ब्रह्मांड में प्रत्येक शरीर अपने समय में रहता है और मुख्य प्राथमिक कण भी। अधिकांश प्राथमिक कणों का जीवनकाल अपेक्षाकृत छोटा होता है।

कुछ पैदा होने के तुरंत बाद क्षय हो जाते हैं, इसलिए हम उन्हें अस्थिर कण कहते हैं।

थोड़े समय के बाद, वे स्थिर हो जाते हैं: प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, फोटॉन, ग्रेविटॉन और उनके एंटीपार्टिकल्स।

हमारे निकट स्थान में सबसे महत्वपूर्ण सूक्ष्म वस्तुएँ - प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन. ब्रह्मांड के कुछ दूर के हिस्सों में एंटीमैटर शामिल हो सकते हैं, सबसे महत्वपूर्ण कण एक एंटीप्रोटॉन और एक एंटीइलेक्ट्रॉन (पॉज़िट्रॉन) होंगे।

कुल मिलाकर, कई सौ प्राथमिक कणों की खोज की गई है: प्रोटॉन (पी), न्यूट्रॉन (एन), इलेक्ट्रॉन (ई -), साथ ही फोटॉन (जी), पी-मेसन (पी), म्यूऑन (एम), तीन के न्यूट्रिनो प्रकार (इलेक्ट्रॉनिक ve , muon v m , lepton . के साथ) वीटी), आदि। जाहिर है वे और नए माइक्रोपार्टिकल्स लाएंगे।

कणों की उपस्थिति:

प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन

प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति लगभग दस अरब साल पहले की है।

एक अन्य प्रकार की सूक्ष्म वस्तुएं जो निकट अंतरिक्ष की संरचना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, वे न्यूट्रॉन हैं, जिनका एक प्रोटॉन के साथ एक सामान्य नाम है: न्यूक्लियॉन। न्यूट्रॉन स्वयं अस्थिर होते हैं, उत्पन्न होने के लगभग दस मिनट बाद वे क्षय हो जाते हैं। वे केवल एक परमाणु के नाभिक में स्थिर हो सकते हैं। तारों की गहराई में लगातार बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं, जहाँ प्रोटॉन से परमाणुओं के नाभिक का जन्म होता है।

न्युट्रीनो

ब्रह्मांड में, न्यूट्रिनो का जन्म भी लगातार हो रहा है, जो एक इलेक्ट्रॉन के समान हैं, लेकिन बिना आवेश के और एक छोटे द्रव्यमान के साथ। 1936 में, विभिन्न प्रकार के न्यूट्रिनो की खोज की गई: म्यूऑन न्यूट्रिनो, जो प्रोटॉन के न्यूट्रॉन में परिवर्तन के दौरान, सुपरमैसिव सितारों की गहराई में और कई अस्थिर सूक्ष्म-वस्तुओं के क्षय के दौरान उत्पन्न होते हैं। वे तब पैदा होते हैं जब कॉस्मिक किरणें इंटरस्टेलर स्पेस में टकराती हैं।

बिग बैंग के परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में न्यूट्रिनो और म्यूऑन न्यूट्रिनो की उपस्थिति हुई। अंतरिक्ष में उनकी संख्या लगातार बढ़ रही है, क्योंकि वे लगभग किसी भी मामले में अवशोषित नहीं होते हैं।

फोटॉनों

फोटॉन की तरह, न्यूट्रिनो और म्यूऑन न्यूट्रिनो पूरे स्थान को भरते हैं। इस घटना को "न्यूट्रिनो सागर" कहा जाता है।
बिग बैंग के बाद से, बहुत सारे फोटॉन बचे हैं, जिन्हें हम अवशेष या जीवाश्म कहते हैं। वे सभी बाहरी अंतरिक्ष, और उनकी आवृत्ति से भरे हुए हैं, और इसलिए जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, ऊर्जा लगातार घट रही है।

वर्तमान में, सभी ब्रह्मांडीय पिंड, मुख्य रूप से तारे और नीहारिकाएं, ब्रह्मांड के फोटॉन भाग के निर्माण में शामिल हैं। इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा से तारों की सतह पर फोटॉन का जन्म होता है।

कण कनेक्शन

ब्रह्मांड के निर्माण के प्रारंभिक चरण में, सभी बुनियादी प्राथमिक कण मुक्त थे। तब परमाणु के नाभिक नहीं थे, ग्रह नहीं थे, तारे नहीं थे।

परमाणु, और उनसे ग्रह, तारे और सभी पदार्थ बाद में बने, जब 300,000 वर्ष बीत गए और विस्तार के दौरान गरमागरम पदार्थ पर्याप्त रूप से ठंडा हो गया।

केवल न्यूट्रिनो, म्यूऑन न्यूट्रिनो और फोटॉन किसी भी प्रणाली में प्रवेश नहीं करते थे: उनका पारस्परिक आकर्षण बहुत कमजोर होता है। वे मुक्त कण बने हुए हैं।

ब्रह्मांड के निर्माण के प्रारंभिक चरण में (इसके जन्म के 300,000 वर्ष बाद), मुक्त प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन परमाणुओं (एक प्रोटॉन और एक विद्युत बल द्वारा जुड़े एक इलेक्ट्रॉन) में संयुक्त हो गए।

प्रोटॉन को मुख्य प्राथमिक कण माना जाता है+1 के आवेश और 1.672 10 −27 किग्रा (इलेक्ट्रॉन से 2000 गुना भारी) के द्रव्यमान के साथ। प्रोटॉन जो खुद को एक विशाल तारे में पाते हैं, वे धीरे-धीरे ब्रह्मांड के मुख्य भवन "लोहे" में बदल गए। उनमें से प्रत्येक ने अपने शेष द्रव्यमान का एक प्रतिशत जारी किया। सुपरमैसिव सितारों में, जो अपने जीवन के अंत में अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के परिणामस्वरूप छोटी मात्रा में सिकुड़ते हैं, एक प्रोटॉन अपनी बाकी ऊर्जा का लगभग पांचवां हिस्सा खो सकता है (और इसलिए इसके बाकी द्रव्यमान का पांचवां हिस्सा)।

यह ज्ञात है कि ब्रह्मांड के "बिल्डिंग माइक्रोब्लॉक" प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन हैं।

अंत में, जब एक प्रोटॉन और एक एंटीप्रोटोन मिलते हैं, तो कोई सिस्टम नहीं बनता है, लेकिन उनकी बाकी सारी ऊर्जा फोटॉन () के रूप में जारी होती है।

वैज्ञानिकों का दावा है कि एक भूतिया बुनियादी प्राथमिक कण गुरुत्वाकर्षण भी है जो विद्युत चुंबकत्व के समान गुरुत्वाकर्षण संपर्क करता है। हालाँकि, गुरुत्वाकर्षण का अस्तित्व केवल सैद्धांतिक रूप से सिद्ध हुआ है।

इस प्रकार, मुख्य प्राथमिक कण उत्पन्न हुए और अब पृथ्वी सहित हमारे ब्रह्मांड का प्रतिनिधित्व करते हैं: प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो, फोटॉन, ग्रेविटॉन और कई और खोजे गए और अनदेखे सूक्ष्म-वस्तुएं।

ये तीन कण (साथ ही नीचे वर्णित अन्य) परस्पर एक दूसरे को उनके अनुसार आकर्षित और प्रतिकर्षित करते हैं प्रभारजो प्रकृति की मूल शक्तियों की संख्या के अनुसार केवल चार प्रकार के होते हैं। आवेशों को घटते संगत बलों के क्रम में निम्नानुसार व्यवस्थित किया जा सकता है: रंग आवेश (क्वार्क के बीच परस्पर क्रिया के बल); विद्युत आवेश (विद्युत और चुंबकीय बल); कमजोर चार्ज (कुछ रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं में ताकत); अंत में, द्रव्यमान (गुरुत्वाकर्षण बल, या गुरुत्वाकर्षण संपर्क)। यहाँ "रंग" शब्द का दृश्य प्रकाश के रंग से कोई लेना-देना नहीं है; यह केवल सबसे मजबूत चार्ज और सबसे बड़ी ताकतों की विशेषता है।

प्रभार दृढ़ रहना, अर्थात। सिस्टम में प्रवेश करने वाला चार्ज इसे छोड़ने वाले चार्ज के बराबर है। यदि एक निश्चित संख्या में कणों के परस्पर क्रिया से पहले का कुल विद्युत आवेश, मान लीजिए, 342 इकाई है, तो अंतःक्रिया के बाद, इसके परिणाम की परवाह किए बिना, यह 342 इकाइयों के बराबर होगा। यह अन्य शुल्कों पर भी लागू होता है: रंग (मजबूत इंटरैक्शन चार्ज), कमजोर और द्रव्यमान (द्रव्यमान)। कण अपने आरोपों में भिन्न होते हैं: संक्षेप में, वे ये आरोप "हैं"। शुल्क, जैसा कि यह था, संबंधित बल का जवाब देने के अधिकार का "प्रमाणपत्र" है। इस प्रकार, केवल रंगीन कण ही ​​रंग बलों से प्रभावित होते हैं, केवल विद्युत आवेशित कण विद्युत बलों से प्रभावित होते हैं, इत्यादि। किसी कण के गुण उस पर लगने वाले सबसे बड़े बल से निर्धारित होते हैं। केवल क्वार्क ही सभी आवेशों के वाहक होते हैं और इसलिए, उन सभी बलों की कार्रवाई के अधीन होते हैं, जिनमें रंग प्रमुख होता है। इलेक्ट्रॉनों में रंग को छोड़कर सभी आवेश होते हैं, और उनके लिए प्रमुख बल विद्युत चुम्बकीय बल है।

प्रकृति में सबसे स्थिर, एक नियम के रूप में, कणों के तटस्थ संयोजन होते हैं, जिसमें एक चिन्ह के कणों के आवेश की भरपाई दूसरे चिन्ह के कणों के कुल आवेश द्वारा की जाती है। यह पूरे सिस्टम की न्यूनतम ऊर्जा से मेल खाती है। (इसी तरह, दो बार चुम्बक एक पंक्ति में होते हैं, जिनमें से एक का उत्तरी ध्रुव दूसरे के दक्षिणी ध्रुव की ओर होता है, जो न्यूनतम चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा से मेल खाता है।) गुरुत्वाकर्षण इस नियम का अपवाद है: नकारात्मक द्रव्यमान मौजूद नहीं है। कोई शरीर नहीं है जो गिर जाए।

पदार्थ के प्रकार

साधारण पदार्थ इलेक्ट्रॉनों और क्वार्कों से बनता है, उन वस्तुओं में समूहित होता है जो रंग में तटस्थ होती हैं, और फिर विद्युत आवेश में होती हैं। रंग बल को बेअसर कर दिया जाता है, जिसके बारे में नीचे और अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी, जब कणों को तीन गुना में जोड़ा जाता है। (इसलिए शब्द "रंग" स्वयं, प्रकाशिकी से लिया गया है: तीन प्राथमिक रंग, जब मिश्रित होते हैं, सफेद देते हैं।) इस प्रकार, क्वार्क, जिसके लिए रंग शक्ति मुख्य है, ट्रिपल बनाते हैं। लेकिन क्वार्क, और उन्हें उप-विभाजित किया जाता है तुम-क्वार्क (अंग्रेजी से ऊपर - ऊपरी) और डी-क्वार्क (अंग्रेज़ी से नीचे - नीचे), उनके पास एक इलेक्ट्रिक चार्ज भी है तुम-क्वार्क और फोर डी-क्वार्क। दो तुम-क्वार्क और एक डी-क्वार्क एक विद्युत आवेश +1 देता है और एक प्रोटॉन बनाता है, और एक तुम-क्वार्क और दो डी-क्वार्क शून्य विद्युत आवेश देते हैं और न्यूट्रॉन बनाते हैं।

