ క్షయం యొక్క సంభావ్యతలో ఏ విచలనాలు ప్రామాణిక నమూనా నుండి వేరు చేయబడతాయో మరియు కొత్త భౌతిక శాస్త్రాన్ని సూచిస్తాయనే దాని గురించి అనేక అంచనాలు వేయడంతో ఇదంతా ప్రారంభమైంది. B-meson అనేది ఒక b-క్వార్క్ మరియు d-antiquark కలిగి ఉండే కణం అని నేను మీకు గుర్తు చేస్తాను. స్టాండర్డ్ మోడల్ ప్రకారం, ఈ కణం మ్యూయాన్ (ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణం, ముఖ్యంగా చాలా భారీ ఎలక్ట్రాన్) మరియు యాంటీమూన్‌గా క్షీణించగలదు, అయినప్పటికీ అటువంటి సంఘటన యొక్క సంభావ్యత చాలా ఎక్కువగా ఉండదు. అయితే, గత సంవత్సరం క్యోటోలో జరిగిన ఒక సమావేశంలో, లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్‌లో పనిచేస్తున్న భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు అటువంటి క్షయం యొక్క జాడలను (మరియు సిద్ధాంతపరంగా అంచనా వేసిన సంభావ్యతతో) గుర్తించగలిగారని నివేదించారు.
మథియాస్ సమూహం ఈ మీసన్ కొద్దిగా భిన్నమైన రీతిలో క్షీణించవచ్చని విశ్వసించింది - ఒక జత మ్యూయాన్‌లు మరియు ఇంకా తెలియని కణం K*, ఇది దాదాపు వెంటనే కాయోన్ మరియు పియాన్ (రెండు తేలికైన మీసోన్లు)గా క్షీణిస్తుంది. శాస్త్రవేత్తలు తమ పరిశోధన ఫలితాలపై జూలై 19 న యూరోపియన్ ఫిజికల్ సొసైటీ సమావేశంలో నివేదించడం గమనార్హం మరియు ఈ కార్యక్రమంలో మాట్లాడిన వారి నుండి తదుపరి వక్త (ఇది లార్జ్ హాడ్రాన్ నుండి LHCb సహకారం నుండి భౌతిక శాస్త్రవేత్త నికోలస్ సెర్రా. కొలైడర్) అతని బృందం అటువంటి క్షీణతలను రికార్డ్ చేయగలిగిందని నివేదించింది. అంతేకాకుండా, సెర్రా సమూహం యొక్క ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు డాక్టర్ మథియాస్ మరియు అతని సహ రచయితల నివేదికలో అంచనా వేసిన విచలనాలతో దాదాపు పూర్తిగా ఏకీభవించాయి!
ఆసక్తికరంగా, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ ఫలితాలను 4.5σ యొక్క గణాంక ప్రాముఖ్యతతో అంచనా వేస్తారు, అంటే వివరించిన సంఘటన యొక్క విశ్వసనీయత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. మూడు σ యొక్క ప్రయోగాత్మక సాక్ష్యం ముఖ్యమైన ప్రాముఖ్యత యొక్క ఫలితాలుగా పరిగణించబడుతుందని నేను మీకు గుర్తు చేస్తాను మరియు ఐదు σ పూర్తిగా సాధించిన ఆవిష్కరణగా పరిగణించబడుతుంది - ఇది గత సంవత్సరం ప్రయోగాల ఫలితాలకు కేటాయించిన విశ్వసనీయత విలువ, ఇది చివరకు జాడలను కనుగొంది. హిగ్స్ బోసాన్ ఉనికి.
అయితే, డాక్టర్ మథియాస్ స్వయంగా ఇంకా నిర్ధారణలకు తొందరపడాల్సిన అవసరం లేదని అభిప్రాయపడ్డారు. "ఈ ఫలితాలను నిర్ధారించడానికి అదనపు సైద్ధాంతిక అధ్యయనాలు, అలాగే కొత్త కొలతలు అవసరమవుతాయి. అయినప్పటికీ, మా నిర్ధారణలు నిజంగా సరైనవి అయితే, కొత్త భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ఉనికి యొక్క మొదటి ప్రత్యక్ష నిర్ధారణను మనం ఎదుర్కొంటాము - సిద్ధాంతం కంటే సాధారణమైనది సాధారణంగా ఆమోదించబడిన స్టాండర్డ్ మోడల్.హిగ్స్ బోసాన్ చివరకు స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క పజిల్‌ను కలిపితే, ఈ ఫలితాలు కొత్త పజిల్‌లో మొదటి భాగం కావచ్చు - చాలా పెద్దది" అని శాస్త్రవేత్త చెప్పారు.
నేడు, స్టాండర్డ్ మోడల్ అనేది కణ భౌతిక శాస్త్రంలో అత్యంత ముఖ్యమైన సైద్ధాంతిక నిర్మాణాలలో ఒకటి, ఇది అన్ని ప్రాథమిక కణాల యొక్క విద్యుదయస్కాంత, బలహీనమైన మరియు బలమైన పరస్పర చర్యలను వివరిస్తుంది. ఈ సిద్ధాంతం యొక్క ప్రధాన నిబంధనలు మరియు భాగాలు భౌతిక శాస్త్రవేత్త, రష్యన్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క సంబంధిత సభ్యుడు మిఖాయిల్ డానిలోవ్చే వివరించబడ్డాయి.
