क्वार्क और लेप्टॉन

क्वार्क और लेप्टॉन स्पिन-1/2 प्राथमिक फर्मिऑन के दो परिवार हैं जो स्टैंडर्ड मॉडल में ज्ञात सभी पदार्थ का निर्माण करते हैं।

Definition

क्वार्क और लेप्टॉन स्टैंडर्ड मॉडल के प्राथमिक स्पिन-1/2 फर्मिऑन हैं; क्वार्क (अप, डाउन, चार्म, स्ट्रेंज, टॉप, बॉटम) रंग आवेश धारण करते हैं और हैड्रॉन में संयोजित होते हैं, जबकि लेप्टॉन (इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन, टाऊ, और उनके न्यूट्रिनो) कोई रंग धारण नहीं करते हैं और केवल इलेक्ट्रोवीक बल के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं।

Scope

यह विषय छह क्वार्क और छह लेप्टॉन, तीन पीढ़ियों में उनकी व्यवस्था, और उन्हें अलग करने वाले क्वांटम संख्याओं को शामिल करता है: विद्युत आवेश, रंग, दुर्बल आइसोस्पिन, और फ्लेवर। यह क्वार्क के बीच के अंतर को बताता है, जो रंग धारण करते हैं और हैड्रॉन के अंदर सीमित होते हैं, और लेप्टॉन, जो रंगहीन होते हैं और मुक्त कणों के रूप में मौजूद हो सकते हैं, साथ ही उनके प्रतिकण और फर्मिऑन द्रव्यमान के अनुभवजन्य पैटर्न को भी बताता है।

Core questions

• क्वार्क और लेप्टॉन बढ़ती द्रव्यमान की ठीक तीन पीढ़ियों में क्यों आते हैं?
• विभिन्न क्वार्क और लेप्टॉन को कौन सी क्वांटम संख्याएँ अलग करती हैं?
• क्वार्क हैड्रॉन के अंदर सीमित क्यों होते हैं जबकि लेप्टॉन स्वतंत्र रूप से मौजूद होते हैं?
• फ्लेवर-बदलने वाली दुर्बल अंतःक्रियाएँ क्वार्क पीढ़ियों को कैसे मिलाती हैं?

Key concepts

• छह क्वार्क फ्लेवर और भिन्नात्मक विद्युत आवेश
• आवेशित लेप्टॉन और न्यूट्रिनो
• तीन फर्मिऑन पीढ़ियाँ
• रंग आवेश और क्वार्क का परिरोध
• दुर्बल आइसोस्पिन डबलेट
• एंटीक्वार्क और एंटीलेप्टॉन

Key theories

हैड्रॉन का क्वार्क मॉडल

गेल-मैन और ज़्विग ने प्रस्तावित किया कि हैड्रॉन भिन्नात्मक रूप से आवेशित क्वार्क से बने होते हैं, जिसमें बेरियन तीन क्वार्क से और मेसॉन एक क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी से बने होते हैं, जो दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों के देखे गए स्पेक्ट्रम की व्याख्या करते हैं।

तीन-पीढ़ी फ्लेवर संरचना

क्वार्क और लेप्टॉन तीन पीढ़ियों में समान गेज अंतःक्रियाओं लेकिन विभिन्न द्रव्यमानों के साथ दोहराते हैं, और क्वार्क पीढ़ियाँ आवेशित-धारा दुर्बल प्रक्रियाओं में कैबिबो-कोबायाशी-मास्कावा मैट्रिक्स के माध्यम से मिश्रित होती हैं।

Clinical relevance

क्वार्क और लेप्टॉन के गुण सभी परमाणु पदार्थ के निर्माण खंडों को निर्धारित करते हैं, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संरचना को नियंत्रित करते हैं, और कोलाइडर और फिक्स्ड-टारगेट प्रयोगों में उच्च सटीकता के साथ मापे जाते हैं जो स्टैंडर्ड मॉडल का परीक्षण करते हैं और नई पीढ़ियों या उप-संरचना की खोज करते हैं।

History

क्वार्क मॉडल को 1964 में गेल-मैन और ज़्विग द्वारा स्वतंत्र रूप से हैड्रॉन के बढ़ते चिड़ियाघर को व्यवस्थित करने के लिए पेश किया गया था, और 1960 के दशक के अंत में SLAC में गहरे अकुशल प्रकीर्णन प्रयोगों ने प्रोटॉन के अंदर बिंदु-समान घटकों का खुलासा किया। लेप्टॉन परिवार को म्यूऑन, टाऊ और उनके संबंधित न्यूट्रिनो की खोज से विस्तारित किया गया था, जबकि चार्म, बॉटम और टॉप क्वार्क ने 1995 तक तीन-पीढ़ी की संरचना को पूरा किया।

Key figures

• Murray Gell-Mann
• George Zweig
• Makoto Kobayashi
• Toshihide Maskawa

Seminal works

• gellmann1964
• halzenmartin1984

Frequently asked questions

मुक्त क्वार्क कभी क्यों नहीं देखे गए हैं?

क्वार्क प्रबल अंतःक्रिया द्वारा सीमित होते हैं: उन्हें अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा दूरी के साथ बढ़ती है, इसलिए क्वार्क को अलग करने से अलग-थलग मुक्त क्वार्क के बजाय नए क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़े उत्पन्न होते हैं।

क्वार्क और लेप्टॉन की कितनी पीढ़ियाँ हैं?

तीन पीढ़ियाँ ज्ञात हैं। Z बोसॉन क्षय चौड़ाई के माप हल्के न्यूट्रिनो प्रजातियों की संख्या को तीन तक सीमित करते हैं, जो साधारण फर्मिऑन की ठीक तीन पीढ़ियों के अनुरूप है।