स्थिर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, अपने घटक क्वार्कों के बीच परस्पर क्रिया के अवशिष्ट रंग बलों द्वारा एक-दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं, एक रंग-तटस्थ परमाणु नाभिक बनाते हैं। लेकिन नाभिक में एक धनात्मक विद्युत आवेश होता है और, सूर्य के चारों ओर चक्कर लगाने वाले ग्रहों की तरह नाभिक के चारों ओर घूमने वाले ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करके, एक तटस्थ परमाणु का निर्माण करते हैं। उनकी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों को नाभिक की त्रिज्या से हजारों गुना अधिक दूरी से नाभिक से हटा दिया जाता है - इस बात का प्रमाण है कि उन्हें धारण करने वाले विद्युत बल परमाणु की तुलना में बहुत कमजोर हैं। रंग परस्पर क्रिया की शक्ति के कारण, परमाणु के द्रव्यमान का 99.945% उसके नाभिक में संलग्न होता है। वज़न तुम- तथा डी-क्वार्क एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का लगभग 600 गुना है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन नाभिक की तुलना में बहुत हल्के और अधिक गतिशील होते हैं। पदार्थ में उनकी गति विद्युत परिघटनाओं का कारण बनती है।

परमाणुओं की कई सौ प्राकृतिक किस्में हैं (आइसोटोप सहित) जो नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या में भिन्न होती हैं और तदनुसार, कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या में। सबसे सरल हाइड्रोजन परमाणु है, जिसमें एक प्रोटॉन के रूप में एक नाभिक होता है और इसके चारों ओर घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन होता है। प्रकृति में सभी "दृश्यमान" पदार्थों में परमाणु होते हैं और आंशिक रूप से "विघटित" परमाणु होते हैं, जिन्हें आयन कहा जाता है। आयन ऐसे परमाणु होते हैं, जो कुछ इलेक्ट्रॉनों को खो (या प्राप्त) कर लेते हैं, आवेशित कण बन जाते हैं। पदार्थ, जिसमें लगभग एक आयन होता है, प्लाज्मा कहलाता है। केंद्रों में चल रही थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के कारण जलने वाले तारे मुख्य रूप से प्लाज्मा से बने होते हैं, और चूंकि तारे ब्रह्मांड में पदार्थ का सबसे सामान्य रूप हैं, इसलिए यह कहा जा सकता है कि संपूर्ण ब्रह्मांड मुख्य रूप से प्लाज्मा से बना है। अधिक सटीक रूप से, तारे मुख्य रूप से पूरी तरह से आयनित गैसीय हाइड्रोजन होते हैं, अर्थात। व्यक्तिगत प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का मिश्रण, और इसलिए लगभग संपूर्ण दृश्यमान ब्रह्मांड इसमें शामिल है।

यह दिखाई देने वाली बात है। लेकिन ब्रह्मांड में अभी भी अदृश्य पदार्थ है। और ऐसे कण हैं जो बलों के वाहक के रूप में कार्य करते हैं। कुछ कणों के प्रतिकण और उत्तेजित अवस्थाएँ होती हैं। यह सब "प्राथमिक" कणों की स्पष्ट रूप से अत्यधिक बहुतायत की ओर जाता है। इस बहुतायत में, प्राथमिक कणों की वास्तविक, वास्तविक प्रकृति और उनके बीच कार्य करने वाली शक्तियों का संकेत मिल सकता है। नवीनतम सिद्धांतों के अनुसार, कणों को मूल रूप से दस-आयामी अंतरिक्ष में ज्यामितीय वस्तुओं - "स्ट्रिंग्स" के रूप में विस्तारित किया जा सकता है।

अदृश्य संसार।

ब्रह्मांड में न केवल दृश्यमान पदार्थ है (बल्कि ब्लैक होल और "डार्क मैटर" जैसे ठंडे ग्रह जो प्रकाशित होने पर दिखाई देते हैं)। वास्तव में एक अदृश्य पदार्थ भी है जो हम सभी और पूरे ब्रह्मांड में हर सेकेंड में व्याप्त है। यह एक तरह के कणों की तेज गति से चलने वाली गैस है - इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो।

इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन का भागीदार है, लेकिन इसका कोई विद्युत आवेश नहीं है। न्यूट्रिनो केवल तथाकथित दुर्बल आवेश को वहन करते हैं। उनका शेष द्रव्यमान, सभी संभावना में, शून्य है। लेकिन वे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, क्योंकि उनमें गतिज ऊर्जा होती है इ, जो प्रभावी द्रव्यमान से मेल खाती है एम, आइंस्टीन के सूत्र के अनुसार इ = एम सी 2, जहां सीप्रकाश की गति है।

न्यूट्रिनो की प्रमुख भूमिका यह है कि यह परिवर्तन में योगदान देता है तथा-क्वार्क इन डीक्वार्क, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में परिवर्तन होता है। न्यूट्रिनो तारकीय थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के लिए "कार्बोरेटर सुई" की भूमिका निभाता है, जिसमें चार प्रोटॉन (हाइड्रोजन नाभिक) मिलकर हीलियम नाभिक बनाते हैं। लेकिन चूंकि हीलियम नाभिक में चार प्रोटॉन नहीं होते, बल्कि दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, ऐसे परमाणु संलयन के लिए यह आवश्यक है कि दो तथा-क्वार्क दो में बदल गया डी-क्वार्क। परिवर्तन की तीव्रता यह निर्धारित करती है कि तारे कितनी तेजी से जलेंगे। और परिवर्तन की प्रक्रिया कमजोर आवेशों और कणों के बीच कमजोर अंतःक्रिया के बलों द्वारा निर्धारित होती है। जिसमें तथा-क्वार्क (विद्युत चार्ज +2/3, कमजोर चार्ज +1/2), एक इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत (इलेक्ट्रिक चार्ज - 1, कमजोर चार्ज -1/2), रूपों डी-क्वार्क (इलेक्ट्रिक चार्ज -1/3, कमजोर चार्ज -1/2) और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो (इलेक्ट्रिक चार्ज 0, कमजोर चार्ज +1/2)। इस प्रक्रिया में न्यूट्रिनो के बिना दो क्वार्कों के रंग आवेश (या केवल रंग) रद्द हो जाते हैं। न्यूट्रिनो की भूमिका अप्रतिपूरक दुर्बल आवेश को दूर करना है। इसलिए, परिवर्तन की दर इस बात पर निर्भर करती है कि कमजोर ताकतें कितनी कमजोर हैं। अगर वे अपने से कमजोर होते, तो तारे बिल्कुल नहीं जलते। अगर वे मजबूत होते, तो तारे बहुत पहले जल जाते।

लेकिन न्यूट्रिनो का क्या? चूंकि ये कण अन्य पदार्थों के साथ बेहद कमजोर रूप से बातचीत करते हैं, इसलिए वे लगभग तुरंत उन सितारों को छोड़ देते हैं जिनमें वे पैदा हुए थे। सभी तारे चमकते हैं, न्यूट्रिनो उत्सर्जित करते हैं, और न्यूट्रिनो हमारे शरीर और पूरी पृथ्वी पर दिन-रात चमकते हैं। इसलिए वे ब्रह्मांड के माध्यम से घूमते हैं, जब तक कि वे प्रवेश नहीं करते, शायद, स्टार की एक नई बातचीत में)।

इंटरेक्शन वाहक।

कुछ दूरी पर कणों के बीच कार्य करने वाले बलों का क्या कारण है? आधुनिक भौतिकी उत्तर देती है: अन्य कणों के आदान-प्रदान के कारण। कल्पना कीजिए कि दो स्केटर्स एक गेंद को चारों ओर उछाल रहे हैं। फेंकते समय गेंद को गति देना और प्राप्त गेंद से संवेग प्राप्त करना दोनों को एक दूसरे से दिशा में धक्का मिलता है। यह प्रतिकारक शक्तियों के उद्भव की व्याख्या कर सकता है। लेकिन क्वांटम यांत्रिकी में, जो माइक्रोवर्ल्ड में घटनाओं पर विचार करता है, घटनाओं के असामान्य खिंचाव और निरूपण की अनुमति है, जो कि असंभव प्रतीत होता है: स्केटर्स में से एक गेंद को दिशा में फेंकता है सेदूसरा, लेकिन फिर भी एक शायदइस गेंद को पकड़ो। यह कल्पना करना मुश्किल नहीं है कि यदि यह संभव होता (और प्राथमिक कणों की दुनिया में यह संभव है), तो स्केटिंग करने वालों के बीच आकर्षण होता।

कण, जिनके आदान-प्रदान के कारण ऊपर वर्णित चार "पदार्थ के कणों" के बीच परस्पर क्रिया बल उत्पन्न होते हैं, गेज कण कहलाते हैं। चार अंतःक्रियाओं में से प्रत्येक - मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण - का गेज कणों का अपना सेट होता है। मजबूत अंतःक्रिया वाहक कण ग्लून्स हैं (उनमें से केवल आठ हैं)। एक फोटॉन विद्युत चुम्बकीय संपर्क का वाहक है (यह एक है, और हम फोटॉन को प्रकाश के रूप में देखते हैं)। कमजोर अंतःक्रिया के कण-वाहक मध्यवर्ती वेक्टर बोसॉन हैं (1983 और 1984 में खोजे गए थे वू + -, वू- -बोसोन और न्यूट्रल जेड-बोसोन)। गुरुत्वाकर्षण संपर्क का कण-वाहक अभी भी एक काल्पनिक गुरुत्वाकर्षण है (यह एक होना चाहिए)। ये सभी कण, फोटॉन और ग्रेविटॉन को छोड़कर, जो असीम रूप से लंबी दूरी की यात्रा कर सकते हैं, केवल भौतिक कणों के बीच आदान-प्रदान की प्रक्रिया में मौजूद हैं। फोटॉन ब्रह्मांड को प्रकाश से भरते हैं, और गुरुत्वाकर्षण - गुरुत्वाकर्षण तरंगों के साथ (अभी तक निश्चित रूप से पता नहीं चला है)।

गेज कणों को उत्सर्जित करने में सक्षम एक कण को ​​उपयुक्त बल क्षेत्र से घिरा हुआ कहा जाता है। इस प्रकार, फोटॉन उत्सर्जित करने में सक्षम इलेक्ट्रॉन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के साथ-साथ कमजोर और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों से घिरे होते हैं। क्वार्क भी इन सभी क्षेत्रों से घिरे हुए हैं, लेकिन मजबूत संपर्क के क्षेत्र से भी। रंग बलों के क्षेत्र में रंग आवेश वाले कण रंग बल से प्रभावित होते हैं। यही बात प्रकृति की अन्य शक्तियों पर भी लागू होती है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि दुनिया में पदार्थ (भौतिक कण) और क्षेत्र (गेज कण) शामिल हैं। इस पर और नीचे।

एंटीमैटर।

प्रत्येक कण एक एंटीपार्टिकल से मेल खाता है, जिसके साथ कण परस्पर सत्यानाश कर सकता है, अर्थात। "विनाश", जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा निकलती है। हालांकि, "शुद्ध" ऊर्जा अपने आप में मौजूद नहीं है; विनाश के परिणामस्वरूप, नए कण (उदाहरण के लिए, फोटॉन) इस ऊर्जा को दूर ले जाते हुए दिखाई देते हैं।

