हामी अन्ततः के बनेका छौं? ब्रह्माण्डको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू के हुन्?

पुरातन मानिसहरूले हामी चार 'तत्वहरू' - पानी, पृथ्वी, अग्नि र हावा मिलेर बनेको ठान्थे। जुन हामी अहिले जान्दछौं कि तत्वहरू होइनन्। हाल, त्यहाँ केहि 118 तत्वहरू छन्। सबै तत्वहरू परमाणुहरू मिलेर बनेका छन् जुन कुनै समय अविभाज्य मानिन्थ्यो। बीसौं शताब्दीको प्रारम्भमा जेजे थम्पसन र रदरफोर्डको खोजहरू पछि, परमाणुहरू केन्द्र र इलेक्ट्रोनहरूमा न्यूक्ली (प्रोटोन र न्युट्रोनबाट बनेको) बाट बनेको भनेर चिनिन्थ्यो। धब्बा वरपर। 1970 सम्म, यो थाहा थियो कि प्रोटोन र न्यूट्रोन पनि आधारभूत होइनन् तर 'अप क्वार्क' र 'डाउन क्वार्क' मिलेर बनेका छन् जसले गर्दा 'इलेक्ट्रोन', 'अप क्वार्क' र 'डाउन क्वार्कहरू' सबै चीजको तीनवटा सबैभन्दा आधारभूत घटक बन्छन्। मा ब्रह्माण्डको। क्वान्टम फिजिक्समा पथब्रेकिंग विकासहरूसँगै, हामीले सिकेका छौं कि कणहरू वास्तवमा व्युत्पन्न हुन्, कणहरू संकेत गर्ने क्षेत्रहरूमा ऊर्जाको बन्डल वा प्याकेटहरू आधारभूत छैनन्। आधारभूत के हो त्यो क्षेत्र हो जसले तिनीहरूलाई भित्र राख्छ। हामी अब भन्न सक्छौं क्वान्टम क्षेत्रहरू सबै चीजको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू हुन् ब्रह्माण्डको (हामी जस्तै उन्नत जैविक प्रणाली सहित)। हामी सबै क्वान्टम क्षेत्रहरू मिलेर बनेका छौं। बिजुली चार्ज र द्रव्यमान जस्ता कणहरूको गुणहरू, तिनीहरूका क्षेत्रहरूले अन्य क्षेत्रहरूसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छन् भन्ने बारे कथनहरू हुन्। उदाहरणका लागि, हामीले इलेक्ट्रोनको विद्युतीय चार्ज भनिने गुण भनेको इलेक्ट्रोन क्षेत्रले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छ भन्ने कुराको कथन हो। र। यसको द्रव्यमानको गुण भनेको यसले हिग्स क्षेत्रसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छ भन्ने कथन हो।  

प्राचीन कालदेखि नै मानिसहरूले सोचेका छन् कि हामी के बनेका हौं? के हो ब्रह्माण्डको बनेको छ? प्रकृतिको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू के हुन्? र, प्रकृतिका आधारभूत नियमहरू के हुन् जुन सबै कुरामा नियन्त्रित छ ब्रह्माण्डको? मानक मोडेल विज्ञानको सिद्धान्त हो जसले यी प्रश्नहरूको जवाफ दिन्छ। यो विगत शताब्दीहरूमा बनाइएको विज्ञानको सफल सिद्धान्त हो भनिन्छ, एक मात्र सिद्धान्त जसले विश्वका धेरैजसो कुराहरूको व्याख्या गर्दछ। ब्रह्माण्डको.  

हामी तत्वहरू मिलेर बनेका हौं भनेर मानिसहरूलाई चाँडै थाहा थियो। प्रत्येक तत्व, बारीमा, परमाणुहरू बनेको छ। सुरुमा, यो सोचिएको थियो कि परमाणुहरू अविभाज्य छन्। यद्यपि, 1897 मा जेजे थम्पसनले क्याथोड रे ट्यूब मार्फत इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज प्रयोग गरेर इलेक्ट्रोनहरू पत्ता लगाए। त्यसको लगत्तै, 1908 मा, उनका उत्तराधिकारी रदरफोर्डले आफ्नो प्रसिद्ध सुनको पन्नी प्रयोग मार्फत प्रमाणित गरे कि एक परमाणुको केन्द्रमा एक सानो सकारात्मक चार्ज गरिएको न्यूक्लियस हुन्छ जसको वरिपरि नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोनहरू घुम्छन्। परिक्रमा। पछि, यो पत्ता लाग्यो कि न्यूक्ली प्रोटोन र न्यूट्रोन मिलेर बनेको छ।  

