പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടകം 5. പ്രാഥമിക കണങ്ങൾ

• വിവർത്തനം

അരി. 1: ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റം. സ്കെയിൽ ചെയ്യാൻ അല്ല.

ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ അടിസ്ഥാനപരമായി പ്രോട്ടോണുകളെ പരസ്പരം തകർക്കുന്നുവെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാം. എന്നാൽ എന്താണ് പ്രോട്ടോൺ?

ഒന്നാമതായി, ഇത് ഭയങ്കരവും പൂർണ്ണവുമായ കുഴപ്പമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റം പോലെ വൃത്തികെട്ടതും താറുമാറായതും ലളിതവും മനോഹരവുമാണ്.

എന്നാൽ എന്താണ് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റം?

ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ "ബന്ധിതാവസ്ഥ" എന്ന് വിളിക്കുന്നതിൻ്റെ ഏറ്റവും ലളിതമായ ഉദാഹരണമാണിത്. "സംസ്ഥാനം" എന്നത് അടിസ്ഥാനപരമായി അർത്ഥമാക്കുന്നത് കുറച്ച് കാലമായി നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു കാര്യമാണ്, കൂടാതെ "കണക്‌റ്റുചെയ്‌തത്" എന്നാൽ ദാമ്പത്യത്തിലെ ഇണകളെപ്പോലെ അതിൻ്റെ ഘടകങ്ങൾ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, വിവാഹിതരായ ദമ്പതികളുടെ ഉദാഹരണം, ഒരു പങ്കാളി മറ്റേയാളേക്കാൾ വളരെ ഭാരം കൂടിയതാണ്. പ്രോട്ടോൺ മധ്യഭാഗത്ത് ഇരിക്കുന്നു, കഷ്ടിച്ച് ചലിക്കുന്നു, വസ്തുവിൻ്റെ അരികുകളിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ചലിക്കുന്നു, നിങ്ങളെയും എന്നെക്കാളും വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നു, എന്നാൽ പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ വളരെ സാവധാനത്തിലാണ്, സാർവത്രിക വേഗത പരിധി. വിവാഹ മന്ദബുദ്ധിയുടെ ശാന്തമായ ചിത്രം.

അല്ലെങ്കിൽ നമ്മൾ പ്രോട്ടോണിലേക്ക് നോക്കുന്നത് വരെ അങ്ങനെ തോന്നുന്നു. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഉൾവശം തന്നെ ഒരു കമ്യൂൺ പോലെയാണ്, അവിടെ അവിവാഹിതരും കുട്ടികളും തിങ്ങിനിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു: ശുദ്ധമായ കുഴപ്പം. ഇതും ഒരു ബന്ധിത അവസ്ഥയാണ്, പക്ഷേ ഇത് ഹൈഡ്രജനിലെന്നപോലെ ഒരു പ്രോട്ടോണുമായി ഒരു ഇലക്ട്രോണുമായി അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുള്ള നിരവധി ഡസൻ ഇലക്ട്രോണുകളെങ്കിലും, സ്വർണ്ണം പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ ആറ്റങ്ങളിലെന്നപോലെ - എന്നാൽ എണ്ണമറ്റ സംഖ്യകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നില്ല. അതായത്, അവയിൽ ധാരാളം ഉണ്ട്, അവ പ്രായോഗികമായി കണക്കാക്കാൻ കഴിയാത്തത്ര വേഗത്തിൽ മാറുന്നു) ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ഭാരം കുറഞ്ഞ കണങ്ങൾ. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയെ ലളിതമായി വിവരിക്കുക, ലളിതമായ ചിത്രങ്ങൾ വരയ്ക്കുക - ഇത് അങ്ങേയറ്റം ക്രമരഹിതമാണ്. എല്ലാ ക്വാർക്കുകളും ഗ്ലൂവോണുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും സാധ്യമായ പരമാവധി വേഗതയിൽ, ഏതാണ്ട് പ്രകാശവേഗതയിൽ ഉള്ളിലേക്ക് കുതിക്കുന്നു.

അരി. 2: ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ചിത്രം. എല്ലാ ക്വാർക്കുകളും (മുകളിലേക്ക്, താഴേക്ക്, വിചിത്രമായ - u,d,s), ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ (u,d,s with a dash), ഗ്ലൂവോണുകൾ (g) എന്നിവ ഏതാണ്ട് പ്രകാശവേഗതയിൽ അങ്ങോട്ടും ഇങ്ങോട്ടും പായുന്നു, ഓരോന്നിലും കൂട്ടിയിടിക്കുന്നുവെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക. മറ്റുള്ളവ, പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും ചെയ്യുന്നു

ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ മൂന്ന് ക്വാർക്കുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് നിങ്ങൾ കേട്ടിരിക്കാം. എന്നാൽ ഇത് ഒരു നുണയാണ് - വലിയ നന്മയ്ക്കായി, പക്ഷേ ഇപ്പോഴും വളരെ വലുതാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, പ്രോട്ടോണിൽ എണ്ണമറ്റ ഗ്ലൂവോണുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും ക്വാർക്കുകളും ഉണ്ട്. സ്റ്റാൻഡേർഡ് ചുരുക്കെഴുത്ത് "ഒരു പ്രോട്ടോൺ രണ്ട് അപ്പ് ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും ചേർന്നതാണ്", ഒരു പ്രോട്ടോണിന് അപ് ക്വാർക്കുകളേക്കാൾ രണ്ട് അപ് ക്വാർക്കുകളും ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളേക്കാൾ ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും ഉണ്ടെന്ന് പറയുന്നു. ഈ കുറവ് ശരിയാകണമെങ്കിൽ, അതിലേക്ക് "കൂടാതെ എണ്ണമറ്റ ഗ്ലൂണുകളും ക്വാർക്ക്-ആൻ്റിക്വാർക്ക് ജോഡികളും" ചേർക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഈ വാചകം കൂടാതെ, ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ആശയം വളരെ ലളിതമാക്കും, എൽഎച്ച്സിയുടെ പ്രവർത്തനം മനസ്സിലാക്കുന്നത് പൂർണ്ണമായും അസാധ്യമായിരിക്കും.

അരി. 3: ലിറ്റിൽ വൈറ്റ് ലൈസ് ഇൻ എ സ്റ്റീരിയോടൈപ്പിക്കൽ വിക്കിപീഡിയ ഇമേജ്

പൊതുവേ, പ്രോട്ടോണുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ആറ്റങ്ങൾ ഒരു വിപുലമായ ബാലെയിലെ ഒരു പാസ് ഡി ഡ്യൂക്സ് പോലെയാണ്, മദ്യപിച്ചെത്തിയ കൗമാരക്കാർ DJ-യിൽ ചാടിവീഴുകയും കൈ വീശുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ഡിസ്കോയെ അപേക്ഷിച്ച്.

പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടികളിൽ LHC എന്താണ് കാണുന്നതെന്ന് മനസിലാക്കാൻ നിങ്ങൾ ഒരു സൈദ്ധാന്തികനാണെങ്കിൽ, നിങ്ങൾക്ക് ബുദ്ധിമുട്ടായിരിക്കും. ലളിതമായി വിവരിക്കാൻ കഴിയാത്ത വസ്തുക്കൾ തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടിയുടെ ഫലങ്ങൾ പ്രവചിക്കാൻ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. എന്നാൽ ഭാഗ്യവശാൽ, 1970-കൾ മുതൽ, 60-കളിലെ ബിജോർക്കൻ്റെ ആശയങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ താരതമ്യേന ലളിതവും പ്രവർത്തനക്ഷമവുമായ സാങ്കേതികവിദ്യ കണ്ടെത്തി. എന്നാൽ ഇത് ഇപ്പോഴും ചില പരിധികൾ വരെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഏകദേശം 10% കൃത്യതയോടെ. ഇതിനും മറ്റ് ചില കാരണങ്ങളാലും, LHC-യിലെ ഞങ്ങളുടെ കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ വിശ്വാസ്യത എപ്പോഴും പരിമിതമാണ്.

പ്രോട്ടോണിൻ്റെ മറ്റൊരു കാര്യം അത് ചെറുതാണ് എന്നതാണ്. ശരിക്കും ചെറുത്. നിങ്ങളുടെ കിടപ്പുമുറിയുടെ വലുപ്പത്തിൽ ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റം പൊട്ടിത്തെറിച്ചാൽ, പ്രോട്ടോണിന് ഒരു പൊടിയുടെ വലിപ്പം വളരെ ചെറുതായിരിക്കും, അത് ശ്രദ്ധിക്കാൻ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടായിരിക്കും. പ്രോട്ടോൺ വളരെ ചെറുതായതിനാൽ, ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തെ ലളിതമായി വിശേഷിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് അതിനുള്ളിൽ നടക്കുന്ന കുഴപ്പങ്ങളെ നമുക്ക് അവഗണിക്കാം. കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ വലിപ്പം ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിൻ്റെ വലിപ്പത്തേക്കാൾ 100,000 മടങ്ങ് ചെറുതാണ്.

താരതമ്യത്തിന്, സൂര്യൻ്റെ വലിപ്പം സൗരയൂഥത്തിൻ്റെ വലിപ്പത്തേക്കാൾ 3000 മടങ്ങ് ചെറുതാണ് (നെപ്റ്റ്യൂണിൻ്റെ ഭ്രമണപഥം അളക്കുന്നത്). അത് ശരിയാണ് - ആറ്റം സൗരയൂഥത്തേക്കാൾ ശൂന്യമാണ്! രാത്രിയിൽ നിങ്ങൾ ആകാശത്തേക്ക് നോക്കുമ്പോൾ ഇത് ഓർക്കുക.

എന്നാൽ നിങ്ങൾ ചോദിച്ചേക്കാം, “ഒരു നിമിഷം! ഒരു ആറ്റത്തേക്കാൾ 100,000 മടങ്ങ് ചെറിയ പ്രോട്ടോണുകളെ ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ എങ്ങനെയെങ്കിലും കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു എന്നാണോ നിങ്ങൾ പറയുന്നത്? ഇത് പോലും എങ്ങനെ സാധ്യമാകും?

വലിയ ചോദ്യം.

പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടി, ക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ എന്നിവയുടെ മിനി കൂട്ടിയിടി

LHC-യിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടികൾ ഒരു നിശ്ചിത ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ചാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. 2011-ൽ ഇത് 7 TeV = 7000 GeV ആയിരുന്നു, 2012-ൽ 8 TeV = 8000 GeV ആയിരുന്നു. എന്നാൽ കണികാ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പ്രധാനമായും താൽപ്പര്യമുള്ളത് ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ക്വാർക്കിനെ മറ്റൊരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ആൻ്റിക്വാർക്കുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനോ അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് ഗ്ലൂവോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയോ ആണ്. - ഒരു യഥാർത്ഥ പുതിയ ശാരീരിക പ്രതിഭാസത്തിൻ്റെ ആവിർഭാവത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാവുന്ന ഒന്ന്. ഈ മിനി കൂട്ടിയിടികൾ മൊത്തം പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടി ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം വഹിക്കുന്നു. ഈ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ എത്രത്തോളം അവർക്ക് വഹിക്കാനാകും, കൂട്ടിയിടി ഊർജ്ജം 7 TeV-ൽ നിന്ന് 8 TeV-ലേക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഉത്തരം ചിത്രത്തിൽ ഉണ്ട്. 4. ATLAS ഡിറ്റക്ടർ കണ്ടെത്തിയ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. 2011 ലെ വേനൽക്കാലത്തെ ഡാറ്റയിൽ മറ്റ് ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിവയുടെ വിസരണം ഉൾപ്പെടുന്നു. ഇത്തരം മിനി കൂട്ടിയിടികൾ മിക്കപ്പോഴും രണ്ട് ജെറ്റുകൾ (ഹാഡ്രോണുകളുടെ ജെറ്റ്, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ക്വാർക്കുകളുടെ പ്രകടനങ്ങൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ അല്ലെങ്കിൽ പാരൻ്റ് പ്രോട്ടോണുകളിൽ നിന്ന് പുറത്തായ ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ജെറ്റുകളുടെ ഊർജ്ജവും ദിശകളും അളക്കുന്നു, ഈ ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് മിനി കൂട്ടിയിടിയിൽ ഉൾപ്പെടേണ്ട ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ അളവ് നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. ഊർജത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനമായി ഈ തരത്തിലുള്ള മിനി കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. ലംബ അക്ഷം ലോഗരിഥമിക് ആണ് - ഓരോ വരിയും അളവിൽ 10 മടങ്ങ് വർദ്ധനവിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (10 n 1 ഉം അതിനു ശേഷമുള്ള n പൂജ്യവും). ഉദാഹരണത്തിന്, 1550 മുതൽ 1650 GeV വരെയുള്ള ഊർജ്ജ ഇടവേളയിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട മിനി കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം ഏകദേശം 10 3 = 1000 ആയിരുന്നു (നീല വരകളാൽ അടയാളപ്പെടുത്തിയത്). ഗ്രാഫ് 750 GeV-ൽ ആരംഭിക്കുന്നുവെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക, എന്നാൽ നിങ്ങൾ താഴ്ന്ന എനർജി ജെറ്റുകളെ കുറിച്ച് പഠിക്കുമ്പോൾ മിനി കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നത് തുടരുന്നു, ജെറ്റുകൾ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയാത്തവിധം ദുർബലമാകുന്ന ഘട്ടം വരെ.