ज्यादातर मामलों में एक एंटीपार्टिकल में संबंधित कण के संबंध में विपरीत गुण होते हैं: यदि कोई कण मजबूत, कमजोर या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की कार्रवाई के तहत बाईं ओर चलता है, तो इसका एंटीपार्टिकल दाईं ओर चला जाएगा। संक्षेप में, प्रतिकण में सभी आवेशों (द्रव्यमान आवेश को छोड़कर) के विपरीत चिन्ह होते हैं। यदि कोई कण मिश्रित है, जैसे, उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन, तो इसके एंटीपार्टिकल में विपरीत चार्ज चिह्न वाले घटक होते हैं। इस प्रकार, एक एंटीइलेक्ट्रॉन में +1 का विद्युत आवेश होता है, +1/2 का कमजोर आवेश होता है और इसे पॉज़िट्रॉन कहा जाता है। एंटीन्यूट्रॉन से बना होता है तथा-इलेक्ट्रिक चार्ज के साथ एंटीक्वार्क -2/3 और डी- इलेक्ट्रिक चार्ज +1/3 के साथ एंटीक्वार्क। वास्तव में तटस्थ कण अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल हैं: फोटॉन का एंटीपार्टिकल फोटॉन है।

आधुनिक सैद्धांतिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रकृति में मौजूद प्रत्येक कण का अपना एंटीपार्टिकल होना चाहिए। और कई एंटीपार्टिकल्स, जिनमें पॉज़िट्रॉन और एंटीन्यूट्रॉन शामिल हैं, वास्तव में प्रयोगशाला में प्राप्त किए गए थे। इसके परिणाम असाधारण रूप से महत्वपूर्ण हैं और प्राथमिक कणों के संपूर्ण प्रायोगिक भौतिकी के आधार हैं। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, द्रव्यमान और ऊर्जा समान हैं, और कुछ शर्तों के तहत, ऊर्जा को द्रव्यमान में परिवर्तित किया जा सकता है। चूँकि आवेश संरक्षित रहता है और निर्वात का आवेश (खाली स्थान) शून्य होता है, कोई भी कण और प्रतिकण (शून्य शुद्ध आवेश के साथ) निर्वात से निकल सकते हैं, जैसे जादूगर की टोपी से खरगोश, जब तक कि ऊर्जा उनके निर्माण के लिए पर्याप्त है द्रव्यमान।

कणों की पीढ़ी।

त्वरक प्रयोगों से पता चला है कि भौतिक कणों का चौगुना (चौकड़ी) उच्च द्रव्यमान मूल्यों पर कम से कम दो बार दोहराया जाता है। दूसरी पीढ़ी में, इलेक्ट्रॉन के स्थान पर म्यूऑन का कब्जा है (इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से लगभग 200 गुना अधिक द्रव्यमान के साथ, लेकिन अन्य सभी आवेशों के समान मूल्यों के साथ), इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का स्थान है म्यूऑन (जो कमजोर अंतःक्रियाओं में म्यूऑन के साथ उसी तरह से होता है जैसे इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के साथ होता है), जगह तथा-क्वार्क कब्जा साथ-क्वार्क ( मन प्रसन्न कर दिया), एक डी-क्वार्क - एस-क्वार्क ( अनोखा) तीसरी पीढ़ी में, चौकड़ी में एक ताऊ लेप्टन, एक ताऊ न्यूट्रिनो, टी-क्वार्क और बी-क्वार्क।

वज़न टी-क्वार्क सबसे हल्के द्रव्यमान का लगभग 500 गुना है - डी-क्वार्क। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि केवल तीन प्रकार के प्रकाश न्यूट्रिनो होते हैं। इस प्रकार, चौथी पीढ़ी के कण या तो बिल्कुल मौजूद नहीं हैं, या संबंधित न्यूट्रिनो बहुत भारी हैं। यह ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा के अनुरूप है, जिसके अनुसार चार से अधिक प्रकार के प्रकाश न्यूट्रिनो नहीं हो सकते हैं।

उच्च-ऊर्जा कणों के प्रयोगों में, इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, टौ-लेप्टन और संबंधित न्यूट्रिनो अलग-अलग कणों के रूप में कार्य करते हैं। वे रंग चार्ज नहीं करते हैं और केवल कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत में प्रवेश करते हैं। सामूहिक रूप से उन्हें कहा जाता है लेप्टॉन.

तालिका 2. मौलिक कणों की पीढ़ी
कण	बाकी द्रव्यमान, MeV/ साथ 2	आवेश	रंग प्रभार	कमजोर चार्ज
द्वितीय जनरेशन
साथ-क्वार्क	1500	+2/3	लाल, हरा या नीला	+1/2
एस-क्वार्क	500	–1/3	वैसा ही	–1/2
मून न्यूट्रिनो		0	0	+1/2
मुओन	106	0	0	–1/2
तीसरी पीढ़ी
टी-क्वार्क	30000–174000	+2/3	लाल, हरा या नीला	+1/2
बी-क्वार्क	4700	–1/3	वैसा ही	–1/2
ताऊ न्यूट्रिनो		0	0	+1/2
ताउ	1777	–1	0	–1/2

दूसरी ओर, क्वार्क, रंग बलों के प्रभाव में, उच्च-ऊर्जा भौतिकी में अधिकांश प्रयोगों पर हावी होने वाले जोरदार अंतःक्रियात्मक कणों में संयोजित होते हैं। ऐसे कणों को कहा जाता है हैड्रॉन्स. उनमें दो उपवर्ग शामिल हैं: बेरिऑनों(जैसे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन), जो तीन क्वार्क से बने होते हैं, और मेसॉनोंएक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क से मिलकर। 1947 में, पहला मेसन, जिसे पियोन (या पाई-मेसन) कहा जाता है, को ब्रह्मांडीय किरणों में खोजा गया था, और कुछ समय के लिए यह माना जाता था कि इन कणों का आदान-प्रदान परमाणु बलों का मुख्य कारण था। 1964 में ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) में खोजे गए ओमेगा-माइनस हैड्रॉन और जे-प्सी कण ( जे/आप-मेसन), 1974 में ब्रुकहेवन और स्टैनफोर्ड सेंटर फॉर लीनियर एक्सेलेरेटर्स (संयुक्त राज्य अमेरिका में भी) में एक साथ खोजा गया। ओमेगा-माइनस कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी एम। गेल-मैन ने अपने तथाकथित "" में की थी। र 3-सिद्धांत" (दूसरा नाम "आठ-गुना रास्ता") है, जिसमें सबसे पहले क्वार्क के अस्तित्व की संभावना का सुझाव दिया गया था (और यह नाम उन्हें दिया गया था)। एक दशक बाद, कण की खोज जे/आपअस्तित्व की पुष्टि की साथ-क्वार्क और अंत में सभी को क्वार्क मॉडल और सिद्धांत दोनों में विश्वास दिलाया जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बलों को जोड़ता है ( नीचे देखें).

दूसरी और तीसरी पीढ़ी के कण पहली पीढ़ी से कम वास्तविक नहीं हैं। सच है, उत्पन्न होने पर, वे पहली पीढ़ी के साधारण कणों में एक सेकंड के मिलियन या अरबवें हिस्से में क्षय हो जाते हैं: एक इलेक्ट्रॉन, एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, और भी तथा- तथा डी-क्वार्क। प्रकृति में कणों की कई पीढ़ियाँ क्यों हैं, यह सवाल अभी भी एक रहस्य है।

क्वार्क और लेप्टान की विभिन्न पीढ़ियों को अक्सर कणों के विभिन्न "स्वादों" के रूप में (जो निश्चित रूप से, कुछ हद तक विलक्षण है) कहा जाता है। उन्हें समझाने की आवश्यकता को "स्वाद" समस्या कहा जाता है।

BOSONS और FERMIONS, क्षेत्र और पदार्थ

कणों के बीच मूलभूत अंतरों में से एक बोसॉन और फ़र्मियन के बीच का अंतर है। सभी कणों को इन दो मुख्य वर्गों में बांटा गया है। जैसे बोसॉन ओवरलैप या ओवरलैप कर सकते हैं, लेकिन जैसे फ़र्मियन नहीं कर सकते। असतत ऊर्जा राज्यों में सुपरपोजिशन होता है (या नहीं होता है) जिसमें क्वांटम यांत्रिकी प्रकृति को विभाजित करती है। ये अवस्थाएँ, वैसे ही, अलग-अलग कोशिकाएँ हैं जिनमें कणों को रखा जा सकता है। तो, एक सेल में आप कितने समान बोसोन रख सकते हैं, लेकिन केवल एक फर्मियन।

एक उदाहरण के रूप में, एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन के लिए ऐसी कोशिकाओं, या "राज्यों" पर विचार करें। सौर मंडल के ग्रहों के विपरीत, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉन किसी भी अण्डाकार कक्षा में प्रसारित नहीं हो सकता है, क्योंकि इसके लिए केवल "गति की अवस्थाओं" की अनुमति की असतत संख्या होती है। ऐसी अवस्थाओं के समुच्चय, जिन्हें इलेक्ट्रॉन से नाभिक की दूरी के अनुसार समूहित किया जाता है, कहलाते हैं कक्षाओं. पहले कक्षीय में, अलग-अलग कोणीय गति के साथ दो अवस्थाएँ होती हैं और इसलिए, दो अनुमत कोशिकाएँ, और उच्च कक्षा में, आठ या अधिक कोशिकाएँ होती हैं।

चूँकि एक इलेक्ट्रॉन एक फर्मियन है, प्रत्येक कोशिका में केवल एक इलेक्ट्रॉन हो सकता है। इससे बहुत महत्वपूर्ण परिणाम निकलते हैं - पूरे रसायन शास्त्र, क्योंकि पदार्थों के रासायनिक गुण संबंधित परमाणुओं के बीच बातचीत से निर्धारित होते हैं। यदि आप एक परमाणु से दूसरे परमाणु में तत्वों की आवधिक प्रणाली के माध्यम से नाभिक में प्रोटॉन की संख्या में वृद्धि के क्रम में जाते हैं (इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी तदनुसार बढ़ जाएगी), तो पहले दो इलेक्ट्रॉन पहले कक्षीय पर कब्जा कर लेंगे, अगले आठ दूसरे में स्थित होंगे, आदि। परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना में तत्व से तत्व में यह क्रमिक परिवर्तन उनके रासायनिक गुणों में नियमितता को निर्धारित करता है।

यदि इलेक्ट्रॉन बोसॉन होते, तो परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉन न्यूनतम ऊर्जा के अनुरूप समान कक्षक में रह सकते थे। इस मामले में, ब्रह्मांड में सभी पदार्थों के गुण पूरी तरह से अलग होंगे, और जिस रूप में हम इसे जानते हैं, ब्रह्मांड असंभव होगा।

सभी लेप्टान - इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, टौ-लेप्टन और उनके संबंधित न्यूट्रिनो - फ़र्मियन हैं। क्वार्क के बारे में भी यही कहा जा सकता है। इस प्रकार, सभी कण जो "पदार्थ" बनाते हैं, ब्रह्मांड का मुख्य भराव, साथ ही अदृश्य न्यूट्रिनो, फ़र्मियन हैं। यह बहुत महत्वपूर्ण है: फर्मियन गठबंधन नहीं कर सकते हैं, इसलिए भौतिक दुनिया में वस्तुओं पर भी यही लागू होता है।

