लगभग हर चीज का बिल्कुल अद्भुत सिद्धांत

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। मानक मॉडल। मनुष्य को ज्ञात सबसे सटीक वैज्ञानिक सिद्धांत के लिए कितना नीरस नाम है।

पिछली शताब्दी के भौतिकी में नोबेल पुरस्कारों में से एक चौथाई से अधिक मानक मॉडल के प्रत्यक्ष इनपुट या प्रत्यक्ष परिणाम हैं। फिर भी इसका नाम बताता है कि यदि आप महीने में कुछ अतिरिक्त डॉलर खर्च कर सकते हैं तो आपको अपग्रेड खरीदना चाहिए। एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी के रूप में, मैं लगभग हर चीज का बिल्कुल अद्भुत सिद्धांत पसंद करूंगा। मानक मॉडल वास्तव में यही है।

कई लोग 2012 में हिग्स बोसोन की खोज को लेकर वैज्ञानिकों और मीडिया के बीच उत्साह को याद करते हैं। लेकिन वह बहुचर्चित घटना नीले रंग से बाहर नहीं आई - इसने स्टैंडर्ड मॉडल के लिए पांच दशक की अपराजित लकीर को पकड़ लिया। हर मौलिक बल लेकिन गुरुत्वाकर्षण इसमें शामिल है। इसे उलटने या प्रयोगशाला में यह प्रदर्शित करने का हर प्रयास कि इसे पर्याप्त रूप से पुन: कार्य किया जाना चाहिए - और पिछले 50 वर्षों में कई प्रयास हुए हैं - विफल रहे हैं।

संक्षेप में, मानक मॉडल इस प्रश्न का उत्तर देता है: सब कुछ किससे बना है, और यह कैसे एक साथ रहता है?

सबसे छोटी बिल्डिंग ब्लॉक्स

बेशक, आप जानते हैं कि हमारे चारों ओर की दुनिया अणुओं से बनी है, और अणु परमाणुओं से बने हैं। रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव ने 1860 के दशक में यह पता लगाया कि सभी परमाणुओं को कैसे व्यवस्थित किया जाए - यानी, तत्व - आवर्त सारणी में जो आपने शायद मिडिल स्कूल में पढ़ा था। लेकिन 118 विभिन्न रासायनिक तत्व हैं। सुरमा, आर्सेनिक, एल्यूमीनियम, सेलेनियम ... और 114 अधिक है।

आवर्त सारणी का एक भाग। फोटो: आईस्टॉक

भौतिक विज्ञानी चीजों को सरल पसंद करते हैं। हम चीजों को उनके सार, कुछ बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक्स में उबालना चाहते हैं। सौ से अधिक रासायनिक तत्व सरल नहीं हैं। पूर्वजों का मानना ​​​​था कि सब कुछ सिर्फ पांच तत्वों से बना है - पृथ्वी, जल, अग्नि, वायु और आकाश। 118 की तुलना में पांच बहुत सरल है। यह भी गलत है।

1932 तक, वैज्ञानिकों को पता चल गया था कि वे सभी परमाणु सिर्फ तीन कणों - न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने हैं। न्यूट्रॉन और प्रोटॉन एक साथ नाभिक में कसकर बंधे होते हैं। इलेक्ट्रॉन, हजारों गुना हल्का, नाभिक के चारों ओर प्रकाश के निकट गति से चक्कर लगाते हैं। भौतिकविदों प्लैंक, बोहर, श्रोडिंगर, हाइजेनबर्ग और दोस्तों ने इस गति को समझाने के लिए एक नए विज्ञान - क्वांटम यांत्रिकी - का आविष्कार किया था।

यह रुकने के लिए एक संतोषजनक जगह होती। सिर्फ तीन कण। तीन पाँच से भी सरल है। लेकिन एक साथ कैसे? ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन और धनावेशित प्रोटॉन विद्युत चुम्बकत्व द्वारा आपस में बंधे होते हैं। लेकिन प्रोटॉन सभी नाभिक में एक साथ घिरे हुए हैं और उनके सकारात्मक चार्ज उन्हें शक्तिशाली रूप से अलग कर रहे हैं। तटस्थ न्यूट्रॉन मदद नहीं कर सकते।

