इसलिए इन चीजों को क्वार्क कहा जाता है। (मुझे पता है, मेरी इच्छा है कि उनका एक बेहतर नाम था, लेकिन मैं भौतिकी में चीजों के नामकरण का प्रभारी नहीं हूं।) क्वार्क्स छोटे किशोर छोटे कण हैं (हम वास्तव में थोड़े छोटे होंगे) जो कि मौलिक बिल्डिंग ब्लॉक हैं मामले के। जहाँ तक हम बता सकते हैं, क्वार्क्स अपने आप में कुछ भी छोटा नहीं है। जैसा कि हम और अधिक सीखते हैं, भविष्य में बदल सकते हैं, लेकिन यह अभी के लिए पर्याप्त है।
छह प्रकार के क्वार्क हैं, प्रत्येक अलग-अलग लेकिन समान रूप से विचित्र नाम हैं: ऊपर, नीचे, ऊपर, नीचे, अजीब और आकर्षण। और इसके नाम के बावजूद, sextuplets का गला वास्तव में शीर्ष क्वार्क है।
गहरी खुदाई करते हैं।
उलटी दुनिया
अब तक, आपके द्वारा सामना की जाने वाली सबसे आम क्वार्क ऊपर और नीचे वाले हैं। वे वे हैं जो प्रोटॉन (दो अप और एक डाउन) और न्यूट्रॉन (दो डाउन और एक अप) बनाने के लिए ट्रिपल में एक साथ बंडल करते हैं। प्रोटॉन के परिचित सकारात्मक चार्ज और न्यूट्रॉन पर तटस्थ चार्ज बनाने के लिए, क्वार्क को भिन्नात्मक चार्ज की आवश्यकता होती है। मुझे पता है, यह अजीब लगता है, लेकिन यह केवल इसलिए है क्योंकि हम विचार प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का आरोप मौलिक था। पता चला, हम गलत थे। अप क्वार्क में प्लस टू थर्ड का चार्ज है, जबकि डाउन क्वार्क माइनस एक तिहाई पर बैठा है।
क्वार्क के बारे में और भी अधिक भ्रमित करने वाली बात यह है कि वे आश्चर्यजनक रूप से प्रकाशमान हैं। अप क्वार्क, प्रोटॉन के द्रव्यमान का मात्र 0.2 प्रतिशत है, जबकि इसके भागीदार डाउन क्वार्क प्रोटॉन द्रव्यमान का लगभग 0.5 प्रतिशत है। तो इन खानों के कणों को भारी प्रोटॉन के द्रव्यमान में कैसे जोड़ा जा सकता है?
उत्तर वह बल है जो क्वार्कों को एक साथ बांधता है: मजबूत परमाणु बल। क्वार्कों के बीच यह बंधन स्पष्ट रूप से मजबूत है - समान रूप से चार्ज किए गए क्वार्क के प्राकृतिक विद्युत प्रतिकर्षण को हराकर। और चूंकि ऊर्जा द्रव्यमान के रूप में एक ही बात है (धन्यवाद, आइंस्टीन!), प्रोटॉन का द्रव्यमान वास्तव में गोंद के कारण होता है, और खुद को क्वार्क नहीं।
शीर्ष पर रहते हैं
सभी क्वार्क इतने बड़े नहीं हैं। लेकिन कण भौतिकी की दुनिया में, बड़ी बुरी खबर है। विशाल होना एक ऊंचे, पतले पहाड़ के शीर्ष पर होने जैसा है। ज़रूर, विचार बहुत अच्छे हैं, लेकिन एक हवा का कोई संकेत आपको अधिक स्थिर स्थिति तक नीचे भेज देगा। और स्थिर का अर्थ है छोटा - यदि आप एक बड़े पैमाने पर एक अस्थिरता से पीड़ित कण हैं, तो आप जल्दी से अपने आप को अपने छोटे चचेरे भाई की बौछार में बदलते हुए पाते हैं।
इसका मतलब है कि जीवन अप और डाउन क्वार्कों के लिए केवल आड़ू है। वे सबसे छोटे हैं; इसलिए जब उनके पास महान विचार नहीं होते हैं, तो वे किसी अस्तित्व की चट्टान से गिरने के खतरे में नहीं होते हैं। अगले सबसे बड़े क्वार्क, विचित्र और आकर्षण, शायद ही कभी प्रकृति में किसी भी महान बहुतायत में पाए जाते हैं। वे इतने बड़े पैमाने पर हैं कि वे पहली जगह में बनाना मुश्किल है, और जैसे ही वे कुछ विदेशी प्रक्रिया द्वारा निर्मित होते हैं, वे जल्दी से कुछ और में क्षय हो जाते हैं, एक स्मृति से ज्यादा कुछ नहीं छोड़ते हैं।