उसी समय, सभी "गेज कणों" का आदान-प्रदान भौतिक कणों के बीच हुआ और जो बलों का एक क्षेत्र बनाते हैं ( ऊपर देखो), बोसॉन हैं, जो बहुत महत्वपूर्ण भी हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, कई फोटॉन एक ही अवस्था में हो सकते हैं, जो एक चुंबक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र या एक विद्युत आवेश के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं। इसके लिए धन्यवाद, एक लेजर भी संभव है।

घुमाना।

बोसॉन और फ़र्मियन के बीच का अंतर प्राथमिक कणों की एक और विशेषता से जुड़ा है - पीछे. यह आश्चर्यजनक लग सकता है, लेकिन सभी मूलभूत कणों की अपनी कोणीय गति होती है या, दूसरे शब्दों में, अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं। कोणीय गति घूर्णी गति की एक विशेषता है, ठीक वैसे ही जैसे कुल गति अनुवादकीय गति की होती है। किसी भी अन्योन्य क्रिया में कोणीय संवेग और संवेग संरक्षित रहते हैं।

सूक्ष्म जगत में, कोणीय गति को परिमाणित किया जाता है, अर्थात। असतत मूल्य लेता है। उपयुक्त इकाइयों में, लेप्टान और क्वार्क में 1/2 के बराबर एक स्पिन होता है, और गेज कणों में 1 के बराबर एक स्पिन होता है (ग्रेविटॉन को छोड़कर, जिसे अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया है, लेकिन सैद्धांतिक रूप से 2 के बराबर स्पिन होना चाहिए)। चूंकि लेप्टान और क्वार्क फ़र्मियन हैं, और गेज कण बोसॉन हैं, इसलिए यह माना जा सकता है कि "फर्मियोनिसिटी" स्पिन 1/2 से जुड़ा है, और "बोसोनिसिटी" स्पिन 1 (या 2) से जुड़ा है। वास्तव में, प्रयोग और सिद्धांत दोनों इस बात की पुष्टि करते हैं कि यदि किसी कण में अर्ध-पूर्णांक स्पिन है, तो यह एक फ़र्मियन है, और यदि यह पूर्णांक है, तो यह एक बोसॉन है।

गेज सिद्धांत और ज्यामिति

सभी मामलों में, फ़र्मियन के बीच बोसॉन के आदान-प्रदान के कारण बल उत्पन्न होते हैं। इस प्रकार, दो क्वार्क (क्वार्क - फ़र्मियन) के बीच परस्पर क्रिया का रंग बल ग्लून्स के आदान-प्रदान के कारण उत्पन्न होता है। प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और परमाणु नाभिक में ऐसा आदान-प्रदान लगातार होता रहता है। इसी तरह, इलेक्ट्रॉनों और क्वार्कों के बीच आदान-प्रदान किए गए फोटॉन विद्युत आकर्षक बल बनाते हैं जो एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को धारण करते हैं, और लेप्टन और क्वार्क के बीच आदान-प्रदान करने वाले मध्यवर्ती वेक्टर बोसॉन सितारों में थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं में प्रोटॉन को न्यूट्रॉन में बदलने के लिए जिम्मेदार कमजोर संपर्क बल बनाते हैं।

इस तरह के आदान-प्रदान का सिद्धांत सुरुचिपूर्ण, सरल और शायद सही है। यह कहा जाता है गेज सिद्धांत. लेकिन वर्तमान में केवल मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत के स्वतंत्र गेज सिद्धांत और उनके समान गुरुत्वाकर्षण का एक गेज सिद्धांत हैं, हालांकि कुछ मायनों में अलग हैं। सबसे महत्वपूर्ण भौतिक समस्याओं में से एक है इन अलग-अलग सिद्धांतों का एक ही समय में एक और एक ही समय में सरल सिद्धांत में कमी, जिसमें वे सभी एक ही वास्तविकता के विभिन्न पहलू बन जाएंगे - जैसे क्रिस्टल के पहलू।

तालिका 3. कुछ हैड्रोन

तालिका 3. कुछ हैड्रोन
कण	चिन्ह, प्रतीक	क्वार्क रचना *	आराम द्रव्यमान, एमईवी/ साथ 2	आवेश
बेरिऑनों
प्रोटोन	पी	उउद	938	+1
न्यूट्रॉन	एन	उड्डो	940	0
ओमेगा माइनस	डब्ल्यू	एसएसएस	1672	–1
मेसॉनों
पाई प्लस	पी +	तुम	140	+1
पाई-माइनस	पी –	ड्यू	140	–1
फाई	एफ	sє	1020	0
जेपीएस	जे/y	ग	3100	0
उपसिलोन	Ў	बी	9460	0
* क्वार्क रचना: तुम- ऊपरी; डी- निचला; एस- अनोखा; सी- मुग्ध बी- सुंदर। अक्षर के ऊपर की रेखा एंटीक्वार्क को दर्शाती है।

गेज सिद्धांतों का सबसे सरल और सबसे पुराना विद्युत चुम्बकीय संपर्क का गेज सिद्धांत है। इसमें, एक इलेक्ट्रॉन के चार्ज की तुलना (कैलिब्रेटेड) की जाती है, जो उससे दूर दूसरे इलेक्ट्रॉन के चार्ज से होती है। शुल्क की तुलना कैसे की जा सकती है? उदाहरण के लिए, आप दूसरे इलेक्ट्रॉन को पहले के करीब ला सकते हैं और उनकी अन्योन्यक्रिया बलों की तुलना कर सकते हैं। लेकिन क्या अंतरिक्ष में किसी अन्य बिंदु पर जाने पर इलेक्ट्रॉन का आवेश नहीं बदलता है? जांच करने का एकमात्र तरीका निकट इलेक्ट्रॉन से दूर तक एक संकेत भेजना है और देखें कि यह कैसे प्रतिक्रिया करता है। संकेत एक गेज कण है - एक फोटॉन। दूर के कणों पर आवेश की जांच करने में सक्षम होने के लिए, एक फोटॉन की आवश्यकता होती है।

गणितीय रूप से, यह सिद्धांत अत्यधिक सटीकता और सुंदरता से अलग है। ऊपर वर्णित "गेज सिद्धांत" से, सभी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (विद्युत चुंबकत्व का क्वांटम सिद्धांत) का अनुसरण करता है, साथ ही मैक्सवेल का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का सिद्धांत, 19 वीं शताब्दी की सबसे बड़ी वैज्ञानिक उपलब्धियों में से एक है।

इतना सरल सिद्धांत इतना फलदायी क्यों है? जाहिर है, यह ब्रह्मांड के विभिन्न हिस्सों के एक निश्चित सहसंबंध को व्यक्त करता है, जिससे ब्रह्मांड में माप की अनुमति मिलती है। गणितीय शब्दों में, क्षेत्र को कुछ बोधगम्य "आंतरिक" स्थान की वक्रता के रूप में ज्यामितीय रूप से व्याख्यायित किया जाता है। आवेश की माप कण के चारों ओर कुल "आंतरिक वक्रता" का माप है। मजबूत और कमजोर इंटरैक्शन के गेज सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय गेज सिद्धांत से केवल संबंधित चार्ज के आंतरिक ज्यामितीय "संरचना" में भिन्न होते हैं। इस प्रश्न का उत्तर वास्तव में यह आंतरिक स्थान कहाँ स्थित है, इसका उत्तर बहुआयामी एकीकृत क्षेत्र सिद्धांतों द्वारा दिया जा रहा है, जिन पर यहाँ विचार नहीं किया गया है।

तालिका 4. मौलिक बातचीत
परस्पर क्रिया	10–13 सेमी . की दूरी पर आपेक्षिक तीव्रता	कार्रवाई की त्रिज्या	इंटरेक्शन कैरियर	कैरियर रेस्ट मास, MeV/ साथ 2	कैरियर स्पिन
बलवान	1		ग्लुओं	0	1
इलेक्ट्रो चुंबकीय	0,01	Ґ	फोटोन	0	1
कमज़ोर	10 –13		वू +	80400	1
			वू –	80400	1
			जेड 0	91190	1
गुरुत्वाकर्षण- तर्कसंगत	10 –38	Ґ	गुरुत्वाकर्षण	0	2

प्राथमिक कणों की भौतिकी अभी पूरी नहीं हुई है। यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि क्या उपलब्ध डेटा कणों और बलों की प्रकृति के साथ-साथ अंतरिक्ष और समय की वास्तविक प्रकृति और आयामों को पूरी तरह से समझने के लिए पर्याप्त हैं। क्या हमें इसके लिए 10 15 GeV की ऊर्जाओं के प्रयोगों की आवश्यकता है, या विचार का प्रयास पर्याप्त होगा? अभी तक कोई उत्तर नहीं आया है। लेकिन हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि अंतिम तस्वीर सरल, सुरुचिपूर्ण और सुंदर होगी। यह संभव है कि इतने सारे मौलिक विचार न हों: गेज सिद्धांत, उच्च आयामों के स्थान, पतन और विस्तार, और सबसे बढ़कर, ज्यामिति।

सूक्ष्म जगत की गहराई में आगे की पैठ परमाणुओं के स्तर से प्राथमिक कणों के स्तर तक संक्रमण से जुड़ी है। XIX सदी के अंत में पहले प्राथमिक कण के रूप में। इलेक्ट्रॉन की खोज की गई, और फिर 20वीं शताब्दी के पहले दशकों में। फोटॉन, प्रोटॉन, पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रॉन।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, आधुनिक प्रायोगिक प्रौद्योगिकी के उपयोग के लिए धन्यवाद, और सबसे ऊपर, शक्तिशाली त्वरक, जिसमें उच्च ऊर्जा और भारी गति की स्थिति पैदा होती है, बड़ी संख्या में प्राथमिक कणों का अस्तित्व स्थापित किया गया था - 300 से अधिक। उनमें से दोनों प्रयोगात्मक रूप से खोजे गए हैं और सैद्धांतिक रूप से गणना की गई हैं, जिनमें अनुनाद, क्वार्क और आभासी कण शामिल हैं।

शर्त प्राथमिक कणमूल रूप से सबसे सरल, आगे के अविनाशी कणों का मतलब था जो किसी भी भौतिक संरचनाओं के अंतर्गत आते हैं। बाद में, भौतिकविदों ने सूक्ष्म-वस्तुओं के संबंध में "प्राथमिक" शब्द की संपूर्ण परंपरा को महसूस किया। अब इसमें कोई संदेह नहीं है कि कणों की एक संरचना या कोई अन्य है, लेकिन फिर भी, ऐतिहासिक रूप से स्थापित नाम मौजूद है।

प्राथमिक कणों की मुख्य विशेषताएं द्रव्यमान, आवेश, औसत जीवनकाल, स्पिन और क्वांटम संख्याएँ हैं।

आराम द्रव्यमान प्राथमिक कण एक इलेक्ट्रॉन के शेष द्रव्यमान के संबंध में निर्धारित होते हैं। प्राथमिक कण ऐसे होते हैं जिनमें विश्राम द्रव्यमान नहीं होता है, - फोटॉनों. इस आधार पर शेष कणों को में बांटा गया है लेप्टॉन- प्रकाश कण (इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो); मेसॉनों- एक से एक हजार इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाले द्रव्यमान वाले मध्यम कण; बेरिऑनों- भारी कण जिनका द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के एक हजार द्रव्यमान से अधिक होता है और जिसमें प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, हाइपरॉन और कई प्रतिध्वनि शामिल होते हैं।