1
ఇప్పుడు, ప్రయోగాత్మక డేటా ఆధారంగా, మనం గమనించే దాదాపు అన్ని దృగ్విషయాలను వివరించే చాలా ఖచ్చితమైన సిద్ధాంతం సృష్టించబడింది. ఈ సిద్ధాంతాన్ని నిరాడంబరంగా "ప్రామాణిక నమూనా ఆఫ్ ఎలిమెంటరీ పార్టికల్స్" అని పిలుస్తారు. ఇది మూడు తరాల ఫెర్మియన్‌లను కలిగి ఉంది: క్వార్క్‌లు మరియు లెప్టాన్లు. ఇది మాట్లాడటానికి, నిర్మాణ సామగ్రి. మన చుట్టూ మనం చూసే ప్రతిదీ మొదటి తరం నుండి నిర్మించబడింది. ఇందులో u- మరియు d-క్వార్క్‌లు, ఎలక్ట్రాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ న్యూట్రినో ఉన్నాయి. ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు మూడు క్వార్క్‌లతో రూపొందించబడ్డాయి: వరుసగా uud మరియు udd. అయితే మరో రెండు తరాల క్వార్క్‌లు మరియు లెప్టాన్లు ఉన్నాయి, ఇవి కొంత వరకు మొదటిదాన్ని పునరావృతం చేస్తాయి, కానీ బరువుగా ఉంటాయి మరియు చివరికి మొదటి తరంలోని కణాలుగా క్షీణిస్తాయి. అన్ని కణాలు వ్యతిరేక ఛార్జీలను కలిగి ఉండే యాంటీపార్టికల్స్‌ను కలిగి ఉంటాయి.
2
ప్రామాణిక నమూనా మూడు పరస్పర చర్యలను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుదయస్కాంత శక్తి ఒక అణువు లోపల ఎలక్ట్రాన్లను మరియు అణువులలో అణువులను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుదయస్కాంత పరస్పర చర్య యొక్క క్యారియర్ ఫోటాన్. బలమైన పరస్పర చర్య పరమాణు కేంద్రకం లోపల ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్‌లను మరియు ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు మరియు ఇతర హాడ్రాన్ల లోపల క్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటుంది (L. B. Okun బలమైన పరస్పర చర్యలో పాల్గొనే కణాలను పిలవాలని ప్రతిపాదించినట్లు). బలమైన పరస్పర చర్యలో వాటి నుండి నిర్మించిన క్వార్క్‌లు మరియు హాడ్రాన్లు ఉంటాయి, అలాగే పరస్పర చర్య యొక్క క్యారియర్‌లు - గ్లూవాన్లు (ఇంగ్లీష్ జిగురు నుండి - జిగురు నుండి). హాడ్రాన్లు ప్రోటాన్ మరియు న్యూట్రాన్ వంటి మూడు క్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటాయి లేదా క్వార్క్ మరియు యాంటీక్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటాయి. బలహీనమైన పరస్పర చర్య న్యూట్రాన్ ప్రోటాన్, ఎలక్ట్రాన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ యాంటీన్యూట్రినోగా క్షీణించడం వంటి అరుదైన క్షీణతలకు దారితీస్తుంది. బలహీనమైన పరస్పర చర్య యొక్క వాహకాలు W- మరియు Z-బోసాన్లు. క్వార్క్‌లు మరియు లెప్టాన్లు రెండూ బలహీనమైన పరస్పర చర్యలో పాల్గొంటాయి, కానీ మన శక్తుల వద్ద ఇది చాలా చిన్నది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇది కేవలం W మరియు Z బోసాన్ల యొక్క పెద్ద ద్రవ్యరాశి ద్వారా వివరించబడింది, ఇవి ప్రోటాన్‌ల కంటే భారీ పరిమాణంలో ఉన్న రెండు ఆర్డర్‌లు. W- మరియు Z-బోసాన్ల ద్రవ్యరాశి కంటే ఎక్కువ శక్తుల వద్ద, విద్యుదయస్కాంత మరియు బలహీన పరస్పర చర్యల శక్తులు పోల్చదగినవిగా మారతాయి మరియు అవి ఒకే ఎలక్ట్రోవీక్ పరస్పర చర్యగా మిళితం అవుతాయి. ఇది చాలా వరకు బి ఓఅధిక శక్తులు మరియు బలమైన పరస్పర చర్య మిగిలిన వాటితో ఏకమవుతుంది. ఎలక్ట్రోవీక్ మరియు బలమైన పరస్పర చర్యలతో పాటు, గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య కూడా ఉంది, ఇది స్టాండర్డ్ మోడల్‌లో చేర్చబడలేదు.
W, Z బోసాన్లు
g - గ్లూవాన్లు
H0 అనేది హిగ్స్ బోసాన్.
3
మాస్‌లెస్ ఫండమెంటల్ పార్టికల్స్, అంటే క్వార్క్‌లు, లెప్టాన్లు, W మరియు Z బోసాన్ల కోసం మాత్రమే స్టాండర్డ్ మోడల్‌ను రూపొందించవచ్చు. వారు ద్రవ్యరాశిని పొందేందుకు, ఈ యంత్రాంగాన్ని ప్రతిపాదించిన శాస్త్రవేత్తలలో ఒకరి పేరు పెట్టబడిన హిగ్స్ ఫీల్డ్ సాధారణంగా పరిచయం చేయబడింది. ఈ సందర్భంలో, స్టాండర్డ్ మోడల్‌లో మరొక ప్రాథమిక కణం ఉండాలి - హిగ్స్ బోసాన్. స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క సన్నని భవనంలో ఈ చివరి ఇటుక కోసం శోధన ప్రపంచంలోని అతిపెద్ద కొలైడర్ - లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ (LHC) వద్ద చురుకుగా కొనసాగుతోంది. దాదాపు 133 ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశితో హిగ్స్ బోసాన్ ఉనికిలో ఉన్నట్లు ఇప్పటికే సూచనలు అందాయి. అయినప్పటికీ, ఈ సూచనల యొక్క గణాంక విశ్వసనీయత ఇప్పటికీ సరిపోదు. 2012 చివరి నాటికి పరిస్థితి మరింత స్పష్టమవుతుందని భావిస్తున్నారు.
