लेप्टान क्या हैं?

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19 वीं और 20 वीं शताब्दी के दौरान, भौतिकविदों ने पदार्थ और ऊर्जा की प्रकृति की गहन जांच शुरू की। ऐसा करने में, उन्हें जल्दी से समझ में आ गया कि जो नियम उन पर चलते हैं वे और गहरे होते जाते हैं। जबकि प्रमुख सिद्धांत यह हुआ करता था कि सभी पदार्थ अविभाज्य परमाणुओं से बने होते हैं, वैज्ञानिकों ने महसूस करना शुरू कर दिया कि परमाणु स्वयं भी छोटे कणों से बने होते हैं।

इन जांचों से, मानक भौतिकी का मानक मॉडल पैदा हुआ था। इस मॉडल के अनुसार, ब्रह्मांड में सभी पदार्थ दो प्रकार के कणों से बना है: हैड्रोन - जिसमें से बड़े हैड्रोन कोलाइडर (LHC) को इसका नाम मिलता है - और लेप्टोन। जहाँ हेड्रोन अन्य प्राथमिक कणों (क्वार्क, एंटी-क्वार्क, आदि) से बने होते हैं, लेप्टान प्राथमिक कण होते हैं जो अपने आप मौजूद होते हैं।

परिभाषा:

लेप्टन शब्द ग्रीक से आया है Leptos, जिसका अर्थ है "छोटा", "ठीक" या "पतला"। शब्द का पहला रिकॉर्डेड उपयोग भौतिक विज्ञानी लियोन रोसेनफेल्ड ने अपनी पुस्तक में किया थापरमाणु बल (1948)। पुस्तक में, उन्होंने डेनिश रसायनज्ञ और भौतिक विज्ञानी प्रो। क्रिश्चियन मोलर द्वारा सुझाए गए सुझाव के लिए शब्द के उपयोग को जिम्मेदार ठहराया।

यह शब्द छोटे द्रव्यमान के कणों को संदर्भित करने के लिए चुना गया था, क्योंकि रोसेनफेल्ड के समय में एकमात्र ज्ञात लेप्टान म्यूऑन थे। ये प्राथमिक कण इलेक्ट्रॉनों की तुलना में 200 गुना अधिक हैं, लेकिन एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के बारे में केवल एक-नौवां है। क्वार्कों के साथ, लेप्टान पदार्थ के बुनियादी निर्माण खंड हैं, और इसलिए उन्हें "प्राथमिक कण" के रूप में देखा जाता है।

लेप्टन के प्रकार:

स्टैंडर्ड मॉडल के अनुसार, छह अलग-अलग प्रकार के लेप्टान हैं। इनमें इलेक्ट्रॉन, मून और ताऊ कण, साथ ही साथ उनके जुड़े न्यूट्रिनो (यानी इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यून न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो) शामिल हैं। लेप्टन में नकारात्मक चार्ज और एक अलग द्रव्यमान होता है, जबकि उनके न्यूट्रिनो में एक तटस्थ चार्ज होता है।

इलेक्ट्रॉन्स सबसे हल्के होते हैं, जिनका द्रव्यमान 0.000511 गिगाएलेक्ट्रोनवोल्ट्स (GeV) के साथ होता है, जबकि मून्स का द्रव्यमान 0.1066 Gev और ताऊ कणों (सबसे भारी) का द्रव्यमान 1.777 Gev होता है। प्राथमिक कणों की विभिन्न किस्मों को आमतौर पर "फ्लेवर" कहा जाता है। जबकि तीन लेप्टान स्वादों में से प्रत्येक अलग और अलग हैं (अन्य कणों के साथ उनकी बातचीत के संदर्भ में), वे अपरिवर्तनीय नहीं हैं।

एक न्यूट्रिनो अपने स्वाद को बदल सकता है, एक प्रक्रिया जिसे "न्यूट्रिनो स्वाद दोलन" के रूप में जाना जाता है। यह कई रूप ले सकता है, जिसमें सौर न्यूट्रिनो, वायुमंडलीय न्यूट्रिनो, परमाणु रिएक्टर, या बीम दोलन शामिल हैं। सभी देखे गए मामलों में, दोलनों की पुष्टि की गई थी कि न्यूट्रिनोस की संख्या में कमी के कारण क्या दिखाई दिया।

