Preon
कण भौतिकी में, प्रीऑन काल्पनिक बिंदु कण होते हैं, जिन्हें क्वार्क और लेप्टॉन के उप-घटकों के रूप में माना जाता है। यह शब्द 1974 में जोगेश पति और अब्दुस सलाम द्वारा गढ़ा गया था। प्रीऑन मॉडल में रुचि 1980 के दशक में चरम पर थी, लेकिन यह धीमी हो गई है, क्योंकि कण भौतिकी के मानक मॉडल ने भौतिकी का ज्यादातर सफलतापूर्वक वर्णन करना जारी रखा है, और लेप्टॉन और क्वार्क संयोजन के लिए कोई प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक प्रमाण नहीं मिला है। प्रीऑन चार किस्मों में आते हैंः प्लस, एंटी-प्लस, जीरो और एंटी-जीरो। डब्ल्यू बोसॉन में छह प्रीऑन होते हैं, और क्वार्क और लेप्टॉन में केवल तीन होते हैं। हैड्रोनिक क्षेत्र में, कुछ प्रभावों को मानक मॉडल के भीतर विसंगतियां माना जाता है। उदाहरण के लिए, प्रोटॉन स्पिन पहेली, ई. एम. सी. प्रभाव, नाभिक के अंदर विद्युत आवेशों का वितरण, जैसा कि 1956 में हॉफस्टैडर द्वारा पाया गया था, और तदर्थ सी. के. एम. मैट्रिक्स तत्व। जब "प्रीऑन" शब्द गढ़ा गया था, तो यह मुख्य रूप से स्पिन-फर्मियन के दो परिवारोंः क्वार्क और लेप्टॉन की व्याख्या करने के लिए था। हाल के प्रीऑन मॉडल भी स्पिन-1 बोसॉन के लिए जिम्मेदार हैं, और उन्हें अभी भी "प्रीऑन" कहा जाता है। प्रत्येक प्रीऑन मॉडल मानक मॉडल की तुलना में कम मौलिक कणों के एक समूह को अभिनिर्धारित करता है, साथ ही उन नियमों को नियंत्रित करता है कि वे मौलिक कण कैसे जुड़ते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं। इन नियमों के आधार पर, प्रीऑन मॉडल मानक मॉडल की व्याख्या करने की कोशिश करते हैं, अक्सर इस मॉडल के साथ छोटी विसंगतियों की भविष्यवाणी करते हैं और नए कणों और कुछ घटनाओं को उत्पन्न करते हैं जो मानक मॉडल से संबंधित नहीं हैं। प्रीऑन मॉडल के लक्ष्य प्रीऑन अनुसंधान की इच्छा से प्रेरित होते हैंः बड़ी संख्या में कणों को कम करें, जिनमें से कई केवल चार्ज में भिन्न होते हैं, कम संख्या में अधिक मौलिक कणों तक। उदाहरण के लिए, डाउन क्वार्क और अप क्वार्क चार्ज को छोड़कर लगभग समान हैं, और थोड़ा द्रव्यमान अंतर; प्रीऑन अनुसंधान यह समझाकर प्रेरित किया जाता है कि क्वार्क समान प्रीऑन से बने होते हैं, जिसमें चार्ज के लिए वृद्धिशील अंतर होते हैं। उम्मीद है कि घटाववादी रणनीति को पुनः पेश किया जाए जिसने तत्वों की आवर्त सारणी और मेसन और बेरियन के क्वार्क मॉडल के लिए काम किया है। फर्मियन की ठीक तीन पीढ़ियाँ होने का कारण समझाइए। मानक मॉडल द्वारा वर्तमान में अस्पष्टीकृत मापदंडों की गणना करें, जैसे कि एस. एम. के द्रव्यमान। मौलिक फर्मियन, उनके विद्युत आवेश और रंग आवेश; वास्तव में, मानक मॉडल द्वारा आवश्यक संख्या से मॉडल-आवश्यक प्रयोगात्मक इनपुट मापदंडों