एक कमजोर बातचीत क्या है। प्रकृति में बल

यह तीसरी मौलिक बातचीत है जो केवल सूक्ष्म जगत में मौजूद है। यह कुछ फर्मियन कणों के दूसरों में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार है, जबकि कमजोर रूप से बातचीत करने वाले पेप्टान और क्वार्क का रंग नहीं बदलता है। कमजोर अंतःक्रिया का एक विशिष्ट उदाहरण बीटा क्षय प्रक्रिया है, जिसके दौरान एक मुक्त न्यूट्रॉन औसतन 15 मिनट में एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो में विघटित हो जाता है। क्षय एक फ्लेवर क्वार्क डी के न्यूट्रॉन के अंदर एक फ्लेवर क्वार्क यू में परिवर्तन के कारण होता है। उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन कुल विद्युत आवेश के संरक्षण को सुनिश्चित करता है, और एंटीन्यूट्रिनो सिस्टम की कुल यांत्रिक गति के संरक्षण की अनुमति देता है।

मजबूत बातचीत

मजबूत बल का मुख्य कार्य क्वार्क और एंटीक्वार्क को हैड्रॉन में मिलाना है। मजबूत अंतःक्रियाओं का सिद्धांत सृजन की प्रक्रिया में है। यह एक विशिष्ट क्षेत्र सिद्धांत है और इसे क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स कहा जाता है। इसकी प्रारंभिक स्थिति तीन प्रकार के रंग आवेशों (लाल, नीला, हरा) के अस्तित्व का अभिधारणा है, जो मजबूत अंतःक्रिया में क्वार्कों को संयोजित करने के लिए पदार्थ में निहित क्षमता को व्यक्त करता है। प्रत्येक क्वार्क में ऐसे आवेशों का कुछ संयोजन होता है, लेकिन उनका पूर्ण पारस्परिक मुआवजा नहीं होता है, और क्वार्क का एक परिणामी रंग होता है, अर्थात यह अन्य क्वार्क के साथ दृढ़ता से बातचीत करने की क्षमता रखता है। लेकिन जब तीन क्वार्क, या एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क, एक हैड्रॉन बनाने के लिए संयोजित होते हैं, तो इसमें रंग आवेशों का कुल संयोजन ऐसा होता है कि हैड्रॉन समग्र रूप से रंग तटस्थ होता है। रंग शुल्क अपने अंतर्निहित क्वांटा - बोसॉन के साथ फ़ील्ड बनाते हैं। क्वार्क और (या) एंटीक्वार्क के बीच आभासी रंग बोसॉन का आदान-प्रदान मजबूत बातचीत के लिए भौतिक आधार के रूप में कार्य करता है। क्वार्क और रंग परस्पर क्रिया की खोज से पहले, परमाणु बातचीत को मौलिक माना जाता था, परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एकजुट करना। पदार्थ के क्वार्क स्तर की खोज के साथ, मजबूत अंतःक्रिया को क्वार्कों के बीच रंग अंतःक्रिया के रूप में समझा जाने लगा जो हैड्रोन में संयोजित होती हैं। परमाणु बलों को अब मौलिक नहीं माना जाता है, उन्हें किसी तरह रंगीन ताकतों के माध्यम से व्यक्त किया जाना चाहिए। लेकिन यह करना आसान नहीं है, क्योंकि बैरियन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) जो नाभिक बनाते हैं, आमतौर पर रंग तटस्थ होते हैं। सादृश्य से, हम याद कर सकते हैं कि परमाणु समग्र रूप से विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, लेकिन आणविक स्तर पर, रासायनिक बल दिखाई देते हैं, जिन्हें विद्युत परमाणु बलों की गूँज माना जाता है।

माना जाता है कि चार प्रकार की मौलिक बातचीत पदार्थ की गति के अन्य सभी ज्ञात रूपों के अंतर्गत आती है, जिनमें विकास के उच्चतम चरणों में उत्पन्न हुए हैं। गति के किसी भी जटिल रूप, जब संरचनात्मक घटकों में विघटित हो जाते हैं, तो इन मूलभूत अंतःक्रियाओं के जटिल संशोधनों के रूप में पाए जाते हैं।

2. "महान एकीकरण" के सिद्धांत के विकासवादी निर्माण से पहले कणों की बातचीत पर वैज्ञानिक विचारों का विकास

ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी एक ऐसा सिद्धांत है जो विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और कमजोर बातचीत को जोड़ती है। "भव्य एकीकरण" के सिद्धांत का उल्लेख करते हुए, यह तथ्य सामने आता है कि प्रकृति में मौजूद सभी बल एक सार्वभौमिक मौलिक शक्ति की अभिव्यक्ति हैं। ऐसे कई विचार हैं जो यह मानने का कारण देते हैं कि हमारे ब्रह्मांड को जन्म देने वाले बिग बैंग के समय केवल यही बल मौजूद था। हालांकि, समय के साथ, ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, जिसका अर्थ है कि यह ठंडा हो गया, और एकल बल कई अलग-अलग लोगों में विभाजित हो गया, जिसे अब हम देख रहे हैं। "भव्य एकीकरण" के सिद्धांत को एक सार्वभौमिक बल की अभिव्यक्ति के रूप में विद्युत चुम्बकीय, मजबूत, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण बलों का वर्णन करना चाहिए। पहले से ही कुछ प्रगति हुई है: वैज्ञानिकों ने एक सिद्धांत बनाने में कामयाबी हासिल की है जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत को जोड़ती है। हालांकि, "महान एकीकरण" के सिद्धांत पर मुख्य कार्य अभी भी आगे है।

आधुनिक कण भौतिकी को उन मुद्दों पर चर्चा करने के लिए मजबूर किया जाता है, जो वास्तव में प्राचीन विचारकों को भी चिंतित करते हैं। इन कणों से बने कणों और रासायनिक परमाणुओं की उत्पत्ति क्या है? और ब्रह्मांड, ब्रह्मांड जिसे हम देखते हैं, कणों से कैसे बनाया जा सकता है, चाहे हम उन्हें कैसे भी कहें? और एक बात और - क्या ब्रह्मांड बनाया गया था, या यह अनंत काल से अस्तित्व में है? यदि यह सही प्रश्न है, तो विचार के ऐसे कौन से तरीके हैं जिनसे ठोस उत्तर मिल सकते हैं? ये सभी प्रश्न अस्तित्व के सच्चे सिद्धांतों की खोज के समान हैं, इन सिद्धांतों की प्रकृति के बारे में प्रश्न हैं।

ब्रह्मांड के बारे में हम जो कुछ भी कहते हैं, एक बात स्पष्ट है कि प्राकृतिक दुनिया में सब कुछ किसी न किसी तरह कणों से बना है। लेकिन इस रचना को कैसे समझा जाए? यह ज्ञात है कि कण परस्पर क्रिया करते हैं - वे एक दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं। कण भौतिकी विभिन्न अंतःक्रियाओं का अध्ययन करती है। [पॉपर के। ज्ञान और अज्ञानता के स्रोतों पर // Vopr। प्राकृतिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी का इतिहास, 1992, नंबर 3, पी। 32.]

18वीं-19वीं शताब्दी में विद्युतचुंबकीय संपर्क ने विशेष ध्यान आकर्षित किया। विद्युतचुंबकीय और गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं के बीच समानताएं और अंतर पाए गए। गुरुत्वाकर्षण की तरह, विद्युत चुम्बकीय संपर्क बल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। लेकिन, गुरुत्वाकर्षण के विपरीत, विद्युत चुम्बकीय "गुरुत्वाकर्षण" न केवल कणों (आवेश के संकेत में भिन्न) को आकर्षित करता है, बल्कि उन्हें एक दूसरे (समान रूप से आवेशित कण) से भी दूर करता है। और सभी कण विद्युत आवेश के वाहक नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, इस संबंध में फोटॉन और न्यूट्रॉन तटस्थ हैं। XIX सदी के 50 के दशक में। डीसी मैक्सवेल (1831-1879) के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत ने विद्युत और चुंबकीय घटनाओं को एकीकृत किया और इस तरह विद्युत चुम्बकीय बलों की कार्रवाई को स्पष्ट किया। [ग्रुनबाम ए। भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान में उत्पत्ति बनाम सृजन (आधुनिक भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान के धार्मिक विकृतियां)। - क्यू। दर्शन, 1995, संख्या 2, पृ. उन्नीस।]

रेडियोधर्मिता की घटना के अध्ययन से कणों के बीच एक विशेष प्रकार की बातचीत की खोज हुई, जिसे कमजोर बातचीत कहा जाता था। चूंकि यह खोज बीटा रेडियोधर्मिता के अध्ययन से संबंधित है, इसलिए इस अंतःक्रिया को बीटा क्षय कहा जा सकता है। हालांकि, भौतिक साहित्य में यह कमजोर बातचीत के बारे में बात करने के लिए प्रथागत है - यह विद्युत चुम्बकीय से कमजोर है, हालांकि यह गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत मजबूत है। इस खोज को डब्ल्यू. पाउली (1900-1958) के शोध द्वारा सुगम बनाया गया, जिन्होंने भविष्यवाणी की थी कि बीटा क्षय के दौरान, एक तटस्थ कण निकलता है, जो न्यूट्रिनो नामक ऊर्जा के संरक्षण के कानून के स्पष्ट उल्लंघन की भरपाई करता है। और इसके अलावा, ई। फर्मी (1901-1954) के अध्ययन ने कमजोर अंतःक्रियाओं की खोज में योगदान दिया, जिन्होंने अन्य भौतिकविदों के साथ सुझाव दिया कि इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो नाभिक में मौजूद नहीं हैं, इसलिए बोलने के लिए, समाप्त रूप में, पहले वे रेडियोधर्मी नाभिक छोड़ देते हैं, लेकिन विकिरण प्रक्रिया के दौरान बनते हैं। [ग्रुनबाम ए। भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान में उत्पत्ति बनाम सृजन (आधुनिक भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान के धार्मिक विकृतियां)। - क्यू। दर्शन, 1995, संख्या 2, पृ. 21.]