4
స్టాండర్డ్ మోడల్ ప్రాథమిక కణ భౌతిక శాస్త్రంలో దాదాపు అన్ని ప్రయోగాలను సంపూర్ణంగా వివరిస్తుంది, అయినప్పటికీ స్టాండర్డ్ మోడల్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌కు మించిన దృగ్విషయాల కోసం శోధన నిరంతరం నిర్వహించబడుతుంది. SMకి మించిన భౌతికశాస్త్రంలో తాజా సూచన ఏమిటంటే, LHCలో LHCb ప్రయోగంలో చార్మ్డ్ మీసన్‌లు మరియు వాటి యాంటీపార్టికల్స్ అని పిలవబడే లక్షణాలలో ఊహించని విధంగా పెద్ద వ్యత్యాసం 2011లో కనుగొనబడింది. అయినప్పటికీ, స్పష్టంగా, ఇంత పెద్ద వ్యత్యాసాన్ని కూడా SM ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లో వివరించవచ్చు. మరోవైపు, 2011 లో, అనేక దశాబ్దాలుగా కోరిన SM యొక్క మరొక నిర్ధారణ పొందబడింది, ఇది అన్యదేశ హాడ్రాన్ల ఉనికిని అంచనా వేస్తుంది. అంతర్జాతీయ BELLE ప్రయోగంలో భాగంగా ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ థియరిటికల్ అండ్ ఎక్స్‌పెరిమెంటల్ ఫిజిక్స్ (మాస్కో) మరియు ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్ (నోవోసిబిర్స్క్) నుండి భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు రెండు క్వార్క్‌లు మరియు రెండు యాంటిక్వార్క్‌లతో కూడిన హాడ్రాన్‌లను కనుగొన్నారు. చాలా మటుకు, ఇవి మీసోన్‌లతో తయారు చేయబడిన అణువులు, ITEP సిద్ధాంతకర్తలు M. B. వోలోషిన్ మరియు L. B. ఓకున్ అంచనా వేశారు.
5
స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క అన్ని విజయాలు ఉన్నప్పటికీ, ఇది చాలా లోపాలను కలిగి ఉంది. సిద్ధాంతం యొక్క ఉచిత పారామితుల సంఖ్య 20 మించిపోయింది మరియు వారి సోపానక్రమం ఎక్కడ నుండి వస్తుంది అనేది పూర్తిగా అస్పష్టంగా ఉంది. టి-క్వార్క్ ద్రవ్యరాశి యు-క్వార్క్ ద్రవ్యరాశి కంటే 100 వేల రెట్లు ఎందుకు ఎక్కువ? T- మరియు d-క్వార్క్‌ల కలపడం స్థిరాంకం, ITEP భౌతిక శాస్త్రవేత్తల క్రియాశీల భాగస్వామ్యంతో అంతర్జాతీయ ARGUS ప్రయోగంలో మొదట కొలుస్తారు, c- మరియు d-క్వార్క్‌ల కలయిక స్థిరాంకం కంటే 40 రెట్లు తక్కువ? SM ఈ ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వలేదు. చివరగా, 3 తరాల క్వార్క్‌లు మరియు లెప్టాన్లు ఎందుకు అవసరం? జపనీస్ సిద్ధాంతకర్తలు M. కొబయాషి మరియు T. మస్కవా 1973లో 3 తరాల క్వార్క్‌ల ఉనికిని పదార్థం మరియు యాంటీమాటర్ యొక్క లక్షణాలలో వ్యత్యాసాన్ని వివరించడం సాధ్యమవుతుందని చూపించారు. M. కోబయాషి మరియు T. మస్కావా యొక్క పరికల్పన BINP మరియు ITEP నుండి భౌతిక శాస్త్రవేత్తల క్రియాశీల భాగస్వామ్యంతో BELLE మరియు BaBar ప్రయోగాలలో నిర్ధారించబడింది. 2008లో, M. కొబయాషి మరియు T. మస్కవా వారి సిద్ధాంతానికి నోబెల్ బహుమతిని పొందారు.