आवेश प्राथमिक कणों की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता है। सभी ज्ञात कणों में धनात्मक, ऋणात्मक या शून्य आवेश होता है। एक फोटॉन और दो मेसन को छोड़कर प्रत्येक कण, विपरीत चार्ज वाले एंटीपार्टिकल्स से मेल खाता है। लगभग 1963-1964 में। अनुमान लगाया कि वहाँ है क्वार्क- भिन्नात्मक विद्युत आवेश वाले कण। इस परिकल्पना की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं हुई है।

जीवन काल के अनुसार कणों में विभाजित हैं स्थिर तथा अस्थिर . पांच स्थिर कण हैं: एक फोटॉन, दो प्रकार के न्यूट्रिनो, एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन। यह स्थिर कण हैं जो मैक्रोबॉडी की संरचना में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अन्य सभी कण अस्थिर होते हैं, वे लगभग 10 -10 -10 -24 s तक मौजूद रहते हैं, जिसके बाद वे क्षय हो जाते हैं। 10–23–10–22 सेकेंड के औसत जीवनकाल वाले प्राथमिक कणों को कहा जाता है अनुनादों. अपने छोटे जीवनकाल के कारण, वे परमाणु या परमाणु नाभिक को छोड़ने से पहले ही सड़ जाते हैं। अनुनादी अवस्थाओं की गणना सैद्धान्तिक रूप से की गई है, उन्हें वास्तविक प्रयोगों में ठीक करना संभव नहीं है।

चार्ज, द्रव्यमान और जीवनकाल के अलावा, प्राथमिक कणों का वर्णन उन अवधारणाओं द्वारा भी किया जाता है जिनका शास्त्रीय भौतिकी में कोई एनालॉग नहीं है: अवधारणा पीछे . स्पिन किसी कण का आंतरिक कोणीय संवेग है, जो उसके विस्थापन से संबंधित नहीं है। स्पिन की विशेषता है स्पिन क्वांटम संख्या एस, जो पूर्णांक (±1) या अर्ध-पूर्णांक (±1/2) मान ले सकता है। पूर्णांक स्पिन वाले कण बोसॉन, अर्ध-पूर्णांक के साथ - फरमिओन्स. इलेक्ट्रॉन फर्मियन के अंतर्गत आता है। पाउली सिद्धांत के अनुसार, एक परमाणु में क्वांटम संख्याओं के एक ही सेट के साथ एक से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं। एन,एम,मैं,एस. इलेक्ट्रॉन, जो समान संख्या n के साथ तरंग कार्यों के अनुरूप होते हैं, ऊर्जा के बहुत करीब होते हैं और परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन खोल बनाते हैं। संख्या l में अंतर "सबशेल" निर्धारित करते हैं, शेष क्वांटम संख्याएं इसके भरने को निर्धारित करती हैं, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है।

प्राथमिक कणों के लक्षण वर्णन में, एक और महत्वपूर्ण विचार है बातचीत. जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्राथमिक कणों के बीच चार प्रकार की बातचीत को जाना जाता है: गुरुत्वीय,कमज़ोर,विद्युत चुम्बकीयतथा बलवान(परमाणु)।

सभी कण जिनका द्रव्यमान विराम होता है ( एम 0), गुरुत्वाकर्षण संपर्क में भाग लेते हैं, आवेशित होते हैं - और विद्युत चुम्बकीय में। लेप्टान कमजोर अंतःक्रियाओं में भी भाग लेते हैं। हैड्रॉन सभी चार मूलभूत अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं।

क्वांटम फील्ड थ्योरी के अनुसार, सभी इंटरैक्शन एक्सचेंज के माध्यम से किए जाते हैं आभासी कण , अर्थात्, कण जिनके अस्तित्व को केवल अप्रत्यक्ष रूप से, उनके कुछ अभिव्यक्तियों द्वारा कुछ माध्यमिक प्रभावों के माध्यम से आंका जा सकता है ( वास्तविक कण उपकरणों के साथ सीधे तय किया जा सकता है)।

यह पता चला है कि सभी ज्ञात चार प्रकार के इंटरैक्शन - गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और कमजोर - एक गेज प्रकृति है और गेज समरूपता द्वारा वर्णित हैं। यही है, सभी इंटरैक्शन, जैसे कि, "एक खाली से" बने हैं। यह आशा को प्रेरित करता है कि "सभी ज्ञात तालों की एकमात्र कुंजी" खोजना संभव होगा और एक एकल सुपरसिमेट्रिक सुपरफ़ील्ड द्वारा प्रतिनिधित्व किए गए राज्य से ब्रह्मांड के विकास का वर्णन करना संभव होगा, एक ऐसे राज्य से जिसमें परस्पर क्रियाओं के प्रकारों के बीच अंतर होता है। पदार्थ और क्षेत्र क्वांटा के सभी प्रकार के कण अभी तक प्रकट नहीं हुए हैं।

प्राथमिक कणों को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, कणों को फ़र्मियन (फ़र्मी कण) - पदार्थ के कण और बोसॉन (बोस कण) - फ़ील्ड क्वांटा में विभाजित किया जाता है।

एक अन्य दृष्टिकोण के अनुसार, कणों को 4 वर्गों में विभाजित किया जाता है: फोटॉन, लेप्टान, मेसन, बेरियन।

फोटॉनों (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड का क्वांटा) इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन में भाग लेता है, लेकिन मजबूत, कमजोर, गुरुत्वाकर्षण इंटरैक्शन नहीं करता है।

लेप्टॉन इसका नाम ग्रीक शब्द से मिला है मैंइप्टोस- रोशनी। इनमें ऐसे कण शामिल हैं जिनमें मजबूत अंतःक्रियात्मक म्यूऑन (μ -, μ +), इलेक्ट्रॉन (ई -, ई +), इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनो (वी -, वी +) और म्यूऑन न्यूट्रीनो (वी - एम, वी + एम) शामिल नहीं हैं। सभी लेप्टान में स्पिन ½ होता है और इसलिए वे फर्मियन होते हैं। सभी लेप्टानों की परस्पर क्रिया कमजोर होती है। जिनके पास विद्युत आवेश होता है (अर्थात, म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन) उनमें भी विद्युत चुम्बकीय संपर्क होता है।

मेसॉनों वे अस्थिर कणों को दृढ़ता से परस्पर क्रिया कर रहे हैं जो तथाकथित बेरियन चार्ज नहीं करते हैं। उनमें से आर-मेसन, या पियोन (π +, π -, 0), प्रति-मेसन, या काओन्स (के + , के - , के 0), और यह-मेसन (η) . वज़न प्रति-मेसन ~970me (चार्ज के लिए 494 MeV और न्यूट्रल के लिए 498 MeV) है प्रति-मेसन)। जीवन काल प्रति-मेसन का परिमाण लगभग 10–8 सेकेंड होता है। वे बनाने के लिए टूट जाते हैं मैं-मेसन और लेप्टान या केवल लेप्टान। वज़न यह-मेसन 549 MeV (1074me) के बराबर है, जीवनकाल लगभग 10-19 s है। इस-मेसन -मेसन और γ-फोटॉन के निर्माण के साथ क्षय होते हैं। लेप्टान के विपरीत, मेसन में न केवल एक कमजोर (और, यदि वे चार्ज किए जाते हैं, विद्युत चुम्बकीय), बल्कि एक मजबूत बातचीत भी होती है, जो एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत में प्रकट होती है, साथ ही मेसन और बेरियन के बीच बातचीत में भी प्रकट होती है। सभी मेसों का चक्रण शून्य होता है, इसलिए वे बोसॉन होते हैं।

कक्षा बेरिऑनों न्यूक्लियॉन (पी, एन) और अस्थिर कणों को न्यूक्लियॉन के द्रव्यमान से अधिक द्रव्यमान के साथ जोड़ती है, जिसे हाइपरॉन कहा जाता है। सभी बेरियोन में एक मजबूत अंतःक्रिया होती है और इसलिए, परमाणु नाभिक के साथ सक्रिय रूप से बातचीत करते हैं। सभी बेरियनों का चक्रण ½ होता है, इसलिए बेरियन फर्मियन होते हैं। प्रोटॉन के अपवाद के साथ, सभी बेरियन अस्थिर हैं। बेरियन के क्षय में, अन्य कणों के साथ, एक बेरियन आवश्यक रूप से बनता है। यह पैटर्न अभिव्यक्तियों में से एक है बेरियन चार्ज संरक्षण कानून.

ऊपर सूचीबद्ध कणों के अलावा, बड़ी संख्या में दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले अल्पकालिक कणों की खोज की गई है, जिन्हें कहा जाता है अनुनादों . ये कण दो या दो से अधिक प्राथमिक कणों द्वारा निर्मित गुंजयमान अवस्थाएँ हैं। अनुनादों का जीवनकाल केवल ~ . है 10–23–10–22 एस।

प्राथमिक कणों के साथ-साथ जटिल सूक्ष्म कणों को उन निशानों के कारण देखा जा सकता है जो वे पदार्थ से गुजरते समय छोड़ते हैं। निशानों की प्रकृति कण के आवेश के संकेत, उसकी ऊर्जा, संवेग आदि का न्याय करना संभव बनाती है। आवेशित कण अपने रास्ते में अणुओं के आयनीकरण का कारण बनते हैं। तटस्थ कण कोई निशान नहीं छोड़ते हैं, लेकिन वे क्षय के क्षण में आवेशित कणों में या किसी नाभिक से टकराने के क्षण में स्वयं को प्रकट कर सकते हैं। इसलिए, अंततः उनके द्वारा उत्पन्न आवेशित कणों के कारण होने वाले आयनीकरण द्वारा तटस्थ कणों का भी पता लगाया जाता है।

कण और एंटीपार्टिकल्स. 1928 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी पी। डिराक इलेक्ट्रॉन के लिए एक सापेक्ष क्वांटम-यांत्रिक समीकरण खोजने में सफल रहे, जिसके कई उल्लेखनीय परिणाम सामने आए। सबसे पहले, इस समीकरण से प्राकृतिक तरीके से, बिना किसी अतिरिक्त धारणा के, इलेक्ट्रॉन के आंतरिक चुंबकीय क्षण का स्पिन और संख्यात्मक मान प्राप्त किया जाता है। इस प्रकार, यह पता चला कि स्पिन एक मात्रा है जो क्वांटम और सापेक्ष दोनों है। लेकिन यह डिराक समीकरण के महत्व को समाप्त नहीं करता है। इससे इलेक्ट्रॉन के एक प्रतिकण के अस्तित्व की भविष्यवाणी करना भी संभव हो गया - पोजीट्रान. डिराक समीकरण से, एक मुक्त इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा के लिए न केवल सकारात्मक बल्कि नकारात्मक मान भी प्राप्त होते हैं। समीकरण के अध्ययन से पता चलता है कि किसी दिए गए कण गति के लिए, ऊर्जा के अनुरूप समीकरण के समाधान होते हैं: .

