આપણે આખરે શેના બનેલા છીએ? બ્રહ્માંડના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ શું છે?

પ્રાચીન લોકો માનતા હતા કે આપણે ચાર 'તત્વો'થી બનેલા છીએ - પાણી, પૃથ્વી, અગ્નિ અને હવા; જે આપણે હવે જાણીએ છીએ તે તત્વો નથી. હાલમાં, કેટલાક 118 તત્વો છે. બધા તત્વો અણુઓથી બનેલા છે જે એક સમયે અવિભાજ્ય હોવાનું માનવામાં આવતું હતું. જે.જે. થોમ્પસન અને રધરફોર્ડની શોધોને પગલે વીસમી સદીની શરૂઆતમાં, અણુઓ કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન પર ન્યુક્લી (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનથી બનેલા)થી બનેલા હોવાનું જાણીતું હતું. ભ્રમણ આસપાસ 1970 ના દાયકા સુધીમાં, તે જાણીતું હતું કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન પણ મૂળભૂત નથી પરંતુ તે 'અપ ક્વાર્ક' અને 'ડાઉન ક્વાર્ક'થી બનેલા છે આમ 'ઇલેક્ટ્રોન', 'અપ ક્વાર્ક' અને 'ડાઉન ક્વાર્ક' દરેક વસ્તુના ત્રણ સૌથી મૂળભૂત ઘટકો બનાવે છે. માં બ્રહ્માંડ. ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પાથબ્રેકિંગ વિકાસ સાથે, અમે શીખ્યા કે કણો વાસ્તવમાં વ્યુત્પન્ન છે, કણો સૂચિત ક્ષેત્રોમાં ઊર્જાના બંડલ્સ અથવા પેકેટો મૂળભૂત નથી. મૂળભૂત શું છે તે ક્ષેત્ર છે જે તેમને અંતર્ગત છે. હવે આપણે કહી શકીએ કે ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રો એ દરેક વસ્તુના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ છે બ્રહ્માંડ (અમારા જેવી અદ્યતન જૈવિક પ્રણાલીઓ સહિત). આપણે બધા ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રોથી બનેલા છીએ. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને માસ જેવા કણોના ગુણધર્મો, તેમના ક્ષેત્રો અન્ય ક્ષેત્રો સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે અંગેના નિવેદનો છે. ઉદાહરણ તરીકે, જે ગુણધર્મને આપણે ઈલેક્ટ્રોનનો ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ કહીએ છીએ તે ઈલેક્ટ્રોન ક્ષેત્ર ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે અંગેનું નિવેદન છે. અને. તેના સમૂહની મિલકત એ હિગ્સ ક્ષેત્ર સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે અંગેનું નિવેદન છે.  

પ્રાચીન કાળથી, લોકો આશ્ચર્ય પામ્યા છે કે આપણે શેના બનેલા છીએ? શું છે બ્રહ્માંડ બને છે? પ્રકૃતિના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ શું છે? અને, પ્રકૃતિના મૂળભૂત નિયમો શું છે જે દરેક વસ્તુને સંચાલિત કરે છે બ્રહ્માંડ? માનક મોડેલ વિજ્ઞાન એ સિદ્ધાંત છે જે આ પ્રશ્નોના જવાબ આપે છે. આને છેલ્લી સદીઓમાં બનાવવામાં આવેલ વિજ્ઞાનની સફળ થિયરી કહેવાય છે, એક જ સિદ્ધાંત જે મોટાભાગની બાબતોને સમજાવે છે. બ્રહ્માંડ.  

લોકો પહેલાથી જ જાણતા હતા કે આપણે તત્વોથી બનેલા છીએ. દરેક તત્વ, બદલામાં, અણુઓથી બનેલું છે. શરૂઆતમાં, એવું માનવામાં આવતું હતું કે અણુઓ અવિભાજ્ય છે. જો કે, 1897 માં જેજે થોમ્પસને કેથોડ રે ટ્યુબ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોનની શોધ કરી. ટૂંક સમયમાં, 1908 માં, તેમના અનુગામી રધરફોર્ડે તેમના પ્રખ્યાત સોનાના વરખ પ્રયોગ દ્વારા સાબિત કર્યું કે એક અણુ કેન્દ્રમાં એક નાનું હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ ન્યુક્લિયસ ધરાવે છે જેની આસપાસ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન વર્તુળમાં હોય છે. ભ્રમણકક્ષા. ત્યારબાદ, એવું જાણવા મળ્યું કે ન્યુક્લી પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનથી બનેલા છે.  