അരി. 4: ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനമായി കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം (m jj)

7 TeV = 7000 GeV യുടെ ഊർജ്ജമുള്ള പ്രോട്ടോൺ-പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം 100,000,000,000,000 ലേക്ക് അടുക്കുന്നു, ഈ കൂട്ടിയിടികളിൽ രണ്ട് മിനി കൂട്ടിയിടികൾ മാത്രമേ 3,500 GeV കവിഞ്ഞുള്ളൂ - ഒരു പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടിയുടെ പകുതി. സൈദ്ധാന്തികമായി, ഒരു മിനി കൂട്ടിയിടിയുടെ ഊർജ്ജം 7000 GeV ആയി വർദ്ധിക്കും, എന്നാൽ ഇതിൻ്റെ സംഭാവ്യത എല്ലാ സമയത്തും കുറയുന്നു. 6000 GeV മിനി കൂട്ടിയിടികൾ വളരെ അപൂർവമായി മാത്രമേ ഞങ്ങൾ കാണുന്നത് 100 മടങ്ങ് കൂടുതൽ ഡാറ്റ ശേഖരിച്ചാലും 7000 GeV കാണാൻ സാധ്യതയില്ല.

കൂട്ടിയിടി ഊർജ്ജം 2010-2011-ൽ 7 TeV-ൽ നിന്ന് 2012-ൽ 8 TeV ആയി ഉയർത്തുന്നതിൻ്റെ ഗുണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്? വ്യക്തമായും, ഊർജ്ജ നില E-ൽ നിങ്ങൾക്ക് എന്തുചെയ്യാൻ കഴിയും, നിങ്ങൾക്ക് ഇപ്പോൾ ഊർജ്ജ നിലയായ 8/7 E ≈ 1.14 E-ൽ ചെയ്യാൻ കഴിയും. അതിനാൽ, ഒരു പ്രത്യേക തരം സാങ്കൽപ്പിക കണികയുടെ ഇത്രയധികം ഡാറ്റ അടയാളങ്ങൾ കാണുന്നതിന് മുമ്പ് നിങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നുവെങ്കിൽ 1000 GeV/c 2 പിണ്ഡം, അപ്പോൾ അതേ ഡാറ്റാ സെറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് കുറഞ്ഞത് 1100 GeV/c 2 എങ്കിലും നേടാനാകുമെന്ന് നമുക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കാം. മെഷീൻ്റെ കഴിവുകൾ വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു - നിങ്ങൾക്ക് അല്പം വലിയ പിണ്ഡത്തിൻ്റെ കണങ്ങൾക്കായി തിരയാൻ കഴിയും. 2011-നേക്കാൾ മൂന്നിരട്ടി ഡാറ്റ നിങ്ങൾ 2012-ൽ ശേഖരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഓരോ ഊർജ്ജ നിലയിലും നിങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ കൂട്ടിയിടികൾ ലഭിക്കും, കൂടാതെ 1200 GeV/s 2 എന്ന പിണ്ഡമുള്ള ഒരു സാങ്കൽപ്പിക കണത്തിൻ്റെ ഒപ്പ് നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും.

എന്നാൽ അത് മാത്രമല്ല. ചിത്രത്തിലെ നീലയും പച്ചയും വരകൾ നോക്കുക. 4: അവ 1400, 1600 GeV എന്നീ ക്രമത്തിലുള്ള ഊർജങ്ങളിലാണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് അവർ കാണിക്കുന്നു - അതായത് 7 മുതൽ 8 വരെ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. , ഗ്ലൂവോണുകളുള്ള ക്വാർക്കുകൾ മുതലായവ പി. 1400 GeV ഊർജ്ജമുള്ളത് 1600 GeV ഊർജ്ജമുള്ള കൂട്ടിയിടികളുടെ ഇരട്ടിയിലധികം വരും. എന്നാൽ മെഷീൻ ഊർജ്ജം 8/7 വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, 1400-ൽ പ്രവർത്തിച്ചത് 1600-ന് പ്രവർത്തിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഫിക്സഡ് എനർജിയുടെ ചെറിയ കൂട്ടിയിടികളിൽ നിങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ, അവയുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നു - കൂടാതെ 14% വർദ്ധനവിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടി ഊർജ്ജത്തിൽ! അതായത് 100-200 GeV എന്ന ക്രമത്തിലുള്ള ഊർജത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ഭാരം കുറഞ്ഞ ഹിഗ്‌സ് കണികകളുടെ രൂപഭാവം, മുൻഗണന ഊർജ്ജമുള്ള ഏതൊരു പ്രക്രിയയ്ക്കും, അതേ പണത്തിന് നിങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കും. 7-ൽ നിന്ന് 8 TeV ലേക്ക് പോകുമ്പോൾ, അത്രതന്നെ പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടികൾക്ക് നിങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ഹിഗ്സ് കണികകൾ ലഭിക്കും എന്നാണ്. ഹിഗ്സ് കണികാ ഉത്പാദനം ഏകദേശം 1.5 വർദ്ധിക്കും. അപ്പ് ക്വാർക്കുകളുടെയും ചിലതരം സാങ്കൽപ്പിക കണങ്ങളുടെയും എണ്ണം അൽപ്പം കൂടി വർദ്ധിക്കും.

ഇതിനർത്ഥം 2012 ലെ പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം 2011 നെ അപേക്ഷിച്ച് 3 മടങ്ങ് കൂടുതലാണെങ്കിലും, ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവ് കാരണം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന മൊത്തം ഹിഗ്സ് കണങ്ങളുടെ എണ്ണം ഏകദേശം 4 മടങ്ങ് വർദ്ധിക്കും.

വഴിയിൽ, അത്തി. ചിത്രം പോലെയുള്ള ഡ്രോയിംഗുകളിൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പ്രോട്ടോണുകൾ കേവലം രണ്ട് അപ്പ് ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും ഉൾക്കൊള്ളുന്നില്ലെന്ന് ചിത്രം 4 തെളിയിക്കുന്നു. 3. അങ്ങനെയാണെങ്കിൽ, ക്വാർക്കുകൾക്ക് പ്രോട്ടോണുകളുടെ ഊർജത്തിൻ്റെ മൂന്നിലൊന്ന് കൈമാറ്റം ചെയ്യേണ്ടിവരും, കൂടാതെ പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടി ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഏകദേശം മൂന്നിലൊന്ന് ഊർജ്ജത്തിൽ മിക്ക മിനി- കൂട്ടിയിടികളും സംഭവിക്കും: ഏകദേശം 2300 GeV. എന്നാൽ 2300 GeV മേഖലയിൽ പ്രത്യേകിച്ച് ഒന്നും സംഭവിക്കുന്നില്ലെന്ന് ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു. 2300 GeV യിൽ താഴെയുള്ള ഊർജ്ജത്തിൽ കൂടുതൽ കൂട്ടിയിടികൾ ഉണ്ടാകുന്നു, നിങ്ങൾ താഴേക്ക് പോകുന്തോറും കൂടുതൽ കൂട്ടിയിടികൾ നിങ്ങൾ കാണുന്നു. കാരണം, പ്രോട്ടോണിൽ ധാരാളം ഗ്ലൂവോണുകൾ, ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയിൽ ഓരോന്നും പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം കൈമാറുന്നു, എന്നാൽ അവയിൽ ധാരാളം ഉണ്ട്, അവ ഒരു വലിയ എണ്ണം മിനി കൂട്ടിയിടികളിൽ പങ്കെടുക്കുന്നു. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഈ ഗുണം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 2 - വാസ്തവത്തിൽ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ഗ്ലൂവോണുകളുടെയും ക്വാർക്ക്-ആൻ്റിക്വാർക്ക് ജോഡികളുടെയും എണ്ണം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്.

എന്നാൽ ഗ്രാഫ് കാണിക്കാത്തത്, ഒരു നിശ്ചിത ഊർജവുമായുള്ള മിനി കൂട്ടിയിടികളിൽ, ക്വാർക്കുകളുമായുള്ള ക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകളുമായുള്ള ക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകളുള്ള ഗ്ലൂവോണുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുള്ള ക്വാർക്കുകൾ മുതലായവയുടെ കൂട്ടിയിടികളിൽ വീഴുന്ന ഭിന്നസംഖ്യയാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, LHC-യിലെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഇത് നേരിട്ട് പറയാൻ കഴിയില്ല - ക്വാർക്കുകൾ, ആൻറിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ജെറ്റുകൾ സമാനമാണ്. ഈ ഷെയറുകൾ നമുക്ക് എങ്ങനെ അറിയാം, വ്യത്യസ്തമായ മുൻകാല പരീക്ഷണങ്ങളും അവയെ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തവും ഉൾപ്പെടുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ കഥയാണ്. ക്വാർക്കുകൾക്കും ക്വാർക്കുകൾക്കും ഇടയിലും ക്വാർക്കുകൾക്കും ഗ്ലൂവോണുകൾക്കും ഇടയിലാണ് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഊർജ്ജ മിനി- കൂട്ടിയിടികൾ സാധാരണയായി സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ഇതിൽ നിന്ന് നമുക്കറിയാം. ഗ്ലൂണുകൾക്കിടയിൽ സാധാരണയായി കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ കൂട്ടിയിടികൾ സംഭവിക്കുന്നു. ക്വാർക്കുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ താരതമ്യേന അപൂർവമാണ്, എന്നാൽ ചില ശാരീരിക പ്രക്രിയകൾക്ക് അവ വളരെ പ്രധാനമാണ്.

ഒരു പ്രോട്ടോണിനുള്ളിലെ കണങ്ങളുടെ വിതരണം

അരി. 5

ലംബമായ അച്ചുതണ്ടിൻ്റെ സ്കെയിലിൽ വ്യത്യാസമുള്ള രണ്ട് ഗ്രാഫുകൾ, x ന് തുല്യമായ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഒരു ഭാഗം വഹിക്കുന്ന ഗ്ലൂയോണുമായോ മുകളിലേക്കോ താഴേക്കോ ഉള്ള ക്വാർക്കുമായോ ആൻ്റിക്വാർക്കുമായോ കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനുള്ള ആപേക്ഷിക സംഭാവ്യത കാണിക്കുന്നു. ചെറിയ x-ൽ, ഗ്ലൂവോണുകൾ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു (കൂടാതെ ക്വാർക്കുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും ഒരുപോലെ സാധ്യതയുള്ളതും എണ്ണമറ്റതുമായി മാറുന്നു, അവയിൽ ഇപ്പോഴും ഗ്ലൂവോണുകളേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിലും), ഇടത്തരം x-ൽ ക്വാർക്കുകൾ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു (അവ എണ്ണത്തിൽ വളരെ കുറവാണെങ്കിലും).

രണ്ട് ഗ്രാഫുകളും ഒരേ കാര്യം കാണിക്കുന്നു, വ്യത്യസ്തമായ സ്കെയിലിൽ, അതിനാൽ അവയിലൊന്നിൽ കാണാൻ പ്രയാസമുള്ളത് മറ്റൊന്നിൽ കാണാൻ എളുപ്പമാണ്. അവർ കാണിക്കുന്നത് ഇതാണ്: ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡറിൽ ഒരു പ്രോട്ടോൺ ബീം നിങ്ങളുടെ നേരെ വന്നാൽ, നിങ്ങൾ പ്രോട്ടോണിനുള്ളിൽ എന്തെങ്കിലും തട്ടിയാൽ, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്പ് ക്വാർക്ക്, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്ക്, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഗ്ലൂയോൺ, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു അപ്പ് ആൻ്റിക്വാർക്ക്, അതോ ഡൗൺ ക്വാർക്ക്, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജത്തിൻ്റെ ഒരു ഭാഗം x ന് തുല്യമായി വഹിക്കുന്ന ഒരു ആൻ്റിക്വാർക്ക്? ഈ ഗ്രാഫുകളിൽ നിന്ന് ഇത് നിഗമനം ചെയ്യാം:

ചെറിയ x-ൽ (താഴെ ഗ്രാഫിൽ കാണുന്നത്) എല്ലാ വളവുകളും വളരെ വേഗത്തിൽ വളരുന്നു എന്ന വസ്തുതയിൽ നിന്ന്, പ്രോട്ടോണിലെ ഭൂരിഭാഗം കണങ്ങളും 10% ൽ താഴെ (x) കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.< 0,1) энергии протона, и вероятность столкнуться с частицей, переносящей мало энергии, гораздо больше вероятности столкнуться с частицей, переносящей много. При этом, 10% - не так уж и мало. В 2012 году лучи на БАК достигали энергий в 4 ТэВ, поэтому 10% означало 400 ГэВ. При этом для того, чтобы создать частицу хиггса энергией 124 ГэВ из двух глюонов требуется всего 62 ГэВ на глюон.
മഞ്ഞ വക്രം (ചുവടെയുള്ളത്) മറ്റുള്ളവയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലായതിനാൽ, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ 10% ൽ താഴെയുള്ള എന്തെങ്കിലും നിങ്ങൾ കണ്ടുമുട്ടിയാൽ, അത് മിക്കവാറും ഒരു ഗ്ലൂയോണാണ്; പ്രോട്ടോൺ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ 2% ത്തിൽ താഴെ വീഴുന്നത് ക്വാർക്കുകളോ ആൻ്റിക്വാർക്കുകളോ ആകാൻ തുല്യമാണ്.
x കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഗ്ലൂവോൺ കർവ് (മുകളിൽ) ക്വാർക്ക് കർവുകൾക്ക് താഴെയായി താഴുന്നതിനാൽ, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ 20% (x > 0.2)-ൽ കൂടുതൽ വഹിക്കുന്ന എന്തെങ്കിലും നിങ്ങൾ കണ്ടുമുട്ടിയാൽ - ഇത് വളരെ വളരെ അപൂർവമാണ് - അത് , മിക്കവാറും a ക്വാർക്ക്, അത് ഒരു അപ്പ് ക്വാർക്ക് ആകാനുള്ള സാധ്യത അത് ഡൗൺ ക്വാർക്ക് ആകാനുള്ള സാധ്യതയുടെ ഇരട്ടിയാണ്. "ഒരു പ്രോട്ടോൺ രണ്ട് അപ്പ് ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കുമാണ്" എന്ന ആശയത്തിൻ്റെ ശേഷിപ്പാണിത്.
x കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് എല്ലാ വളവുകളും കുത്തനെ കുറയുന്നു; പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജത്തിൻ്റെ 50% ത്തിൽ കൂടുതൽ വഹിക്കുന്ന യാതൊന്നും നിങ്ങൾ നേരിടാൻ സാധ്യതയില്ല.

