परमाणु बनाने वाले कणों की कल्पना अलग-अलग तरीकों से की जा सकती है - उदाहरण के लिए, गोल धूल कणों के रूप में। वे इतने छोटे हैं कि धूल के ऐसे प्रत्येक दाने को अलग से नहीं माना जा सकता है। आसपास की दुनिया में जो भी पदार्थ है, वह ऐसे कणों से बना है। परमाणु बनाने वाले कण कौन से हैं?
परिभाषा
एक उपपरमाण्विक कण उन "ईंटों" में से एक है जिनसे पूरी दुनिया बनी है। इन कणों में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन शामिल हैं, जो परमाणु नाभिक का हिस्सा हैं। नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाने वाले इलेक्ट्रॉन भी इसी श्रेणी के होते हैं। दूसरे शब्दों में, भौतिकी में उप-परमाणु कण प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन हैं। मनुष्य से परिचित दुनिया में, एक नियम के रूप में, किसी अन्य प्रकार के कण नहीं पाए जाते हैं - वे असामान्य रूप से कम रहते हैं। जब उनकी उम्र समाप्त हो जाती है, तो वे साधारण कणों में क्षय हो जाते हैं।
आज अपेक्षाकृत कम रहने वाले उन उपपरमाण्विक कणों की संख्या सैकड़ों में है। उनकी संख्या इतनी अधिक है कि वैज्ञानिक अब उनके लिए सामान्य नामों का उपयोग नहीं करते हैं। सितारों की तरह, उन्हें अक्सर संख्यात्मक और वर्णानुक्रमिक पदनाम दिए जाते हैं।
मुख्य विशेषताएं
स्पिन, विद्युत आवेश और द्रव्यमान किसी भी उप-परमाणु कण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से हैं। चूंकि एक कण का वजन अक्सर द्रव्यमान से जुड़ा होता है, इसलिए कुछ कणों को पारंपरिक रूप से "भारी" कहा जाता है। आइंस्टीन का समीकरण (E=mc2) इंगित करता है कि एक उप-परमाणु कण का द्रव्यमान सीधे उसकी ऊर्जा और गति पर निर्भर करता है। जहां तक विद्युत आवेश का प्रश्न है, यह हमेशा मौलिक इकाई का गुणज होता है। उदाहरण के लिए, यदि प्रोटॉन का आवेश +1 है, तो इलेक्ट्रॉन का आवेश -1 होता है। हालांकि, कुछ उप-परमाणु कणों, जैसे कि फोटॉन या न्यूट्रिनो में कोई विद्युत आवेश नहीं होता है।
साथ ही, एक महत्वपूर्ण विशेषता कण का जीवनकाल है। हाल ही में, वैज्ञानिकों को विश्वास हो गया है कि इलेक्ट्रॉन, फोटॉन, साथ ही न्यूट्रिनो और प्रोटॉन पूरी तरह से स्थिर हैं, और उनका जीवनकाल लगभग अनंत है। हालाँकि, यह बिल्कुल सच नहीं है। उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन केवल तब तक स्थिर रहता है जब तक कि वह किसी परमाणु के नाभिक से "मुक्त" न हो जाए। उसके बाद इसका जीवनकाल औसतन 15 मिनट का होता है। सभी अस्थिर कण एक क्वांटम क्षय प्रक्रिया से गुजरते हैं जिसका कभी भी पूरी तरह से अनुमान नहीं लगाया जा सकता है।
कण अनुसंधान
परमाणु को तब तक अविभाज्य माना जाता था जब तक इसकी संरचना की खोज नहीं हो जाती थी। लगभग एक सदी पहले, रदरफोर्ड ने अपने प्रसिद्ध प्रयोग किए, जिसमें अल्फा कणों की एक धारा के साथ एक पतली शीट पर बमबारी करना शामिल था। यह पता चला कि पदार्थ के परमाणु व्यावहारिक रूप से खाली हैं। और परमाणु के केंद्र में वह सब है जिसे हम परमाणु का केंद्रक कहते हैं - itपरमाणु से लगभग एक हजार गुना छोटा। उस समय, वैज्ञानिकों का मानना था कि परमाणु में दो प्रकार के कण होते हैं - नाभिक और इलेक्ट्रॉन।
समय के साथ, वैज्ञानिकों का एक प्रश्न है: कूलम्ब बलों के प्रभाव में प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन एक साथ क्यों रहते हैं और अलग-अलग दिशाओं में नहीं टूटते हैं? और उस समय के वैज्ञानिकों के लिए भी यह स्पष्ट नहीं रहा: यदि ये कण प्राथमिक हैं, तो उन्हें कुछ नहीं हो सकता, और उन्हें हमेशा जीवित रहना चाहिए।