1970 ના દાયકામાં, તે જાણવા મળ્યું હતું કે ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન અવિભાજ્ય નથી તેથી મૂળભૂત નથી, પરંતુ દરેક પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ત્રણ નાના કણોથી બનેલા છે જેને ક્વાર્ક કહેવાય છે જે બે પ્રકારના હોય છે - "અપ ક્વાર્ક" અને "ડાઉન ક્વાર્ક" (" અપ ક્વાર્ક” અને “ડાઉન ક્વાર્ક” માત્ર અલગ અલગ ક્વાર્ક છે. પ્રોટોન બે "અપ ક્વાર્ક" અને "ડાઉન ક્વાર્ક" થી બનેલા છે જ્યારે ન્યુટ્રોન બે "ડાઉન ક્વાર્ક" અને "અપ ક્વાર્ક" થી બનેલું છે. આમ, “ઈલેક્ટ્રોન”, “અપ ક્વાર્ક” અને “ડાઉન ક્વાર્ક” એ ત્રણ સૌથી મૂળભૂત કણો છે જે દરેક વસ્તુના નિર્માણ બ્લોક્સ છે. બ્રહ્માંડ. જો કે, વિજ્ઞાનની પ્રગતિ સાથે, આ સમજમાં પણ બદલાવ જોવા મળ્યો છે. ક્ષેત્રો મૂળભૂત છે અને કણો નથી.  

કણો મૂળભૂત નથી. મૂળભૂત શું છે તે ક્ષેત્ર છે જે તેમને અંતર્ગત છે. આપણે બધા ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રોથી બનેલા છીએ. 

વિજ્ઞાનની વર્તમાન સમજ મુજબ, બધું જ બ્રહ્માંડ અદ્રશ્ય અમૂર્ત એકમોથી બનેલું છે જેને 'ક્ષેત્રો' કહેવાય છે જે પ્રકૃતિના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સને રજૂ કરે છે. ક્ષેત્ર એ એવી વસ્તુ છે જે સમગ્ર ફેલાયેલી છે બ્રહ્માંડ અને અવકાશમાં દરેક બિંદુએ ચોક્કસ મૂલ્ય લે છે જે સમય સાથે બદલાઈ શકે છે. તે પ્રવાહીની લહેરો જેવી છે જે આખામાં લહેરાવે છે બ્રહ્માંડ, ઉદાહરણ તરીકે, ચુંબકીય અને વિદ્યુત ક્ષેત્રો આખામાં ફેલાયેલા છે બ્રહ્માંડ. જો કે આપણે વિદ્યુત અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રો જોઈ શકતા નથી, તે વાસ્તવિક અને ભૌતિક છે કારણ કે જ્યારે બે ચુંબકને નજીક લાવવામાં આવે છે ત્યારે આપણે જે બળ અનુભવીએ છીએ તેના દ્વારા પુરાવા મળે છે. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અનુસાર, ક્ષેત્રોને ઊર્જાથી વિપરીત સતત માનવામાં આવે છે જે હંમેશા અમુક અલગ ગઠ્ઠોમાં પાર્સલ થાય છે.

ક્વોન્ટમ ફિલ્ડ થિયરી એ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સને ક્ષેત્રોમાં જોડવાનો વિચાર છે. આ મુજબ, ઈલેક્ટ્રોન પ્રવાહી (જેમ કે આ પ્રવાહીના તરંગોની લહેર) ઊર્જાના નાના બંડલમાં બંધાઈ જાય છે. ઊર્જાના આ બંડલ્સને આપણે ઇલેક્ટ્રોન કહીએ છીએ. આમ, ઇલેક્ટ્રોન મૂળભૂત નથી. તેઓ સમાન અંતર્ગત ક્ષેત્રના તરંગો છે. એ જ રીતે, બે ક્વાર્ક ક્ષેત્રોની લહેરો "અપ ક્વાર્ક" અને "ડાઉન ક્વાર્ક" ને જન્મ આપે છે. અને તે જ માં દરેક અન્ય કણ માટે સાચું છે બ્રહ્માંડ. ક્ષેત્રો દરેક વસ્તુને નીચે આપે છે. આપણે જેને કણો તરીકે માનીએ છીએ તે વાસ્તવમાં ઊર્જાના નાના બંડલમાં બંધાયેલા ક્ષેત્રોના તરંગો છે. અમારા મૂળભૂત મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ બ્રહ્માંડ શું આ પ્રવાહી જેવા પદાર્થો છે જેને આપણે ક્ષેત્ર કહીએ છીએ. કણો ફક્ત આ ક્ષેત્રોના ડેરિવેટિવ્ઝ છે. શુદ્ધ શૂન્યાવકાશમાં, જ્યારે કણોને સંપૂર્ણપણે બહાર કાઢવામાં આવે છે, ત્યારે પણ ક્ષેત્રો અસ્તિત્વમાં છે.   