1970 मा, यो पत्ता लाग्यो कि न्युट्रोन र प्रोटोनहरू अविभाज्य छैनन् त्यसैले आधारभूत छैनन्, तर प्रत्येक प्रोटोन र न्यूट्रोन तीनवटा साना कणहरू मिलेर बनेका छन् जसलाई क्वार्क भनिन्छ जुन दुई प्रकारका हुन्छन् - "अप क्वार्क" र "डाउन क्वार्क" (" अप क्वार्क" र "डाउन क्वार्क" मात्र फरक क्वार्क हुन्। प्रोटोन दुई "अप क्वार्क" र एक "डाउन क्वार्क" मिलेर बनेको हुन्छ भने न्यूट्रोन दुई "डाउन क्वार्क" र एक "अप क्वार्क" मिलेर बनेको हुन्छ। तसर्थ, "इलेक्ट्रोन्स", "अप क्वार्क" र "डाउन क्वार्क" तीनवटा सबैभन्दा आधारभूत कणहरू हुन् जसले सबै चीजहरूको निर्माण ब्लकहरू हुन्। ब्रह्माण्डको। तर, विज्ञानको विकाससँगै यो बुझाइमा पनि परिवर्तन आएको छ । क्षेत्रहरू आधारभूत र कणहरू होइनन्।  

कणहरू आधारभूत छैनन्। आधारभूत के हो त्यो क्षेत्र हो जसले तिनीहरूलाई भित्र राख्छ। हामी सबै क्वान्टम क्षेत्रहरू मिलेर बनेका छौं. 

विज्ञानको वर्तमान बुझाइ अनुसार, सबै कुरामा ब्रह्माण्डको प्रकृतिको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू प्रतिनिधित्व गर्ने 'फिल्डहरू' भनिने अदृश्य अमूर्त संस्थाहरू मिलेर बनेको छ। क्षेत्र एक चीज हो जुन चारैतिर फैलिएको छ ब्रह्माण्डको र स्पेसको हरेक बिन्दुमा एक विशेष मान लिन्छ जुन समय संग परिवर्तन हुन सक्छ। यो तरलको लहर जस्तै हो जुन चारैतिर घुम्छ ब्रह्माण्डको, उदाहरणका लागि, चुम्बकीय र विद्युतीय क्षेत्रहरू फैलिएका छन् ब्रह्माण्डको। यद्यपि हामीले विद्युतीय वा चुम्बकीय क्षेत्रहरू देख्न सक्दैनौं, तिनीहरू वास्तविक र भौतिक हुन् जुन बलले हामीले महसुस गर्छौं जब दुई चुम्बकहरू नजिक ल्याइन्छ। क्वान्टम मेकानिक्सका अनुसार, फिल्डहरूलाई ऊर्जाको विपरीत निरन्तर मानिन्छ जुन सधैं केही अलग लम्पहरूमा पार्सल हुन्छ।

क्वान्टम फिल्ड थ्योरी भनेको क्वान्टम मेकानिक्सलाई फिल्डहरूमा जोड्ने विचार हो। यस अनुसार, इलेक्ट्रोन तरल पदार्थ (जस्तै यस तरल पदार्थको तरंगहरूको लहर) ऊर्जाको सानो बन्डलमा बाँधिन्छ। उर्जाका यी बन्डलहरूलाई हामीले इलेक्ट्रोन भनिन्छ। यसरी, इलेक्ट्रोनहरू आधारभूत छैनन्। तिनीहरू एउटै अन्तर्निहित क्षेत्रका लहरहरू हुन्। त्यसैगरी, दुई क्वार्क फिल्डका तरंगहरूले "अप क्वार्क" र "डाउन क्वार्कहरू" लाई जन्म दिन्छ। र त्यहि मा सबै अन्य कण मा सत्य छ ब्रह्माण्डको। क्षेत्रहरूले सबै कुरालाई निहित गर्दछ। हामीले कणहरूको रूपमा के सोच्दछौं वास्तवमा ऊर्जाको सानो बन्डलहरूमा बाँधिएको क्षेत्रहरूको छालहरू हुन्। हाम्रो आधारभूत आधारभूत निर्माण ब्लकहरू ब्रह्माण्डको यी तरल पदार्थहरू हुन् जसलाई हामी फिल्डहरू भन्छौं। कणहरू यी क्षेत्रहरूका व्युत्पन्न मात्र हुन्। शुद्ध वैक्यूममा, जब कणहरू पूर्ण रूपमा बाहिर निकालिन्छन्, क्षेत्रहरू अझै पनि अवस्थित छन्।   

