भौतिकविदों ने आखिरकार गणना की कि प्रोटॉन का द्रव्यमान कहां से आता है

एक प्रोटॉन का द्रव्यमान उसके भागों के योग से अधिक होता है. और अब वैज्ञानिक जानते हैं कि उप-परमाणु कण की चोरी का क्या हिसाब है. प्रोटॉन और भी छोटे कणों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है, इसलिए आप उम्मीद कर सकते हैं कि केवल क्वार्क के द्रव्यमान को जोड़ने से आपको प्रोटॉन का द्रव्यमान मिल जाएगा. तथापि, प्रोटॉन के द्रव्यमान की व्याख्या करने के लिए यह राशि बहुत कम है. और नया, विस्तृत गणनाएँ यह दर्शाती हैं केवल 9 प्रोटॉन की ऊँचाई का प्रतिशत घटक क्वार्क के द्रव्यमान से आता है. प्रोटॉन का शेष द्रव्यमान कण के अंदर होने वाले जटिल प्रभावों से आता है, नवंबर में शोधकर्ताओं की रिपोर्ट. 23 शारीरिक समीक्षा पत्र.

विशाल उपक्रम जाली QCD नामक तकनीक का उपयोग करना, वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि प्रोटॉन कैसे होते हैं (यहाँ एक परमाणु के नाभिक में चित्रित किया गया है) उनका सामूहिक फोटो प्राप्त करें: केटीएसडिजाइन/शटरस्टॉक

क्वार्क अपना द्रव्यमान हिग्स बोसोन से जुड़ी प्रक्रिया से प्राप्त करते हैं, एक प्राथमिक कण का पहली बार पता चला 2012 (एस.एन.: 7/28/12, पी. 5). लेकिन “क्वार्क द्रव्यमान छोटे होते हैं,लेक्सिंगटन में केंटुकी विश्वविद्यालय के अध्ययन सहलेखक और सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी केह-फी लियू कहते हैं. इसलिए, प्रोटॉन के लिए, हिग्स की व्याख्या कम पड़ जाती है.

बजाय, अधिकांश प्रोटॉन 938 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट द्रव्यमान क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स की जटिलताओं के कारण होता है, या क्यूसीडी, वह सिद्धांत जो प्रोटॉन के भीतर कणों के मंथन का वर्णन करता है. QCD के साथ गणना करना अत्यंत कठिन है, इसलिए सैद्धांतिक रूप से प्रोटॉन के गुणों का अध्ययन करना, वैज्ञानिक लैटिस क्यूसीडी नामक तकनीक पर भरोसा करते हैं, जिसमें स्थान और समय को एक ग्रिड में तोड़ दिया जाता है, जिस पर क्वार्क रहते हैं.

इस तकनीक का प्रयोग, भौतिकविदों ने पहले किया था प्रोटॉन के द्रव्यमान की गणना की (एस.एन.: 12/20/08, पी. 13). लेकिन वैज्ञानिकों ने अब तक यह पता नहीं लगाया है कि वह द्रव्यमान कहां से आता है, कैलिफ़ोर्निया में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी आंद्रे वॉकर-लाउड कहते हैं. "यह रोमांचक है क्योंकि यह एक संकेत है कि ... हमने वास्तव में इस नए युग में प्रवेश किया है" जिसमें जाली क्यूसीडी का उपयोग परमाणु भौतिकी को बेहतर ढंग से समझने के लिए किया जा सकता है.

निम्न के अलावा 9 प्रोटॉन के द्रव्यमान का प्रतिशत जो क्वार्क के भार से आता है, 32 प्रतिशत प्रोटॉन के अंदर घूम रहे क्वार्क की ऊर्जा से आता है, लियू और सहकर्मियों को मिला. (ऐसा इसलिए है क्योंकि ऊर्जा और द्रव्यमान एक ही सिक्के के दो पहलू हैं, आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण के लिए धन्यवाद, ई=एमसी².) प्रोटोन के अन्य निवासी, द्रव्यमान रहित कण जिन्हें ग्लूऑन कहा जाता है, क्वार्क को एक साथ रखने में मदद करते हैं, दूसरे का योगदान करें 36 उनकी ऊर्जा के माध्यम से प्रतिशत.

शेष 23 प्रतिशत क्वांटम प्रभावों के कारण उत्पन्न होता है जो तब होता है जब क्वार्क और ग्लूऑन प्रोटॉन के भीतर जटिल तरीकों से बातचीत करते हैं. उन अंतःक्रियाओं के कारण QCD स्केल इनवेरिएंस नामक सिद्धांत का उल्लंघन करता है. पैमाने के अपरिवर्तनीय सिद्धांतों में, स्थान और समय को खींचने या सिकोड़ने से सिद्धांतों के परिणामों पर कोई फर्क नहीं पड़ता. विशाल कण सिद्धांत को एक पैमाना प्रदान करते हैं, इसलिए जब QCD स्केल इनवेरिएंस की अवहेलना करता है, प्रोटॉन भी द्रव्यमान प्राप्त करते हैं.

अध्ययन के नतीजे आश्चर्यजनक नहीं हैं, बटाविया में फ़र्मिलाब के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी एंड्रियास क्रोनफेल्ड कहते हैं, बीमार. वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह है कि प्रोटॉन का द्रव्यमान इस तरह से बना है. परंतु, वह कहते हैं, "इस प्रकार की गणना एक विश्वास को वैज्ञानिक ज्ञान से बदल देती है।"

स्रोत: www.sciencenews.org, एमिली कोनोवर द्वारा