પ્રકૃતિમાં ત્રણ સૌથી મૂળભૂત ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રો છે “ઇલેક્ટ્રોન”, “અપ ક્વાર્ક” અને “ડાઉન ક્વાર્ક”. ન્યુટ્રિનો તરીકે ઓળખાતું ચોથું છે, જો કે, તેઓ આપણી રચના કરતા નથી પરંતુ અન્ય જગ્યાએ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. બ્રહ્માંડ. ન્યુટ્રિનો સર્વત્ર છે, તેઓ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કર્યા વિના દરેક જગ્યાએ દરેક જગ્યાએ વહે છે.

https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/દ્રવ્ય ક્ષેત્રો: ચાર મૂળભૂત ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રો અને તેમની સાથે સંકળાયેલા કણો (જેમ કે, “ઇલેક્ટ્રોન”, “અપ ક્વાર્ક”, “ડાઉન ક્વાર્ક” અને “ન્યુટ્રિનો”) ની બેડરોક બનાવે છે. બ્રહ્માંડ. અજ્ઞાત કારણોસર, આ ચાર મૂળભૂત કણો પોતાને બે વાર પુનઃઉત્પાદિત કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન "મ્યુઓન" અને "ટાઉ" (જે અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રોન કરતા 200 ગણા અને 3000 ગણા ભારે છે) પુનઃઉત્પાદન કરે છે; અપ ક્વાર્ક "વિચિત્ર ક્વાર્ક" અને "બોટમ ક્વાર્ક" ને જન્મ આપે છે; ડાઉન ક્વાર્ક "ચાર્મ ક્વાર્ક" અને "ટોપ ક્વાર્ક" ને જન્મ આપે છે; જ્યારે ન્યુટ્રીનો "મ્યુઓન ન્યુટ્રીનો" અને "ટાઉ ન્યુટ્રીનો" ને જન્મ આપે છે.  

આમ, ત્યાં 12 ક્ષેત્રો છે જે કણોને જન્મ આપે છે, અમે તેમને કહીએ છીએ દ્રવ્ય ક્ષેત્રો.

નીચે 12 દ્રવ્ય ક્ષેત્રોની સૂચિ છે જે 12 કણો બનાવે છે બ્રહ્માંડ.  

બળ ક્ષેત્રો: 12 દ્રવ્ય ક્ષેત્રો ચાર અલગ-અલગ દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે - ગુરુત્વાકર્ષણ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ, મજબૂત પરમાણુ દળો (માત્ર ન્યુક્લિયસના નાના સ્કેલ પર કાર્ય કરો, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની અંદર ક્વાર્કને એકસાથે પકડી રાખો) અને નબળા પરમાણુ દળો (માત્ર ન્યુક્લિયસના નાના પાયે કાર્ય કરો, કિરણોત્સર્ગી સડો માટે જવાબદાર છે અને પરમાણુ ફ્યુઝન શરૂ કરો). આમાંના દરેક બળ ક્ષેત્ર સાથે સંકળાયેલા છે - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક બળ સાથે સંકળાયેલું છે ગ્લુઓન ક્ષેત્ર, મજબૂત અને નબળા પરમાણુ દળો સાથે સંકળાયેલા ક્ષેત્રો છે W અને Z બોસોન ક્ષેત્ર અને ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે સંકળાયેલ ક્ષેત્ર છે અવકાશ-સમય પોતે.

નીચે ચાર દળો સાથે સંકળાયેલા ચાર બળ ક્ષેત્રોની સૂચિ છે.    