ഈ നിരീക്ഷണങ്ങൾ ചിത്രത്തിലെ ഗ്രാഫിൽ പരോക്ഷമായി പ്രതിഫലിക്കുന്നു. 4. രണ്ട് ഗ്രാഫുകളെ കുറിച്ച് വ്യക്തമല്ലാത്ത കുറച്ച് കാര്യങ്ങൾ കൂടി ഇവിടെയുണ്ട്:
പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജത്തിൻ്റെ ഭൂരിഭാഗവും (ഏകദേശം തുല്യമായി) ചെറിയ എണ്ണം ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ക്വാർക്കുകൾക്കും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ഗ്ലൂവോണുകൾക്കും ഇടയിൽ വിഭജിച്ചിരിക്കുന്നു.
കണികകളിൽ, കുറഞ്ഞ ഊർജമുള്ള ഗ്ലൂവോണുകൾ എണ്ണത്തിൽ പ്രബലമാണ്, തുടർന്ന് ക്വാർക്കുകളും വളരെ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജമുള്ള ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും.

ക്വാർക്കുകളുടെയും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെയും എണ്ണം വളരെ വലുതാണ്, പക്ഷേ: അപ്പ് ക്വാർക്കുകളുടെ ആകെ എണ്ണം രണ്ടാണ്, കൂടാതെ ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളുടെ ആകെ എണ്ണം മൈനസ് ഡൗൺ ആൻറിക്വാർക്കുകളുടെ ആകെ എണ്ണം ഒന്നുമാണ്. നമ്മൾ മുകളിൽ കണ്ടതുപോലെ, അധിക ക്വാർക്കുകൾ നിങ്ങളുടെ നേരെ പറക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഗണ്യമായ (പക്ഷേ ഭൂരിഭാഗം അല്ല) ഭാഗം വഹിക്കുന്നു. ഈ അർത്ഥത്തിൽ മാത്രമേ പ്രോട്ടോണിൽ അടിസ്ഥാനപരമായി രണ്ട് അപ്പ് ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് പറയാൻ കഴിയൂ.

വഴിയിൽ, ഈ വിവരങ്ങളെല്ലാം ലഭിച്ചിരിക്കുന്നത് പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ആകർഷകമായ സംയോജനത്തിൽ നിന്നാണ് (പ്രധാനമായും പ്രോട്ടോണുകളിൽ നിന്നുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളോ ന്യൂട്രിനോകളോ അല്ലെങ്കിൽ ഹെവി ഹൈഡ്രജൻ്റെ ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയുകളിൽ നിന്നോ - ഒരു പ്രോട്ടോണും ഒരു ന്യൂട്രോണും അടങ്ങിയ ഡ്യൂട്ടീരിയം), വിശദമായ സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരുമിച്ച് വൈദ്യുതകാന്തിക, ശക്തമായ ന്യൂക്ലിയർ, ദുർബലമായ ന്യൂക്ലിയർ ഇടപെടലുകളെ വിവരിക്കുന്നു. ഈ നീണ്ട കഥ 1960 കളുടെ അവസാനത്തിലും 1970 കളുടെ തുടക്കത്തിലും നീളുന്നു. പ്രോട്ടോണുകൾ പ്രോട്ടോണുകളുമായും പ്രോട്ടോണുകൾ ടെവാട്രോൺ, എൽഎച്ച്‌സി പോലുള്ള ആൻ്റിപ്രോട്ടണുകളുമായും കൂട്ടിയിടിക്കുന്ന കൊളൈഡറുകളിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന പ്രതിഭാസങ്ങൾ പ്രവചിക്കാൻ ഇത് മികച്ച രീതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

പ്രോട്ടോണിൻ്റെ സങ്കീർണ്ണ ഘടനയുടെ മറ്റ് തെളിവുകൾ

LHC-യിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച ചില ഡാറ്റയും അത് പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള അവകാശവാദങ്ങളെ എങ്ങനെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നുവെന്നും നോക്കാം (പ്രോട്ടോണിനെക്കുറിച്ചുള്ള നിലവിലെ ധാരണ 3-4 പതിറ്റാണ്ടുകൾ പഴക്കമുള്ളതാണെങ്കിലും, നിരവധി പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് നന്ദി).

ചിത്രത്തിലെ ഗ്രാഫ്. ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു പോലെ സംഭവിക്കുന്ന കൂട്ടിയിടികളുടെ നിരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്നാണ് 4 ലഭിക്കുന്നത്. 6: ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ക്വാർക്ക് അല്ലെങ്കിൽ ആൻ്റിക്വാർക്ക് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലൂവോൺ മറ്റൊരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ക്വാർക്കുമായോ ആൻ്റിക്വാർക്ക് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലൂവോണുമായോ കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു, അതിൽ നിന്ന് ചിതറുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ എന്തെങ്കിലും സംഭവിക്കുന്നു - ഉദാഹരണത്തിന്, രണ്ട് ഗ്ലൂവോണുകൾ കൂട്ടിയിടിച്ച് ഒരു ക്വാർക്കും ആൻ്റിക്വാർക്കും ആയി മാറുന്നു). രണ്ട് കണങ്ങളിൽ (ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലൂവോണുകൾ) കൂട്ടിയിടിയുടെ സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് പറന്നു പോകുന്നു. ഈ രണ്ട് കണങ്ങളും ജെറ്റുകളായി (ഹാഡ്രോൺ ജെറ്റുകൾ) മാറുന്നു. ഇംപാക്ട് പോയിൻ്റിന് ചുറ്റുമുള്ള കണികാ ഡിറ്റക്ടറുകളിൽ ജെറ്റുകളുടെ ഊർജ്ജവും ദിശയും നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. രണ്ട് യഥാർത്ഥ ക്വാർക്കുകൾ/ഗ്ലൂണുകൾ/ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയിൽ എത്രമാത്രം ഊർജം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, രണ്ട് ജെറ്റുകളുടെ മാറ്റമില്ലാത്ത പിണ്ഡം, c 2 കൊണ്ട് ഗുണിച്ചാൽ, രണ്ട് യഥാർത്ഥ ക്വാർക്കുകൾ/ഗ്ലൂവോണുകൾ/ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയുടെ ഊർജ്ജം നൽകുന്നു.

അരി. 6

ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ച് ഇത്തരത്തിലുള്ള കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 4. കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജത്തിൽ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം വളരെ കൂടുതലാണെന്ന വസ്തുത പ്രോട്ടോണിനുള്ളിലെ മിക്ക കണങ്ങളും അതിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം മാത്രമേ കൈമാറുന്നുള്ളൂ എന്ന വസ്തുത സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. 750 GeV ഊർജ്ജത്തിൽ ഡാറ്റ ആരംഭിക്കുന്നു.

അരി. 7: ഒരു ചെറിയ ഡാറ്റാ സെറ്റിൽ നിന്ന് എടുത്ത ഊർജ്ജം കുറഞ്ഞ ഡാറ്റ. ഡൈജറ്റ് മാസ് - ചിത്രത്തിൽ m jj പോലെ തന്നെ. 4.

ചിത്രത്തിനായുള്ള ഡാറ്റ. 7 എണ്ണം 2010-ലെ CMS പരീക്ഷണത്തിൽ നിന്ന് എടുത്തതാണ്, അതിൽ അവർ 220 GeV ഊർജ്ജം വരെ മാംസ കൂട്ടിയിടികൾ ആസൂത്രണം ചെയ്തു. ഇവിടെയുള്ള ഗ്രാഫ് കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണമല്ല, കുറച്ചുകൂടി സങ്കീർണ്ണമാണ്: ഒരു GeV-യിലെ കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം, അതായത് ഹിസ്റ്റോഗ്രാം നിരയുടെ വീതി കൊണ്ട് ഹരിച്ചുള്ള കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം. ഡാറ്റയുടെ മുഴുവൻ ശ്രേണിയിലും ഇതേ പ്രഭാവം തുടർന്നും പ്രവർത്തിക്കുന്നതായി കാണാൻ കഴിയും. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ. 6, ഉയർന്ന ഊർജ്ജത്തേക്കാൾ വളരെ കൂടുതൽ സംഭവിക്കുന്നത് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജത്തിലാണ്. ജെറ്റുകളെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ സാധിക്കാത്തത് വരെ ഈ സംഖ്യ വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ ധാരാളം താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ കണങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയിൽ ചിലത് അതിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഗണ്യമായ ഭാഗം വഹിക്കുന്നു.

പ്രോട്ടോണിലെ ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തെക്കുറിച്ച്? ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന കൂട്ടിയിടിക്ക് സമാനമല്ലാത്ത ഏറ്റവും രസകരമായ മൂന്ന് പ്രക്രിയകൾ. 6, ചിലപ്പോൾ LHC യിൽ സംഭവിക്കുന്നത് (പല ദശലക്ഷക്കണക്കിന് പ്രോട്ടോൺ-പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടികളിൽ ഒന്നിൽ) ഈ പ്രക്രിയ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ക്വാർക്ക് + ആൻ്റിക്വാർക്ക് -> W+, W- അല്ലെങ്കിൽ Z- കണിക.

അവ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 8.

അരി. 8

CMS-ൽ നിന്നുള്ള അനുബന്ധ ഡാറ്റ ചിത്രത്തിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു. 9 ഉം 10 ഉം. ചിത്രം. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ അല്ലെങ്കിൽ പോസിട്രോൺ (ഇടത്) കൂടാതെ കണ്ടെത്താനാകാത്ത എന്തെങ്കിലും (ഒരുപക്ഷേ ഒരു ന്യൂട്രിനോ അല്ലെങ്കിൽ ആൻ്റിന്യൂട്രിനോ), അല്ലെങ്കിൽ ഒരു മ്യൂണും ആൻ്റിമ്യൂണും (വലത്) സൃഷ്ടിക്കുന്ന കൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം കൃത്യമായി പ്രവചിക്കപ്പെട്ടതായി ചിത്രം 9 കാണിക്കുന്നു. സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലും (അറിയപ്പെടുന്ന പ്രാഥമിക കണങ്ങളുടെ സ്വഭാവം പ്രവചിക്കുന്ന സമവാക്യങ്ങൾ) പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയും സംയോജിപ്പിച്ചാണ് പ്രവചനം നടത്തുന്നത്. ഡാറ്റയിലെ വലിയ കൊടുമുടികൾ W, Z കണങ്ങളുടെ രൂപഭാവം മൂലമാണ്.

അരി. 9: കറുത്ത ഡോട്ടുകൾ - ഡാറ്റ, മഞ്ഞ - പ്രവചനങ്ങൾ. സംഭവങ്ങളുടെ എണ്ണം ആയിരക്കണക്കിന് സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇടത്: വലത് വശത്തുള്ള ഡബ്ല്യു കണികകളിലെ ന്യൂട്രിനോകൾ മൂലമാണ് സെൻട്രൽ പീക്ക് ഉണ്ടാകുന്നത്, കൂട്ടിയിടിയിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ലെപ്റ്റണും ആൻ്റിലെപ്റ്റണും സംയോജിപ്പിച്ച് അവ വന്ന കണത്തിൻ്റെ പിണ്ഡം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന Z കണങ്ങൾ മൂലമാണ് കൊടുമുടി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നത്.

കൂടുതൽ വിശദാംശങ്ങൾ ചിത്രത്തിൽ കാണാൻ കഴിയും. 10, ഇവിടെ സിദ്ധാന്തം, ഇവയുടെ എണ്ണം മാത്രമല്ല, നിരവധി അനുബന്ധ അളവുകളും - അവയിൽ മിക്കതും ക്വാർക്കുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും കൂട്ടിമുട്ടുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു - ഡാറ്റയുമായി തികച്ചും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകളുടെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കാരണം ഡാറ്റയും (ചുവന്ന ഡോട്ടുകൾ) സിദ്ധാന്തവും (നീല ബാറുകൾ) ഒരിക്കലും കൃത്യമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല, അതേ കാരണത്താൽ നിങ്ങൾ ഒരു നാണയം പത്ത് തവണ മറിച്ചാൽ നിങ്ങൾക്ക് അഞ്ച് തലകളും അഞ്ച് വാലും ലഭിക്കണമെന്നില്ല. അതിനാൽ, ഡാറ്റ പോയിൻ്റുകൾ "പിശക് ബാറിനുള്ളിൽ," ലംബമായ ചുവന്ന വരയിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു. ബാൻഡിൻ്റെ വലുപ്പം 30% അളവുകൾക്ക് പിശക് ബാൻഡ് സിദ്ധാന്തത്തിൻ്റെ ബോർഡർ ആയിരിക്കണം, കൂടാതെ 5% അളവുകൾക്ക് മാത്രം അത് സിദ്ധാന്തത്തിൽ നിന്ന് രണ്ട് ബാൻഡ് അകലെയായിരിക്കണം. പ്രോട്ടോണിൽ ധാരാളം ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന് എല്ലാ തെളിവുകളും സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതായി കാണാൻ കഴിയും. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഒരു നിശ്ചിത അംശം വഹിക്കുന്ന ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെ എണ്ണം ഞങ്ങൾ ശരിയായി മനസ്സിലാക്കുന്നു.