की संख्या को कम करते हैं। इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो से लेकर शीर्ष क्वार्क तक कथित मौलिक कणों में देखी गई द्रव्यमान-ऊर्जा की बहुत बड़ी श्रृंखला के कारण प्रदान करें। हिग्स क्षेत्र का आह्वान किए बिना विद्युत-कमजोर समरूपता टूटने के लिए वैकल्पिक स्पष्टीकरण प्रदान करें, जिसे संभवतः हिग्स क्षेत्र से जुड़ी सैद्धांतिक समस्याओं को ठीक करने के लिए एक सुपरसिमेट्री की आवश्यकता है; (इसके अलावा, अब तक प्रस्तावित सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों की अपनी सैद्धांतिक और अवलोकन संबंधी समस्याएं हैं)। न्यूट्रिनो दोलन और स्पष्ट रूप से अद्वितीय द्रव्यमान तंत्र के लिए खाता। नई, गैर-दोहराए जाने वाली भविष्यवाणियाँ करें, जैसे कि ठंडे काले पदार्थ उम्मीदवार प्रदान करना। समझाएँ कि केवल कण प्रजातियों की देखी गई विविधता क्यों मौजूद है, और केवल इन देखे गए कणों के उत्पादन के कारणों के साथ एक मॉडल दें (क्योंकि गैर-देखे गए कणों की भविष्यवाणी कई वर्तमान मॉडलों के साथ एक समस्या है, जैसे कि सुपरसिमेट्री)। पृष्ठभूमि 1970 के दशक में मानक मॉडल के विकसित होने से पहले (क्वार्क के रूप में जाने जाने वाले मानक मॉडल के प्रमुख तत्वों को 1964 में मुर्रे गेल-मैन और जॉर्ज ज़्वेग द्वारा प्रस्तावित किया गया था), भौतिकविदों ने कण त्वरक में सैकड़ों विभिन्न प्रकार के कणों का अवलोकन किया। इन्हें बड़े पैमाने पर पदानुक्रम की तदर्थ प्रणाली में उनके भौतिक गुणों पर संबंधों में व्यवस्थित किया गया था, न कि पूरी तरह से वर्गीकरण के तरीके से जानवरों को उनकी भौतिक विशेषताओं के आधार पर समूहीकृत किया गया था। आश्चर्य की बात नहीं है कि बड़ी संख्या में कणों को "कण चिड़ियाघर" के रूप में संदर्भित किया गया था। मानक मॉडल, जो अब कण भौतिकी का प्रचलित मॉडल है, ने इस तस्वीर को नाटकीय रूप से सरल बनाते हुए दिखाया कि अधिकांश देखे गए कण मेसन थे, जो दो क्वार्क या बेरियन के संयोजन हैं जो तीन क्वार्क और मुट्ठी भर अन्य कणों के संयोजन हैं। हमेशा से अधिक शक्तिशाली त्वरकों में देखे जाने वाले कण, सिद्धांत के अनुसार, आमतौर पर इन क्वार्कों के संयोजन से ज्यादा कुछ नहीं थे। क्वार्क, लेप्टॉन और बोसॉन की तुलना मानक मॉडल के भीतर, कणों के कई वर्ग हैं। इनमें से एक, क्वार्क में छह प्रकार होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में तीन किस्में होती हैं (जिन्हें "रंग", लाल, हरा और नीला कहा जाता है, जो क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स को जन्म देते हैं)। इसके अतिरिक्त, छह अलग-अलग प्रकार हैं जिन्हें लेप्टोन के रूप में जाना जाता है। इन छह लेप्टनों में से तीन आवेशित कण हैंः इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और