આ બ્રહ્માંડ આ 16 ક્ષેત્રોથી ભરેલું છે (12 દ્રવ્ય ક્ષેત્રો વત્તા 4 ક્ષેત્રો ચાર દળો સાથે સંકળાયેલા છે). આ ક્ષેત્રો સુમેળપૂર્ણ રીતે એકબીજા સાથે સંપર્ક કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોન ફીલ્ડ (મેટર ફીલ્ડમાંનું એક), ઉપર અને નીચે તરંગ કરવાનું શરૂ કરે છે (કારણ કે ત્યાં એક ઈલેક્ટ્રોન છે), જે અન્ય ફીલ્ડમાંથી એકને કિક કરે છે, કહો કે ઈલેક્ટ્રો-મેગ્નેટિક ફિલ્ડ જે બદલામાં પણ ઓસીલેટ અને લહેરિયાં. ત્યાં પ્રકાશ હશે જે ઉત્સર્જિત થશે જેથી તે થોડો ઓસીલેટ થશે. અમુક સમયે, તે ક્વાર્ક ક્ષેત્ર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું શરૂ કરશે, જે બદલામાં, ઓસીલેટ અને લહેરિયાં કરશે. આખરી ચિત્ર જેની સાથે આપણે સમાપ્ત કરીએ છીએ, તે આ બધા ક્ષેત્રો વચ્ચેનું સુમેળભર્યું નૃત્ય છે, એકબીજાને આંતરે છે.  

હિગ્સ ક્ષેત્ર

1960 ના દાયકામાં, પીટર હિગ્સ દ્વારા એક અન્ય ક્ષેત્રની આગાહી કરવામાં આવી હતી. 1970 સુધીમાં, આ વિશે અમારી સમજણનો અભિન્ન ભાગ બની ગયો બ્રહ્માંડ. પરંતુ 2012 સુધી LHC ખાતે CERN સંશોધકોએ તેની શોધની જાણ કરી ત્યાં સુધી કોઈ પ્રાયોગિક પુરાવા ન હતા (એટલે ​​કે, જો આપણે હિગ્સ ફીલ્ડ રિપલ બનાવીએ, તો આપણે સંકળાયેલ કણ જોવું જોઈએ). કણ મોડેલ દ્વારા આગાહી કરવામાં આવી હતી તે રીતે બરાબર વર્તે છે. હિગ્સ કણનું જીવન ખૂબ જ ટૂંકું છે, લગભગ 10^-22 સેકંડ  

નું આ અંતિમ બિલ્ડીંગ બ્લોક હતું બ્રહ્માંડ. આ શોધ મહત્વપૂર્ણ હતી કારણ કે આ ક્ષેત્ર આપણે જેને માસ તરીકે ઓળખીએ છીએ તેના માટે જવાબદાર છે બ્રહ્માંડ.  

કણોના ગુણધર્મો (જેમ કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને માસ) એ તેમના ક્ષેત્રો અન્ય ક્ષેત્રો સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે અંગેના નિવેદનો છે.  

તે માં હાજર ક્ષેત્રોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે બ્રહ્માંડ જે આપણા દ્વારા અનુભવાયેલા વિવિધ કણોના સમૂહ, ચાર્જ વગેરે જેવા ગુણધર્મોને જન્મ આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જે ગુણધર્મને આપણે ઈલેક્ટ્રોનનો ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ કહીએ છીએ તે વિધાન છે કે ઈલેક્ટ્રોન ક્ષેત્ર ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. એ જ રીતે, તેના સમૂહની મિલકત એ હિગ્સ ક્ષેત્ર સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે અંગેનું નિવેદન છે.

હિગ્સ ફિલ્ડની સમજ ખરેખર જરૂરી હતી જેથી અમે સમૂહનો અર્થ સમજી શકીએ બ્રહ્માંડ. હિગ્સના ક્ષેત્રની શોધ એ સ્ટાન્ડર્ડ મોડલની પુષ્ટિ પણ હતી જે 1970ના દાયકાથી અમલમાં હતી.

ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રો અને કણ ભૌતિકશાસ્ત્ર અભ્યાસના ગતિશીલ ક્ષેત્રો છે. હિગ્સના ક્ષેત્રની શોધ થઈ ત્યારથી, સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ પર બેરિંગ્સ ધરાવતાં અનેક વિકાસ થયા છે. માનક મોડલની મર્યાદાઓ માટેના જવાબોની શોધ ચાલુ રહે છે.

*** 

સ્ત્રોતો:  

રોયલ ઇન્સ્ટિટ્યુશન 2017. ક્વોન્ટમ ફીલ્ડ્સ: ધ રિયલ બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ ઓફ ધ બ્રહ્માંડ – ડેવિડ ટોંગ સાથે. પર ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ છે https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg  

***