अंत में, चौथी बातचीत इंट्रान्यूक्लियर प्रक्रियाओं से संबंधित निकली। मजबूत अंतःक्रिया कहा जाता है, यह खुद को इंट्रान्यूक्लियर कणों - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के आकर्षण के रूप में प्रकट करता है। अपने बड़े आकार के कारण यह अपार ऊर्जा का स्रोत बन जाता है।

चार प्रकार की अंतःक्रियाओं के अध्ययन ने उनके गहरे संबंध की खोज के मार्ग का अनुसरण किया। इस अस्पष्ट पर, कई मायनों में अस्पष्ट पथ, केवल समरूपता के सिद्धांत ने जांच को निर्देशित किया और विभिन्न प्रकार की बातचीत के कथित संबंधों की पहचान की।

ऐसे कनेक्शनों को प्रकट करने के लिए, एक विशेष प्रकार की समरूपता की खोज की ओर मुड़ना आवश्यक था। इस प्रकार की समरूपता का एक सरल उदाहरण लिफ्ट की ऊंचाई पर भार उठाते समय किए गए कार्य की निर्भरता है। खर्च की गई ऊर्जा ऊंचाई के अंतर पर निर्भर करती है, लेकिन चढ़ाई पथ की प्रकृति पर निर्भर नहीं करती है। केवल ऊंचाई का अंतर महत्वपूर्ण है और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम किस स्तर से माप शुरू करते हैं। यह कहा जा सकता है कि हम यहां संदर्भ बिंदु की पसंद के संबंध में समरूपता के साथ काम कर रहे हैं।

इसी तरह, आप विद्युत क्षेत्र में विद्युत आवेश की गति की ऊर्जा की गणना कर सकते हैं। यहां ऊंचाई का एनालॉग क्षेत्र वोल्टेज या, अन्यथा, विद्युत क्षमता है। चार्ज की गति के दौरान खर्च की गई ऊर्जा केवल क्षेत्र के अंतरिक्ष में अंत और प्रारंभ बिंदुओं के बीच संभावित अंतर पर निर्भर करेगी। हम यहां तथाकथित गेज या, दूसरे शब्दों में, स्केल समरूपता के साथ काम कर रहे हैं। विद्युत क्षेत्र से संबंधित गेज समरूपता विद्युत आवेश के संरक्षण के नियम से निकटता से संबंधित है।

गेज समरूपता सबसे महत्वपूर्ण उपकरण निकला जो प्राथमिक कणों के सिद्धांत में कई कठिनाइयों को हल करने की संभावना को जन्म देता है और विभिन्न प्रकार की बातचीत को एकजुट करने के कई प्रयासों में होता है। उदाहरण के लिए, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, विभिन्न विचलन उत्पन्न होते हैं। इन विचलनों को समाप्त किया जा सकता है क्योंकि तथाकथित पुनर्सामान्यीकरण प्रक्रिया, जो सिद्धांत की कठिनाइयों को समाप्त करती है, गेज समरूपता से निकटता से संबंधित है। यह विचार प्रकट होता है कि न केवल विद्युत चुम्बकीय, बल्कि अन्य अंतःक्रियाओं के सिद्धांत के निर्माण में कठिनाइयों को दूर किया जा सकता है यदि अन्य, छिपी समरूपता को खोजना संभव हो।

गेज समरूपता एक सामान्यीकृत चरित्र ले सकती है और किसी भी बल क्षेत्र से संबंधित हो सकती है। 1960 के दशक के अंत में हार्वर्ड यूनिवर्सिटी से एस वेनबर्ग (बी। 1933) और इंपीरियल कॉलेज लंदन से ए। सलाम (बी। 1926), एस। ग्लासो (बी। 1932) के काम पर भरोसा करते हुए, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत का एक सैद्धांतिक एकीकरण किया। उन्होंने गेज समरूपता के विचार और इस विचार से संबंधित गेज क्षेत्र की अवधारणा का उपयोग किया। [यकुशेव ए.एस. आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की बुनियादी अवधारणाएँ। - एम।, फैक्ट-एम, 2001, पी। 29.]

विद्युत चुम्बकीय संपर्क के लिए, गेज समरूपता का सबसे सरल रूप लागू होता है। यह पता चला कि कमजोर बातचीत की समरूपता विद्युत चुम्बकीय की तुलना में अधिक जटिल है। यह जटिलता स्वयं प्रक्रिया की जटिलता के कारण है, इसलिए बोलने के लिए, कमजोर बातचीत का तंत्र।

कमजोर अंतःक्रिया की प्रक्रिया में, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन का क्षय होता है। इस प्रक्रिया में न्यूट्रॉन, प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो जैसे कण भाग ले सकते हैं। इसके अलावा, कमजोर अंतःक्रिया के कारण, कणों का पारस्परिक परिवर्तन होता है।

"महान एकीकरण" के सिद्धांत के वैचारिक प्रावधान

आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकी में, दो नई वैचारिक योजनाओं ने स्वर सेट किया: तथाकथित "ग्रैंड यूनिफाइड" सिद्धांत और सुपरसिमेट्री।

ये वैज्ञानिक दिशाएँ एक साथ एक बहुत ही आकर्षक विचार की ओर ले जाती हैं, जिसके अनुसार प्रकृति अंततः किसी न किसी प्रकार की महाशक्ति की क्रिया के अधीन होती है, जो स्वयं को विभिन्न "व्यक्तियों" में प्रकट करती है। यह बल हमारे ब्रह्मांड को बनाने और इसे प्रकाश, ऊर्जा, पदार्थ और संरचना के साथ संपन्न करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली है। लेकिन महाशक्ति सिर्फ एक रचनात्मक सिद्धांत से कहीं अधिक है। इसमें, पदार्थ, अंतरिक्ष-समय और अंतःक्रिया एक अविभाज्य सामंजस्यपूर्ण पूरे में विलीन हो जाती है, जिससे ब्रह्मांड की ऐसी एकता उत्पन्न होती है जिसकी पहले किसी ने कल्पना भी नहीं की थी। विज्ञान का उद्देश्य अनिवार्य रूप से ऐसी एकता की खोज करना है। [ओविचिनिकोव एन.एफ. संरचना और समरूपता // सिस्टम रिसर्च, एम।, 1969, पी। 137.]

इसके आधार पर, एक एकल वर्णनात्मक योजना के ढांचे के भीतर चेतन और निर्जीव प्रकृति की सभी घटनाओं के एकीकरण में एक निश्चित विश्वास है। आज तक, प्रकृति में चार मूलभूत अंतःक्रियाओं या चार बलों को जाना जाता है, जो प्राथमिक कणों के सभी ज्ञात अंतःक्रियाओं के लिए जिम्मेदार हैं - मजबूत, कमजोर, विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण बातचीत। मजबूत अंतःक्रियाएं क्वार्कों को एक साथ बांधती हैं। कुछ प्रकार के परमाणु क्षय के लिए कमजोर अंतःक्रियाएं जिम्मेदार होती हैं। विद्युत चुम्बकीय बल विद्युत आवेशों के बीच कार्य करते हैं, और गुरुत्वाकर्षण बल द्रव्यमान के बीच कार्य करते हैं। इन अंतःक्रियाओं की उपस्थिति हमारे आसपास की दुनिया के निर्माण के लिए एक पर्याप्त और आवश्यक शर्त है। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के बिना, न केवल कोई आकाशगंगा, तारे और ग्रह नहीं होंगे, बल्कि ब्रह्मांड उत्पन्न नहीं हो सकता था - आखिरकार, ब्रह्मांड और बिग बैंग के विस्तार की अवधारणाएं, जहां से अंतरिक्ष-समय की उत्पत्ति होती है, आधारित हैं। गुरुत्वाकर्षण पर। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन के बिना, कोई परमाणु, कोई रसायन या जीव विज्ञान नहीं होगा, और कोई सौर ताप और प्रकाश नहीं होगा। मजबूत परमाणु बातचीत के बिना, नाभिक मौजूद नहीं होगा, और इसलिए परमाणु और अणु, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान, और तारे और सूर्य परमाणु ऊर्जा के कारण गर्मी और प्रकाश उत्पन्न नहीं कर सके।

यहां तक कि कमजोर परमाणु बल भी ब्रह्मांड के निर्माण में भूमिका निभाते हैं। उनके बिना, सूर्य और सितारों में परमाणु प्रतिक्रियाएं असंभव होंगी, जाहिर है, सुपरनोवा विस्फोट नहीं होंगे, और जीवन के लिए आवश्यक भारी तत्व ब्रह्मांड में फैल नहीं सकते थे। जीवन का अस्तित्व भी नहीं हो सकता है। यदि हम इस राय से सहमत हैं कि ये सभी चार पूरी तरह से अलग-अलग अंतःक्रियाएं, जिनमें से प्रत्येक जटिल संरचनाओं के उद्भव और पूरे ब्रह्मांड के विकास को निर्धारित करने के लिए अपने तरीके से जरूरी है, एक साधारण सुपरफोर्स द्वारा उत्पन्न होती हैं, तो अस्तित्व का अस्तित्व एक मौलिक कानून जो जीवित और निर्जीव प्रकृति दोनों में संचालित होता है, संदेह से परे है। आधुनिक शोध से पता चलता है कि एक समय में इन चार बलों को एक में जोड़ा जा सकता था।

यह बिग बैंग के तुरंत बाद प्रारंभिक ब्रह्मांड के युग की विशाल ऊर्जाओं की विशेषता पर संभव था। वास्तव में, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के एकीकरण के सिद्धांत की पहले ही प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जा चुकी है। "ग्रैंड यूनिफिकेशन" के सिद्धांतों को इन इंटरैक्शन को मजबूत लोगों के साथ जोड़ना चाहिए, और "ऑल दैट इज़" के सिद्धांतों को सभी चार मौलिक इंटरैक्शन को एकीकृत तरीके से एक इंटरैक्शन की अभिव्यक्तियों के रूप में वर्णित करना चाहिए। ब्रह्मांड का ऊष्मीय इतिहास, 10-43 सेकंड से शुरू। बिग बैंग के बाद से आज तक, यह दर्शाता है कि बिग बैंग के लगभग 1 मिनट बाद ब्रह्मांड में अधिकांश हीलियम -4, हीलियम -3, ड्यूटेरॉन (ड्यूटेरियम का नाभिक - हाइड्रोजन का एक भारी समस्थानिक) और लिथियम -7 का निर्माण हुआ था। .

लाखों या अरबों साल बाद सितारों के अंदर भारी तत्व दिखाई दिए, और जीवन का उद्भव विकसित ब्रह्मांड के अंतिम चरण से मेल खाता है। किए गए सैद्धांतिक विश्लेषण के आधार पर और एक कोड-आवृत्ति कम-ऊर्जा प्रवाह की कार्रवाई की शर्तों के तहत संतुलन से दूर काम कर रहे विघटनकारी प्रणालियों के कंप्यूटर सिमुलेशन के परिणामों के आधार पर, हमने निष्कर्ष निकाला कि ब्रह्मांड में दो समानांतर प्रक्रियाएं हैं - एन्ट्रॉपी और जानकारी। इसके अलावा, पदार्थ के विकिरण में परिवर्तन की एन्ट्रापी प्रक्रिया प्रमुख नहीं है। ["महान एकीकरण" का सोलातोव वीके थ्योरी। - एम।, पोस्टस्क्रिप्ट, 2000, पी। 38.]