6
స్టాండర్డ్ మోడల్‌తో మరిన్ని ప్రాథమిక సమస్యలు కూడా ఉన్నాయి. SM పూర్తి కాలేదని మాకు ఇప్పటికే తెలుసు. ఖగోళ భౌతిక పరిశోధన నుండి SM లో లేని పదార్థం ఉందని తెలిసింది. ఇది డార్క్ మేటర్ అని పిలవబడేది. ఇది మనం తయారు చేసిన సాధారణ పదార్థం కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ. స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క ప్రధాన లోపం అంతర్గత స్వీయ-స్థిరత్వం లేకపోవడం. ఉదాహరణకు, వర్చువల్ కణాల మార్పిడి కారణంగా స్టాండర్డ్ మోడల్‌లో ఉత్పన్నమయ్యే హిగ్స్ బోసాన్ యొక్క సహజ ద్రవ్యరాశి, గమనించిన దృగ్విషయాలను వివరించడానికి అవసరమైన ద్రవ్యరాశి కంటే ఎక్కువ పరిమాణంలో ఉంటుంది. ప్రస్తుతానికి అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన పరిష్కారాలలో ఒకటి సూపర్‌సిమెట్రీ పరికల్పన - ఫెర్మియాన్‌లు మరియు బోసాన్ల మధ్య సమరూపత ఉందని ఊహ. ఈ ఆలోచన మొదటిసారిగా 1971లో లెబెదేవ్ ఫిజికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో యు.ఎ.గోల్‌ఫాండ్ మరియు ఇ.పి.లిఖ్ట్‌మన్ ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది మరియు ఇప్పుడు ఇది చాలా ప్రజాదరణ పొందింది.
7
సూపర్‌సిమెట్రిక్ కణాల ఉనికి SM యొక్క ప్రవర్తనను స్థిరీకరించడం సాధ్యం చేయడమే కాకుండా, కృష్ణ పదార్థం యొక్క పాత్రకు చాలా సహజమైన అభ్యర్థిని అందిస్తుంది - తేలికైన సూపర్‌సిమెట్రిక్ కణం. ఈ సిద్ధాంతానికి ప్రస్తుతం నమ్మదగిన ప్రయోగాత్మక ఆధారాలు లేనప్పటికీ, ఇది చాలా అందంగా ఉంది మరియు స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క సమస్యలను చాలా సొగసైనదిగా పరిష్కరిస్తుంది, చాలా మంది దీనిని విశ్వసిస్తారు. LHC సూపర్‌సిమెట్రిక్ కణాలు మరియు SMకి ఇతర ప్రత్యామ్నాయాల కోసం చురుకుగా శోధిస్తోంది. ఉదాహరణకు, వారు స్థలం యొక్క అదనపు కొలతలు కోసం చూస్తున్నారు. అవి ఉన్నట్లయితే, అనేక సమస్యలు పరిష్కరించబడతాయి. సాపేక్షంగా పెద్ద దూరం వద్ద గురుత్వాకర్షణ బలంగా మారవచ్చు, ఇది కూడా పెద్ద ఆశ్చర్యం కలిగిస్తుంది. ఇతర, ప్రత్యామ్నాయ హిగ్స్ నమూనాలు మరియు ప్రాథమిక కణాలలో ద్రవ్యరాశి ఆవిర్భావానికి సంబంధించిన యంత్రాంగాలు సాధ్యమే. స్టాండర్డ్ మోడల్‌కు మించిన ప్రభావాల కోసం శోధన చాలా చురుకుగా ఉంది, కానీ ఇప్పటివరకు విజయవంతం కాలేదు. రాబోయే సంవత్సరాల్లో చాలా స్పష్టంగా ఉండాలి.
భౌతిక శాస్త్రంలో, ప్రాథమిక కణాలు పరమాణు కేంద్రకం యొక్క స్థాయిలో భౌతిక వస్తువులు, వాటిని వాటి భాగాలుగా విభజించలేము. అయితే, నేడు, శాస్త్రవేత్తలు వాటిలో కొన్నింటిని విభజించగలిగారు. ఈ చిన్న వస్తువుల నిర్మాణం మరియు లక్షణాలను కణ భౌతికశాస్త్రం అధ్యయనం చేస్తుంది.
అన్ని పదార్థాలను తయారు చేసే అతి చిన్న కణాలు పురాతన కాలం నుండి తెలుసు. అయినప్పటికీ, "అటామిజం" అని పిలవబడే స్థాపకులు ప్రాచీన గ్రీకు తత్వవేత్త ల్యూసిప్పస్ మరియు అతని అత్యంత ప్రసిద్ధ విద్యార్థి డెమోక్రిటస్‌గా పరిగణించబడ్డారు. రెండోది "అణువు" అనే పదాన్ని సృష్టించిందని భావించబడుతుంది. పురాతన గ్రీకు నుండి "అటామోస్" "అవిభాజ్యమైనది" గా అనువదించబడింది, ఇది పురాతన తత్వవేత్తల అభిప్రాయాలను నిర్ణయిస్తుంది.
అణువును ఇప్పటికీ రెండు భౌతిక వస్తువులుగా విభజించవచ్చని తరువాత తెలిసింది - న్యూక్లియస్ మరియు ఎలక్ట్రాన్. 1897లో ఆంగ్లేయుడు జోసెఫ్ థామ్సన్ కాథోడ్ కిరణాలతో ఒక ప్రయోగాన్ని నిర్వహించి, అవి ఒకే ద్రవ్యరాశి మరియు ఛార్జ్‌తో ఒకేలాంటి కణాల ప్రవాహం అని కనుగొన్నప్పుడు రెండోది తరువాత మొదటి ప్రాథమిక కణంగా మారింది.