അരി. 10

അപ്പോൾ എല്ലാം കുറച്ചുകൂടി സങ്കീർണ്ണമാണ്. 10%-ൽ താഴെ പിശക് ഉള്ളതിനാൽ - W - കണികകളേക്കാൾ എത്ര കൂടുതൽ W + കണികകൾ നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നു (ചിത്രം 11) എന്നതിനാൽ, അവ വഹിക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ച് നമുക്ക് എത്ര മുകളിലേക്കും താഴേക്കും ക്വാർക്കുകൾ ഉണ്ടെന്ന് നമുക്കറിയാം.

അരി. പതിനൊന്ന്

അപ് ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെയും ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളുടെയും അനുപാതം 1-ന് അടുത്തായിരിക്കണം, പക്ഷേ ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഉയർന്ന ക്വാർക്കുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം, പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന ഊർജ്ജത്തിൽ. ചിത്രത്തിൽ. 6 തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന W +, W - കണങ്ങളുടെ അനുപാതം നമുക്ക് W കണങ്ങളുടെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന അപ് ക്വാർക്കുകളുടെയും ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളുടെയും അനുപാതം ഏകദേശം നൽകണമെന്ന് നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയും. ചിത്രം 11 കാണിക്കുന്നത് W + മുതൽ W - കണങ്ങളുടെ അളന്ന അനുപാതം 3 മുതൽ 2 വരെയാണ്, 2 മുതൽ 1 വരെ അല്ല. രണ്ട് അപ് ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും അടങ്ങുന്ന ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ നിഷ്കളങ്കമായ ആശയം വളരെ ലളിതമാണെന്നും ഇത് കാണിക്കുന്നു. ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ ധാരാളം ക്വാർക്ക്-ആൻ്റിക്വാർക്ക് ജോഡികൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ ലളിതമാക്കിയ 2 മുതൽ 1 വരെയുള്ള അനുപാതം മങ്ങുന്നു, അതിൽ മുകളിലും താഴെയുമുള്ളവ ഏകദേശം തുല്യമാണ്. 80 GeV ൻ്റെ W കണത്തിൻ്റെ പിണ്ഡം അനുസരിച്ചാണ് മങ്ങലിൻ്റെ അളവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. നിങ്ങൾ അതിനെ ഭാരം കുറഞ്ഞതാക്കിയാൽ, കൂടുതൽ മങ്ങൽ ഉണ്ടാകും, ഭാരമുണ്ടെങ്കിൽ, മങ്ങൽ കുറയും, കാരണം പ്രോട്ടോണിലെ മിക്ക ക്വാർക്ക്-ആൻ്റിക്വാർക്ക് ജോഡികളും ചെറിയ ഊർജ്ജം വഹിക്കുന്നു.

അവസാനമായി, പ്രോട്ടോണിലെ ഭൂരിഭാഗം കണങ്ങളും ഗ്ലൂവോണുകളാണെന്ന വസ്തുത സ്ഥിരീകരിക്കാം.

അരി. 12

ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, ടോപ്പ് ക്വാർക്കുകൾ രണ്ട് തരത്തിൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന വസ്തുത ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കും: ക്വാർക്ക് + ആൻ്റിക്വാർക്ക് -> ടോപ്പ് ക്വാർക്ക് + ടോപ്പ് ആൻ്റിക്വാർക്ക്, അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലൂൺ + ഗ്ലൂവോൺ -> ടോപ്പ് ക്വാർക്ക് + ടോപ്പ് ആൻ്റിക്വാർക്ക് (ചിത്രം 12). ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന അളവുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ക്വാർക്കുകളുടെയും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെയും എണ്ണം അവ വഹിക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിച്ച് നമുക്ക് അറിയാം. 9-11. ഇതിൽ നിന്ന്, ക്വാർക്കുകളുടെയും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളുടെയും മാത്രം കൂട്ടിയിടിയിൽ നിന്ന് എത്ര മികച്ച ക്വാർക്കുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുമെന്ന് പ്രവചിക്കാൻ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലിൻ്റെ സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം. മുമ്പത്തെ ഡാറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ കൂടുതൽ ഗ്ലൂവോണുകൾ ഉണ്ടെന്നും ഞങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നു, അതിനാൽ പ്രോസസ്സ് ഗ്ലൂൺ + ഗ്ലൂൺ -> ടോപ്പ് ക്വാർക്ക് + ടോപ്പ് ആൻ്റിക്വാർക്ക് കുറഞ്ഞത് 5 മടങ്ങ് കൂടുതലായി സംഭവിക്കണം. അവിടെ ഗ്ലൂണുകൾ ഉണ്ടോ എന്ന് പരിശോധിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ്; അവ ഇല്ലെങ്കിൽ, ഡാറ്റ സൈദ്ധാന്തിക പ്രവചനങ്ങൾക്ക് വളരെ താഴെയായിരിക്കണം.
ഗ്ലൂണുകൾ ടാഗുകൾ ചേർക്കുക

ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ ഘടന പഠിക്കുന്നതിലൂടെ, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ആറ്റങ്ങൾ എന്താണെന്ന് കണ്ടെത്തി, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിൽ എത്തി അതിനെ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ആയി വിഭജിച്ചു. ഈ ഘട്ടങ്ങളെല്ലാം വളരെ എളുപ്പത്തിൽ നൽകിയിട്ടുണ്ട് - നിങ്ങൾക്ക് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജത്തിലേക്ക് കണങ്ങളെ ത്വരിതപ്പെടുത്തണം, അവയെ പരസ്പരം തള്ളുക, തുടർന്ന് അവ സ്വയം അവയുടെ ഘടകഭാഗങ്ങളിലേക്ക് വീഴും.

എന്നാൽ പ്രോട്ടോണുകളിലും ന്യൂട്രോണുകളിലും ഈ തന്ത്രം പ്രവർത്തിക്കില്ല. അവ സംയോജിത കണങ്ങളാണെങ്കിലും, ഏറ്റവും അക്രമാസക്തമായ കൂട്ടിയിടിയിൽ പോലും അവയെ "കഷണങ്ങളായി" തകർക്കാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, പ്രോട്ടോണിനുള്ളിൽ നോക്കാനും അതിൻ്റെ ഘടനയും രൂപവും കാണാനും ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പതിറ്റാണ്ടുകൾ വേണ്ടി വന്നു. ഇന്ന്, കണികാ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും സജീവമായ മേഖലകളിലൊന്നാണ് പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം.

പ്രകൃതി സൂചനകൾ നൽകുന്നു

പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രോണുകളുടെയും ഘടന പഠിക്കുന്നതിൻ്റെ ചരിത്രം 1930-കളിൽ തുടങ്ങുന്നു. പ്രോട്ടോണുകൾക്ക് പുറമേ, ന്യൂട്രോണുകളും കണ്ടെത്തിയപ്പോൾ (1932), അവയുടെ പിണ്ഡം അളക്കുമ്പോൾ, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ അത് പ്രോട്ടോണിൻ്റെ പിണ്ഡത്തോട് വളരെ അടുത്താണെന്ന് കണ്ടെത്തി. മാത്രമല്ല, പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ന്യൂക്ലിയർ പ്രതിപ്രവർത്തനം അതേ രീതിയിൽ "അനുഭവിക്കുന്നു". ന്യൂക്ലിയർ ഫോഴ്‌സിൻ്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഒരു പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഒരേ കണത്തിൻ്റെ രണ്ട് പ്രകടനങ്ങളായി കണക്കാക്കാം - ഒരു ന്യൂക്ലിയോൺ: ഒരു പ്രോട്ടോൺ വൈദ്യുത ചാർജുള്ള ന്യൂക്ലിയോണാണ്, ന്യൂട്രോൺ ഒരു ന്യൂട്രൽ ന്യൂക്ലിയോണാണ്. ന്യൂട്രോണുകൾക്കും ന്യൂക്ലിയർ ശക്തികൾക്കുമായി പ്രോട്ടോണുകൾ സ്വാപ്പ് ചെയ്യുക (ഏതാണ്ട്) ഒന്നും ശ്രദ്ധിക്കില്ല.

ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രകൃതിയുടെ ഈ സ്വത്ത് സമമിതിയായി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു - പ്രോട്ടോണുകളെ ന്യൂട്രോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ന്യൂക്ലിയർ ഇൻ്ററാക്ഷൻ സമമിതിയാണ്, ഒരു ചിത്രശലഭം ഇടത് വലത് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ സമമിതിയാണ്. ഈ സമമിതി, ന്യൂക്ലിയർ ഫിസിക്സിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നതിനു പുറമേ, ന്യൂക്ലിയോണുകൾക്ക് രസകരമായ ഒരു ആന്തരിക ഘടനയുണ്ടെന്നതിൻ്റെ ആദ്യ സൂചനയായിരുന്നു. ശരിയാണ്, അപ്പോൾ, 30 കളിൽ, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഈ സൂചന മനസ്സിലായില്ല.

പിന്നീടാണ് ധാരണ വന്നത്. 1940-50 കളിൽ, വിവിധ മൂലകങ്ങളുടെ ന്യൂക്ലിയസുകളുമായുള്ള പ്രോട്ടോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയുടെ പ്രതികരണങ്ങളിൽ, കൂടുതൽ കൂടുതൽ പുതിയ കണങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആശ്ചര്യപ്പെട്ടു എന്ന വസ്തുതയോടെയാണ് ഇത് ആരംഭിച്ചത്. പ്രോട്ടോണുകളല്ല, ന്യൂട്രോണുകളല്ല, അക്കാലത്ത് കണ്ടെത്തിയ പൈ-മെസോണുകളല്ല, ന്യൂക്ലിയോണുകളെ ന്യൂക്ലിയസുകളിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു, മറിച്ച് തികച്ചും പുതിയ ചില കണങ്ങളാണ്. അവയുടെ എല്ലാ വൈവിധ്യത്തിനും, ഈ പുതിയ കണങ്ങൾക്ക് രണ്ട് പൊതു ഗുണങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു. ഒന്നാമതായി, അവർ ന്യൂക്ലിയോണുകളെപ്പോലെ വളരെ സന്നദ്ധതയോടെ ആണവ ഇടപെടലുകളിൽ പങ്കെടുത്തു - ഇപ്പോൾ അത്തരം കണങ്ങളെ ഹാഡ്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. രണ്ടാമതായി, അവ വളരെ അസ്ഥിരമായിരുന്നു. അവയിൽ ഏറ്റവും അസ്ഥിരമായവ ഒരു നാനോസെക്കൻഡിൻ്റെ ഒരു ട്രില്ല്യണിൽ ഒരംശം സമയത്തിനുള്ളിൽ മറ്റ് കണങ്ങളായി ക്ഷയിച്ചു, ഒരു ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിൻ്റെ വലുപ്പം പോലും പറക്കാൻ സമയമില്ല!

വളരെക്കാലമായി, ഹാഡ്രോൺ "മൃഗശാല" ഒരു പൂർണ്ണമായ കുഴപ്പമായിരുന്നു. 1950 കളുടെ അവസാനത്തിൽ, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇതിനകം തന്നെ നിരവധി വ്യത്യസ്ത തരം ഹാഡ്രോണുകൾ പഠിച്ചു, അവയെ പരസ്പരം താരതമ്യം ചെയ്യാൻ തുടങ്ങി, പെട്ടെന്ന് ഒരു പൊതു സമമിതി, ആനുകാലികത പോലും അവയുടെ ഗുണങ്ങളിൽ കണ്ടു. എല്ലാ ഹാഡ്രോണുകളിലും (ന്യൂക്ലിയോണുകൾ ഉൾപ്പെടെ) "ക്വാർക്കുകൾ" എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ചില ലളിതമായ വസ്തുക്കൾ ഉണ്ടെന്ന് നിർദ്ദേശിച്ചു. വ്യത്യസ്‌ത രീതികളിൽ ക്വാർക്കുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, പരീക്ഷണത്തിൽ കണ്ടെത്തിയ അതേ ഗുണങ്ങളുള്ള, വ്യത്യസ്ത ഹാഡ്രോണുകൾ നേടാൻ കഴിയും.

എന്താണ് പ്രോട്ടോണിനെ പ്രോട്ടോൺ ആക്കുന്നത്?

ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ഹാഡ്രോണുകളുടെ ക്വാർക്ക് ഘടന കണ്ടെത്തുകയും ക്വാർക്കുകൾ വിവിധ ഇനങ്ങളിൽ വരുന്നുണ്ടെന്ന് മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്ത ശേഷം, ക്വാർക്കുകളിൽ നിന്ന് നിരവധി വ്യത്യസ്ത കണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് വ്യക്തമായി. അതുകൊണ്ട് തന്നെ തുടർന്നുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ ഒന്നിനുപുറകെ ഒന്നായി പുതിയ ഹാഡ്രോണുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിൽ ആരും അത്ഭുതപ്പെട്ടില്ല. എന്നാൽ എല്ലാ ഹാഡ്രോണുകളിലും, പ്രോട്ടോൺ പോലെ, രണ്ടെണ്ണം മാത്രമുള്ള, കണങ്ങളുടെ ഒരു കുടുംബം മുഴുവൻ കണ്ടെത്തി. യു-ക്വാർക്കുകളും ഒന്ന് ഡി-ക്വാർക്ക്. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഒരുതരം "സഹോദരൻ". ഇവിടെ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഒരു അത്ഭുതമായിരുന്നു.

ആദ്യം നമുക്ക് ഒരു ലളിതമായ നിരീക്ഷണം നടത്താം. നമുക്ക് ഒരേ "ഇഷ്ടികകൾ" അടങ്ങുന്ന നിരവധി വസ്തുക്കൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഭാരമേറിയ വസ്തുക്കളിൽ കൂടുതൽ "ഇഷ്ടികകൾ" അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഭാരം കുറഞ്ഞവയിൽ കുറവ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇത് വളരെ സ്വാഭാവിക തത്വമാണ്, ഇതിനെ കോമ്പിനേഷൻ തത്വം അല്ലെങ്കിൽ സൂപ്പർസ്ട്രക്ചറിൻ്റെ തത്വം എന്ന് വിളിക്കാം, ഇത് ദൈനംദിന ജീവിതത്തിലും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലും തികച്ചും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ ഘടനയിൽ പോലും ഇത് സ്വയം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു - എല്ലാത്തിനുമുപരി, ഭാരമേറിയ അണുകേന്ദ്രങ്ങളിൽ ധാരാളം പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ക്വാർക്കുകളുടെ തലത്തിൽ ഈ തത്വം ഒട്ടും പ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല, മാത്രമല്ല, എന്തുകൊണ്ടെന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇതുവരെ പൂർണ്ണമായി കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഭാരമുള്ള സഹോദരന്മാരും പ്രോട്ടോണിൻ്റെ അതേ ക്വാർക്കുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, അവ പ്രോട്ടോണേക്കാൾ ഒന്നരയോ രണ്ടോ മടങ്ങ് ഭാരമുണ്ടെങ്കിലും. അവ പ്രോട്ടോണിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ് (പരസ്പരം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു) അല്ല രചന,പരസ്പരവും സ്ഥാനംക്വാർക്കുകൾ, ഈ ക്വാർക്കുകൾ പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായ അവസ്ഥ പ്രകാരം. ക്വാർക്കുകളുടെ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനം മാറ്റാൻ ഇത് മതിയാകും - പ്രോട്ടോണിൽ നിന്ന് നമുക്ക് മറ്റൊരു, ശ്രദ്ധേയമായ ഭാരമുള്ള, കണിക ലഭിക്കും.

നിങ്ങൾ ഇപ്പോഴും മൂന്നിൽ കൂടുതൽ ക്വാർക്കുകൾ ഒരുമിച്ച് എടുത്താൽ എന്ത് സംഭവിക്കും? ഒരു പുതിയ കനത്ത കണിക ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുമോ? അതിശയകരമെന്നു പറയട്ടെ, ഇത് പ്രവർത്തിക്കില്ല - ക്വാർക്കുകൾ മൂന്നായി പിളർന്ന് നിരവധി ചിതറിയ കണങ്ങളായി മാറും. ചില കാരണങ്ങളാൽ, പല ക്വാർക്കുകളും ഒന്നായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് പ്രകൃതി "ഇഷ്‌ടപ്പെടുന്നില്ല"! വളരെ അടുത്തിടെ, അക്ഷരാർത്ഥത്തിൽ സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ചില മൾട്ടി-ക്വാർക്ക് കണങ്ങൾ നിലവിലുണ്ടെന്ന് സൂചനകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാൻ തുടങ്ങി, എന്നാൽ ഇത് പ്രകൃതിക്ക് എത്രമാത്രം ഇഷ്ടമല്ലെന്ന് ഊന്നിപ്പറയുന്നു.

ഈ കോമ്പിനേറ്ററിക്സിൽ നിന്ന് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടതും ആഴത്തിലുള്ളതുമായ ഒരു നിഗമനം പിന്തുടരുന്നു - ഹാഡ്രോണുകളുടെ പിണ്ഡം ക്വാർക്കുകളുടെ പിണ്ഡം ഉൾക്കൊള്ളുന്നില്ല. എന്നാൽ ഹാഡ്രോണിൻ്റെ പിണ്ഡം അതിൻ്റെ ഘടകമായ ഇഷ്ടികകൾ വീണ്ടും സംയോജിപ്പിച്ച് കൂട്ടുകയോ കുറയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ, ഹാഡ്രോണുകളുടെ പിണ്ഡത്തിന് കാരണം ക്വാർക്കുകളല്ല. തീർച്ചയായും, തുടർന്നുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ക്വാർക്കുകളുടെ പിണ്ഡം പ്രോട്ടോണിൻ്റെ പിണ്ഡത്തിൻ്റെ രണ്ട് ശതമാനം മാത്രമാണെന്നും ബാക്കിയുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണം ശക്തി മണ്ഡലം (പ്രത്യേക കണികകൾ - ഗ്ലൂയോണുകൾ) മൂലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നതെന്നും കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞു. ക്വാർക്കുകളെ ഒന്നിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുക. ക്വാർക്കുകളുടെ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനം മാറ്റുന്നതിലൂടെ, ഉദാഹരണത്തിന്, അവയെ പരസ്പരം അകറ്റുക, അതുവഴി നമ്മൾ ഗ്ലൂൺ മേഘത്തെ മാറ്റുകയും അതിനെ കൂടുതൽ ഭീമാകാരമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിനാലാണ് ഹാഡ്രോൺ പിണ്ഡം വർദ്ധിക്കുന്നത് (ചിത്രം 1).

വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിനുള്ളിൽ എന്താണ് നടക്കുന്നത്?

മുകളിൽ വിവരിച്ചതെല്ലാം ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ഭാഷയിൽ ഒരു നിശ്ചലമായ പ്രോട്ടോണിനെ സംബന്ധിക്കുന്നതാണ്, ഇത് അതിൻ്റെ വിശ്രമ ചട്ടക്കൂടിലെ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയാണ്. എന്നിരുന്നാലും, പരീക്ഷണത്തിൽ, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടന ആദ്യം കണ്ടെത്തിയത് മറ്റ് വ്യവസ്ഥകളിൽ - ഉള്ളിൽ വേഗത്തിൽ പറക്കുന്നുപ്രോട്ടോൺ.

1960-കളുടെ അവസാനത്തിൽ, ആക്സിലറേറ്ററുകളിലെ കണികാ കൂട്ടിയിടി സംബന്ധിച്ച പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, പ്രകാശത്തിന് സമീപമുള്ള വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണുകൾ അവയുടെ ഉള്ളിലെ ഊർജ്ജം തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടാതെ, വ്യക്തിഗത ഒതുക്കമുള്ള വസ്തുക്കളിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പെരുമാറുന്നതായി ശ്രദ്ധയിൽപ്പെട്ടു. പ്രശസ്ത ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ റിച്ചാർഡ് ഫെയ്ൻമാൻ പ്രോട്ടോണുകൾക്കുള്ളിലെ ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ ഈ കൂട്ടങ്ങളെ വിളിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു ഭാഗങ്ങൾ(ഇംഗ്ലീഷിൽ നിന്ന് ഭാഗം -ഭാഗം).

തുടർന്നുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ പാർട്ടണുകളുടെ പല ഗുണങ്ങളും പരിശോധിച്ചു-ഉദാഹരണത്തിന്, അവയുടെ വൈദ്യുത ചാർജ്, അവയുടെ എണ്ണം, ഓരോന്നും വഹിക്കുന്ന പ്രോട്ടോൺ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ അംശം. ചാർജുള്ള പാർട്ടണുകൾ ക്വാർക്കുകളാണെന്നും ന്യൂട്രൽ പാർട്ടണുകൾ ഗ്ലൂവോണുകളാണെന്നും ഇത് മാറുന്നു. അതെ, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ വിശ്രമ ഫ്രെയിമിൽ ക്വാർക്കുകളെ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്ന അതേ ഗ്ലൂണുകൾ ഇപ്പോൾ സ്വതന്ത്ര പാർട്ടണുകളാണ്, കൂടാതെ ക്വാർക്കുകൾക്കൊപ്പം അതിവേഗം ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിൻ്റെ "ദ്രവ്യവും" ഊർജ്ജവും വഹിക്കുന്നു. ഊർജത്തിൻ്റെ പകുതിയോളം ക്വാർക്കുകളിലും പകുതി ഗ്ലൂവോണുകളിലും സംഭരിച്ചിരിക്കുന്നതായി പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഇലക്ട്രോണുകളുമായുള്ള പ്രോട്ടോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയിലാണ് പാർട്ടണുകൾ ഏറ്റവും സൗകര്യപ്രദമായി പഠിക്കുന്നത്. ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ശക്തമായ ന്യൂക്ലിയർ ഇടപെടലുകളിൽ പങ്കെടുക്കുന്നില്ല എന്നതാണ് വസ്തുത, ഒരു പ്രോട്ടോണുമായുള്ള കൂട്ടിയിടി വളരെ ലളിതമാണ്: ഇലക്ട്രോൺ വളരെ ചുരുങ്ങിയ സമയത്തേക്ക് ഒരു വെർച്വൽ ഫോട്ടോൺ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, അത് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത പാർട്ടണിലേക്ക് തകരുകയും ആത്യന്തികമായി സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വലിയ എണ്ണം കണങ്ങൾ (ചിത്രം 2). പ്രോട്ടോണിനെ "തുറക്കാനും" പ്രത്യേക ഭാഗങ്ങളായി വിഭജിക്കാനും ഇലക്ട്രോൺ ഒരു മികച്ച സ്കാൽപൽ ആണെന്ന് നമുക്ക് പറയാം - എന്നിരുന്നാലും, വളരെ കുറച്ച് സമയത്തേക്ക് മാത്രം. ഒരു ആക്സിലറേറ്ററിൽ ഇത്തരം പ്രക്രിയകൾ എത്ര പ്രാവശ്യം സംഭവിക്കുന്നു എന്നറിയുന്നത്, ഒരു പ്രോട്ടോണിനുള്ളിലെ പാർട്ടണുകളുടെ എണ്ണവും അവയുടെ ചാർജുകളും അളക്കാൻ കഴിയും.

യഥാർത്ഥത്തിൽ ആരാണ് പാർട്ടൺസ്?

ഉയർന്ന ഊർജ്ജത്തിലുള്ള പ്രാഥമിക കണങ്ങളുടെ കൂട്ടിയിടിയെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുമ്പോൾ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ നടത്തിയ മറ്റൊരു അത്ഭുതകരമായ കണ്ടെത്തലിലേക്ക് ഇവിടെ എത്തി.

സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ, ഈ അല്ലെങ്കിൽ ആ ഒബ്ജക്റ്റ് എന്താണ് ഉൾക്കൊള്ളുന്നതെന്ന ചോദ്യത്തിന് എല്ലാ റഫറൻസ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും ഒരു സാർവത്രിക ഉത്തരമുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ജല തന്മാത്രയിൽ രണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റവും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു - നമ്മൾ ഒരു നിശ്ചലമോ ചലിക്കുന്നതോ ആയ തന്മാത്രയെ നോക്കുകയാണോ എന്നത് പ്രശ്നമല്ല. എന്നിരുന്നാലും, ഈ നിയമം വളരെ സ്വാഭാവികമാണെന്ന് തോന്നുന്നു! - പ്രകാശവേഗതയോട് അടുത്ത വേഗതയിൽ ചലിക്കുന്ന പ്രാഥമിക കണങ്ങളെക്കുറിച്ചാണ് നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നതെങ്കിൽ ലംഘിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൽ, ഒരു സങ്കീർണ്ണ കണികയിൽ ഒരു കൂട്ടം ഉപകണങ്ങളും മറ്റൊരു ഫ്രെയിമിൽ മറ്റൊന്നിൻ്റെ റഫറൻസും അടങ്ങിയിരിക്കാം. അത് മാറുന്നു രചന ഒരു ആപേക്ഷിക ആശയമാണ്!

ഇതെങ്ങനെയാകും? ഇവിടെ പ്രധാനം ഒരു പ്രധാന സ്വത്താണ്: നമ്മുടെ ലോകത്തിലെ കണങ്ങളുടെ എണ്ണം നിശ്ചയിച്ചിട്ടില്ല - കണങ്ങൾ ജനിക്കുകയും അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും ചെയ്യാം. ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങൾ ആവശ്യത്തിന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഒരുമിച്ച് തള്ളുകയാണെങ്കിൽ, ഈ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് പുറമേ, ഒന്നുകിൽ ഒരു ഫോട്ടോൺ, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡി, അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് ചില കണികകൾ ഉണ്ടാകാം. ഇതെല്ലാം ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങളാൽ അനുവദനീയമാണ്, യഥാർത്ഥ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഇത് കൃത്യമായി സംഭവിക്കുന്നു.

