मजबूत परमाणु बल है, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, वास्तव में एक बहुत मजबूत बल है। यह इतना शक्तिशाली है कि यह ब्रह्मांड में सबसे लंबे समय तक संभवत: हमेशा के लिए कुछ सबसे नन्हे कणों को एक साथ खींचने में सक्षम है। मजबूत बल से बंधे हुए कण हमारी रोज़मर्रा की दुनिया के बिल्डिंग ब्लॉक्स: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं। लेकिन अगर आप एक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन को काटते हैं, तो आपको उप-परमाणु कणों की एक अच्छी, सरल व्यवस्था नहीं मिलेगी। इसके बजाय आप ब्रह्मांड में शायद सबसे जटिल बलों में से एक की घृणित पारी देखेंगे।
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एकमात्र ऐसी चीज नहीं हैं जो मजबूत बल बनाने में सक्षम हैं, लेकिन हम वास्तव में अन्य अधिक जटिल और विदेशी व्यवस्थाओं को नहीं समझते हैं। क्या अधिक है, यहां तक कि हमारे अवलोकनों और प्रयोगों में खुद बहुत ही स्केच हैं। लेकिन भौतिकविद प्रकृति के इस मौलिक बल में अंतर्दृष्टि के साथ मिलकर काम करने की कोशिश में कठिन हैं।
मजबूत और जटिल
मजबूत बल का वर्णन करने के लिए, इसके सबसे प्रसिद्ध चचेरे भाई, विद्युत चुम्बकीय बल के साथ इसके विपरीत करना सबसे अच्छा है। विद्युत चुम्बकीय बल के साथ चीजें सरल, आसान और सीधी हैं; इतना अधिक कि 1900 में वैज्ञानिक ज्यादातर इसका पता लगाने में सक्षम थे। विद्युत चुम्बकीय बल के साथ, कोई भी कण पार्टी में तब तक शामिल हो सकता है जब तक उसके पास एक विद्युत आवेश होता है। यदि आपके पास यह चार्ज है, तो आप विद्युत चुम्बकीय बल को महसूस करते हैं और प्रतिक्रिया करते हैं। और सभी प्रकार के कणों और सभी प्रकार के कणों में एक विद्युत आवेश होता है, जैसे आपके बगीचे में विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉन।
एक अन्य कण, प्रकाश कण (जिसे फोटॉन के रूप में भी जाना जाता है), विद्युत चुम्बकीय बल को एक आवेशित कण से दूसरे तक पहुंचाने का काम करता है। फोटॉन में स्वयं अपना विद्युत आवेश नहीं होता है, और वह द्रव्यमान रहित होता है। यह प्रकाश की गति से यात्रा करता है, ब्रह्मांड में आगे-पीछे बहता है, जिससे विद्युत चुंबकत्व होता है।
आवेश। विद्युत चुम्बकीय बल का एक एकल वाहक। सरल, सीधा।
इसके विपरीत, छह कण हैं जो मजबूत परमाणु बल के अधीन हैं। एक समूह के रूप में, उन्हें क्वार्क के रूप में जाना जाता है और उनके पास पर्याप्त, ऊपर, नीचे, अजीब और आकर्षण जैसे विचित्र नाम हैं। मजबूत परमाणु बल को महसूस करने और प्रतिक्रिया करने के लिए, इन क्वार्कों के पास स्वयं का एक चार्ज होता है। यह एक विद्युत आवेश नहीं है (हालाँकि उनके पास एक विद्युत आवेश भी होता है और विद्युत चुम्बकीय बल भी महसूस होता है), लेकिन विभिन्न कारणों से जो चीजें वास्तव में भ्रामक होती हैं, भौतिक विज्ञानी इस विशेष आवेश को मजबूत परमाणु बल के साथ जुड़े रंग आवेश कहते हैं।
क्वार्क के तीन रंग हो सकते हैं, जिन्हें लाल, हरा और नीला कहा जाता है। बस स्पष्ट करने के लिए, वे वास्तविक रंग नहीं हैं, लेकिन सिर्फ लेबल जो हम इस अजीब, चार्ज जैसी संपत्ति को देते हैं।