इन शर्तों के तहत, पदार्थ का एक नया प्रकार का विकासवादी स्व-संगठन उत्पन्न होता है, जो सिस्टम के सुसंगत स्पेस-टाइम व्यवहार को सिस्टम के भीतर ही गतिशील प्रक्रियाओं से जोड़ता है। फिर, ब्रह्मांड के पैमाने पर, इस कानून को निम्नानुसार तैयार किया जाएगा: "यदि बिग बैंग ने 4 मौलिक इंटरैक्शन का निर्माण किया, तो ब्रह्मांड के अंतरिक्ष-समय के संगठन का आगे का विकास उनके एकीकरण से जुड़ा है। " इस प्रकार, हमारे विचार में, एन्ट्रापी वृद्धि का नियम ब्रह्मांड के अलग-अलग हिस्सों पर नहीं, बल्कि इसके विकास की पूरी प्रक्रिया पर लागू होना चाहिए। इसके गठन के समय, ब्रह्मांड को पदानुक्रम के अंतरिक्ष-समय स्तरों के अनुसार परिमाणित किया गया था, जिनमें से प्रत्येक मौलिक बातचीत में से एक से मेल खाता है। परिणामी उतार-चढ़ाव, जिसे ब्रह्मांड की एक विस्तृत तस्वीर के रूप में माना जाता है, एक निश्चित क्षण में अपने संतुलन को बहाल करने के लिए आगे बढ़ता है। आगे के विकास की प्रक्रिया एक दर्पण छवि में होती है।

दूसरे शब्दों में, अवलोकनीय ब्रह्मांड में दो प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं। एक प्रक्रिया - एंटी-एंट्रॉपी - मैक्रोक्वांटम राज्यों में पदार्थ और विकिरण के स्व-संगठन द्वारा अशांत संतुलन की बहाली से जुड़ी है (भौतिक उदाहरण के रूप में, कोई पदार्थ की ऐसी प्रसिद्ध अवस्थाओं को सुपरफ्लुइडिटी, सुपरकंडक्टिविटी और क्वांटम के रूप में उद्धृत कर सकता है) हॉल प्रभाव)। यह प्रक्रिया, जाहिरा तौर पर, सितारों में थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रक्रियाओं के निरंतर विकास, ग्रह प्रणालियों, खनिजों, वनस्पतियों, एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों के गठन को निर्धारित करती है। यह स्वतः ही जीवित जीवों के प्रगतिशील विकास के तीसरे सिद्धांत के स्व-संगठन अभिविन्यास का अनुसरण करता है।

एक अन्य प्रक्रिया प्रकृति में विशुद्ध रूप से एन्ट्रोपिक है और स्व-संगठित पदार्थ (क्षय - स्व-संगठन) के चक्रीय विकासवादी संक्रमण की प्रक्रियाओं का वर्णन करती है। यह संभव है कि ये सिद्धांत एक गणितीय उपकरण बनाने के आधार के रूप में काम कर सकते हैं जो आपको सभी चार इंटरैक्शन को एक महाशक्ति में संयोजित करने की अनुमति देता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह ठीक यही समस्या है कि वर्तमान में अधिकांश सैद्धांतिक भौतिकविदों का कब्जा है। इस सिद्धांत का और तर्क इस लेख के दायरे से बहुत दूर है और ब्रह्मांड के विकासवादी स्व-संगठन के सिद्धांत के निर्माण से जुड़ा है। इसलिए, आइए हम मुख्य निष्कर्ष निकालें और देखें कि यह जैविक प्रणालियों, उनके नियंत्रण के सिद्धांतों और सबसे महत्वपूर्ण रूप से शरीर की रोग स्थितियों के उपचार और रोकथाम के लिए नई तकनीकों के लिए कितना लागू है। सबसे पहले, हम जीवित जीवों के स्व-संगठन और विकास को बनाए रखने के सिद्धांतों और तंत्रों के साथ-साथ उनके उल्लंघन के कारणों में रुचि लेंगे, जो विभिन्न विकृति के रूप में प्रकट होते हैं।

उनमें से पहला कोड-आवृत्ति नियंत्रण का सिद्धांत है, जिसका मुख्य उद्देश्य किसी भी खुले स्व-संगठित विघटनकारी प्रणाली के भीतर ऊर्जा प्रवाह को बनाए रखना, सिंक्रनाइज़ करना और नियंत्रित करना है। जीवित जीवों के लिए इस सिद्धांत के कार्यान्वयन के लिए एक जैविक वस्तु (आणविक, उपकोशिकीय, सेलुलर, ऊतक, ऑर्गेनॉइड, जीव, जनसंख्या, बायोकेनोटिक, जैविक, परिदृश्य, बायोस्फेरिक, ब्रह्मांडीय) के प्रत्येक संरचनात्मक पदानुक्रमित स्तर पर उपस्थिति की आवश्यकता होती है। परिवर्तनीय ऊर्जा की खपत और खपत से जुड़ी प्रक्रिया, जो सिस्टम के भीतर प्रक्रियाओं की गतिविधि और अनुक्रम को निर्धारित करती है। यह तंत्र डीएनए संरचना के निर्माण और वंशानुगत जानकारी के असतत कोड के दोहराव के सिद्धांत के साथ-साथ कोशिका विभाजन और बाद में भेदभाव जैसी प्रक्रियाओं में जीवन के उद्भव के प्रारंभिक चरणों में एक केंद्रीय स्थान रखता है। जैसा कि आप जानते हैं, कोशिका विभाजन की प्रक्रिया हमेशा एक सख्त क्रम में होती है: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, टेलोफ़ेज़ और फिर एनाफ़ेज़। आप विभाजन की शर्तों का उल्लंघन कर सकते हैं, इसे रोक सकते हैं, यहां तक कि नाभिक को भी हटा सकते हैं, लेकिन अनुक्रम हमेशा संरक्षित रहेगा। एक शक के बिना, हमारा शरीर सबसे सही सिंक्रोनाइज़र से लैस है: एक तंत्रिका तंत्र जो बाहरी और आंतरिक वातावरण में थोड़े से बदलाव के प्रति संवेदनशील है, एक धीमी हास्य प्रणाली। उसी समय, इन्फ्यूसोरिया-जूता, तंत्रिका और विनोदी प्रणालियों की पूर्ण अनुपस्थिति में, जीवन, फ़ीड, उत्सर्जन, गुणा, और ये सभी जटिल प्रक्रियाएं यादृच्छिक रूप से आगे नहीं बढ़ती हैं, लेकिन सख्त अनुक्रम में: कोई भी प्रतिक्रिया अगले को पूर्व निर्धारित करती है, और वह, बदले में, अगली प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक उत्पादों को आवंटित करता है। ["महान एकीकरण" का सोलातोव वीके थ्योरी। - एम।, पोस्टस्क्रिप्ट, 2000, पी। 59.]

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आइंस्टीन के सिद्धांत ने भी प्रकृति को समझने में इतनी महत्वपूर्ण प्रगति की है कि जल्द ही प्रकृति की अन्य शक्तियों पर विचारों का संशोधन भी अनिवार्य हो गया। इस समय, एकमात्र "अन्य" बल जिसका अस्तित्व दृढ़ता से स्थापित था, विद्युत चुम्बकीय बल था। हालांकि, बाहरी तौर पर यह गुरुत्वाकर्षण जैसा बिल्कुल भी नहीं दिखता था। इसके अलावा, आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के निर्माण से कुछ दशक पहले, मैक्सवेल के सिद्धांत ने सफलतापूर्वक विद्युत चुंबकत्व का वर्णन किया, और इस सिद्धांत की वैधता पर संदेह करने का कोई कारण नहीं था।

अपने पूरे जीवन में, आइंस्टीन ने एक एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत बनाने का सपना देखा, जिसमें प्रकृति की सभी शक्तियां शुद्ध ज्यामिति के आधार पर एक साथ विलीन हो जाएं। आइंस्टीन ने अपना अधिकांश जीवन सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के निर्माण के बाद ऐसी योजना की खोज के लिए समर्पित कर दिया। हालांकि, विडंबना यह है कि आइंस्टीन के सपने को साकार करने के लिए सबसे करीबी चीज पोलिश भौतिक विज्ञानी थियोडोर कलुजा थी, जिन्होंने 1921 में वापस भौतिकी को एकीकृत करने के लिए एक नए और अप्रत्याशित दृष्टिकोण की नींव रखी, जो अभी भी अपनी दुस्साहस के साथ कल्पना को चकमा देता है। .

1930 के दशक में कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं की खोज के साथ, गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व को एकीकृत करने के विचारों ने काफी हद तक अपनी अपील खो दी है। एक सुसंगत एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत को दो नहीं, बल्कि चार बलों को शामिल करना चाहिए था। जाहिर है, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं की गहरी समझ हासिल किए बिना ऐसा नहीं किया जा सकता था। 1970 के दशक के उत्तरार्ध में, ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी (GUT) और सुपरग्रेविटी द्वारा लाई गई एक ताज़ा हवा के लिए धन्यवाद, पुराने कलुज़ा-क्लेन सिद्धांत को याद किया गया। वह "धूर्त, फैशन में तैयार" थी और इसमें आज ज्ञात सभी बातचीत शामिल थी।

GUT में, सिद्धांतकार एक अवधारणा के ढांचे के भीतर तीन अलग-अलग प्रकार के इंटरैक्शन एकत्र करने में कामयाब रहे; यह इस तथ्य के कारण है कि गेज क्षेत्रों का उपयोग करके सभी तीन इंटरैक्शन का वर्णन किया जा सकता है। गेज क्षेत्रों की मुख्य संपत्ति अमूर्त समरूपता का अस्तित्व है, जिसके लिए यह दृष्टिकोण लालित्य प्राप्त करता है और व्यापक संभावनाएं खोलता है। बल क्षेत्र समरूपता की उपस्थिति निश्चित रूप से कुछ छिपी हुई ज्यामिति की अभिव्यक्ति को इंगित करती है। जीवन में वापस लाए गए कलुजा-क्लेन सिद्धांत में, गेज क्षेत्रों की समरूपता संक्षिप्तता प्राप्त करती है - ये अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों से जुड़ी ज्यामितीय समरूपताएं हैं।

मूल संस्करण की तरह, अंतरिक्ष-समय में अतिरिक्त स्थानिक आयामों को जोड़कर सिद्धांत में अंतःक्रियाओं को पेश किया जाता है। हालांकि, चूंकि अब हमें तीन प्रकार के इंटरैक्शन को समायोजित करना है, इसलिए हमें कुछ अतिरिक्त आयामों को पेश करना होगा। जीयूटी में शामिल समरूपता संचालन की संख्या की एक साधारण गणना सात अतिरिक्त स्थानिक आयामों के साथ एक सिद्धांत की ओर ले जाती है (ताकि उनकी कुल संख्या दस तक पहुंच जाए); यदि समय को ध्यान में रखा जाए, तो पूरे अंतरिक्ष-समय के ग्यारह आयाम हैं। ["महान एकीकरण" का सोलातोव वीके थ्योरी। - एम।, पोस्टस्क्रिप्ट, 2000, पी। 69.]

