શુ ચાર્જ વગર કણ હોઈ શકે? ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને પ્રાથમિક કણો

બ્રહ્માંડમાં, દરેક શરીર તેના પોતાના સમય અને મૂળભૂત રીતે જીવે છે પ્રાથમિક કણોપણ. મોટાભાગના પ્રાથમિક કણોનું જીવનકાળ ખૂબ ટૂંકું છે.

કેટલાક તેમના જન્મ પછી તરત જ વિઘટન કરે છે, તેથી જ આપણે તેમને અસ્થિર કણો કહીએ છીએ.

તેઓ પસાર થઈ ગયા છે ટૂંકા સમયસ્થિર રાશિઓમાં ક્ષીણ થાય છે: પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રિનો, ફોટોન, ગ્રેવિટોન અને તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ.

આપણી નજીકની જગ્યામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સૂક્ષ્મ પદાર્થો - પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન. બ્રહ્માંડના કેટલાક દૂરના ભાગોમાં એન્ટિપ્રોટોન અને એન્ટિઇલેક્ટ્રોન (પોઝિટ્રોન) સૌથી મહત્વપૂર્ણ કણો હોઈ શકે છે;

કુલ મળીને, કેટલાક સો પ્રાથમિક કણોની શોધ કરવામાં આવી છે: પ્રોટોન (p), ન્યુટ્રોન (n), ઇલેક્ટ્રોન (e -), તેમજ ફોટોન (g), pi-mesons (p), muons (m), ન્યુટ્રિનો ત્રણ પ્રકાર(ઈલેક્ટ્રોનિક v e, muonic v m, લેપ્ટન સાથે વિટી), વગેરે. દેખીતી રીતે તેઓ વધુ નવા માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ લાવશે.

કણ દેખાવ:

પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન

પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનનો દેખાવ સમયનો છે, અને તેમની ઉંમર આશરે દસ અબજ વર્ષ છે.

અન્ય પ્રકારના સૂક્ષ્મ પદાર્થો કે જે બંધારણમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે જગ્યા નજીક- ન્યુટ્રોન ધરાવે છે સામાન્ય નામપ્રોટોન સાથે: ન્યુક્લિયન્સ. ન્યુટ્રોન પોતે જ અસ્થિર છે; તેઓ ઉત્પન્ન થયા પછી લગભગ દસ મિનિટમાં ક્ષીણ થઈ જાય છે. તેઓ માત્ર અણુના ન્યુક્લિયસમાં જ સ્થિર હોઈ શકે છે. તારાઓની ઊંડાઈમાં ન્યુટ્રોનની વિશાળ સંખ્યા સતત દેખાય છે, જ્યાં પ્રોટોનમાંથી અણુ ન્યુક્લીનો જન્મ થાય છે.

ન્યુટ્રિનો

બ્રહ્માંડમાં, ન્યુટ્રિનોનો સતત જન્મ પણ થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોન સમાન હોય છે, પરંતુ ચાર્જ વગર અને સાથે હળવા વજન. 1936 માં, ન્યુટ્રિનોનો એક પ્રકાર શોધાયો: મ્યુઓન ન્યુટ્રિનો, જે પ્રોટોનના ન્યુટ્રોનમાં રૂપાંતર દરમિયાન, સુપરમાસીવ તારાઓની ઊંડાઈમાં અને ઘણા અસ્થિર સૂક્ષ્મ પદાર્થોના ક્ષય દરમિયાન ઉદ્ભવે છે. તેઓ અથડામણ પર જન્મે છે કોસ્મિક કિરણોતારાઓની અવકાશમાં.

બિગ બેંગને જન્મ આપ્યો મોટી રકમન્યુટ્રિનો અને મ્યુઓન ન્યુટ્રિનો. અવકાશમાં તેમની સંખ્યા સતત વધી રહી છે કારણ કે તેઓ વ્યવહારીક રીતે કોઈપણ પદાર્થ દ્વારા શોષાતા નથી.