तो, क्वार्कों को मजबूत बल महसूस होता है, लेकिन यह सटीक रूप से सटीक होने के लिए - आठ कणों की एक पूरी आस्तीन द्वारा किया जाता है। उन्हें ग्लून्स कहा जाता है, और वे वास्तव में बहुत अच्छा काम करते हैं ... इसके लिए प्रतीक्षा करें ... साथ-साथ चमकता हुआ। ग्लून्स भी अपने स्वयं के रंग के आवेश को वहन करने की क्षमता और इच्छा रखते हैं। और उनका द्रव्यमान है।
छह क्वार्क, आठ ग्लून्स। क्वार्क उनके रंग आवेश को बदल सकता है, और ग्लून्स भी कर सकते हैं, क्योंकि क्यों नहीं।
इसका मतलब यह है कि मजबूत परमाणु बल अपने विद्युत चुम्बकीय चचेरे भाई की तुलना में कहीं अधिक जटिल और जटिल है।
अजीब तरह से मजबूत
ठीक है, मैंने झूठ बोला। भौतिकविदों ने क्वार्क्स और ग्लून्स की इस संपत्ति को "रंग प्रभार" नहीं कहा क्योंकि वे इसे पसंद करते थे, लेकिन क्योंकि यह एक उपयोगी सादृश्य के रूप में कार्य करता है। ग्लून्स और क्वार्क बड़े कणों को बनाने के लिए एक साथ बांध सकते हैं, जब तक कि सभी रंग सफेद तक जुड़ जाते हैं, जैसे कि लाल, नीले और हरे रंग की रोशनी सफेद रोशनी में जुड़ जाती है ... सबसे आम संयोजन तीन क्वार्क है, प्रत्येक में से एक लाल, हरा, और नीला। लेकिन सादृश्य यहाँ थोड़ा मुश्किल हो जाता है, क्योंकि प्रत्येक अलग-अलग क्वार्क में किसी भी समय किसी भी रंग को सौंपा जा सकता है; सही संयोजन पाने के लिए क्वार्क की संख्या क्या मायने रखती है। तो आपके पास परिचित प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाने के लिए तीन क्वार्क के समूह हो सकते हैं। आप इसकी क्वार्क-विरोधी छाल के साथ एक क्वार्क बाइंड भी कर सकते हैं, जहाँ रंग अपने आप से बाहर निकल जाता है (जैसा कि, एंटी-ग्रीन के साथ ग्रीन जोड़े, और नहीं, मैं इसे बनाने नहीं जा रहा हूं) एक कण जिसे मेसन के रूप में जाना जाता है।
लेकिन यह वहाँ खत्म नहीं होता है।
सैद्धांतिक रूप से, क्वार्क और ग्लून्स का कोई भी संयोजन जो सफेद तक जोड़ता है, प्रकृति में तकनीकी रूप से स्वीकार्य है।
उदाहरण के लिए, दो मेसंस - प्रत्येक के अंदर दो क्वार्क के साथ - संभावित रूप से एक टेट्रावार्क नामक चीज में एक साथ बांध सकते हैं। और कुछ मामलों में, आप मिश्रण में पांचवां क्वार्क जोड़ सकते हैं, फिर भी सभी रंगों को संतुलित कर सकते हैं, जिसे (आप यह अनुमान लगाते हैं) एक पेंटाक्वार।
Tetraquark को तकनीकी रूप से एक कण में एक साथ बंधने की आवश्यकता नहीं है। वे बस एक-दूसरे के पास मौजूद हो सकते हैं, जिससे एक हाइड्रोनिक अणु कहा जाता है।
और यह कितना पागल है: खुद ग्लून्स को एक कण बनाने के लिए एक क्वार्क की आवश्यकता भी नहीं हो सकती है। ब्रह्मांड में बस स्थिर रूप से लटकी हुई ग्लून्स की एक गेंद हो सकती है। उन्हें गोंदबॉल कहा जाता है। मजबूत परमाणु बल द्वारा स्वीकार्य सभी संभावित बाध्य राज्यों की सीमा को क्वार्कोनियम स्पेक्ट्रम कहा जाता है, और यह एक विज्ञान-फाई टीवी शो लेखक द्वारा बनाया गया नाम नहीं है। क्वार्क और ग्लून्स के सभी प्रकार के पागल संभावित संयोजन हैं जो बस मौजूद हो सकते हैं।
तो वे करते हैं?