क्वांटम भौतिकी के दृष्टिकोण से "भव्य एकीकरण" के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान

क्वांटम भौतिकी में, प्रत्येक लंबाई का पैमाना एक ऊर्जा (या समतुल्य द्रव्यमान) पैमाने से जुड़ा होता है। अध्ययन के तहत लंबाई का पैमाना जितना छोटा होगा, इसके लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। प्रोटॉन की क्वार्क संरचना का अध्ययन करने के लिए प्रोटॉन के द्रव्यमान के कम से कम दस गुना के बराबर ऊर्जा की आवश्यकता होती है। महान एकीकरण के अनुरूप द्रव्यमान ऊर्जा पैमाने पर बहुत अधिक है। यदि हम कभी इतना विशाल द्रव्यमान (ऊर्जा) प्राप्त करने में सफल हो जाते हैं, जो हम आज से बहुत दूर हैं, तो एक्स-कणों की दुनिया का अध्ययन करना संभव होगा, जिसमें क्वार्क और लेप्टान के बीच के भेद मिट जाते हैं।

7-गोले में "अंदर" घुसने और अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों का पता लगाने के लिए किस प्रकार की ऊर्जा की आवश्यकता होती है? कलुजा-क्लेन सिद्धांत के अनुसार, महा एकीकरण के पैमाने को पार करने और 10 19 प्रोटॉन द्रव्यमान के बराबर ऊर्जा तक पहुंचने की आवश्यकता है। केवल ऐसी अकल्पनीय रूप से विशाल ऊर्जाओं के साथ ही अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों की अभिव्यक्तियों का प्रत्यक्ष रूप से निरीक्षण करना संभव होगा।

इस विशाल मूल्य - 10 19 प्रोटॉन द्रव्यमान - को प्लैंक द्रव्यमान कहा जाता है, क्योंकि इसे पहली बार क्वांटम सिद्धांत के निर्माता मैक्स प्लैंक द्वारा पेश किया गया था। प्लैंक द्रव्यमान के अनुरूप ऊर्जा के साथ, प्रकृति में सभी चार अंतःक्रियाएं एक ही सुपरफोर्स में विलीन हो जाएंगी, और दस स्थानिक आयाम पूरी तरह बराबर होंगे। यदि पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा को केंद्रित करना संभव होता, "प्लांक द्रव्यमान की उपलब्धि सुनिश्चित करना, तो अंतरिक्ष का पूर्ण आयाम अपने सभी वैभव में प्रकट होगा। [यकुशेव ए.एस. आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की मूल अवधारणाएँ। - एम।, तथ्य -एम, 2001, पी. 122.]

कल्पना पर खुली लगाम देकर कोई कल्पना कर सकता है कि एक दिन मानवता महाशक्ति पर हावी हो जाएगी। यदि ऐसा हुआ, तो हम प्रकृति पर अधिकार प्राप्त कर लेंगे, क्योंकि महाशक्ति अंततः सभी अंतःक्रियाओं और सभी भौतिक वस्तुओं को जन्म देती है; इस अर्थ में, यह सभी चीजों का मूल सिद्धांत है। महाशक्ति में महारत हासिल करने के बाद, हम अंतरिक्ष और समय की संरचना को बदल सकते हैं, शून्य को अपने तरीके से मोड़ सकते हैं और पदार्थ को क्रम में रख सकते हैं। महाशक्ति को नियंत्रित करके, हम कणों का निर्माण या परिवर्तन कर सकते हैं, जिससे पदार्थ के नए विदेशी रूप उत्पन्न हो सकते हैं। हम अंतरिक्ष के आयाम में भी हेरफेर कर सकते हैं, अकल्पनीय गुणों के साथ विचित्र कृत्रिम दुनिया बना सकते हैं। हम वास्तव में ब्रह्मांड के स्वामी होंगे!

लेकिन यह कैसे हासिल किया जा सकता है? सबसे पहले, आपको पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता है। हम किस बारे में बात कर रहे हैं, इसका अंदाजा लगाने के लिए, याद रखें कि 3 किमी लंबा स्टैनफोर्ड में रैखिक त्वरक, इलेक्ट्रॉनों को 20 प्रोटॉन द्रव्यमान के बराबर ऊर्जा में त्वरित करता है। प्लैंक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, त्वरक को 10 18 के कारक से बढ़ाया जाना चाहिए, जिससे यह आकाशगंगा (लगभग एक लाख प्रकाश वर्ष) का आकार बना सके। ऐसी परियोजना उनमें से एक नहीं है जिसे निकट भविष्य में लागू किया जा सकता है। [व्हीलर जेए क्वांटम एंड यूनिवर्स // एस्ट्रोफिजिक्स, क्वांटा एंड थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी, एम।, 1982, पी। 276.]

ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी में ऊर्जा के तीन अलग-अलग थ्रेसहोल्ड या स्केल हैं। सबसे पहले, यह वेनबर्ग-सलाम थ्रेशोल्ड है, जो लगभग 90 प्रोटॉन द्रव्यमान के बराबर है, जिसके ऊपर विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाएं एक एकल इलेक्ट्रोवीक में विलीन हो जाती हैं। दूसरा पैमाना, 10 14 प्रोटॉन द्रव्यमान के अनुरूप, महान एकीकरण और उस पर आधारित नई भौतिकी की विशेषता है। अंत में, अंतिम पैमाना, प्लैंक द्रव्यमान, जो 1019 प्रोटॉन द्रव्यमान के बराबर है, सभी अंतःक्रियाओं के पूर्ण एकीकरण से मेल खाता है, जिसके परिणामस्वरूप दुनिया आश्चर्यजनक रूप से सरल हो जाती है। सबसे बड़ी अनसुलझी समस्याओं में से एक इन तीन पैमानों के अस्तित्व की व्याख्या करना है, साथ ही उनमें से पहले और दूसरे के बीच इतने मजबूत अंतर के कारणों की व्याख्या करना है। ["महान एकीकरण" का सोलातोव वीके थ्योरी। - एम।, पोस्टस्क्रिप्ट, 2000, पी। 76.]

आधुनिक तकनीक केवल पहले पैमाने को प्राप्त करने में सक्षम है। प्रोटॉन का क्षय हमें भौतिक दुनिया का अध्ययन करने के लिए एक अप्रत्यक्ष साधन दे सकता है भव्य एकीकरण के पैमाने पर, हालांकि वर्तमान में इस सीमा तक सीधे पहुंचने की कोई उम्मीद नहीं है, प्लैंक द्रव्यमान के पैमाने पर तो दूर।

क्या इसका मतलब यह है कि हम कभी भी मूल महाशक्ति की अभिव्यक्तियों और अंतरिक्ष के अदृश्य सात आयामों का निरीक्षण नहीं कर पाएंगे। सुपरकंडक्टिंग सुपरकोलाइडर जैसे तकनीकी साधनों का उपयोग करते हुए, हम तेजी से स्थलीय परिस्थितियों में प्राप्त होने वाली ऊर्जा के पैमाने को आगे बढ़ा रहे हैं। हालांकि, लोगों द्वारा बनाई गई तकनीक किसी भी तरह से सभी संभावनाओं को समाप्त नहीं करती है - प्रकृति स्वयं ही है। ब्रह्मांड एक विशाल प्राकृतिक प्रयोगशाला है जिसमें 18 अरब साल पहले प्राथमिक कण भौतिकी के क्षेत्र में सबसे बड़ा प्रयोग "किया गया" था। इस प्रयोग को हम बिग बैंग कहते हैं। जैसा कि बाद में चर्चा की जाएगी, यह प्रारंभिक घटना रिलीज करने के लिए पर्याप्त थी - यद्यपि बहुत ही कम क्षण के लिए - महाशक्ति। हालाँकि, यह, जाहिरा तौर पर, एक महाशक्ति के भूतिया अस्तित्व के लिए हमेशा के लिए अपनी छाप छोड़ने के लिए पर्याप्त था। [यकुशेव ए.एस. आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की बुनियादी अवधारणाएँ। - एम।, फैक्ट-एम, 2001, पी। 165.]

कमजोर बल, या कमजोर परमाणु बल, प्रकृति में चार मूलभूत बलों में से एक है। यह विशेष रूप से नाभिक के बीटा क्षय के लिए जिम्मेदार है। इस इंटरैक्शन को कमजोर कहा जाता है, क्योंकि अन्य दो इंटरैक्शन जो परमाणु भौतिकी (मजबूत और विद्युत चुम्बकीय) के लिए महत्वपूर्ण हैं, उन्हें बहुत अधिक तीव्रता की विशेषता है। हालांकि, यह मौलिक अंतःक्रियाओं के चौथे, गुरुत्वाकर्षण से कहीं अधिक मजबूत है। यह अंतःक्रिया प्राथमिक कणों के क्षय में प्रयोगात्मक रूप से देखी गई मूलभूत अंतःक्रियाओं में सबसे कमजोर है, जहां क्वांटम प्रभाव मौलिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। गुरुत्वाकर्षण संपर्क की क्वांटम अभिव्यक्तियाँ कभी नहीं देखी गई हैं। निम्न नियम का उपयोग करके कमजोर अंतःक्रिया को अलग किया जाता है: यदि एक प्राथमिक कण जिसे न्यूट्रिनो (या एंटीन्यूट्रिनो) कहा जाता है, अंतःक्रिया प्रक्रिया में भाग लेता है, तो यह अंतःक्रिया कमजोर है।

कमजोर अंतःक्रिया का एक विशिष्ट उदाहरण न्यूट्रॉन बीटा क्षय है

जहां n एक न्यूट्रॉन है, p एक प्रोटॉन है, e- एक इलेक्ट्रॉन है, e एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो है।

हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि उपरोक्त नियम का मतलब यह बिल्कुल नहीं है कि कमजोर बातचीत के किसी भी कार्य के साथ न्यूट्रिनो या एंटीन्यूट्रिनो होना चाहिए। यह ज्ञात है कि बड़ी संख्या में न्यूट्रिनोलेस क्षय होते हैं। एक उदाहरण के रूप में, हम एक लैम्ब्डा हाइपरॉन के प्रोटॉन पी और एक नकारात्मक चार्ज किए गए पायन में क्षय की प्रक्रिया को नोट कर सकते हैं। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन वास्तव में प्राथमिक कण नहीं हैं, बल्कि प्राथमिक कणों से मिलकर बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है।

कमजोर अंतःक्रिया की तीव्रता को फर्मी युग्मन स्थिरांक GF की विशेषता है। स्थिर GF आयामी है। एक आयामहीन मात्रा बनाने के लिए, कुछ मानक द्रव्यमान का उपयोग करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, प्रोटॉन द्रव्यमान एमपी। तब विमाहीन युग्मन नियतांक होगा

यह देखा जा सकता है कि कमजोर अंतःक्रिया गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत अधिक तीव्र है।

कमजोर अंतःक्रिया, गुरुत्वाकर्षण के विपरीत, छोटी दूरी की होती है। इसका मतलब यह है कि कणों के बीच कमजोर बातचीत तभी खेल में आती है जब कण एक-दूसरे के काफी करीब हों। यदि कणों के बीच की दूरी एक निश्चित मान से अधिक हो जाती है, जिसे विशेषता अंतःक्रिया त्रिज्या कहा जाता है, तो कमजोर अंतःक्रिया स्वयं प्रकट नहीं होती है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि कमजोर अंतःक्रिया की विशेषता त्रिज्या 10-15 सेमी, यानी कमजोर बातचीत, परमाणु नाभिक के आकार से छोटी दूरी पर केंद्रित है। यद्यपि कमजोर अंतःक्रिया अनिवार्य रूप से नाभिक के अंदर केंद्रित होती है, लेकिन इसकी कुछ स्थूल अभिव्यक्तियाँ होती हैं। इसके अलावा, तारों में ऊर्जा रिलीज के तंत्र के लिए जिम्मेदार तथाकथित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं में कमजोर बातचीत एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। कमजोर अंतःक्रिया की सबसे आश्चर्यजनक संपत्ति प्रक्रियाओं का अस्तित्व है जिसमें दर्पण विषमता प्रकट होती है। पहली नज़र में, यह स्पष्ट लगता है कि बाएँ और दाएँ की अवधारणाओं के बीच का अंतर मनमाना है। वास्तव में, गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, और मजबूत अंतःक्रियाओं की प्रक्रियाएं स्थानिक उलटाव के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं, जो दर्पण प्रतिबिंब को लागू करती हैं। ऐसा कहा जाता है कि ऐसी प्रक्रियाओं में स्थानिक समता P संरक्षित होती है। हालाँकि, यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि कमजोर प्रक्रियाएँ स्थानिक समता के गैर-संरक्षण के साथ आगे बढ़ सकती हैं और इसलिए, बाएँ और दाएँ के बीच का अंतर महसूस करती हैं। वर्तमान में, इस बात के ठोस प्रायोगिक प्रमाण हैं कि कमजोर अंतःक्रियाओं में समता गैर-संरक्षण एक सार्वभौमिक प्रकृति का है; यह न केवल प्राथमिक कणों के क्षय में, बल्कि परमाणु और यहां तक कि परमाणु घटनाओं में भी प्रकट होता है। यह माना जाना चाहिए कि दर्पण विषमता सबसे मौलिक स्तर पर प्रकृति की संपत्ति है।

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कमजोर बातचीत

मजबूत बातचीत

मजबूत बातचीत कम दूरी की है। इसकी क्रिया की त्रिज्या लगभग 10-13 सेमी है।

मजबूत अंतःक्रिया में शामिल कणों को हैड्रॉन कहा जाता है। एक सामान्य स्थिर पदार्थ में बहुत अधिक तापमान पर, मजबूत अंतःक्रिया किसी भी प्रक्रिया का कारण नहीं बनती है। इसकी भूमिका नाभिक में न्यूक्लियंस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) के बीच एक मजबूत बंधन बनाना है। बाध्यकारी ऊर्जा औसतन लगभग 8 MeV प्रति न्यूक्लियॉन है। इस मामले में, पर्याप्त उच्च ऊर्जा (सैकड़ों MeV के क्रम पर) के साथ नाभिक या न्यूक्लियंस के टकराव के दौरान, मजबूत बातचीत से कई परमाणु प्रतिक्रियाएं होती हैं: नाभिक का विखंडन, कुछ नाभिकों का दूसरों में परिवर्तन, आदि।

कई सौ MeV के क्रम पर टकराने वाले नाभिकों की ऊर्जा से शुरू होकर, मजबूत अंतःक्रिया से P-मेसन का उत्पादन होता है। और भी उच्च ऊर्जा पर, के-मेसन और हाइपरॉन पैदा होते हैं, और कई मेसन और बेरियन प्रतिध्वनि (प्रतिध्वनि हैड्रॉन की अल्पकालिक उत्तेजित अवस्थाएं होती हैं)।

उसी समय, यह पता चला कि सभी कण मजबूत बातचीत का अनुभव नहीं करते हैं। तो, यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन द्वारा अनुभव किया जाता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो और फोटॉन इसके अधीन नहीं होते हैं। आमतौर पर केवल भारी कण ही मजबूत अंतःक्रिया में भाग लेते हैं।

मजबूत अंतःक्रिया की प्रकृति की सैद्धांतिक व्याख्या को विकसित करना कठिन रहा है। 1960 के दशक की शुरुआत में ही एक सफलता की रूपरेखा तैयार की गई थी, जब क्वार्क मॉडल प्रस्तावित किया गया था। इस सिद्धांत में, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन को प्राथमिक कण नहीं माना जाता है, बल्कि क्वार्क से निर्मित समग्र प्रणाली के रूप में माना जाता है।

मजबूत अंतःक्रियात्मक क्वांटा आठ ग्लून्स हैं। ग्लून्स को उनका नाम अंग्रेजी शब्द ग्लू (गोंद) से मिला है, क्योंकि वे क्वार्कों के परिरोध के लिए जिम्मेदार हैं। ग्लून्स का शेष द्रव्यमान शून्य के बराबर होता है। इसी समय, ग्लून्स का एक रंग आवेश होता है, जिसके कारण वे एक-दूसरे के साथ बातचीत करने में सक्षम होते हैं, जैसा कि वे कहते हैं, आत्म-क्रिया की, जिससे इसकी गैर-रैखिकता के कारण गणितीय रूप से मजबूत बातचीत का वर्णन करने में कठिनाई होती है।

इसकी क्रिया की त्रिज्या 10-15 सेमी से कम है। कमजोर अंतःक्रिया परिमाण के कई आदेश हैं जो न केवल मजबूत, बल्कि विद्युत चुम्बकीय से भी कमजोर हैं। साथ ही, यह सूक्ष्म जगत में गुरुत्वाकर्षण से कहीं अधिक मजबूत है।

कमजोर अंतःक्रिया के कारण पहली खोजी गई और सबसे व्यापक प्रक्रिया नाभिक का रेडियोधर्मी बी-क्षय है।
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इस प्रकार की रेडियोधर्मिता की खोज 1896 में ए.ए. बेकरेल.एम. रेडियोधर्मी इलेक्ट्रॉनिक / बी - - / क्षय की प्रक्रिया में, न्यूट्रॉन में से एक / एन/ परमाणु नाभिक एक प्रोटॉन में बदल जाता है / आर/ इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के साथ / इ-/ और इलेक्ट्रॉनिक एंटीन्यूट्रिनो //:

एन ® पी + ई-+

पॉज़िट्रॉन /b + -/ क्षय की प्रक्रिया में, एक संक्रमण होता है:

पी® एन + ई++

बी-क्षय के पहले सिद्धांत में, ई। फर्मी द्वारा 1934 में बनाया गया, इस घटना की व्याख्या करने के लिए, एक विशेष प्रकार की शॉर्ट-रेंज बलों के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना पेश करना आवश्यक था जो संक्रमण का कारण बनते हैं।

एन ® पी + ई-+

आगे के शोध से पता चला कि फर्मी द्वारा शुरू की गई बातचीत में एक सार्वभौमिक चरित्र है।
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यह सभी अस्थिर कणों के क्षय का कारण बनता है, जिनके द्रव्यमान और क्वांटम संख्याओं के चयन नियम मजबूत या विद्युत चुम्बकीय संपर्क के कारण उन्हें क्षय नहीं होने देते हैं। फोटॉन को छोड़कर सभी कणों में कमजोर अंतःक्रिया निहित है। 100 MeV के कोटि की ऊर्जाओं पर कमजोर अंतःक्रिया प्रक्रियाओं का अभिलक्षणिक समय प्रबल अंतःक्रिया के लिए अभिलक्षणिक समय से अधिक परिमाण के 13-14 क्रम हैं।

कमजोर अंतःक्रिया क्वांटा तीन बोसॉन हैं - W + , W - , Z°- बोसॉन। सुपरस्क्रिप्ट इन क्वांटा के विद्युत आवेश का संकेत देते हैं। कमजोर अंतःक्रिया के क्वांटा में एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान होता है, जो इस तथ्य की ओर जाता है कि कमजोर अंतःक्रिया बहुत कम दूरी पर ही प्रकट होती है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि आज कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत पहले से ही एक सिद्धांत में संयुक्त हैं। कई सैद्धांतिक योजनाएं हैं जिनमें सभी प्रकार की बातचीत का एक एकीकृत सिद्धांत बनाने का प्रयास किया जाता है। हालाँकि, इन योजनाओं को अभी तक प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण करने के लिए पर्याप्त रूप से विकसित नहीं किया गया है।

26. संरचनात्मक भौतिकी। प्रकृति के विवरण और व्याख्या के लिए कॉर्पसकुलर दृष्टिकोण। न्यूनीकरणवाद

संरचनात्मक भौतिकी की वस्तुएं पदार्थ की संरचना के तत्व हैं (उदाहरण के लिए, अणु, परमाणु, प्राथमिक कण) और उनमें से अधिक जटिल गठन। ये है:

1) प्लाज्मा -यह एक गैस है जिसमें अणुओं या परमाणुओं का एक महत्वपूर्ण भाग आयनित होता है;

2) क्रिस्टल- ये ऐसे ठोस पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु या अणु व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं और समय-समय पर दोहराई जाने वाली आंतरिक संरचना बनाते हैं;