क्वांटम भौतिकी के विकास के साथ, शोधकर्ताओं ने पाया है कि न्यूट्रॉन क्षय के अधीन है, और साथ ही साथ काफी तेज है। यह एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और कुछ और है जिसे पकड़ा नहीं जा सकता है। उत्तरार्द्ध को ऊर्जा की कमी से देखा गया था। तब वैज्ञानिकों ने माना कि प्राथमिक कणों की सूची समाप्त हो गई है, लेकिन अब यह ज्ञात है कि यह मामले से बहुत दूर है। न्यूट्रिनो नामक एक नए कण की खोज की गई है। इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है और इसका द्रव्यमान बहुत कम होता है।
न्यूट्रॉन
न्यूट्रॉन एक उपपरमाण्विक कण है जिस पर उदासीन विद्युत आवेश होता है। इसका द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का लगभग 2,000 गुना है। चूंकि न्यूट्रॉन तटस्थ कणों के वर्ग से संबंधित हैं, वे सीधे परमाणुओं के नाभिक के साथ बातचीत करते हैं, न कि उनके इलेक्ट्रॉन कोशों के साथ। न्यूट्रॉन में एक चुंबकीय क्षण भी होता है जो वैज्ञानिकों को पदार्थ की सूक्ष्म चुंबकीय संरचना का पता लगाने की अनुमति देता है। जैविक जीवों के लिए भी न्यूट्रॉन विकिरण हानिरहित है।
उपपरमाण्विक कण – प्रोटॉन
वैज्ञानिकों ने पाया है कि ये"पदार्थ की ईंटें" तीन क्वार्क से बनी होती हैं। प्रोटॉन एक धनावेशित कण है। प्रोटॉन का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से 1836 गुना अधिक होता है। एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन मिलकर सबसे सरल रासायनिक तत्व हाइड्रोजन परमाणु बनाते हैं। कुछ समय पहले तक, यह माना जाता था कि प्रोटॉन अपनी त्रिज्या को नहीं बदल सकते हैं, जिसके आधार पर इलेक्ट्रॉन उनके ऊपर परिक्रमा करते हैं। प्रोटॉन एक विद्युत आवेशित कण है। एक इलेक्ट्रॉन से जुड़कर यह न्यूट्रॉन में बदल जाता है।
इलेक्ट्रॉन
इलेक्ट्रॉन की खोज सर्वप्रथम अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे. थॉमसन ने 1897 में की थी। यह कण, जैसा कि वैज्ञानिक अब मानते हैं, एक प्राथमिक या बिंदु वस्तु है। यह एक परमाणु में एक उप-परमाणु कण का नाम है, जिसकी अपनी संरचना नहीं है - इसमें कोई अन्य, छोटे घटक शामिल नहीं हैं। एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन के साथ मिलकर, एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु बनाता है। अब वैज्ञानिक अभी तक यह पता नहीं लगा पाए हैं कि इस कण में क्या है। एक इलेक्ट्रॉन एक कण है जिसमें एक असीम विद्युत आवेश होता है। प्राचीन ग्रीक से अनुवाद में "इलेक्ट्रॉन" शब्द का अर्थ "एम्बर" है - आखिरकार, हेलस के वैज्ञानिकों ने बिजली की घटनाओं की जांच के लिए एम्बर का इस्तेमाल किया। यह शब्द ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी जे. स्टोनी द्वारा 1894 में प्रस्तावित किया गया था।
प्राथमिक कणों का अध्ययन क्यों?
वैज्ञानिकों को उप-परमाणु कणों के बारे में जानने की आवश्यकता क्यों है, इस प्रश्न का सबसे सरल उत्तर है: परमाणु की आंतरिक संरचना के बारे में जानकारी होना। हालाँकि, इस कथन में केवल सच्चाई का एक दाना है। परवास्तव में, वैज्ञानिक न केवल परमाणु की आंतरिक संरचना का अध्ययन करते हैं - उनके शोध का मुख्य क्षेत्र पदार्थ के सबसे छोटे कणों की टक्कर है। जब ये अत्यंत ऊर्जावान कण तेज गति से एक-दूसरे से टकराते हैं, तो सचमुच एक नई दुनिया का जन्म होता है, और टकराव के बाद बचे पदार्थ के टुकड़े प्रकृति के रहस्यों को जानने में मदद करते हैं जो हमेशा वैज्ञानिकों के लिए एक रहस्य बने रहे।