എന്നാൽ കണികകളുടെ ഈ "നോൺ കൺസർവേഷൻ നിയമം" പ്രവർത്തിക്കുന്നു കൂട്ടിയിടികളിൽകണികകൾ. വ്യത്യസ്ത വീക്ഷണകോണുകളിൽ നിന്ന് ഒരേ പ്രോട്ടോൺ വ്യത്യസ്തമായ ഒരു കൂട്ടം കണികകൾ അടങ്ങിയതായി കാണപ്പെടുന്നത് എങ്ങനെ സംഭവിക്കും? പ്രോട്ടോൺ വെറും മൂന്ന് ക്വാർക്കുകൾ ഒന്നിച്ചല്ല എന്നതാണ് കാര്യം. ക്വാർക്കുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ഗ്ലൂൺ ഫോഴ്സ് ഫീൽഡ് ഉണ്ട്. പൊതുവേ, ഒരു ബല മണ്ഡലം (ഗുരുത്വാകർഷണ അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലം പോലെയുള്ളത്) ഒരു തരം മെറ്റീരിയൽ "എൻ്റിറ്റി" ആണ്, അത് ബഹിരാകാശത്ത് വ്യാപിക്കുകയും കണങ്ങളെ പരസ്പരം ശക്തമായ സ്വാധീനം ചെലുത്താൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിൽ, ഫീൽഡ് കണികകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, സവിശേഷമായവയാണെങ്കിലും - വെർച്വൽ. ഈ കണങ്ങളുടെ എണ്ണം സ്ഥിരമല്ല, അവ ക്വാർക്കുകളിൽ നിന്ന് നിരന്തരം "ബഡ്ഡിംഗ്" ചെയ്യുകയും മറ്റ് ക്വാർക്കുകളാൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

വിശ്രമിക്കുന്നുഒരു പ്രോട്ടോണിനെ യഥാർത്ഥത്തിൽ മൂന്ന് ക്വാർക്കുകളായി കണക്കാക്കാം, അവയ്ക്കിടയിൽ ഗ്ലൂണുകൾ ചാടുന്നു. എന്നാൽ ഒരേ പ്രോട്ടോണിനെ മറ്റൊരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൽ നിന്ന് നോക്കുകയാണെങ്കിൽ, കടന്നുപോകുന്ന ഒരു “ആപേക്ഷിക ട്രെയിനിൻ്റെ” വിൻഡോയിൽ നിന്ന് എന്നപോലെ, തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ചിത്രം നമുക്ക് കാണാം. ക്വാർക്കുകളെ ഒരുമിച്ച് ഒട്ടിച്ച ആ വെർച്വൽ ഗ്ലൂണുകൾ കുറച്ച് വെർച്വൽ, “കൂടുതൽ യഥാർത്ഥ” കണങ്ങളായി തോന്നും. തീർച്ചയായും, അവ ഇപ്പോഴും ജനിക്കുകയും ക്വാർക്കുകളാൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, എന്നാൽ അതേ സമയം അവ യഥാർത്ഥ കണങ്ങളെപ്പോലെ ക്വാർക്കുകൾക്ക് അടുത്തായി പറന്നുകൊണ്ട് കുറച്ചുകാലം സ്വന്തമായി ജീവിക്കുന്നു. ഒരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൽ ഒരു ലളിതമായ ഫോഴ്‌സ് ഫീൽഡ് പോലെ തോന്നുന്നത് മറ്റൊരു ഫ്രെയിമിലെ കണങ്ങളുടെ പ്രവാഹമായി മാറുന്നു! നമ്മൾ പ്രോട്ടോണിൽ തന്നെ സ്പർശിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് മറ്റൊരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൽ നിന്ന് മാത്രം നോക്കുക.

കൂടുതൽ കൂടുതൽ. നമ്മുടെ "ആപേക്ഷിക തീവണ്ടി" യുടെ വേഗത പ്രകാശവേഗതയോട് അടുക്കുന്തോറും പ്രോട്ടോണിനുള്ളിൽ നാം കാണുന്ന ചിത്രം കൂടുതൽ അതിശയകരമാകും. പ്രകാശവേഗതയെ സമീപിക്കുമ്പോൾ, പ്രോട്ടോണിനുള്ളിൽ കൂടുതൽ കൂടുതൽ ഗ്ലൂണുകൾ ഉണ്ടെന്ന് നാം ശ്രദ്ധിക്കും. മാത്രമല്ല, അവ ചിലപ്പോൾ ക്വാർക്ക്-ആൻ്റിക്വാർക്ക് ജോഡികളായി വിഭജിക്കുന്നു, അവ സമീപത്ത് പറക്കുന്നു, അവ പാർട്ടണുകളായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. തൽഫലമായി, ഒരു അൾട്രാ റിലേറ്റിവിസ്റ്റിക് പ്രോട്ടോൺ, അതായത്, പ്രകാശവേഗതയോട് വളരെ അടുത്ത വേഗതയിൽ നമ്മോട് ആപേക്ഷികമായി ചലിക്കുന്ന ഒരു പ്രോട്ടോൺ, ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിവയുടെ പരസ്‌പരം കടന്നുകയറുന്ന മേഘങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, അവ പരസ്പരം പിന്തുണയ്ക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു (ചിത്രം 3).

ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പരിചയമുള്ള ഒരു വായനക്കാരന് ആശങ്കയുണ്ടാകാം. എല്ലാ ഭൗതികശാസ്ത്രവും എല്ലാ ജഡത്വ ഫ്രെയിമുകളിലും ഏത് പ്രക്രിയയും ഒരേ രീതിയിലാണ് മുന്നോട്ട് പോകുന്നത് എന്ന തത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. എന്നാൽ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടന നാം നിരീക്ഷിക്കുന്ന റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു?!

അതെ, കൃത്യമായി, എന്നാൽ ഇത് ഒരു തരത്തിലും ആപേക്ഷികതയുടെ തത്വത്തെ ലംഘിക്കുന്നില്ല. ഭൗതിക പ്രക്രിയകളുടെ ഫലങ്ങൾ - ഉദാഹരണത്തിന്, കൂട്ടിയിടിയുടെ ഫലമായി ഏത് കണികകളും എത്രയെണ്ണവും ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു - മാറ്റമില്ലാത്തതായി മാറുന്നു, എന്നിരുന്നാലും പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടന റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒറ്റനോട്ടത്തിൽ അസാധാരണവും എന്നാൽ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ എല്ലാ നിയമങ്ങളും തൃപ്തിപ്പെടുത്തുന്നതുമായ ഈ സാഹചര്യം ചിത്രം 4-ൽ സ്കീമാറ്റിക് ആയി ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള രണ്ട് പ്രോട്ടോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടി വ്യത്യസ്ത ഫ്രെയിമുകളിൽ എങ്ങനെ കാണപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു: ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ബാക്കി ഫ്രെയിമിൽ, മാസ് ഫ്രെയിമിൻ്റെ മധ്യഭാഗം, മറ്റൊരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ബാക്കി ഫ്രെയിമിൽ. പ്രോട്ടോണുകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഗ്ലൂണുകൾ വിഭജിക്കുന്ന ഒരു കാസ്കേഡിലൂടെയാണ് നടത്തുന്നത്, എന്നാൽ ഒരു സാഹചര്യത്തിൽ മാത്രമേ ഈ കാസ്കേഡ് ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ "അകത്ത്" ആയി കണക്കാക്കൂ, മറ്റൊരു സാഹചര്യത്തിൽ ഇത് മറ്റൊരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഭാഗമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, മൂന്നാമത്തേതിൽ ഇത് ചിലതാണ്. രണ്ട് പ്രോട്ടോണുകൾക്കിടയിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന വസ്തു. ഈ കാസ്കേഡ് നിലവിലുണ്ട്, അത് യഥാർത്ഥമാണ്, എന്നാൽ അത് ആട്രിബ്യൂട്ട് ചെയ്യേണ്ട പ്രക്രിയയുടെ ഏത് ഭാഗത്തേക്കാണ് റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്.

ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ 3D പോർട്രെയ്റ്റ്

ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ സംസാരിച്ച എല്ലാ ഫലങ്ങളും വളരെക്കാലം മുമ്പ് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് - കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ 60-70 കളിൽ. അന്നുമുതൽ എല്ലാം പഠിച്ച് എല്ലാ ചോദ്യങ്ങൾക്കും ഉത്തരം കണ്ടെത്തേണ്ടതായിരുന്നുവെന്ന് തോന്നുന്നു. പക്ഷേ ഇല്ല - പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടന ഇപ്പോഴും കണികാ ഭൗതികത്തിലെ ഏറ്റവും രസകരമായ വിഷയങ്ങളിലൊന്നായി തുടരുന്നു. മാത്രമല്ല, അടുത്ത കാലത്തായി അതിൽ താൽപ്പര്യം വീണ്ടും വർദ്ധിച്ചു, കാരണം വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിൻ്റെ "ത്രിമാന" ഛായാചിത്രം എങ്ങനെ നേടാമെന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഇത് ഒരു നിശ്ചല പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഛായാചിത്രത്തേക്കാൾ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

ക്ലാസിക് പ്രോട്ടോൺ കൂട്ടിയിടി പരീക്ഷണങ്ങൾ പാർട്ടണുകളുടെ എണ്ണവും അവയുടെ ഊർജ്ജ വിതരണവും മാത്രമാണ് പറയുന്നത്. അത്തരം പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, പാർട്ടണുകൾ സ്വതന്ത്ര ഒബ്ജക്റ്റുകളായി പങ്കെടുക്കുന്നു, അതിനർത്ഥം പാർട്ടണുകൾ പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായി എങ്ങനെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നുവെന്നോ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു പ്രോട്ടോൺ രൂപപ്പെടുന്നതിന് അവ എങ്ങനെ കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നുവെന്നോ അവയിൽ നിന്ന് കണ്ടെത്തുന്നത് അസാധ്യമാണ്. വളരെക്കാലമായി, വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിൻ്റെ "ഏകമാന" ഛായാചിത്രം മാത്രമേ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ലഭ്യമായിരുന്നുള്ളൂ എന്ന് നമുക്ക് പറയാം.

ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ യഥാർത്ഥ, ത്രിമാന ഛായാചിത്രം നിർമ്മിക്കുന്നതിനും ബഹിരാകാശത്തെ പാർട്ടണുകളുടെ വിതരണം കണ്ടെത്തുന്നതിനും, 40 വർഷം മുമ്പ് സാധ്യമായതിനേക്കാൾ വളരെ സൂക്ഷ്മമായ പരീക്ഷണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ അടുത്തിടെ, അക്ഷരാർത്ഥത്തിൽ കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ അത്തരം പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താൻ പഠിച്ചു. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഒരു പ്രോട്ടോണുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യത്യസ്ത പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തിൽ, ഒരു പ്രത്യേക പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉണ്ടെന്ന് അവർ മനസ്സിലാക്കി - ആഴത്തിലുള്ള വെർച്വൽ കോംപ്റ്റൺ സ്കാറ്ററിംഗ്, - പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ത്രിമാന ഘടനയെക്കുറിച്ച് നമുക്ക് പറയാൻ കഴിയും.

പൊതുവേ, കോംപ്ടൺ സ്കാറ്ററിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കോംപ്റ്റൺ ഇഫക്റ്റ്, ഒരു കണികയുമായി ഫോട്ടോണിൻ്റെ ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു പ്രോട്ടോൺ. ഇത് ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു: ഒരു ഫോട്ടോൺ എത്തുന്നു, ഒരു പ്രോട്ടോൺ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, അത് ഒരു ചെറിയ സമയത്തേക്ക് ആവേശഭരിതമായ അവസ്ഥയിലേക്ക് പോകുന്നു, തുടർന്ന് അതിൻ്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു, ഒരു ഫോട്ടോൺ ഏതെങ്കിലും ദിശയിലേക്ക് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.

സാധാരണ പ്രകാശ ഫോട്ടോണുകളുടെ കോംപ്ടൺ വിസരണം രസകരമായ ഒന്നിലേക്കും നയിക്കില്ല - ഇത് ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ നിന്നുള്ള പ്രകാശത്തിൻ്റെ പ്രതിഫലനമാണ്. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ആന്തരിക ഘടന "പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനും" ക്വാർക്കുകളുടെ വിതരണം "അനുഭവപ്പെടുന്നതിനും", വളരെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ് - സാധാരണ പ്രകാശത്തേക്കാൾ കോടിക്കണക്കിന് മടങ്ങ്. അത്തരം ഫോട്ടോണുകൾ - വെർച്വൽ ആണെങ്കിലും - ഒരു സംഭവ ഇലക്ട്രോൺ വഴി എളുപ്പത്തിൽ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്നു. നമ്മൾ ഇപ്പോൾ മറ്റൊന്നുമായി സംയോജിപ്പിച്ചാൽ, നമുക്ക് ആഴത്തിലുള്ള വെർച്വൽ കോംപ്ടൺ സ്കാറ്ററിംഗ് ലഭിക്കും (ചിത്രം 5).

ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ പ്രധാന സവിശേഷത അത് പ്രോട്ടോണിനെ നശിപ്പിക്കുന്നില്ല എന്നതാണ്. സംഭവ ഫോട്ടോൺ കേവലം പ്രോട്ടോണിൽ പതിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച്, അത് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം അനുഭവിക്കുകയും പിന്നീട് പറന്നു പോകുകയും ചെയ്യുന്നു. അത് പറക്കുന്ന ദിശയും അതിൽ നിന്ന് പ്രോട്ടോൺ ഏത് ഊർജ്ജം എടുക്കുന്നു എന്നതും പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതിനുള്ളിലെ പാർട്ടണുകളുടെ ആപേക്ഷിക ക്രമീകരണത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടാണ്, ഈ പ്രക്രിയ പഠിക്കുന്നതിലൂടെ, പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ത്രിമാന രൂപം പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയുന്നത്, "അതിൻ്റെ ശിൽപം ഫാഷൻ" എന്നപോലെ.