3) तरल पदार्थ- यह पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति है, एक ठोस अवस्था (मात्रा का संरक्षण, एक निश्चित तन्य शक्ति) और गैसीय (आकार परिवर्तनशीलता) की विशेषताओं को जोड़ती है।

तरल पदार्थ की विशेषता है:

क) कणों (अणुओं, परमाणुओं) की व्यवस्था में शॉर्ट-रेंज ऑर्डर;

b) तापीय गति की गतिज ऊर्जा और उनकी अंतःक्रिया की स्थितिज ऊर्जा में एक छोटा सा अंतर।

4) सितारे,.ᴇ. चमकती गैस (प्लाज्मा) गेंदें।

पदार्थ के संरचनात्मक समीकरणों पर प्रकाश डालते समय, निम्नलिखित मानदंडों का उपयोग किया जाता है:

स्थानिक आयाम: एक ही स्तर के कणों में एक ही क्रम के स्थानिक आयाम होते हैं (उदाहरण के लिए, सभी परमाणुओं में 10 -8 सेमी के क्रम के आयाम होते हैं);

प्रक्रियाओं का समय: एक स्तर पर, यह उसी क्रम के बारे में है;

समान स्तर की वस्तुओं में समान तत्व होते हैं (उदाहरण के लिए, सभी नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं);

एक स्तर पर प्रक्रियाओं की व्याख्या करने वाले कानून दूसरे स्तर पर प्रक्रियाओं की व्याख्या करने वाले कानूनों से गुणात्मक रूप से भिन्न होते हैं;

विभिन्न स्तरों की वस्तुएं मूल गुणों में भिन्न होती हैं (उदाहरण के लिए, सभी परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, और सभी नाभिक सकारात्मक रूप से विद्युत आवेशित होते हैं)।

जैसे-जैसे संरचना के नए स्तर और पदार्थ की अवस्थाएँ खोजी जाती हैं, संरचनात्मक भौतिकी के वस्तु क्षेत्र का विस्तार हो रहा है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि विशिष्ट शारीरिक समस्याओं को हल करते समय, संरचना की व्याख्या, बातचीत और गति से संबंधित मुद्दों को बारीकी से जोड़ा जाता है।

संरचनात्मक भौतिकी के मूल में प्रकृति के विवरण और व्याख्या के लिए कोषीय दृष्टिकोण है।

पहली बार, शरीर के अंतिम और अविभाज्य कण के रूप में एक परमाणु की अवधारणा प्राचीन ग्रीस में ल्यूसिपस-डेमोक्रिटस के स्कूल की प्राकृतिक-दार्शनिक शिक्षाओं के ढांचे के भीतर उत्पन्न हुई थी। इस मत के अनुसार संसार में केवल परमाणु ही हैं जो शून्य में गति करते हैं। प्राचीन परमाणुवादियों ने पदार्थ की निरंतरता को स्पष्ट माना। परमाणुओं के विभिन्न संयोजन विभिन्न दृश्य निकायों का निर्माण करते हैं। यह परिकल्पना प्रायोगिक आंकड़ों पर आधारित नहीं थी। वह सिर्फ एक शानदार अनुमान थी। लेकिन इसने आने वाली कई शताब्दियों के लिए प्राकृतिक विज्ञान के संपूर्ण विकास को निर्धारित किया।

पदार्थ के अविभाज्य कणों के रूप में परमाणुओं की परिकल्पना को प्राकृतिक विज्ञान में पुनर्जीवित किया गया था, विशेष रूप से, भौतिकी और रसायन विज्ञान में कुछ पैटर्न की व्याख्या करने के लिए जो अनुभवजन्य रूप से स्थापित किए गए थे (उदाहरण के लिए, आदर्श गैसों के लिए बॉयल-मैरियोट और गे-लुसाक के नियम, थर्मल विस्तार निकायों, आदि)। डी।) दरअसल, बॉयल-मैरियोट का नियम कहता है कि गैस का आयतन उसके दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है, लेकिन यह स्पष्ट नहीं करता है कि ऐसा क्यों है। इसी तरह, जब किसी पिंड को गर्म किया जाता है, तो उसके आयाम बढ़ जाते हैं। लेकिन इस विस्तार का कारण क्या है? पदार्थ के गतिज सिद्धांत में, अनुभव द्वारा स्थापित इन और अन्य नियमितताओं को परमाणुओं और अणुओं की सहायता से समझाया गया है।

दरअसल, पदार्थ के गतिज सिद्धांत में इसकी मात्रा में वृद्धि के साथ गैस के दबाव में प्रत्यक्ष रूप से देखी गई और मापी गई कमी को इसके घटक परमाणुओं और अणुओं के मुक्त पथ में वृद्धि के रूप में समझाया गया है। इसके परिणामस्वरूप गैस के कब्जे वाले आयतन में वृद्धि होती है। इसी तरह, पदार्थ के गतिज सिद्धांत में गर्म होने पर पिंडों के विस्तार को गतिमान अणुओं की औसत गति में वृद्धि द्वारा समझाया गया है।

स्पष्टीकरण जिसमें जटिल पदार्थों या निकायों के गुण उनके सरल तत्वों या घटकों के गुणों को कम करने की कोशिश कर रहे हैं, कहलाते हैं न्यूनीकरणवाद।विश्लेषण की इस पद्धति ने प्राकृतिक विज्ञान में समस्याओं के एक बड़े वर्ग को हल करना संभव बना दिया।

XIX सदी के अंत तक। यह माना जाता था कि परमाणु पदार्थ का सबसे छोटा, अविभाज्य, संरचनाहीन कण है। उसी समय, इलेक्ट्रॉन, रेडियोधर्मिता की खोजों से पता चला कि ऐसा नहीं है। रदरफोर्ड के परमाणु के ग्रहीय मॉडल का उदय होता है। फिर इसे मॉडल एन बोरा द्वारा बदल दिया जाता है। लेकिन पहले की तरह, भौतिकविदों के विचार का उद्देश्य निकायों और प्राकृतिक घटनाओं के जटिल गुणों की संपूर्ण विविधता को कम संख्या में प्राथमिक कणों के सरल गुणों तक कम करना है। इसके बाद, इन कणों को नाम दिया गया प्राथमिक. अब उनकी कुल संख्या 350 से अधिक है। इस कारण से, यह संभावना नहीं है कि ऐसे सभी कणों को वास्तव में प्राथमिक कहा जा सकता है, जिसमें अन्य तत्व शामिल नहीं हैं। क्वार्कों के अस्तित्व की परिकल्पना के संबंध में इस विश्वास को बल मिलता है। इसके अनुसार, ज्ञात प्राथमिक कणों में भिन्नात्मक विद्युत आवेश वाले कण होते हैं। वे कहते हैं क्वार्क

बातचीत के प्रकार के अनुसार जिसमें प्राथमिक कण भाग लेते हैं, उन सभी को, फोटॉन को छोड़कर, दो समूहों में वर्गीकृत किया जाता है:

1) हैड्रोन। यह कहने योग्य है कि उन्हें एक मजबूत बातचीत की उपस्थिति की विशेषता है। साथ ही, वे कमजोर और विद्युतचुंबकीय अंतःक्रियाओं में भी भाग ले सकते हैं;

2) लेप्टान। केवल विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं;

जीवनकाल के अनुसार प्रतिष्ठित हैं:

ए) स्थिर प्राथमिक कण। ये इलेक्ट्रॉन, फोटॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रिनो हैं;

बी) अर्ध-स्थिर। ये ऐसे कण हैं जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के कारण क्षय होते हैं। उदाहरण के लिए, + ® मी + + तक;

ग) अस्थिर। मजबूत अंतःक्रिया के कारण क्षय, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन

प्राथमिक कणों के विद्युत आवेश एक इलेक्ट्रॉन में निहित सबसे छोटे आवेश के गुणक होते हैं। इसी समय, प्राथमिक कणों को कण - एंटीपार्टिकल के जोड़े में विभाजित किया जाता है, उदाहरण के लिए, ई - - ई + (उन सभी में समान विशेषताएं हैं, और विद्युत आवेश के संकेत विपरीत हैं)। विद्युत रूप से तटस्थ कणों में भी एंटीपार्टिकल्स होते हैं, उदाहरण के लिए, पी -,- .

तो, परमाणु अवधारणा पदार्थ की असतत संरचना की अवधारणा पर आधारित है। परमाणु दृष्टिकोण किसी भौतिक वस्तु के गुणों की व्याख्या उसके सबसे छोटे कणों के गुणों के आधार पर करता है, जिन्हें अनुभूति के एक निश्चित चरण में अविभाज्य माना जाता है। ऐतिहासिक रूप से, ऐसे कणों को पहले परमाणु, फिर प्राथमिक कणों और अब - क्वार्क के रूप में पहचाना जाता था। इस दृष्टिकोण की कठिनाई जटिल से सरल में पूर्ण कमी है, जो उनके बीच गुणात्मक अंतर को ध्यान में नहीं रखता है।

20वीं शताब्दी की पहली तिमाही के अंत तक, मैक्रो- और सूक्ष्म जगत की संरचना की एकता के विचार को यांत्रिक रूप से समझा जाता था, कानूनों की पूर्ण पहचान और दोनों की संरचना की पूर्ण समानता के रूप में।

माइक्रोपार्टिकल्स की व्याख्या मैक्रोबॉडीज की लघु प्रतियों के रूप में की गई, .ᴇ. अत्यंत छोटी गेंदों (कॉर्पसकल) के रूप में सटीक कक्षाओं के साथ चलती हैं, जो पूरी तरह से ग्रहों की कक्षाओं के अनुरूप होती हैं, केवल इस अंतर के साथ कि आकाशीय पिंड गुरुत्वाकर्षण संपर्क बलों से जुड़े होते हैं, और माइक्रोपार्टिकल्स - विद्युत संपर्क बलों द्वारा।