काफी समय के लिए, भौतिकविदों ने सोचा कि केवल ये चार क्वार्क थे - ऊपर, नीचे, अजीब और आकर्षण। लेकिन 1970 के दशक की शुरुआत में, उन्होंने काओन्स से जुड़े कुछ दुर्लभ निर्णयों की जांच करके अन्यथा संदेह करना शुरू कर दिया (और फिर, मैं चीजों के नामकरण का प्रभारी नहीं हूं। काओन एक अजीब क्वार्क की जोड़ी है और या तो ऊपर या नीचे की छाल है) । इन शवों को उत्पन्न करने वाले अजीब क्षय को समझाने के लिए, सिद्धांतकारों को क्वार्कों की एक नई जोड़ी के अस्तित्व का अनुमान लगाना था, जिसे उन्होंने ऊपर और नीचे डब किया था। ये नए क्वार्क्स अन्य चार की तुलना में बहुत अधिक थे, (अन्यथा हम उन्हें अब तक देख चुके होते हैं)।
एक बार क्वार्क नंबर 5 (नीचे) 1977 में ज्ञात और मापा कणों के क्लब में शामिल हो गया, छठे और अंतिम एक (शीर्ष) को खोजने के लिए दौड़ जारी थी। लेकिन समस्या यह थी कि किसी को भी अंदाजा नहीं था कि यह कितना बड़ा है, जिसका अर्थ है कि हम यह नहीं जानते थे कि एक बार पॉप आउट करने से पहले हमें अपने कण त्वरक को कैसे बनाना चाहिए। हर साल, दुनिया भर के समूहों ने अपने गियर को उन्नत किया, और हर साल वे कम आए, तत्कालीन काल्पनिक कण के द्रव्यमान को आगे की ओर धकेल दिया।
यह फरवरी 1995 तक नहीं था कि फ़र्मिलाब के शोधकर्ता अंततः एक शीर्ष क्वार्क की खोज का दावा कर सकते हैं, जिसमें एक प्रोटॉन की तुलना में लगभग 200 गुना भारी पैमाने पर तराजू होता है। यह सही है: जबकि ऊपर और नीचे क्वार्कों मुश्किल से किसी भी प्रोटॉन को एक प्रोटॉन बनाने का काम करते हैं, शीर्ष क्वार्क आसानी से पूरे शरीर को आसानी से स्लैम कर सकते हैं।
हिग्स दर्ज करें
शीर्ष क्वार्क अप क्वार्क की तुलना में लगभग 100 ट्रिलियन गुना भारी है। यह अच्छा है। लेकिन क्यों? क्वार्क की द्रव्यमान में इतनी विशाल रेंज क्यों है?
यह वह जगह है जहां हिग्स बोसोन आता है। हिग्स बोसोन एक क्षेत्र (हिग्स फील्ड, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड की तरह) से जुड़ा होता है जो ब्रह्मांड को भरने वाले एक अदृश्य गोंद की तरह सभी अंतरिक्ष-समय की अनुमति देता है। अन्य मूलभूत कण, जैसे इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रिनो और क्वार्क, को एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने के लिए इस क्षेत्र से तैरना चाहिए। यह तथ्य कि मूलभूत कण हिग्स क्षेत्र को अनदेखा नहीं कर सकते हैं (विभिन्न और विविध गणित के माध्यम से) उनके पास बड़े पैमाने पर कारण हैं।
आह, एक सुराग, फिर। यदि हिग्स किसी तरह द्रव्यमान की अवधारणा से जुड़ा हुआ है, और शीर्ष क्वार्क दूर है और क्वार्क के सबसे भारी है, तो हिग्स बोसोन और शीर्ष क्वार्क होना चाहिए श्रेष्ठ दोस्तों का।
और इतने वर्षों में, शीर्ष क्वार्क हिग्स की हमारी समझ का एक प्रवेश द्वार बन गया, और यह आशा है कि हिग्स के आगे के अध्ययन के साथ ही हम शीर्ष क्वार्क के रहस्यमय रूप से बड़े पैमाने पर कुछ दृष्टिकोण प्राप्त कर सकते हैं।
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.