థామ్సన్ పనికి సమాంతరంగా, ఎక్స్-కిరణాలను అధ్యయనం చేసే హెన్రీ బెక్వెరెల్, యురేనియంతో ప్రయోగాలు చేసి కొత్త రకం రేడియేషన్‌ను కనుగొన్నాడు. 1898లో, ఫ్రెంచ్ జంట భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు, మేరీ మరియు పియర్ క్యూరీ, వివిధ రేడియోధార్మిక పదార్థాలను అధ్యయనం చేశారు, అదే రేడియోధార్మిక రేడియేషన్‌ను కనుగొన్నారు. ఇది తరువాత ఆల్ఫా కణాలు (2 ప్రోటాన్లు మరియు 2 న్యూట్రాన్లు) మరియు బీటా కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు) కలిగి ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది మరియు బెక్వెరెల్ మరియు క్యూరీ నోబెల్ బహుమతిని అందుకుంటారు. యురేనియం, రేడియం మరియు పొలోనియం వంటి అంశాలతో తన పరిశోధనను నిర్వహిస్తున్నప్పుడు, మేరీ స్క్లోడోవ్స్కా-క్యూరీ చేతి తొడుగులు కూడా ఉపయోగించకుండా ఎలాంటి భద్రతా చర్యలు తీసుకోలేదు. ఫలితంగా, 1934లో ఆమె లుకేమియా బారిన పడింది. గొప్ప శాస్త్రవేత్త యొక్క విజయాల జ్ఞాపకార్థం, క్యూరీ దంపతులు కనుగొన్న మూలకం, పోలోనియం, మేరీ యొక్క మాతృభూమి - పోలోనియా, లాటిన్ నుండి - పోలాండ్ గౌరవార్థం పేరు పెట్టారు.
V Solvay కాంగ్రెస్ 1927 నుండి ఫోటో. ఈ ఫోటోలోని ఈ కథనంలోని శాస్త్రవేత్తలందరినీ కనుగొనడానికి ప్రయత్నించండి.
1905 నుండి, ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ తన ప్రచురణలను కాంతి యొక్క తరంగ సిద్ధాంతం యొక్క అసంపూర్ణతకు అంకితం చేశాడు, వీటిలో ప్రయోగాల ఫలితాలతో విభేదాలు ఉన్నాయి. ఇది తరువాత అత్యుత్తమ భౌతిక శాస్త్రవేత్తను "లైట్ క్వాంటం" ఆలోచనకు దారితీసింది - కాంతి యొక్క ఒక భాగం. తరువాత, 1926లో, అమెరికన్ ఫిజికల్ కెమిస్ట్ గిల్బర్ట్ ఎన్. లూయిస్ గ్రీకు "ఫోస్" ("కాంతి") నుండి అనువదించబడిన "ఫోటాన్" అని పేరు పెట్టారు.
1913 లో, ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫోర్డ్, బ్రిటిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త, ఆ సమయంలో ఇప్పటికే నిర్వహించిన ప్రయోగాల ఫలితాల ఆధారంగా, అనేక రసాయన మూలకాల యొక్క కేంద్రకాల ద్రవ్యరాశి హైడ్రోజన్ న్యూక్లియస్ ద్రవ్యరాశికి గుణకాలు అని పేర్కొన్నాడు. అందువల్ల, హైడ్రోజన్ న్యూక్లియస్ ఇతర మూలకాల కేంద్రకాలలో ఒక భాగం అని అతను భావించాడు. తన ప్రయోగంలో, రూథర్‌ఫోర్డ్ ఆల్ఫా కణాలతో ఒక నైట్రోజన్ అణువును వికిరణం చేసాడు, దాని ఫలితంగా ఇతర గ్రీకు "ప్రోటోస్" (మొదటి, ప్రధాన) నుండి "ప్రోటాన్" అని ఎర్నెస్ట్ పేరు పెట్టబడిన ఒక నిర్దిష్ట కణాన్ని విడుదల చేసింది. తర్వాత ప్రోటాన్ హైడ్రోజన్ న్యూక్లియస్ అని ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడింది.
సహజంగానే, రసాయన మూలకాల యొక్క కేంద్రకాలలో ప్రోటాన్ మాత్రమే భాగం కాదు. న్యూక్లియస్‌లోని రెండు ప్రోటాన్లు ఒకదానికొకటి తిప్పికొట్టడం మరియు అణువు తక్షణమే విచ్ఛిన్నం కావడం వల్ల ఈ ఆలోచన వచ్చింది. అందువల్ల, రూథర్‌ఫోర్డ్ మరొక కణం ఉనికిని ఊహించాడు, ఇది ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశికి సమానమైన ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది, కానీ ఛార్జ్ చేయబడలేదు. రేడియోధార్మిక మరియు తేలికైన మూలకాల పరస్పర చర్యపై శాస్త్రవేత్తలు చేసిన కొన్ని ప్రయోగాలు మరొక కొత్త రేడియేషన్ యొక్క ఆవిష్కరణకు దారితీశాయి. 1932లో, జేమ్స్ చాడ్విక్ న్యూట్రాన్లు అని పిలిచే చాలా తటస్థ కణాలను కలిగి ఉందని నిర్ధారించాడు.
అందువలన, అత్యంత ప్రసిద్ధ కణాలు కనుగొనబడ్డాయి: ఫోటాన్, ఎలక్ట్రాన్, ప్రోటాన్ మరియు న్యూట్రాన్.
ఇంకా, కొత్త సబ్‌న్యూక్లియర్ ఆబ్జెక్ట్‌లను కనుగొనడం చాలా తరచుగా జరిగే సంఘటనగా మారింది మరియు ప్రస్తుతానికి సుమారు 350 కణాలు తెలిసినవి, వీటిని సాధారణంగా "ప్రాథమిక"గా పరిగణిస్తారు. వాటిలో ఇంకా విభజించబడని వాటిని నిర్మాణరహితంగా పరిగణిస్తారు మరియు వాటిని "ప్రాథమిక" అని పిలుస్తారు.