सबसे बड़ी नकारात्मक ऊर्जा के बीच (- एमइ साथ 2) और सबसे छोटी सकारात्मक ऊर्जा (+ .) एमइ सी 2) ऊर्जा मूल्यों का एक अंतराल है जिसे महसूस नहीं किया जा सकता है। इस अंतराल की चौड़ाई 2 . है एमइ साथ 2. नतीजतन, ऊर्जा eigenvalues ​​के दो क्षेत्र प्राप्त होते हैं: एक के साथ शुरू होता है + एमइ साथ 2 और +∞ तक फैलता है, दूसरा शुरू होता है - एमइ साथ 2 और -∞ तक फैली हुई है।

नकारात्मक ऊर्जा वाले कण में बहुत ही अजीब गुण होने चाहिए। नित्य कम ऊर्जा वाली अवस्थाओं में जाने से (अर्थात नकारात्मक ऊर्जा के निरपेक्ष मान में वृद्धि के साथ), यह ऊर्जा को विकिरण के रूप में, इसके अलावा, जारी कर सकती है, क्योंकि | इ| किसी भी चीज से सीमित नहीं है, नकारात्मक ऊर्जा वाला एक कण असीम रूप से बड़ी मात्रा में ऊर्जा विकीर्ण कर सकता है। इसी तरह के निष्कर्ष पर निम्नलिखित तरीके से पहुंचा जा सकता है: संबंध से इ=एमइ साथ 2 यह इस प्रकार है कि नकारात्मक ऊर्जा वाले कण का द्रव्यमान भी ऋणात्मक होगा। एक मंदक बल की कार्रवाई के तहत, एक नकारात्मक द्रव्यमान वाला एक कण धीमा नहीं होना चाहिए, बल्कि गति करना चाहिए, जिससे गतिहीन बल के स्रोत पर असीम रूप से बड़ी मात्रा में काम हो सके। इन कठिनाइयों को देखते हुए, ऐसा प्रतीत होता है कि किसी को यह स्वीकार करना चाहिए कि नकारात्मक ऊर्जा वाले राज्य को बेतुके परिणाम के रूप में विचार से बाहर रखा जाना चाहिए। हालाँकि, यह क्वांटम यांत्रिकी के कुछ सामान्य सिद्धांतों का खंडन करेगा। इसलिए डिराक ने एक अलग रास्ता चुना। उन्होंने सुझाव दिया कि नकारात्मक ऊर्जा वाले राज्यों में इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण आमतौर पर इस कारण से नहीं देखा जाता है कि नकारात्मक ऊर्जा वाले सभी उपलब्ध स्तर पहले से ही इलेक्ट्रॉनों के कब्जे में हैं।

डिराक के अनुसार, निर्वात एक ऐसी अवस्था है जिसमें सभी स्तर की नकारात्मक ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से भरी होती है, और सकारात्मक ऊर्जा वाले स्तर मुक्त होते हैं। चूंकि निषिद्ध बैंड के नीचे के सभी स्तर बिना किसी अपवाद के भरे हुए हैं, इसलिए इन स्तरों पर इलेक्ट्रॉन किसी भी तरह से खुद को प्रकट नहीं करते हैं। यदि ऋणात्मक स्तरों पर स्थित इलेक्ट्रॉनों में से एक को ऊर्जा दी जाती है इ≥ 2एमइ साथ 2, तो यह इलेक्ट्रॉन सकारात्मक ऊर्जा के साथ एक राज्य में जाएगा और सामान्य तरीके से व्यवहार करेगा, जैसे कि एक सकारात्मक द्रव्यमान और नकारात्मक चार्ज वाले कण। सैद्धांतिक रूप से अनुमानित इस पहले कण को ​​पॉज़िट्रॉन कहा जाता था। जब एक पॉज़िट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन से मिलता है, तो वे नष्ट हो जाते हैं (गायब हो जाते हैं) - इलेक्ट्रॉन एक सकारात्मक स्तर से एक खाली नकारात्मक स्तर तक जाता है। इन स्तरों के बीच के अंतर के अनुरूप ऊर्जा विकिरण के रूप में निकलती है। अंजीर पर। 4, तीर 1 एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के निर्माण की प्रक्रिया को दर्शाता है, और तीर 2 - उनका विनाश शब्द "विनाश" को शाब्दिक रूप से नहीं लिया जाना चाहिए। संक्षेप में, जो हो रहा है वह गायब नहीं है, बल्कि कुछ कणों (इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन) का दूसरों (γ-फोटॉन) में परिवर्तन है।

ऐसे कण होते हैं जो उनके एंटीपार्टिकल्स के समान होते हैं (अर्थात उनमें एंटीपार्टिकल्स नहीं होते हैं)। ऐसे कणों को पूर्णतया उदासीन कहा जाता है। इनमें फोटॉन, 0 -मेसन और η-मेसन शामिल हैं। कण जो अपने एंटीपार्टिकल्स के समान होते हैं, वे विनाश में सक्षम नहीं होते हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि वे अन्य कणों में बिल्कुल भी नहीं बदल सकते हैं।

यदि बेरियोन (अर्थात, न्यूक्लियॉन और हाइपरॉन) को एक बेरियन चार्ज (या बेरियन नंबर) सौंपा गया है पर= +1, एंटीबैरियन्स - बेरियन चार्ज पर= -1, और अन्य सभी कणों के लिए - बेरियन चार्ज पर= 0, तो बेरियन और एंटीबैरोन की भागीदारी के साथ होने वाली सभी प्रक्रियाओं के लिए, चार्ज बेरियोन का संरक्षण विशेषता होगी, जैसे विद्युत चार्ज का संरक्षण प्रक्रियाओं की विशेषता है। बैरियन आवेश के संरक्षण का नियम सबसे नरम बैरियन, प्रोटॉन की स्थिरता को निर्धारित करता है। एक भौतिक प्रणाली का वर्णन करने वाली सभी मात्राओं का परिवर्तन, जिसमें सभी कणों को एंटीपार्टिकल्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रोटॉन, और इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रोटॉन, आदि), को संयुग्मन चार्ज कहा जाता है।

अजीब कण।प्रति-मेसन और हाइपरॉन की खोज 1950 के दशक की शुरुआत में कॉस्मिक किरणों की संरचना में हुई थी। 1953 से, उन्हें त्वरक पर उत्पादित किया गया है। इन कणों का व्यवहार इतना असामान्य निकला कि उन्हें अजीब कहा गया। अजीब कणों का असामान्य व्यवहार यह था कि वे स्पष्ट रूप से 10-23 एस के क्रम के एक विशिष्ट समय के साथ मजबूत बातचीत के कारण पैदा हुए थे, और उनका जीवनकाल 10-8-10-10 एस के क्रम का निकला। बाद की परिस्थिति ने संकेत दिया कि कमजोर अंतःक्रियाओं के परिणामस्वरूप कण क्षय हो जाते हैं। यह पूरी तरह से समझ से बाहर था कि अजीब कण इतने लंबे समय तक क्यों रहते हैं। चूंकि एक ही कण (π-मेसन और प्रोटॉन) λ-हाइपरन के निर्माण और क्षय दोनों में शामिल हैं, इसलिए यह आश्चर्यजनक लग रहा था कि दोनों प्रक्रियाओं की दर (अर्थात, संभावना) इतनी भिन्न है। आगे के शोध से पता चला कि जोड़े में अजीब कण उत्पन्न होते हैं। इसने इस विचार को जन्म दिया कि मजबूत अंतःक्रियाएं कणों के क्षय में भूमिका नहीं निभा सकती हैं क्योंकि उनके प्रकट होने के लिए दो अजीब कणों की उपस्थिति आवश्यक है। उसी कारण से, अजीब कणों का एकल उत्पादन असंभव है।

अजीब कणों के एकल उत्पादन पर प्रतिबंध की व्याख्या करने के लिए, एम। गेल-मान और के। निशिजिमा ने एक नई क्वांटम संख्या पेश की, जिसका कुल मूल्य, उनकी धारणा के अनुसार, मजबूत बातचीत के तहत संरक्षित किया जाना चाहिए। यह एक क्वांटम संख्या है एसनाम रखा गया कण विचित्रता. कमजोर अंतःक्रियाओं में, विचित्रता को संरक्षित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, इसे केवल दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों - मेसन और बेरियन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

न्यूट्रिनो।न्यूट्रिनो एकमात्र ऐसा कण है जो मजबूत या विद्युत चुम्बकीय बातचीत में भाग नहीं लेता है। गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया को छोड़कर, जिसमें सभी कण भाग लेते हैं, न्यूट्रिनो केवल कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।

लंबे समय तक यह स्पष्ट नहीं रहा कि न्यूट्रिनो एंटीन्यूट्रिनो से कैसे भिन्न होते हैं। संयुक्त समता के संरक्षण के कानून की खोज ने इस प्रश्न का उत्तर देना संभव बना दिया: वे हेलीकॉप्टर में भिन्न हैं। नीचे हेलीकाप्टरगति की दिशाओं के बीच एक निश्चित संबंध समझा जाता है आरऔर वापस एसकण। यदि स्पिन और संवेग एक ही दिशा में हों तो हेलिसीटी को सकारात्मक माना जाता है। इस मामले में, कण गति की दिशा ( आर) और स्पिन के अनुरूप "रोटेशन" की दिशा एक सही पेंच बनाती है। विपरीत रूप से निर्देशित स्पिन और गति के साथ, हेलीकॉप्टर नकारात्मक होगा (अनुवादात्मक गति और "रोटेशन" एक बाएं पेंच बनाते हैं)। यांग, ली, लैंडौ और सलाम द्वारा विकसित अनुदैर्ध्य न्यूट्रिनो के सिद्धांत के अनुसार, प्रकृति में मौजूद सभी न्यूट्रिनो, चाहे वे किसी भी तरह से उत्पन्न हों, हमेशा पूरी तरह से अनुदैर्ध्य रूप से ध्रुवीकृत होते हैं (अर्थात, उनकी स्पिन गति के समानांतर या विरोधी समानांतर निर्देशित होती है) आर) न्यूट्रिनो है नकारात्मक(बाएं) हेलीकॉप्टर (यह दिशाओं के अनुपात से मेल खाता है एसतथा आरअंजीर में दिखाया गया है। 5 (बी), एंटीन्यूट्रिनो - सकारात्मक (दाएं) हेलीकॉप्टर (ए)। इस प्रकार, हेलीकॉप्टर वह है जो न्यूट्रिनो को एंटीन्यूट्रिनो से अलग करता है।

चावल। 5.प्राथमिक कणों के हेलीकॉप्टर की योजना

प्राथमिक कणों की व्यवस्था।प्राथमिक कणों की दुनिया में देखे गए पैटर्न को संरक्षण कानूनों के रूप में तैयार किया जा सकता है। पहले से ही ऐसे कुछ कानून हैं। उनमें से कुछ सटीक नहीं हैं, लेकिन केवल अनुमानित हैं। प्रत्येक संरक्षण कानून प्रणाली की एक निश्चित समरूपता व्यक्त करता है। संवेग के संरक्षण के नियम आर, कोणीय गति लीऔर ऊर्जा इअंतरिक्ष और समय के समरूपता गुणों को दर्शाते हैं: संरक्षण इसमय की एकरूपता का परिणाम है, संरक्षण आरअंतरिक्ष की एकरूपता और संरक्षण के कारण ली- इसकी आइसोट्रॉपी। समता संरक्षण कानून दाएं और बाएं के बीच समरूपता से संबंधित है ( आर-अपरिवर्तनीय)। आवेश संयुग्मन के तहत समरूपता (कणों और प्रतिकणों की समरूपता) आवेश समता के संरक्षण की ओर ले जाती है ( से-अपरिवर्तनीय)। विद्युत, बेरियन और लेप्टन आवेशों के संरक्षण के नियम एक विशेष समरूपता व्यक्त करते हैं से-कार्य। अंत में, समस्थानिक स्पिन संरक्षण कानून समस्थानिक अंतरिक्ष के समस्थानिक को दर्शाता है। संरक्षण कानूनों में से एक का पालन न करने का अर्थ है इसी प्रकार की समरूपता की इस बातचीत में उल्लंघन।