इलेक्ट्रॉन की खोज के बाद (थॉमसन, 1897 ई.), क्वांटम सिद्धांत (प्लैंक, 1900 ई.), फोटॉन की अवधारणा की शुरूआत (आइंस्टीन, 1905 ई.), परमाणु सिद्धांत ने एक नया चरित्र हासिल कर लिया। .
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विवेकशीलता का विचार विद्युत और प्रकाश घटना के क्षेत्र में, ऊर्जा की अवधारणा के लिए बढ़ाया गया था (19वीं शताब्दी में, ऊर्जा के सिद्धांत ने निरंतर मात्रा और राज्य कार्यों के प्रतिनिधित्व के क्षेत्र के रूप में कार्य किया)। आधुनिक परमाणु सिद्धांत की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता क्रिया का परमाणुवाद है। यह इस तथ्य से जुड़ा है कि विभिन्न सूक्ष्म वस्तुओं की गति, गुण और अवस्थाओं को परिमाणित किया जा सकता है, .ᴇ. असतत मात्राओं और अनुपातों के रूप में व्यक्त किए जाते हैं। नया परमाणु विज्ञान प्रत्येक असतत प्रकार के पदार्थ की सापेक्ष स्थिरता, इसकी गुणात्मक निश्चितता, इसकी सापेक्ष अविभाज्यता और प्राकृतिक घटनाओं की कुछ सीमाओं के भीतर अपरिवर्तनीयता को पहचानता है। उदाहरण के लिए, कुछ भौतिक तरीकों से विभाज्य होने के कारण, परमाणु रासायनिक रूप से अविभाज्य है, .ᴇ. रासायनिक प्रक्रियाओं में यह संपूर्ण, अविभाज्य के रूप में व्यवहार करता है। एक अणु, रासायनिक रूप से परमाणुओं में विभाज्य होने के कारण, तापीय गति में (कुछ सीमा तक) समग्र, अविभाज्य, आदि के रूप में व्यवहार करता है।

नए परमाणु की अवधारणा में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है किसी भी असतत प्रकार के पदार्थ की अंतर-परिवर्तनीयता की मान्यता।

भौतिक वास्तविकता के संरचनात्मक संगठन के विभिन्न स्तरों (क्वार्क, माइक्रोपार्टिकल्स, नाभिक, परमाणु, अणु, मैक्रोबॉडी, मेगासिस्टम) के अपने विशिष्ट भौतिक नियम हैं। लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि अध्ययन की गई घटनाएं शास्त्रीय भौतिकी द्वारा अध्ययन की गई घटनाओं से कैसे भिन्न होती हैं, सभी प्रयोगात्मक डेटा को शास्त्रीय अवधारणाओं का उपयोग करके वर्णित किया जाना चाहिए। अध्ययन के तहत सूक्ष्म वस्तु के व्यवहार के विवरण और माप उपकरणों के संचालन के विवरण के बीच एक मौलिक अंतर है। यह इस तथ्य का परिणाम है कि माप उपकरणों के संचालन, सिद्धांत रूप में, शास्त्रीय भौतिकी की भाषा में वर्णित किया जाना चाहिए, जबकि अध्ययन के तहत वस्तु का इस भाषा में वर्णन नहीं किया जा सकता है।

भौतिक घटनाओं और प्रक्रियाओं की व्याख्या करने में corpuscular दृष्टिकोण को हमेशा अंतःक्रियात्मक भौतिकी के उद्भव के बाद से सातत्य दृष्टिकोण के साथ जोड़ा गया है। यह क्षेत्र की अवधारणा और भौतिक संपर्क में इसकी भूमिका के प्रकटीकरण में व्यक्त किया गया था। एक निश्चित प्रकार के कणों (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) के प्रवाह के रूप में क्षेत्र का प्रतिनिधित्व और किसी भी भौतिक वस्तु (लुई डी ब्रोगली की परिकल्पना) के लिए तरंग गुणों के गुणन ने भौतिक घटनाओं के विश्लेषण के लिए इन दो दृष्टिकोणों को जोड़ा।

कमजोर बातचीत - अवधारणा और प्रकार। "कमजोर बातचीत" 2017, 2018 श्रेणी का वर्गीकरण और विशेषताएं।

कमजोर बातचीत। Kकमजोर अंतःक्रिया के अस्तित्व को प्रकट करने के लिए, भौतिकी ने धीरे-धीरे प्रगति की। कण क्षय के लिए कमजोर बल जिम्मेदार है; और इसलिए इसकी अभिव्यक्ति का सामना रेडियोधर्मिता की खोज और बीटा क्षय के अध्ययन से हुआ।
बीटा क्षय ने एक अत्यंत विचित्र विशेषता प्रदर्शित की। अध्ययनों से यह निष्कर्ष निकला कि यह क्षय भौतिकी के मूलभूत नियमों में से एक का उल्लंघन करता है - ऊर्जा संरक्षण का नियम। ऐसा लग रहा था कि ऊर्जा का हिस्सा कहीं गायब हो गया है। ऊर्जा के संरक्षण के कानून को "बचाने" के लिए, वी। पाउली ने सुझाव दिया कि बीटा क्षय के दौरान, एक इलेक्ट्रॉन के साथ, एक और कण बाहर निकल जाता है, इसके साथ लापता ऊर्जा होती है। यह तटस्थ है और इसमें असामान्य रूप से उच्च मर्मज्ञ शक्ति है, जिसके परिणामस्वरूप इसे देखा नहीं जा सकता है। ई. फर्मी ने अदृश्य कण को "न्यूट्रिनो" कहा।
लेकिन न्यूट्रिनो की भविष्यवाणी केवल समस्या की शुरुआत है, इसका निरूपण। न्यूट्रिनो की प्रकृति की व्याख्या करना आवश्यक था, लेकिन बहुत सारे रहस्य बने रहे। तथ्य यह है कि अस्थिर नाभिक द्वारा इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रिनो का उत्सर्जन किया गया था। लेकिन यह निर्विवाद रूप से सिद्ध हो चुका है कि नाभिक के अंदर ऐसे कण नहीं होते हैं। यह सुझाव दिया गया है कि इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो नाभिक में "तैयार रूप" में मौजूद नहीं होते हैं, लेकिन किसी तरह रेडियोधर्मी नाभिक की ऊर्जा से बनते हैं। आगे के अध्ययनों से पता चला है कि नाभिक बनाने वाले न्यूट्रॉन कुछ मिनटों के बाद एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक न्यूट्रिनो में क्षय हो जाते हैं, अर्थात। एक कण के बजाय तीन नए दिखाई देते हैं। विश्लेषण से यह निष्कर्ष निकला कि ज्ञात बल इस तरह के विघटन का कारण नहीं बन सकते। वह, जाहिरा तौर पर, किसी अन्य, अज्ञात बल द्वारा उत्पन्न किया गया था। अध्ययनों से पता चला है कि यह बल कुछ कमजोर अंतःक्रियाओं से मेल खाता है।
कमजोर अंतःक्रिया सभी की तुलना में बहुत छोटी है

गुरुत्वाकर्षण के अलावा अन्य अंतःक्रियाओं, और उन प्रणालियों में जहां यह मौजूद है, इसके प्रभाव विद्युत चुम्बकीय और मजबूत अंतःक्रियाओं द्वारा देखे जाते हैं। इसके अलावा, कमजोर बल बहुत कम दूरी पर फैलता है। कमजोर अंतःक्रिया त्रिज्या बहुत छोटी है। कमजोर अंतःक्रिया स्रोत से 10-16 सेमी से अधिक की दूरी पर रुक जाती है, और इसलिए यह स्थूल वस्तुओं को प्रभावित नहीं कर सकती है, लेकिन सूक्ष्म जगत, उप-परमाणु कणों तक सीमित है। जब कई अस्थिर उप-परमाणु कणों की हिमस्खलन जैसी खोज शुरू हुई, तो यह पाया गया कि उनमें से अधिकांश कमजोर बातचीत में भाग लेते हैं।

मजबूत बातचीत। अंतिममूलभूत अंतःक्रियाओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया है, जो अत्यधिक ऊर्जा का स्रोत है। प्रबल बल द्वारा निर्मुक्त ऊर्जा का सबसे विशिष्ट उदाहरण सूर्य है। सूर्य और तारों की गहराई में, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं लगातार हो रही हैं, जो मजबूत बातचीत के कारण होती हैं। लेकिन मनुष्य ने मजबूत अंतःक्रिया को छोड़ना भी सीख लिया है: एक हाइड्रोजन बम बनाया गया है, और नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के लिए प्रौद्योगिकियों को डिजाइन किया गया है और उनमें सुधार किया जा रहा है।
परमाणु नाभिक की संरचना के अध्ययन के दौरान एक मजबूत अंतःक्रिया के अस्तित्व का विचार भौतिकी में आया। कुछ बल को नाभिक में धनात्मक आवेशित प्रोटॉनों को धारण करना चाहिए, जिससे उन्हें इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की क्रिया के तहत अलग उड़ने से रोका जा सके। इसे प्रदान करने के लिए गुरुत्वाकर्षण बहुत कमजोर है; जाहिर है, किसी तरह की बातचीत की जरूरत है, इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय से अधिक मजबूत। बाद में इसका पता चला। यह पता चला कि यद्यपि मजबूत अंतःक्रिया अपने परिमाण में अन्य सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं से काफी अधिक है, यह नाभिक के बाहर महसूस नहीं किया जाता है। जैसा कि कमजोर अंतःक्रिया के मामले में, नए बल की क्रिया का दायरा बहुत छोटा निकला: मजबूत अंतःक्रिया नाभिक के आकार द्वारा निर्धारित दूरी पर ही प्रकट होती है, अर्थात। लगभग 10-13 सेमी इसके अलावा, यह पता चला कि सभी कण मजबूत बातचीत का अनुभव नहीं करते हैं। तो, यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन द्वारा अनुभव किया जाता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो और फोटॉन इसके अधीन नहीं होते हैं। आमतौर पर केवल भारी कण ही मजबूत अंतःक्रिया में भाग लेते हैं। यह नाभिक के निर्माण और प्राथमिक कणों के कई अन्योन्यक्रियाओं के लिए जिम्मेदार है।
मजबूत अंतःक्रिया की प्रकृति की सैद्धांतिक व्याख्या को विकसित करना कठिन रहा है। 1960 के दशक की शुरुआत में ही एक सफलता की रूपरेखा तैयार की गई थी, जब क्वार्क मॉडल प्रस्तावित किया गया था। इस सिद्धांत में, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन को प्राथमिक कण नहीं माना जाता है, बल्कि क्वार्क से निर्मित समग्र प्रणाली के रूप में माना जाता है।

गुरुत्वाकर्षण संपर्कसभी प्राथमिक कणों के बीच मौजूद है और किसी भी दूरी पर सभी निकायों के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण का कारण बनता है (सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम देखें); यह सूक्ष्म जगत में भौतिक प्रक्रियाओं में नगण्य रूप से छोटा है, लेकिन एक प्रमुख भूमिका निभाता है, उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड में। कमजोर बातचीतकेवल 10-18 मीटर की दूरी पर ही प्रकट होता है और क्षय प्रक्रियाओं का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, कुछ प्राथमिक कणों का बीटा क्षय और