टाउ। न्यूट्रिनो में अन्य तीन लेप्टोन होते हैं, और प्रत्येक न्यूट्रिनो जोड़े में तीन आवेशित लेप्टोन होते हैं। मानक मॉडल में, फोटॉन और ग्लूऑन सहित बोसॉन भी हैं; डब्ल्यू, डब्ल्यू, और जेड बोसॉन; और हिग्स बोसॉन; और गुरुत्वाकर्षण के लिए एक खुली जगह बची है। लगभग ये सभी कण "बाएं हाथ" और "दाएं हाथ" संस्करणों में आते हैं (चिरलिटी देखें)। क्वार्क, लेप्टॉन और डब्ल्यू बोसॉन सभी में विपरीत विद्युत आवेश वाले एंटीपार्टिकल्स होते हैं (या न्यूट्रिनो के मामले में, कमजोर आइसोस्पिन के विपरीत)। मानक मॉडल के साथ अनसुलझी समस्याओं में भी कई समस्याएं हैं जिन्हें पूरी तरह से हल नहीं किया गया है। विशेष रूप से, कण सिद्धांत पर आधारित गुरुत्वाकर्षण का कोई सफल सिद्धांत अभी तक प्रस्तावित नहीं किया गया है। यद्यपि मॉडल एक गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व को मानता है, लेकिन उनके आधार पर एक सुसंगत सिद्धांत का उत्पादन करने के सभी प्रयास विफल रहे हैं। कालमन का कहना है कि परमाणुवाद की अवधारणा के अनुसार, प्रकृति के मौलिक निर्माण खंड पदार्थ के अविभाज्य टुकड़े हैं जो उत्पन्न और अविनाशी हैं। न तो लेप्टॉन और न ही क्वार्क वास्तव में अविनाशी हैं, क्योंकि कुछ लेप्टॉन अन्य लेप्टॉन में क्षय हो सकते हैं, कुछ क्वार्क अन्य क्वार्क में। इस प्रकार, मौलिक आधारों पर, क्वार्क स्वयं मौलिक निर्माण खंड नहीं हैं, बल्कि अन्य, मौलिक मात्राओं-प्रीऑन से बने होने चाहिए। यद्यपि प्रत्येक क्रमिक कण का द्रव्यमान कुछ पैटर्न का अनुसरण करता है, अधिकांश कणों के शेष द्रव्यमान की भविष्यवाणी सटीक रूप से नहीं की जा सकती है, सिवाय लगभग सभी बेरियन के द्रव्यमान के जिन्हें डी सूजा (2010) द्वारा अच्छी तरह से मॉडल किया गया है। मानक मॉडल में ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना की भविष्यवाणी करने में भी समस्याएं हैं। उदाहरण के लिए, एस. एम. आम तौर पर ब्रह्मांड में पदार्थ और एंटीमैटर की समान मात्रा की भविष्यवाणी करता है। विभिन्न तंत्रों के माध्यम से इसे "ठीक" करने के कई प्रयास किए गए हैं, लेकिन आज तक किसी को भी व्यापक समर्थन नहीं मिला है। इसी तरह, मॉडल के बुनियादी अनुकूलन प्रोटॉन क्षय की उपस्थिति का सुझाव देते हैं, जो अभी तक नहीं देखा गया है। प्रीऑन मॉडलों के लिए प्रेरणा प्रायोगिक और सैद्धांतिक कण भौतिकी में परिणामों की अधिक मौलिक व्याख्या प्रदान करने के प्रयास में कई मॉडलों का प्रस्ताव किया गया है, जिसमें काल्पनिक मूल कण घटकों के लिए "पार्टन" या "प्रीऑन" जैसे नामों का उपयोग किया गया है। प्रीऑन सिद्धांत कण भौतिकी में रसायन विज्ञान में आवर्त सारणी की उपलब्धियों को दोहराने की इच्छा से प्रेरित है, जिसने 94 प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों को केवल तीन निर्माण-खंडों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन) के संयोजन में बदल दिया। इसी तरह, मानक मॉडल ने बाद में कई दर्जन कणों को केवल तीन क्वार्क के अधिक मौलिक स्तर पर संयोजन में कम करके हैड्रॉन के "कण चिड़ियाघर" का आयोजन किया, जिसके परिणामस्वरूप मानक मॉडल और क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स से पहले बीसवीं शताब्दी के मध्य कण भौतिकी में बड़ी संख्या में मनमाने स्थिरांक कम हो गए। हालाँकि, नीचे चर्चा किए गए विशेष प्रीऑन मॉडल ने आज तक कण भौतिकी समुदाय के बीच तुलनात्मक रूप से बहुत कम रुचि आकर्षित की है, क्योंकि कुछ हद तक यह दिखाने के लिए कि मानक मॉडल के फर्मियन समग्र हैं, कोलाइडर प्रयोगों में अब तक कोई प्रमाण प्राप्त नहीं हुआ है। प्रयास कई भौतिकविदों ने मानक मॉडल के कई हिस्सों को सैद्धांतिक रूप से सही ठहराने के प्रयास में "प्री-क्वार्क" (जिससे नाम प्रीऑन निकला है) का एक सिद्धांत विकसित करने का प्रयास किया है जो केवल प्रयोगात्मक डेटा के माध्यम से ज्ञात हैं। इन प्रस्तावित मौलिक कणों (या सबसे मौलिक कणों और मानक मॉडल में देखे गए कणों के बीच मध्यवर्ती कण) के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य नामों में प्रीक्वार्क, सबक्वार्क, मॉन्स, अल्फोंस, क्विंक्स, रिशॉन, ट्वीडल्स, हेलॉन, हैप्लॉन, वाई-कण और प्राइमॉन शामिल हैं। प्रीऑन भौतिकी समुदाय में प्रमुख नाम है। भौतिक समीक्षा में पति और सलाम द्वारा एक पेपर के साथ कम से कम 1974 तक एक उप-संरचना विकसित करने के प्रयास। अन्य प्रयासों में टेराज़ावा, चिकाशिगे और अकामा का 1977 का एक पेपर, समान, लेकिन स्वतंत्र, नीमैन, हरारी और शूपे का 1979 का पेपर, फ्रिट्ज़ और मंडेलबाम का 1981 का पेपर और डिसूजा और कलमैन की 1992 की पुस्तक शामिल हैं। इनमें से किसी को भी भौतिक विज्ञान की दुनिया में व्यापक स्वीकृति नहीं मिली है। हालांकि, हाल के एक काम में डी सूजा ने दिखाया है कि उनके मॉडल में हैड्रॉन के सभी कमजोर क्षय का वर्णन किया गया है, जो उनके संयोजन मॉडल से प्राप्त क्वांटम संख्या द्वारा निर्धारित चयन नियमों के अनुसार है। उनके मॉडल में लेप्टॉन प्राथमिक कण होते हैं और प्रत्येक क्वार्क दो प्राइमॉन से बना होता है, और इस प्रकार, सभी क्वार्क को चार प्राइमॉन द्वारा वर्णित किया जाता है। इसलिए, मानक मॉडल हिग्स बोसॉन की कोई आवश्यकता नहीं है और प्रत्येक क्वार्क द्रव्यमान तीन हिग्स जैसे बोसॉन के माध्यम से प्राइमॉन की प्रत्येक जोड़ी के बीच बातचीत से प्राप्त होता है। अपने 1989 के नोबेल पुरस्कार स्वीकृति व्याख्यान में, हंस डेहमेल्ट ने परिभाषित गुणों के साथ एक सबसे मौलिक प्राथमिक कण का वर्णन किया, जिसे उन्होंने कॉस्मोन कहा, जो