స్పిన్ అంటే ఏమిటి?
భౌతిక శాస్త్ర రంగంలో మరిన్ని ఆవిష్కరణలతో ముందుకు సాగడానికి ముందు, అన్ని కణాల లక్షణాలను నిర్ణయించాలి. మాస్ మరియు ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ కాకుండా అత్యంత ప్రసిద్ధమైనది స్పిన్‌ను కూడా కలిగి ఉంటుంది. ఈ పరిమాణాన్ని "అంతర్గత కోణీయ మొమెంటం" అని పిలుస్తారు మరియు మొత్తం సబ్‌న్యూక్లియర్ వస్తువు యొక్క కదలికకు ఏ విధంగానూ సంబంధం లేదు. శాస్త్రవేత్తలు స్పిన్ 0, ½, 1, 3/2 మరియు 2తో కణాలను గుర్తించగలిగారు. ఒక వస్తువు యొక్క లక్షణంగా స్పిన్‌ని సరళీకరించినప్పటికీ, దృశ్యమానం చేయడానికి, ఈ క్రింది ఉదాహరణను పరిగణించండి.
ఒక వస్తువు 1కి సమానమైన స్పిన్‌ను కలిగి ఉండనివ్వండి. అటువంటి వస్తువును 360 డిగ్రీలు తిప్పినప్పుడు, దాని అసలు స్థానానికి తిరిగి వస్తుంది. ఒక విమానంలో, ఈ వస్తువు పెన్సిల్ కావచ్చు, ఇది 360-డిగ్రీల మలుపు తర్వాత, దాని అసలు స్థానానికి చేరుకుంటుంది. జీరో స్పిన్ విషయంలో, ఆబ్జెక్ట్ ఎలా తిరుగుతున్నప్పటికీ, అది ఎల్లప్పుడూ ఒకేలా కనిపిస్తుంది, ఉదాహరణకు, ఒకే-రంగు బంతి.
½ స్పిన్ కోసం, మీకు 180 డిగ్రీలు తిప్పినప్పుడు దాని రూపాన్ని నిలుపుకునే వస్తువు అవసరం. ఇది ఒకే పెన్సిల్ కావచ్చు, రెండు వైపులా సుష్టంగా మాత్రమే పదును పెట్టబడుతుంది. 2 యొక్క స్పిన్‌కు 720 డిగ్రీలు తిప్పినప్పుడు ఆకారాన్ని నిర్వహించడం అవసరం మరియు 3/2 స్పిన్‌కు 540 అవసరం.
కణ భౌతిక శాస్త్రానికి ఈ లక్షణం చాలా ముఖ్యమైనది.
కణాలు మరియు పరస్పర చర్యల యొక్క ప్రామాణిక నమూనా
మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచాన్ని రూపొందించే సూక్ష్మ-వస్తువుల ఆకట్టుకునే సమితిని కలిగి ఉన్న శాస్త్రవేత్తలు వాటిని రూపొందించాలని నిర్ణయించుకున్నారు మరియు "స్టాండర్డ్ మోడల్" అని పిలువబడే ప్రసిద్ధ సైద్ధాంతిక నిర్మాణం ఈ విధంగా ఏర్పడింది. ఆమె 17 ప్రాథమిక వాటిని ఉపయోగించి మూడు పరస్పర చర్యలను మరియు 61 కణాలను వివరిస్తుంది, వాటిలో కొన్ని ఆవిష్కరణకు చాలా కాలం ముందు ఆమె అంచనా వేసింది.
మూడు పరస్పర చర్యలు:
- విద్యుదయస్కాంత. ఇది విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాల మధ్య సంభవిస్తుంది. ఒక సాధారణ సందర్భంలో, పాఠశాల నుండి తెలిసిన, వ్యతిరేక చార్జ్ చేయబడిన వస్తువులు ఆకర్షిస్తాయి మరియు అదేవిధంగా ఛార్జ్ చేయబడిన వస్తువులు తిప్పికొట్టబడతాయి. ఇది విద్యుదయస్కాంత పరస్పర చర్య యొక్క క్యారియర్ అని పిలవబడే ఫోటాన్ ద్వారా జరుగుతుంది.
- బలమైన, లేకపోతే - అణు పరస్పర చర్య. పేరు సూచించినట్లుగా, దాని చర్య పరమాణు కేంద్రకం యొక్క క్రమం యొక్క వస్తువులకు విస్తరించింది; ఇది ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు మరియు క్వార్క్‌లతో కూడిన ఇతర కణాల ఆకర్షణకు బాధ్యత వహిస్తుంది. బలమైన పరస్పర చర్య గ్లూవాన్లచే నిర్వహించబడుతుంది.
- బలహీనమైన. కోర్ పరిమాణం కంటే వెయ్యి చిన్న దూరం వద్ద ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. లెప్టాన్లు మరియు క్వార్క్‌లు, అలాగే వాటి యాంటీపార్టికల్స్, ఈ పరస్పర చర్యలో పాల్గొంటాయి. అంతేకాకుండా, బలహీనమైన పరస్పర చర్య విషయంలో, అవి ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందుతాయి. వాహకాలు W+, W− మరియు Z0 బోసాన్లు.
కాబట్టి స్టాండర్డ్ మోడల్ ఈ క్రింది విధంగా రూపొందించబడింది. ఇది ఆరు క్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటుంది, వీటిలో అన్ని హాడ్రాన్లు (బలమైన పరస్పర చర్యకు లోబడి ఉండే కణాలు) కంపోజ్ చేయబడ్డాయి:
- ఎగువ(u);
- ఎన్చాన్టెడ్ (సి);
- నిజమైన (t);
- దిగువ (d);
- వింత(లు);
- పూజ్యమైన (బి).