क्वार्क इंद्रधनुष
शायद।
भौतिकीविद् पिछले कुछ दशकों से मजबूत परमाणु बल प्रयोग कर रहे हैं, जैसे कि बैबर प्रयोग और लार्ज हैड्रोन कोलाइडर में कुछ, धीरे-धीरे क्वार्कोनियम स्पेक्ट्रम में गहराई और गहराई से जांच करने के लिए उच्च ऊर्जा स्तर तक निर्माण कर रहे हैं (और हाँ आपके पास मेरी अनुमति है कि आप किसी भी वाक्य या आकस्मिक वार्तालाप में उस वाक्यांश का उपयोग करें, यह बहुत बढ़िया है)। इन प्रयोगों में, भौतिकविदों ने क्वार्क और ग्लून्स के कई विदेशी संग्रह पाए हैं। प्रयोगवादी उन्हें फंकी नाम देते हैं, जैसे (c2 (3930)।
ये विदेशी संभावित कण केवल अस्थायी रूप से मौजूद हैं, लेकिन कई मामलों में निर्णायक रूप से मौजूद हैं। लेकिन भौतिकविदों के पास इन संक्षिप्त रूप से उत्पादित कणों को सैद्धांतिक लोगों से जोड़ने का एक कठिन समय है, जिन पर हमें संदेह है, जैसे टेट्राक्वार्क्स और ग्लूबॉल।
संबंध बनाने में समस्या यह है कि गणित वास्तव में कठिन है। विद्युत चुम्बकीय बल के विपरीत, ठोस परमाणु बल वाले ठोस भविष्यवाणियों को बनाना बहुत मुश्किल है। यह सिर्फ क्वार्क और ग्लून्स के बीच जटिल बातचीत के कारण नहीं है। बहुत अधिक ऊर्जाओं पर, मजबूत परमाणु बल की ताकत वास्तव में कमजोर पड़ने लगती है, जिससे गणित सरल हो जाता है। लेकिन कम ऊर्जा पर, जैसे स्थिर कणों को बनाने के लिए क्वार्क और ग्लून्स को एक साथ बांधने के लिए आवश्यक ऊर्जा, मजबूत परमाणु बल वास्तव में, ठीक है, बहुत मजबूत है। इस बढ़ी हुई ताकत से गणित का पता लगाना कठिन हो जाता है।
सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी इस समस्या से निपटने के लिए तकनीकों का एक समूह लेकर आए हैं, लेकिन तकनीकें या तो अपूर्ण या अक्षम हैं। जबकि हम जानते हैं कि क्वार्कोनियम स्पेक्ट्रम में इन विदेशी राज्यों में से कुछ मौजूद हैं, इसलिए उनके गुणों और प्रयोगात्मक हस्ताक्षर की भविष्यवाणी करना बहुत मुश्किल है।
फिर भी, भौतिक विज्ञानी कड़ी मेहनत कर रहे हैं, जैसा कि वे हमेशा करते हैं। धीरे-धीरे, समय के साथ, हम अपने बाहरी कणों के संग्रह का निर्माण कर रहे हैं, जो कि कोलाइडर में उत्पन्न होते हैं, और सैद्धांतिक क्वार्कोनियम राज्यों को क्या दिखना चाहिए, इसके बारे में बेहतर और बेहतर पूर्वानुमान लगाते हैं। मैच धीरे-धीरे एक साथ आ रहे हैं, जिससे हमें इस ब्रह्मांड में इस अजीब लेकिन मौलिक ताकत का एक और पूरा चित्र मिलता है।
पॉल एम। सटर पर एक खगोल भौतिकीविद् है ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, का मेजबान एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें तथा अंतरिक्ष रेडियोऔर के लेखक हैं ब्रह्मांड में आपका स्थान.