प्रकृतिका तीनवटा आधारभूत क्वान्टम फिल्डहरू "इलेक्ट्रोन", "अप क्वार्क" र "डाउन क्वार्क" हुन्। त्यहाँ एक चौथो न्युट्रिनो भनिन्छ, यद्यपि, तिनीहरूले हामीलाई गठन गर्दैन तर अन्य ठाउँमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। ब्रह्माण्डको। न्युट्रिनोहरू जताततै छन्, तिनीहरू अन्तरक्रिया नगरी सबै ठाउँमा स्ट्रिम गर्छन्।

https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/पदार्थ क्षेत्रहरू: चार आधारभूत क्वान्टम क्षेत्रहरू र तिनीहरूसँग सम्बन्धित कणहरू (जस्तै, "इलेक्ट्रोन", "अप क्वार्क", "डाउन क्वार्क" र "न्यूट्रिनो") ले यसको आधार बनाउँछ। ब्रह्माण्डको। अज्ञात कारणहरूका लागि, यी चार आधारभूत कणहरूले आफैलाई दुई पटक पुन: उत्पादन गर्छन्। इलेक्ट्रोनहरूले "muon" र "tau" (जुन क्रमशः इलेक्ट्रोनहरू भन्दा 200 गुणा र 3000 गुणा भारी छन्) पुन: उत्पादन गर्छन्; माथिको क्वार्कले "स्ट्रेन्ज क्वार्क" र "बोटम क्वार्क" लाई जन्म दिन्छ; डाउन क्वार्कले "चार्म क्वार्क" र "टप क्वार्क" लाई जन्म दिन्छ; जबकि न्यूट्रिनोले "म्युन न्यूट्रिनो" र "टाउ न्यूट्रिनो" लाई जन्म दिन्छ।  

यसरी, त्यहाँ 12 क्षेत्रहरू छन् जसले कणहरूलाई जन्म दिन्छ, हामी तिनीहरूलाई भन्छौं विषय क्षेत्रहरू.

तल 12 पदार्थ क्षेत्रहरूको सूची छ जुन 12 कणहरू बनाउँछ ब्रह्माण्डको.  

बल क्षेत्रहरू: १२ पदार्थ क्षेत्रहरू चार भिन्न शक्तिहरू मार्फत एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्छन् - गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीयत्व, बलियो आणविक बलहरू (केवल न्यूक्लियसको सानो स्केलमा सञ्चालन गर्नुहोस्, क्वार्कहरूलाई प्रोटोन र न्यूट्रोनहरू भित्र एकसाथ समात्नुहोस्) र कमजोर परमाणु शक्तिहरू (केवल न्यूक्लियसको सानो स्केलमा सञ्चालन गर्नुहोस्, रेडियोएक्टिभ क्षयको लागि जिम्मेवार र आणविक फ्युजन सुरु गर्नुहोस्)। यी प्रत्येक बलहरू क्षेत्रसँग सम्बन्धित छन् - विद्युत चुम्बकीय बल सम्बन्धित छ ग्लुओन क्षेत्र, बलियो र कमजोर आणविक शक्तिहरूसँग सम्बन्धित क्षेत्रहरू हुन् W र Z बोसोन क्षेत्र र गुरुत्वाकर्षणसँग सम्बन्धित क्षेत्र हो अन्तरिक्ष समय आफ्नै।