तेजी से अधिक प्राथमिक कणों की एक लंबी लेकिन सीमित श्रृंखला का संभावित परिणाम है। कम्पोजिट हिग्स कई प्रीऑन मॉडल या तो हिग्स बोसॉन के लिए जिम्मेदार नहीं हैं या इसे खारिज नहीं करते हैं, और प्रस्ताव करते हैं कि विद्युत-कमजोर समरूपता को स्केलर हिग्स क्षेत्र द्वारा नहीं बल्कि समग्र प्रीऑन द्वारा तोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, फ्रेडरिक्सन प्रीऑन सिद्धांत को हिग्स बोसॉन की आवश्यकता नहीं है, और विद्युत-कमजोर टूटने को हिग्स-मध्यस्थ क्षेत्र के बजाय प्रीऑन की पुनर्व्यवस्था के रूप में समझाता है। वास्तव में, फ्रेडरिक्सन प्रीऑन मॉडल और डी सूजा मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि मानक मॉडल हिग्स बोसॉन मौजूद नहीं है। रिशोन मॉडल (आर. एम.) कण भौतिकी के मानक मॉडल (एस. एम.) में दिखाई देने वाली घटना की व्याख्या करने के लिए एक प्रीऑन मॉडल विकसित करने का सबसे पहला प्रयास (1979) है। इसे पहले हैम हरारी और माइकल ए. शूपे (एक-दूसरे से स्वतंत्र) द्वारा विकसित किया गया था, और बाद में हरारी और उनके तत्कालीन छात्र नाथन सीबर्ग द्वारा इसका विस्तार किया गया था। मॉडल में दो प्रकार के मौलिक कण होते हैं जिन्हें रिशोन कहा जाता है (हिब्रू में जिसका अर्थ है "पहला")। वे हैं टी ("तीसरा" क्योंकि इसमें 1⁄3 ई का विद्युत आवेश होता है, या टोहू (тоhu) जिसका अर्थ है "अराजकता") और वी ("गायब", क्योंकि यह विद्युत रूप से तटस्थ है, या वोहू जिसका अर्थ है "शून्य")। सभी लेप्टोन और क्वार्क के सभी स्वाद तीन-रिशोन क्रमबद्ध ट्रिपल हैं। तीन रिशोनों के इन समूहों में स्पिन-1⁄2 होता है। रिशोन मॉडल इस क्षेत्र में कुछ विशिष्ट प्रयासों को दर्शाता है। कई प्रीऑन मॉडल का मानना है कि ब्रह्मांड में पदार्थ और एंटीमैटर का स्पष्ट असंतुलन वास्तव में भ्रामक है, जिसमें बड़ी मात्रा में प्रीऑन-स्तर के एंटीमैटर अधिक जटिल संरचनाओं के भीतर सीमित हैं। आलोचना मास पैराडॉक्स वन प्रीऑन मॉडल 1994 के आसपास फर्मीलैब (सी. डी. एफ.) में कोलाइडर डिटेक्टर में एक आंतरिक पेपर के रूप में शुरू हुआ। 1992-1993 चलने की अवधि में 200 जी. ई. वी. से अधिक ऊर्जा वाले जेट विमानों की एक अप्रत्याशित और अकथनीय अधिकता का पता चलने के बाद पेपर लिखा गया था। हालांकि, प्रकीर्णन प्रयोगों से पता चला है कि क्वार्क और लेप्टॉन मीटर (या प्रोटॉन व्यास के) से कम दूरी के पैमाने तक "बिंदु जैसे" हैं। इस आकार के एक डिब्बे तक सीमित एक प्रीऑन (जो भी द्रव्यमान का हो) की संवेग अनिश्चितता लगभग 200 जीईवी/सी है, जो एक अप-क्वार्क के (मॉडल पर निर्भर) विश्राम द्रव्यमान से 50,000 गुना बड़ी है, और एक इलेक्ट्रॉन के शेष द्रव्यमान से 400,000 गुना बड़ी है। हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत में कहा गया है कि और इस प्रकार एक छोटे बॉक्स तक सीमित किसी भी चीज़ में आनुपातिक रूप से अधिक गति अनिश्चितता होगी। इस प्रकार, प्रीऑन मॉडल ने प्राथमिक कणों की तुलना में छोटे कणों को प्रस्तावित किया, क्योंकि संवेग अनिश्चितता कणों की तुलना में अधिक होनी चाहिए। तो प्रीऑन मॉडल एक द्रव्यमान विरोधाभास का प्रतिनिधित्व करता हैः क्वार्क या इलेक्ट्रॉन छोटे कणों से कैसे बने हो सकते हैं जिनमें उनके विशाल संवेग से उत्पन्न होने वाले परिमाण की अधिक द्रव्यमान-ऊर्जा के कई क्रम होंगे? इस विरोधाभास को हल करने का एक तरीका प्रीन के बीच एक बड़े बंधन बल को अभिनिर्धारित करना है जो उनकी द्रव्यमान-ऊर्जा को रद्द कर देता है। प्रेक्षित भौतिकी के साथ संघर्ष प्रीऑन मॉडल प्राथमिक कणों के प्रेक्षित गुणों के लिए अतिरिक्त अनिर्धारित बलों या गतिशीलता का प्रस्ताव करते हैं, जिनका अवलोकन के साथ संघर्ष में प्रभाव हो सकता है। उदाहरण के लिए, अब जब एक हिग्स बोसॉन के एल. एच. सी. के अवलोकन की पुष्टि हो गई है, तो अवलोकन कई प्रीऑन मॉडल की भविष्यवाणियों का खंडन करता है जो इसे बाहर रखते हैं। प्रीऑन सिद्धांतों के लिए क्वार्क और लेप्टॉन के सीमित आकार की आवश्यकता होती है। यह संभव है कि लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर उच्च ऊर्जा में उन्नत होने के बाद इसका निरीक्षण करेगा। लोकप्रिय संस्कृति में 1948 में अपने 1930 के उपन्यास स्काईलार्क थ्री के पुनर्मुद्रण/संपादन में, ई. ई. स्मिथ ने 'पहले और दूसरे प्रकार के उप-इलेक्ट्रॉनों' की एक श्रृंखला का प्रतिपादन किया, जिसमें बाद वाले मौलिक कण थे जो गुरुत्वाकर्षण बल से जुड़े थे। हालांकि यह मूल उपन्यास का एक तत्व नहीं हो सकता है (श्रृंखला के कुछ अन्य उपन्यासों के वैज्ञानिक आधार को वैज्ञानिक विकास के अतिरिक्त अठारह वर्षों के कारण बड़े पैमाने पर संशोधित किया गया था), यहां तक कि संपादित प्रकाशन भी पहला या पहले में से एक हो सकता है, इस संभावना का उल्लेख है कि इलेक्ट्रॉन मौलिक कण नहीं हैं। वोंडा मैकइंटायर द्वारा लिखित 1982 की चलचित्र स्टार ट्रेक II: द रैथ ऑफ खान के उपन्यास संस्करण में, डॉ. कैरोल मार्कस की जेनेसिस परियोजना टीम के दो, वेंस मैडिसन और डेल्विन मार्च ने उप-तत्व कणों का अध्ययन किया है जिन्हें उन्होंने "बूजम" और "स्नार्क" नाम दिया है, एक ऐसे क्षेत्र में जिसे वे मजाक में "किंडरगार्टन फिजिक्स" कहते हैं क्योंकि यह "प्राथमिक" (स्कूल स्तरों के अनुरूप) से कम है। जेम्स पी. होगन के 1982 के उपन्यास वायेज फ्रॉम येस्टरियर में प्रीऑन (जिसे ट्वीडल्स कहा जाता है) पर चर्चा की गई, जिसकी भौतिकी कथानक के लिए केंद्रीय बन गई। यह भी देखें संदर्भ आगे पढ़ना-प्रीऑन के काल्पनिक प्राथमिक कणों के बारे में एक संपादकीय