ફોટોન

ફોટોન, ન્યુટ્રિનો અને મ્યુઓન ન્યુટ્રિનોની જેમ બધું ભરે છે બાહ્ય અવકાશ. આ ઘટનાને "ન્યુટ્રિનો સમુદ્ર" કહેવામાં આવે છે.
ત્યારથી મોટા ધડાકાઘણા બધા ફોટોન રહે છે, જેને આપણે અવશેષ અથવા અશ્મિ કહીએ છીએ. બધી બાહ્ય અવકાશ તેમનાથી ભરેલી છે, અને તેમની આવર્તન, અને તેથી ઊર્જા, જેમ જેમ બ્રહ્માંડ વિસ્તરે છે તેમ તેમ સતત ઘટતું જાય છે.

હાલમાં બધું કોસ્મિક સંસ્થાઓ, મુખ્યત્વે તારાઓ અને નિહારિકાઓ, બ્રહ્માંડના ફોટોન ભાગની રચનામાં ભાગ લે છે. ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જામાંથી તારાઓની સપાટી પર ફોટોનનો જન્મ થાય છે.

કણ જોડાણ

બ્રહ્માંડની રચનાના પ્રારંભિક તબક્કામાં, તમામ મુખ્ય પ્રાથમિક કણો મુક્ત હતા. પછી ત્યાં કોઈ અણુ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર નહોતા, કોઈ ગ્રહો નહોતા, તારાઓ નહોતા.

અણુઓ, અને તેમાંથી ગ્રહો, તારાઓ અને તમામ પદાર્થોની રચના પાછળથી થઈ હતી, જ્યારે 300,000 વર્ષ વીતી ગયા હતા અને વિસ્તરણ દરમિયાન ગરમ પદાર્થ પૂરતા પ્રમાણમાં ઠંડુ થઈ ગયું હતું.

માત્ર ન્યુટ્રિનો, મ્યુઓન ન્યુટ્રિનો અને ફોટોન કોઈપણ સિસ્ટમમાં સમાવિષ્ટ ન હતા: તેમના પરસ્પર આકર્ષણખૂબ નબળા. તેઓ મુક્ત કણો રહ્યા.

વધુ પર પ્રારંભિક તબક્કોબ્રહ્માંડની રચના (તેના જન્મ પછી 300,000 વર્ષ) મફત પ્રોટોનઅને ઈલેક્ટ્રોન જોડાઈને હાઈડ્રોજન પરમાણુ બનાવે છે (એક પ્રોટોન અને એક ઈલેક્ટ્રોન વિદ્યુત બળ દ્વારા જોડાયેલ છે).

તે જાણીતું છે કે બ્રહ્માંડના "બિલ્ડિંગ માઇક્રોબ્લોક" પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન છે.

અંતે, જ્યારે પ્રોટોન અને એન્ટિપ્રોટોન મળે છે, ત્યારે કોઈ સિસ્ટમ ઊભી થતી નથી, પરંતુ તેમની બાકીની બધી ઊર્જા ફોટોન () ના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે.

વિજ્ઞાનીઓ દાવો કરે છે કે એક ભૂતિયા મૂળભૂત પ્રાથમિક કણ, ગ્રેવિટોન પણ છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ જેવી જ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. જો કે, ગુરુત્વાકર્ષણની હાજરી માત્ર સૈદ્ધાંતિક રીતે સાબિત થઈ છે.

આમ, મૂળભૂત પ્રાથમિક કણો ઉદ્ભવ્યા અને હવે પૃથ્વી સહિત આપણા બ્રહ્માંડનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે: પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રિનો, ફોટોન, ગ્રેવિટોન અને ઘણા વધુ શોધાયેલ અને વણશોધાયેલા સૂક્ષ્મ પદાર્થો.

માઇક્રોવર્લ્ડની ઊંડાણોમાં વધુ ઘૂંસપેંઠ એ અણુઓના સ્તરથી પ્રાથમિક કણોના સ્તર સુધીના સંક્રમણ સાથે સંકળાયેલું છે. માં પ્રથમ પ્રાથમિક કણ તરીકે XIX ના અંતમાંવી. ઈલેક્ટ્રોનની શોધ થઈ, અને પછી 20મી સદીના પ્રથમ દાયકાઓમાં. - ફોટોન, પ્રોટોન, પોઝીટ્રોન અને ન્યુટ્રોન.

બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી, આધુનિક પ્રાયોગિક તકનીકના ઉપયોગ માટે આભાર, અને સૌથી વધુ શક્તિશાળી પ્રવેગક, જેમાં ઉચ્ચ ઊર્જા અને પ્રચંડ ઝડપની પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે, મોટી સંખ્યામાં પ્રાથમિક કણોનું અસ્તિત્વ સ્થાપિત થયું હતું - 300 થી વધુ. તેમાંથી રેઝોનન્સ, ક્વાર્ક અને વર્ચ્યુઅલ કણો સહિત પ્રાયોગિક રીતે શોધાયેલ અને સૈદ્ધાંતિક રીતે ગણતરી કરવામાં આવે છે.

મુદત પ્રાથમિક કણમૂળ અર્થ એ છે કે સરળ, વધુ અવિભાજ્ય કણો કે જે કોઈપણ સામગ્રીની રચનાને અંતર્ગત કરે છે. પાછળથી, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ સૂક્ષ્મ પદાર્થોના સંબંધમાં "પ્રાથમિક" શબ્દના સમગ્ર સંમેલનને સમજ્યું. હવે તેમાં કોઈ શંકા નથી કે કણોની એક અથવા બીજી રચના છે, પરંતુ, તેમ છતાં, ઐતિહાસિક રીતે સ્થાપિત નામ અસ્તિત્વમાં છે.

પ્રાથમિક કણોની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ સમૂહ, ચાર્જ, સરેરાશ જીવનકાળ, સ્પિન અને છે ક્વોન્ટમ નંબરો.

આરામ સમૂહ પ્રાથમિક કણો ઇલેક્ટ્રોનના બાકીના દળના સંબંધમાં નિર્ધારિત થાય છે ત્યાં પ્રાથમિક કણો હોય છે જેમાં બાકીનો સમૂહ હોતો નથી - ફોટોન. આ માપદંડ અનુસાર બાકીના કણોને વિભાજિત કરવામાં આવે છે લેપ્ટોન્સ- પ્રકાશ કણો (ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો); મેસોન્સ- એક થી હજાર ઇલેક્ટ્રોન માસ સુધીના સમૂહ સાથે મધ્યમ કણો; બેરીઓન્સ- ભારે કણો કે જેનું દળ હજાર ઈલેક્ટ્રોન માસ કરતા વધી જાય છે અને જેમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન, હાયપરરોન અને ઘણા રેઝોનન્સનો સમાવેશ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પ્રાથમિક કણોની બીજી મહત્વની લાક્ષણિકતા છે. બધા જાણીતા કણો હકારાત્મક, નકારાત્મક અથવા શૂન્ય ચાર્જ ધરાવે છે. દરેક કણ, ફોટોન અને બે મેસોન્સ સિવાય, વિરોધી ચાર્જવાળા એન્ટિપાર્ટિકલ્સને અનુરૂપ છે. 1963-1964ની આસપાસ અસ્તિત્વ વિશે એક પૂર્વધારણા આગળ મૂકવામાં આવી હતી ક્વાર્ક- અપૂર્ણાંક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથેના કણો. આ પૂર્વધારણા હજુ સુધી પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ મળી નથી.

જીવનકાળ દ્વારા કણો વિભાજિત કરવામાં આવે છે સ્થિર અને અસ્થિર . પાંચ સ્થિર કણો છે: ફોટોન, બે પ્રકારના ન્યુટ્રિનો, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન. તે સ્થિર કણો છે જે રમે છે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકામેક્રોબોડીઝની રચનામાં. અન્ય તમામ કણો અસ્થિર છે, તેઓ લગભગ 10 -10 -10 -24 સેકંડ સુધી અસ્તિત્વ ધરાવે છે, ત્યારબાદ તેઓ ક્ષીણ થઈ જાય છે. 10–23–10–22 સેકન્ડના સરેરાશ જીવનકાળ સાથે પ્રાથમિક કણો કહેવાય છે પડઘો. તેમના ટૂંકા જીવનકાળને કારણે, તેઓ અણુ અથવા અણુ ન્યુક્લિયસને પણ છોડે તે પહેલાં તેઓ ક્ષીણ થઈ જાય છે. પ્રતિધ્વનિ અવસ્થાઓની ગણતરી સૈદ્ધાંતિક રીતે કરવામાં આવી હતી;