नाभिक)। विद्युत आवेश या चुंबकीय क्षण वाले प्राथमिक कणों के बीच किसी भी दूरी पर विद्युतचुंबकीय संपर्क मौजूद होता है; विशेष रूप से, यह परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के संबंध को निर्धारित करता है, और सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए भी जिम्मेदार है। मजबूत अंतःक्रिया लगभग 10-15 मीटर की दूरी पर ही प्रकट होती है और परमाणु नाभिक के अस्तित्व को निर्धारित करती है।

कमजोर बातचीत

यह अंतःक्रिया प्राथमिक कणों के क्षय में प्रयोगात्मक रूप से देखी गई मूलभूत अंतःक्रियाओं में सबसे कमजोर है, जहां क्वांटम प्रभाव मौलिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। याद रखें कि गुरुत्वाकर्षण बातचीत की क्वांटम अभिव्यक्तियाँ कभी नहीं देखी गई हैं। निम्न नियम का उपयोग करके कमजोर अंतःक्रिया को अलग किया जाता है: यदि एक प्राथमिक कण जिसे न्यूट्रिनो (या एंटीन्यूट्रिनो) कहा जाता है, अंतःक्रिया प्रक्रिया में भाग लेता है, तो यह अंतःक्रिया कमजोर है।

कमजोर अंतःक्रिया गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत अधिक तीव्र है।

हम कमजोर अंतःक्रिया के बारे में मौलिक अंतःक्रियाओं के एक स्वतंत्र रूप के रूप में क्यों बात कर सकते हैं? उत्तर सीधा है। यह स्थापित किया गया है कि प्राथमिक कणों के परिवर्तन की प्रक्रियाएं होती हैं जिन्हें गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय और मजबूत अंतःक्रियाओं में कम नहीं किया जा सकता है। एक अच्छा उदाहरण यह दर्शाता है कि परमाणु घटना में तीन गुणात्मक रूप से भिन्न अंतःक्रियाएं रेडियोधर्मिता से संबंधित हैं। प्रयोग तीन अलग-अलग प्रकार की रेडियोधर्मिता की उपस्थिति का संकेत देते हैं: ए-, बी और जी-रेडियोधर्मी क्षय। इस मामले में, एक-क्षय मजबूत बातचीत, जी-क्षय - विद्युत चुम्बकीय के कारण होता है। शेष बी-क्षय को विद्युत चुम्बकीय और मजबूत अंतःक्रियाओं द्वारा समझाया नहीं जा सकता है, और हमें यह स्वीकार करने के लिए मजबूर किया जाता है कि कमजोर नामक एक और मौलिक बातचीत है। सामान्य मामले में, कमजोर बातचीत शुरू करने की आवश्यकता इस तथ्य के कारण होती है कि प्रकृति में प्रक्रियाएं होती हैं जिसमें संरक्षण कानूनों द्वारा विद्युत चुम्बकीय और मजबूत क्षय निषिद्ध होते हैं।

यद्यपि कमजोर अंतःक्रिया अनिवार्य रूप से नाभिक के अंदर केंद्रित होती है, लेकिन इसकी कुछ स्थूल अभिव्यक्तियाँ होती हैं। जैसा कि हमने पहले ही नोट किया है, यह बी-रेडियोधर्मिता की प्रक्रिया से जुड़ा है। इसके अलावा, तारों में ऊर्जा रिलीज के तंत्र के लिए जिम्मेदार तथाकथित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं में कमजोर बातचीत एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

कमजोर अंतःक्रिया की सबसे आश्चर्यजनक संपत्ति प्रक्रियाओं का अस्तित्व है जिसमें दर्पण विषमता प्रकट होती है। पहली नज़र में, यह स्पष्ट लगता है कि बाएँ और दाएँ की अवधारणाओं के बीच का अंतर मनमाना है। वास्तव में, गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, और मजबूत अंतःक्रियाओं की प्रक्रियाएं स्थानिक उलटाव के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं, जो दर्पण प्रतिबिंब को लागू करती हैं। ऐसा कहा जाता है कि ऐसी प्रक्रियाओं में स्थानिक समता P संरक्षित होती है। हालाँकि, यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि कमजोर प्रक्रियाएँ स्थानिक समता के गैर-संरक्षण के साथ आगे बढ़ सकती हैं और इसलिए, बाएँ और दाएँ के बीच का अंतर महसूस करती हैं। वर्तमान में, इस बात के ठोस प्रायोगिक प्रमाण हैं कि कमजोर अंतःक्रियाओं में समता गैर-संरक्षण एक सार्वभौमिक प्रकृति का है; यह न केवल प्राथमिक कणों के क्षय में, बल्कि परमाणु और यहां तक कि परमाणु घटनाओं में भी प्रकट होता है। यह माना जाना चाहिए कि दर्पण विषमता सबसे मौलिक स्तर पर प्रकृति की संपत्ति है।

सभी आवेशित निकाय, सभी आवेशित प्राथमिक कण विद्युत चुम्बकीय संपर्क में भाग लेते हैं। इस अर्थ में, यह काफी सार्वभौमिक है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का शास्त्रीय सिद्धांत मैक्सवेलियन इलेक्ट्रोडायनामिक्स है। इलेक्ट्रॉन आवेश e को युग्मन स्थिरांक के रूप में लिया जाता है।

यदि हम दो विराम बिंदु आवेशों q1 और q2 पर विचार करें, तो उनकी विद्युत-चुंबकीय अन्योन्यक्रिया एक ज्ञात स्थिरवैद्युत बल में कम हो जाएगी। इसका मतलब यह है कि अंतःक्रिया लंबी दूरी की है और आवेशों के बीच बढ़ती दूरी के साथ धीरे-धीरे घटती जाती है। एक आवेशित कण एक फोटॉन का उत्सर्जन करता है, जिससे उसकी गति की स्थिति बदल जाती है। एक अन्य कण इस फोटॉन को अवशोषित करता है और इसकी गति की स्थिति को भी बदल देता है। नतीजतन, कण एक दूसरे की उपस्थिति महसूस करते हैं। यह सर्वविदित है कि विद्युत आवेश एक आयामी मात्रा है। विद्युत चुम्बकीय संपर्क के आयाम रहित युग्मन स्थिरांक को पेश करना सुविधाजनक है। ऐसा करने के लिए, हमें मौलिक स्थिरांक और c का उपयोग करने की आवश्यकता है। नतीजतन, हम निम्नलिखित आयाम रहित युग्मन स्थिरांक पर पहुंचते हैं, जिसे परमाणु भौतिकी में सूक्ष्म संरचना स्थिरांक कहा जाता है

यह देखना आसान है कि यह स्थिरांक गुरुत्वाकर्षण और कमजोर अंतःक्रियाओं के स्थिरांक से काफी अधिक है।

आधुनिक दृष्टिकोण से, विद्युतचुंबकीय और कमजोर अंतःक्रियाएं एकल विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया के विभिन्न पहलू हैं। इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन का एक एकीकृत सिद्धांत बनाया गया है - वेनबर्ग-सलाम-ग्लाशो सिद्धांत, जो एक एकीकृत स्थिति से विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत के सभी पहलुओं की व्याख्या करता है। क्या गुणात्मक स्तर पर यह समझना संभव है कि एकीकृत अंतःक्रिया को स्वतंत्र अंतःक्रियाओं के रूप में अलग-अलग में कैसे विभाजित किया जाता है?

जब तक विशेषता ऊर्जा काफी छोटी होती है, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाएं अलग हो जाती हैं और एक दूसरे को प्रभावित नहीं करती हैं। जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है, उनका पारस्परिक प्रभाव शुरू होता है, और पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा पर ये अंतःक्रियाएं एक एकल विद्युतीय अंतःक्रिया में विलीन हो जाती हैं। विशिष्ट एकीकरण ऊर्जा का अनुमान 102 GeV के परिमाण के क्रम में लगाया गया है (GeV, gigaelectronvolt के लिए छोटा है, 1 GeV = 109 eV, 1 eV = 1.6 10-12 erg = 1.6 1019 J)। तुलना के लिए, हम ध्यान दें कि हाइड्रोजन परमाणु की जमीनी अवस्था में एक इलेक्ट्रॉन की विशेषता ऊर्जा लगभग 10-8 GeV है, एक परमाणु नाभिक की विशेषता बंधन ऊर्जा लगभग 10-2 GeV है, एक ठोस की विशेषता बंधन ऊर्जा है लगभग 10-10 जीवी। इस प्रकार, परमाणु और परमाणु भौतिकी में विशिष्ट ऊर्जा की तुलना में विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के एकीकरण की विशेषता ऊर्जा बहुत अधिक है। इस कारण से, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाएं सामान्य भौतिक घटनाओं में अपना सामान्य सार प्रकट नहीं करती हैं।

मजबूत बातचीत

मजबूत बल परमाणु नाभिक की स्थिरता के लिए जिम्मेदार है। चूंकि अधिकांश रासायनिक तत्वों के परमाणु नाभिक स्थिर होते हैं, इसलिए यह स्पष्ट है कि जो अंतःक्रिया उन्हें क्षय से बचाए रखती है वह पर्याप्त रूप से मजबूत होनी चाहिए। यह सर्वविदित है कि नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने होते हैं। धनावेशित प्रोटॉनों को अलग-अलग दिशाओं में नहीं बिखरने के लिए, उनके बीच आकर्षक बल होना आवश्यक है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की ताकतों से अधिक हो। यह मजबूत संपर्क है जो इन आकर्षक ताकतों के लिए जिम्मेदार है।

मजबूत अंतःक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता इसकी आवेश स्वतंत्रता है। प्रोटॉन के बीच, न्यूट्रॉन के बीच और एक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच आकर्षण के परमाणु बल अनिवार्य रूप से समान होते हैं। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रबल अंतःक्रिया की दृष्टि से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अप्रभेद्य हैं और उनके लिए एक ही शब्द न्यूक्लिऑन का प्रयोग किया जाता है, अर्थात् नाभिक का एक कण।

इसलिए, हमने प्रकृति की चार मूलभूत अंतःक्रियाओं से संबंधित मूलभूत जानकारी की समीक्षा की है। इन अंतःक्रियाओं की सूक्ष्म और स्थूल अभिव्यक्तियाँ और भौतिक घटनाओं की तस्वीर जिसमें वे एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, संक्षेप में वर्णित हैं।

छात्र के लिए पोर्टल। आत्म प्रशिक्षण

मजबूत बातचीत

2. "महान एकीकरण" के सिद्धांत के विकासवादी निर्माण से पहले कणों की बातचीत पर वैज्ञानिक विचारों का विकास

कमजोर बातचीत

मजबूत बातचीत

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