భౌతిక శాస్త్రజ్ఞులకు సారాంశాలు పుష్కలంగా ఉన్నాయని స్పష్టమైంది. మిగిలిన 6 కణాలు లెప్టాన్లు. ఇవి బలమైన పరస్పర చర్యలో పాల్గొనని స్పిన్ ½తో కూడిన ప్రాథమిక కణాలు.
- ఎలక్ట్రాన్;
- ఎలక్ట్రాన్ న్యూట్రినో;
- ముయోన్;
- మువాన్ న్యూట్రినో;
- టౌ లెప్టాన్;
- టౌ న్యూట్రినో.
మరియు స్టాండర్డ్ మోడల్ యొక్క మూడవ సమూహం గేజ్ బోసాన్లు, ఇవి 1కి సమానమైన స్పిన్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు పరస్పర చర్యల వాహకాలుగా సూచించబడతాయి:
- గ్లువాన్ - బలమైన;
- ఫోటాన్ - విద్యుదయస్కాంత;
- Z-బోసాన్ - బలహీనమైనది;
- W బోసాన్ బలహీనంగా ఉంది.
వీటిలో ఇటీవల కనుగొనబడిన స్పిన్-0 కణం కూడా ఉంది, ఇది కేవలం చెప్పాలంటే, అన్ని ఇతర సబ్‌న్యూక్లియర్ వస్తువులకు జడ ద్రవ్యరాశిని అందిస్తుంది.
ఫలితంగా, స్టాండర్డ్ మోడల్ ప్రకారం, మన ప్రపంచం ఇలా కనిపిస్తుంది: అన్ని పదార్ధాలు 6 క్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటాయి, హాడ్రాన్లు మరియు 6 లెప్టాన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి; ఈ కణాలన్నీ మూడు పరస్పర చర్యలలో పాల్గొంటాయి, వీటిలో వాహకాలు గేజ్ బోసాన్లు.
ప్రామాణిక నమూనా యొక్క ప్రతికూలతలు
అయినప్పటికీ, స్టాండర్డ్ మోడల్ అంచనా వేసిన చివరి కణమైన హిగ్స్ బోసాన్‌ను కనుగొనకముందే, శాస్త్రవేత్తలు దాని పరిమితులను మించిపోయారు. దీనికి ఒక అద్భుతమైన ఉదాహరణ అని పిలవబడేది. "గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య", ఇది నేడు ఇతరులతో సమానంగా ఉంది. బహుశా, దాని క్యారియర్ స్పిన్ 2 కలిగిన కణం, దీనికి ద్రవ్యరాశి లేదు మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఇంకా గుర్తించలేకపోయారు - “గ్రావిటాన్”.
అంతేకాకుండా, స్టాండర్డ్ మోడల్ 61 కణాలను వివరిస్తుంది మరియు నేడు 350 కంటే ఎక్కువ కణాలు ఇప్పటికే మానవాళికి తెలుసు. దీని అర్థం సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్తల పని ముగియలేదు.
కణ వర్గీకరణ
వారి జీవితాన్ని సులభతరం చేయడానికి, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు వాటి నిర్మాణ లక్షణాలు మరియు ఇతర లక్షణాలపై ఆధారపడి అన్ని కణాలను సమూహం చేశారు. వర్గీకరణ క్రింది ప్రమాణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది:
- జీవితకాలం.
- స్థిరమైన. వీటిలో ప్రోటాన్ మరియు యాంటీప్రొటాన్, ఎలక్ట్రాన్ మరియు పాజిట్రాన్, ఫోటాన్ మరియు గ్రావిటాన్ ఉన్నాయి. స్థిరమైన కణాల ఉనికి కాలానికి పరిమితం కాదు, అవి స్వేచ్ఛా స్థితిలో ఉన్నంత వరకు, అనగా. దేనితోనూ సంభాషించవద్దు.
- అస్థిరమైనది. అన్ని ఇతర కణాలు కొంత సమయం తర్వాత వాటి భాగాలుగా విడిపోతాయి, అందుకే వాటిని అస్థిరంగా పిలుస్తారు. ఉదాహరణకు, ఒక మ్యూయాన్ 2.2 మైక్రోసెకన్లు మాత్రమే నివసిస్తుంది, మరియు ప్రోటాన్ - 2.9.10 * 29 సంవత్సరాలు, ఆ తర్వాత అది పాజిట్రాన్ మరియు న్యూట్రల్ పియాన్‌గా క్షీణిస్తుంది.
- బరువు.
- ద్రవ్యరాశి లేని ప్రాథమిక కణాలు, వీటిలో మూడు మాత్రమే ఉన్నాయి: ఫోటాన్, గ్లూవాన్ మరియు గ్రావిటాన్.
- భారీ కణాలు మిగిలినవి.
- స్పిన్ అర్థం.
- మొత్తం స్పిన్, సహా. సున్నా, బోసాన్లు అనే కణాలను కలిగి ఉంటాయి.
- సగం పూర్ణాంక స్పిన్ ఉన్న కణాలు ఫెర్మియన్లు.
- పరస్పర చర్యలలో పాల్గొనడం.