ശരിയാണ്, ഒരു പരീക്ഷണാത്മക ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന് ഇത് ചെയ്യാൻ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. ആവശ്യമായ പ്രക്രിയ വളരെ അപൂർവമായി മാത്രമേ സംഭവിക്കൂ, അത് രജിസ്റ്റർ ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. ഹാംബർഗിലെ ജർമ്മൻ DESY ആക്സിലറേറ്റർ കോംപ്ലക്സിലെ HERA ആക്സിലറേറ്ററിൽ 2001 ൽ മാത്രമാണ് ഈ പ്രതികരണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ആദ്യ പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ ലഭിച്ചത്; ഡാറ്റയുടെ ഒരു പുതിയ ശ്രേണി ഇപ്പോൾ പരീക്ഷണാർത്ഥികൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇന്ന്, ആദ്യ ഡാറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, സൈദ്ധാന്തികർ പ്രോട്ടോണിലെ ക്വാർക്കുകളുടെയും ഗ്ലൂവോണുകളുടെയും ത്രിമാന വിതരണങ്ങൾ വരയ്ക്കുന്നു. ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ മുമ്പ് അനുമാനങ്ങൾ മാത്രം നടത്തിയിരുന്ന ഒരു ഭൗതിക അളവ്, ഒടുവിൽ പരീക്ഷണത്തിൽ നിന്ന് "ഉയരാൻ" തുടങ്ങി.

ഈ മേഖലയിൽ എന്തെങ്കിലും അപ്രതീക്ഷിത കണ്ടെത്തലുകൾ നമ്മെ കാത്തിരിക്കുന്നുണ്ടോ? അതെ എന്നാണ് സാധ്യത. ഒരു ചിത്രീകരണമെന്ന നിലയിൽ, 2008 നവംബറിൽ രസകരമായ ഒരു സൈദ്ധാന്തിക പേപ്പർ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടുവെന്ന് പറയാം, അതിൽ അതിവേഗം ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോൺ ഒരു ഫ്ലാറ്റ് ഡിസ്ക് പോലെയല്ല, മറിച്ച് ഒരു ബൈകോൺകേവ് ലെൻസാണെന്ന് പ്രസ്താവിക്കുന്നു. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്ത് ഇരിക്കുന്ന പാർട്ടണുകൾ അരികുകളിൽ ഇരിക്കുന്ന പാർട്ടണുകളേക്കാൾ രേഖാംശ ദിശയിൽ കൂടുതൽ ശക്തമായി കംപ്രസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നതിനാലാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഈ സൈദ്ധാന്തിക പ്രവചനങ്ങൾ പരീക്ഷണാത്മകമായി പരിശോധിക്കുന്നത് വളരെ രസകരമായിരിക്കും!

എന്തുകൊണ്ടാണ് ഇതെല്ലാം ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് രസകരമായത്?

പ്രോട്ടോണുകളിലും ന്യൂട്രോണുകളിലും ദ്രവ്യം എങ്ങനെ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കൃത്യമായി അറിയേണ്ടത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഒന്നാമതായി, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ വികാസത്തിൻ്റെ യുക്തിയാൽ ഇത് ആവശ്യമാണ്. ആധുനിക സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് ഇതുവരെ പൂർണ്ണമായും നേരിടാൻ കഴിയാത്ത അതിശയകരമായ സങ്കീർണ്ണമായ നിരവധി സംവിധാനങ്ങൾ ലോകത്ത് ഉണ്ട്. ഹാഡ്രോണുകൾ അത്തരമൊരു സംവിധാനമാണ്. ഹാഡ്രോണുകളുടെ ഘടന മനസ്സിലാക്കുന്നതിലൂടെ, സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ കഴിവുകൾ ഞങ്ങൾ മാനിക്കുന്നു, അത് സാർവത്രികമായി മാറിയേക്കാം, ഒരുപക്ഷേ, തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ എന്തെങ്കിലും സഹായിക്കും, ഉദാഹരണത്തിന്, സൂപ്പർകണ്ടക്ടറുകളുടെയോ അസാധാരണ ഗുണങ്ങളുള്ള മറ്റ് വസ്തുക്കളുടെയോ പഠനത്തിൽ.

രണ്ടാമതായി, ന്യൂക്ലിയർ ഫിസിക്സിന് നേരിട്ടുള്ള നേട്ടമുണ്ട്. ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൻ്റെ ഏതാണ്ട് നൂറ്റാണ്ട് നീണ്ട ചരിത്രം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ കൃത്യമായ നിയമം സൈദ്ധാന്തികർക്ക് ഇപ്പോഴും അറിയില്ല.

പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി അവർ ഈ നിയമം ഭാഗികമായി ഊഹിക്കുകയും ന്യൂക്ലിയോണുകളുടെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഭാഗികമായി ഇത് നിർമ്മിക്കുകയും വേണം. ഇവിടെയാണ് ന്യൂക്ലിയോണുകളുടെ ത്രിമാന ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ വിവരങ്ങൾ സഹായിക്കുന്നത്.

മൂന്നാമതായി, കുറച്ച് വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ ഒരു പുതിയ മൊത്തത്തിലുള്ള അവസ്ഥയിൽ കുറയാതെ നേടാൻ കഴിഞ്ഞു - ക്വാർക്ക്-ഗ്ലൂവോൺ പ്ലാസ്മ. ഈ അവസ്ഥയിൽ, ക്വാർക്കുകൾ വ്യക്തിഗത പ്രോട്ടോണുകൾക്കും ന്യൂട്രോണുകൾക്കും ഉള്ളിലല്ല, ആണവ ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ മുഴുവൻ കൂട്ടത്തിലും സ്വതന്ത്രമായി നടക്കുന്നു. ഇത് നേടാനാകും, ഉദാഹരണത്തിന്, ഇതുപോലെ: ഭാരമുള്ള അണുകേന്ദ്രങ്ങൾ ഒരു ആക്സിലറേറ്ററിൽ പ്രകാശവേഗതയോട് വളരെ അടുത്തുള്ള വേഗതയിലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു, തുടർന്ന് നേരിട്ട് കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു. ഈ കൂട്ടിയിടിയിൽ, ട്രില്യൺ കണക്കിന് ഡിഗ്രി താപനില വളരെ ചുരുങ്ങിയ സമയത്തേക്ക് ഉയർന്നുവരുന്നു, ഇത് ന്യൂക്ലിയസുകളെ ക്വാർക്ക്-ഗ്ലൂവോൺ പ്ലാസ്മയിലേക്ക് ഉരുകുന്നു. അതിനാൽ, ഈ ആണവ ഉരുകലിൻ്റെ സൈദ്ധാന്തിക കണക്കുകൂട്ടലുകൾക്ക് ന്യൂക്ലിയോണുകളുടെ ത്രിമാന ഘടനയെക്കുറിച്ച് നല്ല അറിവ് ആവശ്യമാണെന്ന് ഇത് മാറുന്നു.

അവസാനമായി, ഈ ഡാറ്റ ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തിന് വളരെ അത്യാവശ്യമാണ്. ഭാരമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ അവരുടെ ജീവിതാവസാനം പൊട്ടിത്തെറിച്ചാൽ, അവ പലപ്പോഴും വളരെ ഒതുക്കമുള്ള വസ്തുക്കളെ ഉപേക്ഷിക്കുന്നു - ന്യൂട്രോൺ, ഒരുപക്ഷേ ക്വാർക്ക് നക്ഷത്രങ്ങൾ. ഈ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കാതൽ പൂർണ്ണമായും ന്യൂട്രോണുകളും ഒരുപക്ഷെ തണുത്ത ക്വാർക്ക്-ഗ്ലൂവോൺ പ്ലാസ്മയും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. അത്തരം നക്ഷത്രങ്ങൾ വളരെക്കാലമായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ അവയ്ക്കുള്ളിൽ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ഒരാൾക്ക് ഊഹിക്കാവുന്നതേയുള്ളൂ. അതിനാൽ ക്വാർക്ക് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകളെക്കുറിച്ചുള്ള നല്ല ധാരണയ്ക്ക് ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തിൽ പുരോഗതി കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

എല്ലാ അഞ്ച് അക്ഷര പ്രാഥമിക കണങ്ങളും ചുവടെ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ഓരോ നിർവചനത്തിനും ഒരു ഹ്രസ്വ വിവരണം നൽകിയിരിക്കുന്നു.

നിങ്ങൾക്ക് എന്തെങ്കിലും ചേർക്കാനുണ്ടെങ്കിൽ, നിങ്ങളുടെ സേവനത്തിൽ ഒരു കമൻ്റ് ഫോം ചുവടെയുണ്ട്, അതിൽ നിങ്ങൾക്ക് നിങ്ങളുടെ അഭിപ്രായം പ്രകടിപ്പിക്കാനോ ലേഖനത്തിൽ ചേർക്കാനോ കഴിയും.

പ്രാഥമിക കണങ്ങളുടെ പട്ടിക

ഫോട്ടോൺ

ഇത് വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തിൻ്റെ ഒരു ക്വാണ്ടമാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് പ്രകാശം. പ്രകാശം, അതാകട്ടെ, പ്രകാശപ്രവാഹങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്. ഫോട്ടോൺ ഒരു പ്രാഥമിക കണമാണ്. ഒരു ഫോട്ടോണിന് ന്യൂട്രൽ ചാർജും പൂജ്യം പിണ്ഡവുമുണ്ട്. ഫോട്ടോൺ സ്പിൻ ഏകതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രതിപ്രവർത്തനം ഫോട്ടോൺ വഹിക്കുന്നു. ഫോട്ടോൺ എന്ന പദം ഗ്രീക്ക് ഫോസിൽ നിന്നാണ് വന്നത്, അതായത് പ്രകാശം.

ഫോണോൺ

ഇത് ഒരു ക്വാസിപാർട്ടിക്കിൾ ആണ്, ഇലാസ്റ്റിക് വൈബ്രേഷനുകളുടെയും ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസിൻ്റെ ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും സ്ഥാനചലനങ്ങളുടെയും ഒരു സന്തുലിത സ്ഥാനത്ത് നിന്ന്. ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസുകളിൽ, ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും നിരന്തരം ഇടപഴകുന്നു, പരസ്പരം ഊർജ്ജം പങ്കിടുന്നു. ഇക്കാര്യത്തിൽ, അവയിലെ വ്യക്തിഗത ആറ്റങ്ങളുടെ വൈബ്രേഷനുകൾക്ക് സമാനമായ പ്രതിഭാസങ്ങൾ പഠിക്കുന്നത് മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്. അതിനാൽ, ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമരഹിതമായ വൈബ്രേഷനുകൾ സാധാരണയായി ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസിനുള്ളിലെ ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രചരണ തരം അനുസരിച്ച് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ഈ തരംഗങ്ങളുടെ അളവ് ഫോണോണുകളാണ്. ഫോണോൺ എന്ന പദം ഗ്രീക്ക് ഫോണിൽ നിന്നാണ് വന്നത് - ശബ്ദം.

ഫാസോൺ

ഫ്ലക്ച്യൂൺ ഫാസോൺ ഒരു ക്വാസിപാർട്ടിക്കിളാണ്, ഇത് അലോയ്കളിലോ മറ്റൊരു ഹെറ്ററോഫേസ് സിസ്റ്റത്തിലോ ഉത്തേജിതമാണ്, ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണികയ്ക്ക് ചുറ്റും ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ കിണർ (ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക് റീജിയൻ) രൂപപ്പെടുത്തുന്നു, ഒരു ഇലക്ട്രോൺ പറയുകയും അത് പിടിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

റോട്ടൺ

ഒരു സൂപ്പർ ഫ്ലൂയിഡ് ദ്രാവകത്തിൽ വോർട്ടെക്സ് ചലനം ഉണ്ടാകുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഉയർന്ന പ്രേരണകളുടെ മേഖലയിൽ, സൂപ്പർ ഫ്ലൂയിഡ് ഹീലിയത്തിലെ പ്രാഥമിക ഉത്തേജനവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു ക്വാസിപാർട്ടിക്കിളാണിത്. റോട്ടൺ, ലാറ്റിൻ ഭാഷയിൽ നിന്ന് വിവർത്തനം ചെയ്തിരിക്കുന്നത് - സ്പിന്നിംഗ്, സ്പിന്നിംഗ്. 0.6 K-ൽ കൂടുതലുള്ള താപനിലയിൽ റോട്ടൺ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സാധാരണ സാന്ദ്രത എൻട്രോപ്പിയും മറ്റുള്ളവയും പോലെയുള്ള താപ ശേഷിയുടെ താപ-ആശ്രിത ഗുണവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മേസൺ

ഇത് അസ്ഥിരമായ നോൺ എലിമെൻ്ററി കണമാണ്. കോസ്മിക് രശ്മികളിലെ കനത്ത ഇലക്ട്രോണാണ് മെസോൺ.
ഒരു മെസോണിൻ്റെ പിണ്ഡം ഒരു ഇലക്ട്രോണിൻ്റെ പിണ്ഡത്തേക്കാൾ കൂടുതലും പ്രോട്ടോണിൻ്റെ പിണ്ഡത്തേക്കാൾ കുറവുമാണ്.