प्राथमिक कणों की दुनिया में, निम्नलिखित नियम लागू होता है: हर चीज की अनुमति है जो संरक्षण कानूनों द्वारा निषिद्ध नहीं है. उत्तरार्द्ध कणों के अंतर्संबंधों को विनियमित करने वाले निषेध नियमों की भूमिका निभाते हैं। सबसे पहले, हम ऊर्जा, संवेग और विद्युत आवेश के संरक्षण के नियमों पर ध्यान देते हैं। ये तीन नियम इलेक्ट्रॉन की स्थिरता की व्याख्या करते हैं। ऊर्जा और संवेग के संरक्षण से यह निष्कर्ष निकलता है कि क्षय उत्पादों का कुल शेष द्रव्यमान क्षयकारी कण के शेष द्रव्यमान से कम होना चाहिए। इसका मतलब है कि इलेक्ट्रॉन केवल न्यूट्रिनो और फोटॉन में क्षय हो सकता है। लेकिन ये कण विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं। तो यह पता चला है कि इलेक्ट्रॉन के पास अपने विद्युत आवेश को स्थानांतरित करने वाला कोई नहीं है, इसलिए यह स्थिर है।

क्वार्क।ऐसे बहुत से कण हैं जिन्हें प्राथमिक कहा जाता है कि उनकी प्रारंभिक प्रकृति के बारे में गंभीर संदेह हैं। प्रत्येक दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों की विशेषता तीन स्वतंत्र योगात्मक क्वांटम संख्याएँ होती हैं: आवेश क्यू, हाइपरचार्ज परऔर बेरियन चार्ज पर. इस संबंध में, एक परिकल्पना सामने आई कि सभी कण तीन मौलिक कणों से बने हैं - इन आवेशों के वाहक। 1964 में, गेल-मान और, उनसे स्वतंत्र रूप से, स्विस भौतिक विज्ञानी ज़्विग ने एक परिकल्पना सामने रखी, जिसके अनुसार सभी प्राथमिक कण क्वार्क नामक तीन कणों से निर्मित होते हैं। इन कणों को भिन्नात्मक क्वांटम संख्याएँ दी जाती हैं, विशेष रूप से, +⅔ के बराबर एक विद्युत आवेश; -⅓; +⅓ तीन क्वार्कों में से प्रत्येक के लिए क्रमशः। इन क्वार्कों को आमतौर पर अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है यू,डी,एस. क्वार्क के अलावा, एंटीक्वार्क माने जाते हैं ( तुम,डी,एस)। आज तक, 12 क्वार्क ज्ञात हैं - 6 क्वार्क और 6 एंटीक्वार्क। मेसन क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी से बनते हैं, और बेरियन तीन क्वार्क से बनते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन तीन क्वार्क से बने होते हैं, जो प्रोटॉन या न्यूट्रॉन को रंगहीन बनाते हैं। तदनुसार, मजबूत बातचीत के तीन आरोप प्रतिष्ठित हैं - लाल ( आर), पीला ( यू) और हरा ( जी).

प्रत्येक क्वार्क को एक ही चुंबकीय क्षण (μV) सौंपा गया है, जिसका मूल्य सिद्धांत से निर्धारित नहीं होता है। इस धारणा के आधार पर की गई गणना प्रोटॉन को चुंबकीय क्षण μ p . का मान देती है = μ q, और न्यूट्रॉन के लिए μ n = – μ वर्ग।

इस प्रकार, चुंबकीय क्षणों के अनुपात के लिए, मान μ p / μn = -⅔, प्रयोगात्मक मूल्य के साथ उत्कृष्ट समझौते में।

मूल रूप से, क्वार्क का रंग (विद्युत आवेश के चिन्ह की तरह) उस गुण में अंतर को व्यक्त करने लगा जो क्वार्क के पारस्परिक आकर्षण और प्रतिकर्षण को निर्धारित करता है। विभिन्न अंतःक्रियाओं के क्षेत्रों के क्वांटा के अनुरूप (विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं में फोटॉन, आर-मेसन मजबूत अंतःक्रियाओं में, आदि), क्वार्क के बीच बातचीत के कण-वाहक पेश किए गए थे। इन कणों को नाम दिया गया था ग्लुओन. वे रंग को एक क्वार्क से दूसरे क्वार्क में स्थानांतरित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्वार्क आपस में जुड़े रहते हैं। क्वार्क भौतिकी में, कारावास की परिकल्पना तैयार की गई है (अंग्रेजी से। प्रसव- कैद) क्वार्क, जिसके अनुसार एक क्वार्क को पूरे से घटाना असंभव है। यह केवल संपूर्ण के एक तत्व के रूप में मौजूद हो सकता है। भौतिकी में वास्तविक कणों के रूप में क्वार्कों का अस्तित्व विश्वसनीय रूप से प्रमाणित है।

क्वार्क का विचार बहुत फलदायी निकला। इसने न केवल पहले से ज्ञात कणों को व्यवस्थित करना संभव बनाया, बल्कि कई नए कणों की भविष्यवाणी करना भी संभव बना दिया। प्रारंभिक कण भौतिकी में जो स्थिति विकसित हुई है, वह उस स्थिति की याद दिलाती है जो परमाणु भौतिकी में 1869 में डी। आई। मेंडेलीव द्वारा आवधिक कानून की खोज के बाद बनाई गई थी। यद्यपि इस कानून का सार क्वांटम यांत्रिकी के निर्माण के लगभग 60 साल बाद ही स्पष्ट किया गया था, इसने उस समय तक ज्ञात रासायनिक तत्वों को व्यवस्थित करना संभव बना दिया और इसके अलावा, नए तत्वों और उनके गुणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की। . ठीक उसी तरह, भौतिकविदों ने प्राथमिक कणों को व्यवस्थित करना सीख लिया है, और विकसित सिस्टमैटिक्स ने कुछ मामलों में नए कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करना और उनके गुणों का अनुमान लगाना संभव बना दिया है।

तो, वर्तमान समय में, क्वार्क और लेप्टान को वास्तव में प्राथमिक माना जा सकता है; उनमें से 12 हैं, या एक साथ एंटीपार्टिकल्स - 24। इसके अलावा, ऐसे कण हैं जो चार मौलिक इंटरैक्शन (इंटरैक्शन क्वांटा) प्रदान करते हैं। इनमें से 13 कण हैं: ग्रेविटॉन, फोटॉन, वू± - और जेड-पार्टिकल्स और 8 ग्लून्स।

प्राथमिक कणों के मौजूदा सिद्धांत यह संकेत नहीं दे सकते कि श्रृंखला की शुरुआत क्या है: परमाणु, नाभिक, हैड्रॉन, क्वार्क इस श्रृंखला में, प्रत्येक अधिक जटिल सामग्री संरचना में एक अभिन्न अंग के रूप में एक सरल शामिल होता है। जाहिर है, यह अनिश्चित काल तक जारी नहीं रह सकता। यह मान लिया गया था कि भौतिक संरचनाओं की वर्णित श्रृंखला मौलिक रूप से भिन्न प्रकृति की वस्तुओं पर आधारित है। यह दिखाया गया है कि ऐसी वस्तुओं को बिंदु नहीं, बल्कि विस्तारित किया जा सकता है, भले ही वे बहुत छोटी (~ 10 -33 सेमी) संरचनाएं हों, जिन्हें कहा जाता है सुपरस्ट्रिंग।वर्णित विचार हमारे चार-आयामी अंतरिक्ष में साकार नहीं है। भौतिकी का यह क्षेत्र आम तौर पर अत्यंत सारगर्भित है, और ऐसे दृश्य मॉडल खोजना बहुत मुश्किल है जो प्राथमिक कणों के सिद्धांतों में अंतर्निहित विचारों की सरलीकृत धारणा में मदद करते हैं। फिर भी, ये सिद्धांत भौतिकविदों को "सबसे प्राथमिक" सूक्ष्म-वस्तुओं के अंतर-रूपांतरण और अन्योन्याश्रयता को व्यक्त करने की अनुमति देते हैं, चार-आयामी अंतरिक्ष-समय के गुणों के साथ उनका संबंध। सबसे होनहार तथाकथित है एम-सिद्धांत (मैं वहां से हूँ रहस्य- एक पहेली, एक रहस्य)। वह काम करती है बारह आयामी अंतरिक्ष . अंततः, हमारे द्वारा प्रत्यक्ष रूप से देखे जाने वाले चार-आयामी दुनिया में संक्रमण के दौरान, सभी "अतिरिक्त" आयाम "पतन" हो जाते हैं। एम-सिद्धांत अब तक एकमात्र सिद्धांत है जो चार मूलभूत अंतःक्रियाओं को एक में कम करना संभव बनाता है - तथाकथित महाशक्ति।यह भी महत्वपूर्ण है कि एम-सिद्धांत विभिन्न दुनिया के अस्तित्व की अनुमति देता है और उन स्थितियों को स्थापित करता है जो हमारी दुनिया के उद्भव को सुनिश्चित करते हैं। एम-सिद्धांत अभी तक पर्याप्त रूप से विकसित नहीं हुआ है। ऐसा माना जाता है कि अंतिम "सब कुछ का सिद्धांत" एम-थ्योरी के आधार पर XXI सदी में बनाया जाएगा।

"बिजली", "विद्युत चार्ज", "विद्युत प्रवाह" शब्दों के साथ आप कई बार मिले हैं और उनका उपयोग करने में कामयाब रहे हैं। लेकिन इस सवाल का जवाब देने की कोशिश करें: "इलेक्ट्रिक चार्ज क्या है?" - और आप देखेंगे कि यह इतना आसान नहीं है। तथ्य यह है कि चार्ज की अवधारणा एक बुनियादी, प्राथमिक अवधारणा है जिसे हमारे ज्ञान के विकास के वर्तमान स्तर पर किसी भी सरल, प्राथमिक अवधारणाओं तक कम नहीं किया जा सकता है।

आइए पहले यह पता लगाने का प्रयास करें कि कथन का क्या अर्थ है: किसी दिए गए शरीर या कण में विद्युत आवेश होता है।

आप जानते हैं कि सभी पिंड सबसे छोटे, अविभाज्य से सरल (जहाँ तक विज्ञान अब तक ज्ञात हैं) कणों से बने हैं, जिन्हें इसलिए प्राथमिक कहा जाता है। सभी प्राथमिक कणों में द्रव्यमान होता है और इसके कारण सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं जो अपेक्षाकृत धीरे-धीरे घटते हैं क्योंकि उनके बीच की दूरी बढ़ती है, दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। अधिकांश प्राथमिक कण, हालांकि सभी नहीं, एक दूसरे के साथ एक बल के साथ बातचीत करने की क्षमता भी रखते हैं जो दूरी के वर्ग के साथ विपरीत रूप से घटते हैं, लेकिन यह बल गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक है। इसलिए। हाइड्रोजन परमाणु में, चित्र 91 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है, इलेक्ट्रॉन नाभिक (प्रोटॉन) की ओर आकर्षित होता है, जिसका बल गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल से 101" गुना अधिक होता है।

यदि कण आपस में उन बलों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं जो दूरी के साथ धीरे-धीरे कम होते जाते हैं और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक होते हैं, तो इन कणों को विद्युत आवेश कहा जाता है। कणों को स्वयं आवेशित कहा जाता है। विद्युत आवेश के बिना कण होते हैं, लेकिन कण के बिना विद्युत आवेश नहीं होता है।

आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया विद्युत चुम्बकीय कहलाती है। विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है जो विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करती है, जैसे द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करता है।