तल चार बलहरूसँग सम्बन्धित चार बल क्षेत्रहरूको सूची छ।    

यो ब्रह्माण्डको यी 16 क्षेत्रहरू (12 पदार्थ क्षेत्रहरू र 4 चार बलहरूसँग सम्बन्धित क्षेत्रहरू) भरिएको छ। यी क्षेत्रहरू सामंजस्यपूर्ण तरिकामा एकसाथ अन्तरक्रिया गर्छन्। उदाहरणका लागि, जब इलेक्ट्रोन फिल्ड (म्याटर फिल्डहरू मध्ये एक), माथि र तल लहराउन थाल्छ (किनकि त्यहाँ एक इलेक्ट्रोन छ), जसले अर्को फिल्डहरू मध्ये एउटालाई किक गर्छ, भन्नुहोस् इलेक्ट्रो-चुम्बकीय क्षेत्र जुन, बदलीमा, हुनेछ। दोलन र लहर पनि। त्यहाँ प्रकाश हुनेछ जुन उत्सर्जित हुन्छ ताकि थोरै दोहोर्याउनेछ। केही बिन्दुमा, यसले क्वार्क फिल्डसँग अन्तरक्रिया गर्न थाल्छ, जुन फलस्वरूप, दोलन र तरंग हुनेछ। हामीले अन्त्य गरेको अन्तिम तस्विर, यी सबै क्षेत्रहरू बीचको सामंजस्यपूर्ण नृत्य हो, एकअर्कालाई अन्तर्क्रिया गर्दै।  

हिग्स फिल्ड

1960 मा, एक अर्को क्षेत्र पिटर हिग्स द्वारा भविष्यवाणी गरिएको थियो। 1970 को दशक सम्म, यो को बारे मा हाम्रो समझ को अभिन्न अंग बन्यो ब्रह्माण्डको। तर त्यहाँ कुनै प्रयोगात्मक प्रमाण थिएन (अर्थ, यदि हामीले हिग्स फिल्ड रिपल बनायौं भने, हामीले सम्बद्ध कण देख्नुपर्छ) 2012 सम्म LHC मा CERN अनुसन्धानकर्ताहरूले यसको खोज रिपोर्ट गरे। कणले मोडेलले भविष्यवाणी गरेको ठीक तरिकाले व्यवहार गर्यो। हिग्स कणको जीवन धेरै छोटो छ, लगभग 10^-22 सेकेन्ड।  

यो को अन्तिम भवन ब्लक थियो ब्रह्माण्डको। यो खोज महत्त्वपूर्ण थियो किनभने यो क्षेत्र हामी मा मास भनिन्छ को लागी जिम्मेवार छ ब्रह्माण्डको.  

कणहरूको गुणहरू (जस्तै बिजुली चार्ज र द्रव्यमान) तिनीहरूका क्षेत्रहरूले अन्य क्षेत्रहरूसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छन् भन्ने बारे कथनहरू हुन्।  

यो मा उपस्थित क्षेत्रहरु को अन्तरक्रिया हो ब्रह्माण्डको जसले हामीले अनुभव गरेका विभिन्न कणहरूको द्रव्यमान, चार्ज आदि जस्ता गुणहरूलाई जन्म दिन्छ। उदाहरणका लागि, हामीले इलेक्ट्रोनको विद्युतीय चार्ज भनिने गुण भनेको इलेक्ट्रोन क्षेत्रले इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक फिल्डसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छ भन्ने कुराको कथन हो। त्यसैगरी, यसको द्रव्यमानको गुण भनेको यसले हिग्स क्षेत्रसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छ भन्ने कथन हो।

हिग्स फिल्डको बुझाइ साँच्चै आवश्यक थियो ताकि हामीले मासको अर्थ बुझ्यौं ब्रह्माण्डको। हिग्सको क्षेत्रको खोजले सन् १९७० को दशकदेखि लागू भएको मानक मोडेलको पनि पुष्टि गरेको थियो।

क्वान्टम क्षेत्रहरू र कण भौतिकी अध्ययनको गतिशील क्षेत्रहरू हुन्। Higgs को क्षेत्र को खोज पछि, धेरै विकासहरू भएका छन् जुन मानक मोडेलमा असर गर्दछ। मानक मोडेल को सीमा को लागी जवाफ को लागी खोज जारी छ।

*** 

स्रोत:  

द रोयल इन्स्टिच्युट 2017। क्वान्टम फिल्ड्स: द रियल बिल्डिङ ब्लक अफ द ब्रह्माण्ड - डेभिड टोङसँग। मा अनलाइन उपलब्ध छ https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg  

***