एक मनाया कारण "म्यूऑन क्षय" (नीचे देखें) के साथ करना है, एक प्रक्रिया जहां म्यूऑन इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो या ताऊ न्यूट्रिनो बनने के लिए अपने स्वाद को बदलते हैं - परिस्थितियों पर निर्भर करता है। इसके अलावा, सभी तीन लेप्टान और उनके न्यूट्रिनों में एक संबद्ध एंटीपार्टिकल (एंटीलिप्टन) होता है।

प्रत्येक के लिए, एंटीलिप्टोन में एक समान द्रव्यमान होता है, लेकिन अन्य सभी गुण उलट होते हैं। इन जोड़ियों में इलेक्ट्रॉन / पॉज़िट्रॉन, म्यूऑन / एंटीमून, ताऊ / एंटीटाउ, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो / इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रीनो, म्यूऑन न्यूट्रिनो / मुआन एंटीन्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो / ताऊ एंटीन्यूट्रिनो शामिल हैं।

वर्तमान स्टैंडर्ड मॉडल मानता है कि अस्तित्व में उनके संबद्ध न्यूट्रिनो के साथ लेप्टोन के तीन प्रकार (उर्फ "पीढ़ियों") नहीं हैं। यह प्रायोगिक साक्ष्य के साथ है जो बिग बैंग के बाद न्यूक्लियोसिंथेसिस की प्रक्रिया को मॉडल करने का प्रयास करता है, जहां तीन से अधिक लेप्टान के अस्तित्व ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में हीलियम की प्रचुरता को प्रभावित किया होगा।

गुण:

सभी लेप्टान के पास ऋणात्मक आवेश होता है। उनके पास स्पिन के रूप में एक आंतरिक रोटेशन भी होता है, जिसका अर्थ है कि एक विद्युत आवेश वाले इलेक्ट्रॉन - अर्थात "चार्ज किए गए लेप्टन" - चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेंगे। वे केवल कमजोर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ताकतों के साथ अन्य मामलों में बातचीत करने में सक्षम हैं। अंततः, उनका प्रभार इन अंतःक्रियाओं की ताकत और साथ ही साथ उनके विद्युत क्षेत्र की ताकत और बाहरी विद्युत या चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति उनकी प्रतिक्रिया को निर्धारित करता है।

हालांकि मजबूत बलों के माध्यम से कोई भी इस मामले में बातचीत करने में सक्षम नहीं है। स्टैंडर्ड मॉडल में, प्रत्येक लेप्टान बिना आंतरिक द्रव्यमान के शुरू होता है। चार्ज किए गए लेप्टान हिग्स क्षेत्र के साथ बातचीत के माध्यम से एक प्रभावी द्रव्यमान प्राप्त करते हैं, जबकि न्यूट्रिनो या तो द्रव्यमान रहित रहते हैं या केवल बहुत कम द्रव्यमान वाले द्रव्यमान होते हैं।

अध्ययन का इतिहास:

पहचाने जाने वाली पहली लेप्टान इलेक्ट्रान थी, जिसे ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी जे.जे. थॉमसन और उनके सहयोगियों ने 1897 में कैथोड रे ट्यूब प्रयोगों की एक श्रृंखला का उपयोग किया। अगली खोज 1930 के दशक के दौरान हुई, जो इलेक्ट्रॉनों के समान कमजोर-अंतःक्रियात्मक कणों के लिए एक नए वर्गीकरण के निर्माण की ओर ले जाएगी।

पहली खोज 1930 में ऑस्ट्रियाई-स्विस भौतिक विज्ञानी वोल्फगैंग पाउली द्वारा की गई थी, जिन्होंने उन तरीकों को हल करने के लिए इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा था, जिसमें बीटा क्षय ने ऊर्जा कानून के संरक्षण का विरोध किया था, और न्यूटन के कानून के प्रस्ताव (विशेष रूप से संरक्षण) गति और कोणीय संवेग का संरक्षण)।