ચાર્જ, સમૂહ અને જીવનકાળ ઉપરાંત, પ્રાથમિક કણોનું વર્ણન એવા ખ્યાલો દ્વારા પણ કરવામાં આવે છે કે જેનું શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં કોઈ અનુરૂપ નથી: ખ્યાલ પાછા . સ્પિન એ કણની આંતરિક કોણીય ગતિ છે જે તેની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ નથી. સ્પિન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે સ્પિન ક્વોન્ટમ નંબર s, જે પૂર્ણાંક (±1) અથવા અર્ધ-પૂર્ણાંક (±1/2) મૂલ્યો લઈ શકે છે. પૂર્ણાંક સ્પિન સાથેના કણો - બોસોન, અડધા પૂર્ણાંક સાથે - ફર્મિઓન્સ. ઇલેક્ટ્રોનને ફર્મિઓન તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. પાઉલી સિદ્ધાંત મુજબ, એક અણુમાં સમાન સંખ્યાના સમૂહ સાથે એક કરતા વધુ ઈલેક્ટ્રોન હોઈ શકે નહીં. n,m,l,s. ઇલેક્ટ્રોન, જે સમાન સંખ્યા n સાથે તરંગ કાર્યોને અનુરૂપ છે, તે ઊર્જામાં ખૂબ નજીક છે અને અણુમાં ઇલેક્ટ્રોન શેલ બનાવે છે. નંબર l માં તફાવતો "સબશેલ" નક્કી કરે છે, બાકીના ક્વોન્ટમ નંબરો તેના ભરણને નિર્ધારિત કરે છે, ઉપર જણાવ્યા મુજબ.

પ્રાથમિક કણોની લાક્ષણિકતાઓમાં બીજો મહત્વનો વિચાર છે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. અગાઉ નોંધ્યું તેમ, પ્રાથમિક કણો વચ્ચે ચાર પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જાણીતી છે: ગુરુત્વાકર્ષણ,નબળા,ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિકઅને મજબૂત(પરમાણુ).

બાકીના સમૂહ ધરાવતા તમામ કણો ( m 0), ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે, અને ચાર્જ કરેલા લોકો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પણ ભાગ લે છે. લેપ્ટન્સ પણ નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. હેડ્રોન્સ તમામ ચાર મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે.

અનુસાર ક્વોન્ટમ થિયરીક્ષેત્રો, તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વિનિમય દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે વર્ચ્યુઅલ કણો , એટલે કે, કણો કે જેનું અસ્તિત્વ માત્ર પરોક્ષ રીતે નક્કી કરી શકાય છે, તેમના કેટલાક અભિવ્યક્તિઓ દ્વારા કેટલીક ગૌણ અસરો દ્વારા ( વાસ્તવિક કણો સાધનોનો ઉપયોગ કરીને સીધા રેકોર્ડ કરી શકાય છે).

તે તારણ આપે છે કે તમામ ચાર જાણીતા પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ - ગુરુત્વાકર્ષણ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, મજબૂત અને નબળા - એક ગેજ પ્રકૃતિ ધરાવે છે અને ગેજ સમપ્રમાણતા દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. એટલે કે, બધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, જેમ તે હતી, "એક જ ખાલીમાંથી" બનેલી છે. આનાથી અમને આશા મળે છે કે "બધા જાણીતા તાળાઓની એકમાત્ર ચાવી" શોધવાનું શક્ય બનશે અને એક જ સુપરસિમેટ્રિક સુપરફિલ્ડ દ્વારા રજૂ કરાયેલ રાજ્યમાંથી બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિનું વર્ણન કરવું શક્ય બનશે, જે રાજ્યમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રકારો વચ્ચેના તફાવતો, દ્રવ્યના તમામ પ્રકારના કણો અને ક્ષેત્ર ક્વોન્ટા વચ્ચે હજુ સુધી દેખાયા નથી.