एक प्राथमिक कण का विद्युत आवेश कण में एक विशेष "तंत्र" नहीं है, जिसे इससे हटाया जा सकता है, इसके घटक भागों में विघटित किया जा सकता है और फिर से जोड़ा जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉन और अन्य कणों पर विद्युत आवेश की उपस्थिति का अर्थ केवल अस्तित्व है

उनके बीच कुछ बल बातचीत। लेकिन हम, संक्षेप में, चार्ज के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं, अगर हम इन इंटरैक्शन के नियमों को नहीं जानते हैं। चार्ज के बारे में हमारी समझ में बातचीत के नियमों का ज्ञान शामिल होना चाहिए। ये नियम सरल नहीं हैं, इन्हें चंद शब्दों में बयान करना नामुमकिन है। यही कारण है कि विद्युत आवेश क्या है, इसकी पर्याप्त रूप से संतोषजनक संक्षिप्त परिभाषा देना असंभव है।

विद्युत आवेश के दो संकेत।सभी पिंडों में द्रव्यमान होता है और इसलिए एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। आवेशित पिंड एक दूसरे को आकर्षित और प्रतिकर्षित कर सकते हैं। 7 वीं कक्षा के भौतिकी पाठ्यक्रम से परिचित इस सबसे महत्वपूर्ण तथ्य का अर्थ है कि प्रकृति में विपरीत संकेतों के विद्युत आवेश वाले कण होते हैं। आवेश के समान चिन्ह वाले कण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, और विभिन्न चिन्हों के साथ वे आकर्षित होते हैं।

प्राथमिक कणों का आवेश - प्रोटॉन, जो सभी परमाणु नाभिक का हिस्सा होते हैं, धनात्मक कहलाते हैं, और इलेक्ट्रॉनों के आवेश को ऋणात्मक कहते हैं। सकारात्मक और नकारात्मक आरोपों के बीच कोई आंतरिक अंतर नहीं हैं। यदि कण आवेशों के संकेतों को उलट दिया जाता, तो विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की प्रकृति बिल्कुल भी नहीं बदलती।

मौलिक प्रभार।इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के अलावा, कई अन्य प्रकार के आवेशित प्राथमिक कण होते हैं। लेकिन केवल इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन ही मुक्त अवस्था में अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। शेष आवेशित कण एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से से भी कम जीवित रहते हैं। वे तेज प्राथमिक कणों के टकराव के दौरान पैदा होते हैं और एक नगण्य समय के लिए अस्तित्व में होते हैं, क्षय होते हैं, अन्य कणों में बदल जाते हैं। आप इन कणों से X कक्षा में परिचित होंगे।

न्यूट्रॉन ऐसे कण होते हैं जिनमें विद्युत आवेश नहीं होता है। इसका द्रव्यमान केवल प्रोटॉन के द्रव्यमान से थोड़ा अधिक होता है। न्यूट्रॉन, प्रोटॉन के साथ, परमाणु नाभिक का हिस्सा हैं।

यदि एक प्राथमिक कण में एक आवेश होता है, तो इसका मूल्य, जैसा कि कई प्रयोगों द्वारा दिखाया गया है, कड़ाई से परिभाषित किया गया है (इन प्रयोगों में से एक - मिलिकन और Ioffe का अनुभव - ग्रेड VII के लिए एक पाठ्यपुस्तक में वर्णित किया गया था)

एक न्यूनतम आवेश होता है, जिसे प्राथमिक कहा जाता है, जो सभी आवेशित प्राथमिक कणों के पास होता है। प्राथमिक कणों के आवेश केवल संकेतों में भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन से आवेश के भाग को अलग करना असंभव है।

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चार्ज की एक संक्षिप्त परिभाषा देना असंभव है जो सभी प्रकार से संतोषजनक हो। हम बहुत जटिल संरचनाओं और प्रक्रियाओं के लिए समझने योग्य स्पष्टीकरण खोजने के आदी हैं, जैसे परमाणु, तरल क्रिस्टल, वेगों पर अणुओं का वितरण, और इसी तरह। लेकिन सबसे बुनियादी, मौलिक अवधारणाओं, सरल लोगों में अविभाज्य, आज विज्ञान के अनुसार, किसी भी आंतरिक तंत्र से रहित, संक्षेप में संतोषजनक तरीके से नहीं समझाया जा सकता है। खासकर अगर वस्तुओं को हमारी इंद्रियों द्वारा सीधे नहीं माना जाता है। यह ऐसी मूलभूत अवधारणाओं के लिए है कि विद्युत आवेश संबंधित है।

आइए पहले यह पता लगाने की कोशिश करें कि विद्युत आवेश क्या है, लेकिन कथन के पीछे क्या छिपा है, किसी दिए गए शरीर या कण में विद्युत आवेश होता है।

आप जानते हैं कि सभी पिंड सबसे छोटे, अविभाज्य से सरल (जहाँ तक विज्ञान अब तक ज्ञात हैं) कणों से बने हैं, जिन्हें इसलिए प्राथमिक कहा जाता है। सभी प्राथमिक कणों में द्रव्यमान होता है और इसी के कारण वे एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, उनके बीच की दूरी बढ़ने पर आकर्षण बल अपेक्षाकृत धीरे-धीरे कम हो जाता है: दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती। इसके अलावा, अधिकांश प्राथमिक कण, हालांकि सभी नहीं, एक दूसरे के साथ एक बल के साथ बातचीत करने की क्षमता रखते हैं जो दूरी के वर्ग के साथ विपरीत रूप से घटते हैं, लेकिन यह बल एक बड़ी संख्या है, गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक है। तो, हाइड्रोजन परमाणु में, चित्र 1 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है, इलेक्ट्रॉन नाभिक (प्रोटॉन) की ओर आकर्षित होता है, जिसका बल गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल से 1039 गुना अधिक होता है।

यदि कण आपस में उन बलों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं जो दूरी के साथ धीरे-धीरे कम होते जाते हैं और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना अधिक होते हैं, तो इन कणों को विद्युत आवेश कहा जाता है। कणों को स्वयं आवेशित कहा जाता है। विद्युत आवेश के बिना कण होते हैं, लेकिन कण के बिना विद्युत आवेश नहीं होता है।

आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया विद्युत चुम्बकीय कहलाती है। जब हम कहते हैं कि इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन विद्युत रूप से चार्ज होते हैं, तो इसका मतलब है कि वे एक निश्चित प्रकार (विद्युत चुम्बकीय) की बातचीत करने में सक्षम हैं, और कुछ भी नहीं। कणों पर आवेश की अनुपस्थिति का अर्थ है कि यह इस तरह की बातचीत का पता नहीं लगाता है। विद्युत आवेश विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करता है, जैसे द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं की तीव्रता को निर्धारित करता है। विद्युत आवेश प्राथमिक कणों (द्रव्यमान के बाद) की दूसरी सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, जो आसपास की दुनिया में उनके व्यवहार को निर्धारित करता है।

इस तरह

आवेशएक भौतिक अदिश राशि है जो विद्युत चुम्बकीय बल अंतःक्रियाओं में प्रवेश करने के लिए कणों या निकायों की संपत्ति की विशेषता है।

विद्युत आवेश को q या Q अक्षरों से निरूपित किया जाता है।

जिस तरह यांत्रिकी में अक्सर एक भौतिक बिंदु की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जिससे कई समस्याओं के समाधान को सरल बनाना संभव हो जाता है, जब आवेशों की परस्पर क्रिया का अध्ययन करते हुए, एक बिंदु आवेश की अवधारणा प्रभावी हो जाती है। एक बिंदु आवेश एक आवेशित पिंड होता है जिसका आयाम इस पिंड से अवलोकन के बिंदु और अन्य आवेशित पिंडों की दूरी से बहुत छोटा होता है। विशेष रूप से, यदि हम दो बिंदु आवेशों की परस्पर क्रिया के बारे में बात करते हैं, तो हम यह मान लेते हैं कि विचाराधीन दो आवेशित निकायों के बीच की दूरी उनके रैखिक आयामों की तुलना में बहुत अधिक है।

एक प्राथमिक कण का विद्युत आवेश

एक प्राथमिक कण का विद्युत आवेश एक कण में एक विशेष "तंत्र" नहीं होता है जिसे इससे हटाया जा सकता है, इसके घटक भागों में विघटित किया जा सकता है और फिर से जोड़ा जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉन और अन्य कणों में एक विद्युत आवेश की उपस्थिति का अर्थ केवल उनके बीच कुछ निश्चित अंतःक्रियाओं का अस्तित्व है।

प्रकृति में, विपरीत संकेतों के आवेश वाले कण होते हैं। प्रोटॉन के आवेश को धनात्मक तथा इलेक्ट्रॉन के आवेश को ऋणात्मक कहते हैं। किसी कण के आवेश के धनात्मक चिन्ह का यह अर्थ नहीं है कि उसके विशेष लाभ हैं। दो संकेतों के आवेशों की शुरूआत केवल इस तथ्य को व्यक्त करती है कि आवेशित कण आकर्षित और प्रतिकर्षित कर सकते हैं। आवेश के समान चिन्ह वाले कण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, और विभिन्न चिन्हों के साथ वे आकर्षित होते हैं।

अब दो प्रकार के विद्युत आवेशों के अस्तित्व के कारणों का कोई स्पष्टीकरण नहीं है। किसी भी स्थिति में, धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के बीच कोई मूलभूत अंतर नहीं पाया जाता है। यदि कणों के विद्युत आवेशों के संकेतों को उलट दिया जाए, तो प्रकृति में विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की प्रकृति नहीं बदलेगी।

ब्रह्मांड में सकारात्मक और नकारात्मक आरोपों की बहुत अच्छी तरह से भरपाई की जाती है। और यदि ब्रह्मांड परिमित है, तो इसका कुल विद्युत आवेश, सभी संभावना में, शून्य के बराबर है।

सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि सभी प्राथमिक कणों का विद्युत आवेश निरपेक्ष मान में समान होता है। एक न्यूनतम आवेश होता है, जिसे प्राथमिक कहा जाता है, जो सभी आवेशित प्राथमिक कणों के पास होता है। चार्ज सकारात्मक हो सकता है, एक प्रोटॉन की तरह, या नकारात्मक, एक इलेक्ट्रॉन की तरह, लेकिन चार्ज मॉड्यूलस सभी मामलों में समान होता है।

उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन से आवेश के भाग को अलग करना असंभव है। यह शायद सबसे आश्चर्यजनक बात है। कोई भी आधुनिक सिद्धांत यह नहीं बता सकता कि सभी कणों के आवेश समान क्यों हैं, और न्यूनतम विद्युत आवेश के मूल्य की गणना नहीं कर सकते। यह विभिन्न प्रयोगों की सहायता से प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है।

1960 के दशक में, नए खोजे गए प्राथमिक कणों की संख्या में खतरनाक रूप से वृद्धि होने के बाद, एक परिकल्पना सामने रखी गई थी कि सभी दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कण मिश्रित होते हैं। अधिक मौलिक कणों को क्वार्क कहा जाता था। यह आश्चर्यजनक निकला कि क्वार्क में एक भिन्नात्मक विद्युत आवेश होना चाहिए: प्राथमिक आवेश का 1/3 और 2/3। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के निर्माण के लिए दो प्रकार के क्वार्क पर्याप्त हैं। और उनकी अधिकतम संख्या, जाहिरा तौर पर, छह से अधिक नहीं है।

विद्युत आवेश की इकाई