पॉज़िट्रॉन और म्यूऑन की खोज क्रमशः कार्ल डी। एंडर्स ने 1932 और 1936 में की थी। म्यूऑन के द्रव्यमान के कारण, इसे शुरू में मेसोन के लिए गलत समझा गया था। लेकिन इसके व्यवहार के कारण (जो एक इलेक्ट्रॉन के समान था) और इस तथ्य से कि यह मजबूत बातचीत से नहीं गुजरता था, म्यूऑन को पुनर्वर्गीकृत किया गया था। इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के साथ, यह "लेप्टन" नामक कणों के एक नए समूह का हिस्सा बन गया।

1962 में, अमेरिकी भौतिकविदों की एक टीम - जिसमें लियोन एम। लेडरमैन, मेल्विन श्वार्ट्ज और जैक स्टाइनबर्गर शामिल थे - म्यूऑन न्यूट्रिनो द्वारा अंतःक्रियाओं का पता लगाने में सक्षम थे, इस प्रकार यह दिखाते थे कि एक से अधिक प्रकार के न्यूट्रिनो का अस्तित्व था। उसी समय, सैद्धांतिक भौतिकविदों ने न्यूट्रिनो के कई अन्य स्वादों के अस्तित्व को पोस्ट किया, जो अंततः प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जाएगी।

1970 के दशक में ताऊ कण, नोबेल-पुरस्कार विजेता भौतिक विज्ञानी मार्टिन लुईस पर्ल और उनके सहयोगियों द्वारा एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में किए गए प्रयोगों के लिए धन्यवाद। इसके जुड़े न्यूट्रिनो के साक्ष्य ने ताऊ क्षय के अध्ययन के लिए धन्यवाद दिया, जिसने इलेक्ट्रॉनों के बीटा क्षय के कारण लापता ऊर्जा और गति के अनुरूप ऊर्जा को दिखाया।

2000 में, ताऊ न्यूट्रिनो को सीधे Fermilab में NU ताऊ (DONUT) प्रयोग के प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए धन्यवाद दिया गया था। यह 2012 तक देखे जाने वाले स्टैंडर्ड मॉडल का अंतिम कण होगा, जब सर्न ने घोषणा की कि उसने एक ऐसे कण का पता लगाया था, जो लंबे समय से खोजे जाने वाले हिग्स बोसोन के होने की संभावना थी।

आज, कुछ कण भौतिक विज्ञानी हैं जो मानते हैं कि लेप्टान अभी भी पाए जाने की प्रतीक्षा कर रहे हैं। ये "चौथी पीढ़ी" के कण, यदि वे वास्तव में वास्तविक हैं, तो कण भौतिकी के मानक मॉडल से परे मौजूद होंगे, और संभवतः अधिक विदेशी तरीकों से भी बात करेंगे।

हमने स्पेस पत्रिका में लेप्टन और उप-परमाणु कणों के बारे में कई दिलचस्प लेख लिखे हैं। यहाँ Subatomic Particles क्या हैं ?, Baryons क्या हैं ?, LHC के पहले Collisions, दो नए Subatomic Particles मिले, और Physicists शायद, प्रकृति के 5 वें बल की संभावित खोज की पुष्टि करें।

अधिक जानकारी के लिए, एसएलएसी के वर्चुअल विजिटर सेंटर में लेप्टन्स का अच्छा परिचय है और पार्टिकल फ़िज़िक्स के पार्टिकल डेटा ग्रुप (पीडीजी) रिव्यू को देखना सुनिश्चित करें।

खगोल विज्ञान कास्ट के विषय पर भी एपिसोड हैं। यहाँ एपिसोड 106: द थ्योरी फॉर एवरीथिंग, एंड एपिसोड 393: द स्टैंडर्ड मॉडल - लेप्टन्स एंड क्वार्क्स।

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