इन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ क्या बांधता है? "ईश्वरीय हस्तक्षेप," टोरंटो सड़क के एक कोने पर एक आदमी ने मुझसे कहा; उसके पास एक पैम्फलेट था, मैं उसके बारे में सब कुछ पढ़ सकता था। लेकिन यह परिदृश्य एक दिव्य प्राणी के लिए भी बहुत परेशानी की तरह लग रहा था - ब्रह्मांड के 10⁸⁰ प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में से हर एक पर नजर रखना और उन्हें अपनी इच्छा से झुकाना।

कणों के चिड़ियाघर का विस्तार

इस बीच, प्रकृति ने अपने चिड़ियाघर के कणों को केवल तीन तक रखने के लिए क्रूरता से मना कर दिया। वास्तव में चार, क्योंकि हमें फोटॉन की गणना करनी चाहिए, प्रकाश का कण जिसे आइंस्टीन ने वर्णित किया था। चार से बढ़कर पांच हो गया जब एंडरसन ने सकारात्मक चार्ज के साथ इलेक्ट्रॉनों को मापा - पॉज़िट्रॉन - बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी को मारते हुए। कम से कम डिराक ने इन पहले पदार्थ-विरोधी कणों की भविष्यवाणी की थी। पांच छह हो गए जब युकावा ने भविष्यवाणी की थी कि शेर एक साथ नाभिक को पकड़ लेगा।

फिर म्यूऑन आया - इलेक्ट्रॉन से 200 गुना भारी, लेकिन अन्यथा एक जुड़वां। "किसने आदेश दिया?" आई.आई. रबी ने चुटकी ली। इसका सार है। नंबर सात। इतना ही नहीं सरल, बेमानी।

1960 के दशक तक सैकड़ों "मौलिक" कण थे। सुव्यवस्थित आवर्त सारणी के स्थान पर, बेरियन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे भारी कण), मेसन (युकावा के पियोन की तरह) और लेप्टान (इलेक्ट्रॉन जैसे हल्के कण, और मायावी न्यूट्रिनो) की लंबी सूची थी - बिना किसी संगठन के और कोई मार्गदर्शक सिद्धांत नहीं।

इस उल्लंघन में मानक मॉडल को दरकिनार कर दिया गया। यह रातों-रात चमकने वाली चमक नहीं थी। कोई आर्किमिडीज "यूरेका!" चिल्लाते हुए बाथटब से बाहर नहीं निकला। इसके बजाय, 1960 के दशक के मध्य में कुछ प्रमुख व्यक्तियों द्वारा महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि की एक श्रृंखला थी जिसने इस दलदल को एक साधारण सिद्धांत में बदल दिया, और फिर पांच दशकों के प्रयोगात्मक सत्यापन और सैद्धांतिक विस्तार में बदल दिया।

क्वार्क। वे छह किस्मों में आते हैं जिन्हें हम स्वाद कहते हैं। आइसक्रीम की तरह, स्वादिष्ट के अलावा नहीं। वेनिला, चॉकलेट आदि के बजाय, हमारे पास ऊपर, नीचे, अजीब, आकर्षण, नीचे और ऊपर है। 1964 में, गेल-मैन और ज़्विग ने हमें रेसिपी सिखाई: बेरियन प्राप्त करने के लिए किन्हीं तीन क्वार्क को मिलाएं और मिलाएं। प्रोटॉन दो अप और एक डाउन क्वार्क एक साथ बंधे होते हैं; न्यूट्रॉन दो डाउन और एक अप हैं। मेसन प्राप्त करने के लिए एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क चुनें। एक पायन एक अप या डाउन क्वार्क है जो एंटी-अप या एंटी-डाउन से जुड़ा हुआ है। हमारे दैनिक जीवन की सभी सामग्री बस अप और डाउन क्वार्क और एंटी-क्वार्क और इलेक्ट्रॉनों से बनी है।

प्राथमिक कणों का मानक मॉडल एक सामग्री प्रदान करता है