- హాడ్రాన్లు (నిర్మాణ కణాలు) నాలుగు రకాల పరస్పర చర్యలలో పాల్గొనే సబ్‌న్యూక్లియర్ వస్తువులు. అవి క్వార్క్‌లతో కూడి ఉన్నాయని ముందే చెప్పబడింది. హాడ్రాన్లు రెండు ఉప రకాలుగా విభజించబడ్డాయి: మీసోన్లు (పూర్ణాంక స్పిన్, బోసాన్లు) మరియు బార్యోన్‌లు (సగం-పూర్ణాంక స్పిన్, ఫెర్మియాన్‌లు).
- ప్రాథమిక (నిర్మాణం లేని కణాలు). వీటిలో లెప్టాన్లు, క్వార్క్‌లు మరియు గేజ్ బోసాన్లు ఉన్నాయి (ముందు చదవండి - “స్టాండర్డ్ మోడల్..”).
అన్ని కణాల వర్గీకరణతో మిమ్మల్ని మీరు పరిచయం చేసుకున్న తరువాత, మీరు వాటిలో కొన్నింటిని ఖచ్చితంగా గుర్తించవచ్చు. కాబట్టి న్యూట్రాన్ ఒక ఫెర్మియన్, హాడ్రాన్, లేదా బదులుగా ఒక బేరియన్, మరియు ఒక న్యూక్లియాన్, అంటే, ఇది సగం-పూర్ణాంక స్పిన్‌ను కలిగి ఉంటుంది, క్వార్క్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు 4 పరస్పర చర్యలలో పాల్గొంటుంది. న్యూక్లియాన్ అనేది ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లకు సాధారణ పేరు.
- అణువుల ఉనికిని అంచనా వేసిన డెమోక్రిటస్ యొక్క పరమాణువాదం యొక్క ప్రత్యర్థులు ప్రపంచంలోని ఏదైనా పదార్ధం నిరవధికంగా విభజించబడిందని చెప్పడం ఆసక్తికరంగా ఉంది. శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికే అణువును న్యూక్లియస్ మరియు ఎలక్ట్రాన్‌గా, న్యూక్లియస్‌ను ప్రోటాన్ మరియు న్యూట్రాన్‌గా మరియు వీటిని క్వార్క్‌లుగా విభజించడం ద్వారా కొంత వరకు అవి సరైనవిగా మారవచ్చు.
- పరమాణువులు స్పష్టమైన రేఖాగణిత ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయని డెమోక్రిటస్ భావించాడు, అందువల్ల అగ్ని యొక్క "పదునైన" పరమాణువులు కాలిపోతాయి, ఘనపదార్థాల యొక్క కఠినమైన అణువులు వాటి ప్రోట్రూషన్‌ల ద్వారా గట్టిగా కలిసి ఉంటాయి మరియు పరస్పర చర్య సమయంలో నీటి మృదువైన అణువులు జారిపోతాయి, లేకుంటే అవి ప్రవహిస్తాయి.
- జోసెఫ్ థామ్సన్ తన స్వంత పరమాణు నమూనాను సంకలనం చేసాడు, దానిని అతను ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన శరీరంగా చూశాడు, అందులో ఎలక్ట్రాన్లు "ఇరుక్కుపోయినట్లు" అనిపించాయి. అతని నమూనాను "ప్లమ్ పుడ్డింగ్ మోడల్" అని పిలుస్తారు.
- అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ముర్రే గెల్-మాన్‌కు కృతజ్ఞతలు తెలుపుతూ క్వార్క్‌లకు వారి పేరు వచ్చింది. శాస్త్రవేత్త డక్ క్వాక్ (kwork) ధ్వనిని పోలిన పదాన్ని ఉపయోగించాలనుకున్నాడు. కానీ జేమ్స్ జాయిస్ యొక్క నవల ఫిన్నెగాన్స్ వేక్‌లో అతను “త్రీ క్వార్క్‌లు ఫర్ మిస్టర్ మార్క్!” అనే పంక్తిలో “క్వార్క్” అనే పదాన్ని ఎదుర్కొన్నాడు, దీని అర్థం ఖచ్చితంగా నిర్వచించబడలేదు మరియు జాయిస్ దానిని కేవలం ప్రాస కోసం ఉపయోగించిన అవకాశం ఉంది. ఆ సమయంలో మూడు క్వార్క్‌లు మాత్రమే తెలిసినందున, కణాలను ఈ పదంగా పిలవాలని ముర్రే నిర్ణయించుకున్నాడు.
- ఫోటాన్లు, కాంతి కణాలు, ద్రవ్యరాశి లేనివి అయినప్పటికీ, కాల రంధ్రం దగ్గర అవి గురుత్వాకర్షణ శక్తులచే ఆకర్షించబడినందున అవి తమ పథాన్ని మార్చుకున్నట్లు కనిపిస్తాయి. వాస్తవానికి, ఒక సూపర్ మాసివ్ బాడీ స్పేస్-టైమ్‌ను వంగుతుంది, అందుకే ద్రవ్యరాశి లేని వాటితో సహా ఏదైనా కణాలు కాల రంధ్రం వైపు తమ పథాన్ని మారుస్తాయి (చూడండి).
- లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ ఖచ్చితంగా "హాడ్రోనిక్" ఎందుకంటే ఇది హాడ్రాన్ల యొక్క రెండు డైరెక్ట్ కిరణాలను ఢీకొంటుంది, అన్ని పరస్పర చర్యలలో పాల్గొనే పరమాణు కేంద్రకం క్రమంలో కొలతలు కలిగిన కణాలు.