മെസോണുകൾക്ക് ക്വാർക്കുകളും ആൻ്റിക്വാർക്കുകളും ഇരട്ട എണ്ണം ഉണ്ട്. മെസോണുകളിൽ പിയോണുകൾ, കായോണുകൾ, മറ്റ് ഹെവി മെസോണുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ക്വാർക്ക്

ഇത് ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ ഒരു പ്രാഥമിക കണമാണ്, പക്ഷേ ഇതുവരെ സാങ്കൽപ്പികമായി മാത്രം. ക്വാർക്കുകളെ സാധാരണയായി ആറ് കണങ്ങൾ എന്നും അവയുടെ ആൻ്റിപാർട്ടിക്കിൾസ് (ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ) എന്നും വിളിക്കുന്നു, അവ പ്രത്യേക പ്രാഥമിക കണങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടം ഹാഡ്രോണുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.

പ്രോട്ടോണുകൾ, ന്യൂറോണുകൾ, മറ്റ് ചിലതുപോലുള്ള ശക്തമായ ഇടപെടലുകളിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന കണികകൾ പരസ്പരം ശക്തമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ക്വാർക്കുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നുവെന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു. വിവിധ കോമ്പിനേഷനുകളിൽ ക്വാർക്കുകൾ നിരന്തരം നിലനിൽക്കുന്നു. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനു ശേഷമുള്ള ആദ്യ നിമിഷങ്ങളിൽ ക്വാർക്കുകൾ സ്വതന്ത്ര രൂപത്തിൽ നിലനിൽക്കുമെന്ന് ഒരു സിദ്ധാന്തമുണ്ട്.

ഗ്ലൂൺ

പ്രാഥമിക കണിക. ഒരു സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, ഗ്ലൂവോണുകൾ ക്വാർക്കുകൾ ഒട്ടിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു, അത് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂറോണുകളും പോലെയുള്ള കണങ്ങളെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. പൊതുവേ, ദ്രവ്യം രൂപപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ കണങ്ങളാണ് ഗ്ലൂണുകൾ.

ബോസോൺ

ബോസോൺ-ക്വാസിപാർട്ടിക്കിൾ അല്ലെങ്കിൽ ബോസ്-കണിക. ഒരു ബോസോണിന് പൂജ്യം അല്ലെങ്കിൽ പൂർണ്ണസംഖ്യ സ്പിൻ ഉണ്ട്. ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ശത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിൻ്റെ ബഹുമാനാർത്ഥമാണ് ഈ പേര് നൽകിയിരിക്കുന്നത്. ഒരു ബോസോണിൻ്റെ പരിധിയില്ലാത്ത സംഖ്യയ്ക്ക് ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്നതിനാൽ വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഹാഡ്രോൺ

യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്രാഥമികമല്ലാത്ത ഒരു പ്രാഥമിക കണമാണ് ഹാഡ്രോൺ. ക്വാർക്കുകൾ, ആൻ്റിക്വാർക്കുകൾ, ഗ്ലൂവോണുകൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഹാഡ്രോണിന് കളർ ചാർജ് ഇല്ല, ന്യൂക്ലിയർ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ശക്തമായ ഇടപെടലുകളിൽ പങ്കെടുക്കുന്നു. ഗ്രീക്ക് അഡ്രോസിൽ നിന്നുള്ള ഹാഡ്രോൺ എന്ന പദത്തിൻ്റെ അർത്ഥം വലുത്, പിണ്ഡം എന്നാണ്.

ഈ ലേഖനത്തിൽ നിങ്ങൾ പ്രോട്ടോണിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ കണ്ടെത്തും, അത് രസതന്ത്രത്തിലും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് മൂലകങ്ങൾക്കൊപ്പം പ്രപഞ്ചത്തിൻ്റെ അടിസ്ഥാനമായ ഒരു പ്രാഥമിക കണികയാണ്. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ, രസതന്ത്രം, സ്ഥിരത എന്നിവയിലെ അതിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടും.

എന്താണ് പ്രോട്ടോൺ

എലിമെൻ്ററി കണങ്ങളുടെ പ്രതിനിധികളിൽ ഒന്നാണ് പ്രോട്ടോൺ, ഇത് ഒരു ബാരിയോണായി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഉദാ. അതിൽ ഫെർമിയോണുകൾ ശക്തമായി ഇടപഴകുന്നു, കണികയിൽ തന്നെ 3 ക്വാർക്കുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പ്രോട്ടോൺ ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള കണമാണ്, കൂടാതെ ഒരു വ്യക്തിഗത ആക്കം ഉണ്ട് - സ്പിൻ ½. പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഭൗതിക പദവി പി(അഥവാ പി +)

തെർമോ ന്യൂക്ലിയർ-ടൈപ്പ് പ്രക്രിയകളിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന ഒരു പ്രാഥമിക കണികയാണ് പ്രോട്ടോൺ. പ്രപഞ്ചത്തിലുടനീളമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ പ്രധാന ഉറവിടം ഇത്തരത്തിലുള്ള പ്രതികരണമാണ്. 4 പ്രോട്ടോണുകൾ ഒരു ഹീലിയം ന്യൂക്ലിയസായി സംയോജിപ്പിച്ച് രണ്ട് പ്രോട്ടോണുകളിൽ നിന്ന് ഒരു ന്യൂട്രോൺ രൂപപ്പെടുന്നതിനാൽ മാത്രമാണ് സൂര്യൻ പുറത്തുവിടുന്ന മുഴുവൻ ഊർജ്ജവും നിലനിൽക്കുന്നത്.

ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ അന്തർലീനമായ ഗുണങ്ങൾ

ബാരിയോണുകളുടെ പ്രതിനിധികളിൽ ഒന്നാണ് പ്രോട്ടോൺ. അതൊരു വസ്തുതയാണ്. ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ചാർജും പിണ്ഡവും സ്ഥിരമായ അളവുകളാണ്. പ്രോട്ടോൺ വൈദ്യുത ചാർജുള്ള +1 ആണ്, അതിൻ്റെ പിണ്ഡം വിവിധ അളവെടുപ്പ് യൂണിറ്റുകളിൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് MeV 938.272 0813(58) ആണ്, ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ കിലോഗ്രാമിൽ ഭാരം 1.672 621 898(21) 10 −27 കിലോഗ്രാം എന്ന കണക്കിലാണ്. ആറ്റോമിക് പിണ്ഡത്തിൻ്റെ യൂണിറ്റുകളിൽ ഒരു പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഭാരം 1.007 276 466 879(91) a ആണ്. e.m., ഇലക്ട്രോണിൻ്റെ പിണ്ഡവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്, ഇലക്ട്രോണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഭാരം 1836.152 673 89 (17) ആണ്.

ഒരു പ്രോട്ടോൺ, അതിൻ്റെ നിർവചനം, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഐസോസ്പിൻ +½ പ്രൊജക്ഷൻ ഉള്ള ഒരു പ്രാഥമിക കണമാണ്, കൂടാതെ ന്യൂക്ലിയർ ഫിസിക്സ് ഈ കണത്തെ വിപരീത ചിഹ്നത്തോടെ കാണുന്നു. പ്രോട്ടോൺ തന്നെ ഒരു ന്യൂക്ലിയോൺ ആണ്, അതിൽ 3 ക്വാർക്കുകൾ (രണ്ട് യു ക്വാർക്കുകളും ഒരു ഡി ക്വാർക്കും) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകളിൽ നിന്നുള്ള ന്യൂക്ലിയർ ഫിസിസ്റ്റായ റോബർട്ട് ഹോഫ്‌സ്റ്റാഡർ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ ഘടന പരീക്ഷണാത്മകമായി പഠിച്ചു. ഈ ലക്ഷ്യം നേടുന്നതിനായി, ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ പ്രോട്ടോണുകളെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കൂട്ടിയിടിച്ചു, അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ വിവരണത്തിന് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു.

പ്രോട്ടോണിൽ ഒരു കോർ (ഹെവി കോർ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അതിൽ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ വൈദ്യുത ചാർജിൻ്റെ ഊർജത്തിൻ്റെ മുപ്പത്തിയഞ്ച് ശതമാനവും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, സാമാന്യം ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുമുണ്ട്. കാമ്പിനെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയുള്ള ഷെൽ താരതമ്യേന ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഷെല്ലിൽ പ്രധാനമായും ടൈപ്പിൻ്റെയും പിയുടെയും വെർച്വൽ മെസോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ വൈദ്യുത സാധ്യതയുടെ അമ്പത് ശതമാനവും വഹിക്കുന്നു, ഇത് ഏകദേശം 0.25 * 10 13 മുതൽ 1.4 * 10 13 വരെ അകലത്തിലാണ്. അതിലും കൂടുതലായി, ഏകദേശം 2.5 * 10 13 സെൻ്റീമീറ്റർ അകലെ, ഷെല്ലിൽ w വെർച്വൽ മെസോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ വൈദ്യുത ചാർജിൻ്റെ ഏകദേശം പതിനഞ്ച് ശതമാനം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

പ്രോട്ടോൺ സ്ഥിരതയും സ്ഥിരതയും

സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയിൽ, പ്രോട്ടോൺ അതിൻ്റെ സ്ഥിരതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ബാരിയോണുകളുടെ ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ പ്രതിനിധി എന്ന നിലയിൽ പ്രോട്ടോണിൻ്റെ സ്ഥിരമായ അവസ്ഥ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ബാരിയോണുകളുടെ എണ്ണത്തിൻ്റെ സംരക്ഷണ നിയമമാണ്. എസ്ബിസി നിയമം ലംഘിക്കാതെ, ന്യൂട്രിനോകൾ, പോസിട്രോണുകൾ, മറ്റ് ഭാരം കുറഞ്ഞ പ്രാഥമിക കണങ്ങൾ എന്നിവയിലേക്ക് ക്ഷയിക്കാൻ പ്രോട്ടോണുകൾക്ക് കഴിയും.

ആറ്റങ്ങളുടെ ന്യൂക്ലിയസിൻ്റെ പ്രോട്ടോണിന് കെ, എൽ, എം ആറ്റോമിക് ഷെല്ലുകളുള്ള ചില തരം ഇലക്ട്രോണുകളെ പിടിച്ചെടുക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. ഒരു പ്രോട്ടോൺ, ഇലക്ട്രോൺ ക്യാപ്‌ചർ പൂർത്തിയാക്കി, ഒരു ന്യൂട്രോണായി രൂപാന്തരപ്പെടുകയും അതിൻ്റെ ഫലമായി ഒരു ന്യൂട്രിനോ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഇലക്‌ട്രോൺ ക്യാപ്‌ചറിൻ്റെ ഫലമായി രൂപംകൊണ്ട “ദ്വാരം” അടിസ്ഥാന ആറ്റോമിക് പാളികൾക്ക് മുകളിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളാൽ നിറയും.

നിഷ്ക്രിയ റഫറൻസ് ഫ്രെയിമുകളിൽ, പ്രോട്ടോണുകൾ കണക്കാക്കാൻ കഴിയുന്ന പരിമിതമായ ആയുസ്സ് നേടണം, ഇത് ക്വാണ്ടം ഫീൽഡ് സിദ്ധാന്തത്തിൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ഒരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിലെ താപ വികിരണത്തിൻ്റെ സാധ്യതയെ പ്രവചിക്കുന്നു; ഇത്തരത്തിലുള്ള വികിരണത്തിൻ്റെ അഭാവം. അതിനാൽ, ഒരു പ്രോട്ടോണിന് പരിമിതമായ ആയുസ്സ് ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഒരു പോസിട്രോൺ, ന്യൂട്രോൺ അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂട്രിനോ ആയി ബീറ്റ ക്ഷയത്തിന് വിധേയമാകാം, അത്തരം ദ്രവീകരണ പ്രക്രിയ തന്നെ ZSE നിരോധിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും.

രസതന്ത്രത്തിൽ പ്രോട്ടോണുകളുടെ ഉപയോഗം

ഒരൊറ്റ പ്രോട്ടോണിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഒരു എച്ച് ആറ്റമാണ് പ്രോട്ടോൺ, അതിനാൽ ഒരു രാസ അർത്ഥത്തിൽ, ഒരു പ്രോട്ടോൺ ഒരു എച്ച് ആറ്റത്തിൻ്റെ ഒരു ന്യൂക്ലിയസാണ്, ഒരു പ്രോട്ടോണുമായി ജോടിയാക്കിയ ഒരു ന്യൂട്രോൺ ഒരു ആറ്റത്തിൻ്റെ ന്യൂക്ലിയസ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ദിമിത്രി ഇവാനോവിച്ച് മെൻഡലീവിൻ്റെ PTCE യിൽ, മൂലക സംഖ്യ ഒരു പ്രത്യേക മൂലകത്തിൻ്റെ ആറ്റത്തിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ മൂലക സംഖ്യ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ആറ്റോമിക് ചാർജാണ്.

ഹൈഡ്രജൻ കാറ്റേഷനുകൾ വളരെ ശക്തമായ ഇലക്ട്രോൺ സ്വീകരിക്കുന്നവയാണ്. രസതന്ത്രത്തിൽ, പ്രോട്ടോണുകൾ പ്രധാനമായും ഓർഗാനിക്, മിനറൽ ആസിഡുകളിൽ നിന്നാണ് ലഭിക്കുന്നത്. വാതക ഘട്ടങ്ങളിൽ പ്രോട്ടോണുകൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതിയാണ് അയോണൈസേഷൻ.