પ્રાથમિક કણોનું વર્ગીકરણ કરવાની ઘણી મોટી રીતો છે. ઉદાહરણ તરીકે, કણોને ફર્મિઓન્સ (ફર્મી કણો) - પદાર્થના કણો અને બોસોન્સ (બોસ કણો) - ક્ષેત્ર ક્વોન્ટામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

અન્ય અભિગમ મુજબ, કણોને 4 વર્ગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: ફોટોન, લેપ્ટોન્સ, મેસોન્સ, બેરીયન્સ.

ફોટોન (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ ક્વોન્ટા) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે, પરંતુ મજબૂત, નબળા અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ નથી.

લેપ્ટન્સ પરથી તેમનું નામ મળ્યું ગ્રીક શબ્દ lએપ્ટોસ- સરળ. આમાં એવા કણોનો સમાવેશ થાય છે જે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધરાવતા નથી: મ્યુઓન (μ – , μ +), ઇલેક્ટ્રોન (e – , e +), ઇલેક્ટ્રોન ન્યુટ્રિનો (v e – , v e +) અને muon ન્યુટ્રિનો (v – m, v + m) . બધા લેપ્ટોન્સમાં ½ સ્પિન હોય છે અને તેથી તે ફર્મિઓન હોય છે. બધા લેપ્ટોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નબળી હોય છે. જેની પાસે વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે (એટલે ​​​​કે, મ્યુઓન અને ઇલેક્ટ્રોન) પણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક બળ ધરાવે છે.

મેસન્સ - અસ્થિર કણો સાથે મજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે જે કહેવાતા બેરીયોન ચાર્જને વહન કરતા નથી. તેમની વચ્ચે છે આર-મેસોન્સ, અથવા pions (π + , π – , π 0), TO-મેસોન્સ, અથવા કાઓન્સ (K +, K –, K 0), અને આ-મેસોન્સ (η) . વજન TO-મેસોન્સ છે ~970me (ચાર્જ કરવા માટે 494 MeV અને તટસ્થ માટે 498 MeV TO-મેસોન્સ). જીવન સમય TO-મેસોન્સ 10 –8 સેકન્ડના ક્રમની તીવ્રતા ધરાવે છે. તેઓ રચના માટે વિઘટન કરે છે આઈ-મેસોન્સ અને લેપ્ટોન્સ અથવા ફક્ત લેપ્ટોન્સ. વજન આ-મેસોન્સ 549 MeV (1074me) છે, જીવનકાળ લગભગ 10-19 સેકન્ડ છે. આ-મેસોન્સનો ક્ષય થઈને π-મેસોન્સ અને γ-ફોટોન્સ રચાય છે. લેપ્ટોન્સથી વિપરીત, મેસોન્સમાં માત્ર નબળી (અને, જો તે ચાર્જ કરવામાં આવે તો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક) ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હોય છે, પરંતુ એક મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પણ હોય છે, જે જ્યારે તેઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, તેમજ મેસોન્સ અને બેરીયોન્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન પોતાને પ્રગટ કરે છે. બધા મેસોન્સ શૂન્ય સ્પિન ધરાવે છે, તેથી તેઓ બોસોન છે.

વર્ગ બેરીઓન્સ ન્યુક્લિયોન્સ (p,n) અને અસ્થિર કણોને ન્યુક્લિયનના દળ કરતા વધારે દળ સાથે જોડે છે, જેને હાયપરન કહેવાય છે. બધા બેરીયોન્સ મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધરાવે છે અને તેથી, અણુ ન્યુક્લી સાથે સક્રિય રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તમામ બેરીયોન્સની સ્પિન ½ છે, તેથી બેરીયોન્સ ફર્મિઓન છે. પ્રોટોનના અપવાદ સાથે, તમામ બેરીયોન્સ અસ્થિર છે. બેરીયોનના સડો દરમિયાન, અન્ય કણો સાથે, એક બેરીયોન આવશ્યકપણે રચાય છે. આ પેટર્ન અભિવ્યક્તિઓમાંથી એક છે બેરીઓન ચાર્જ સંરક્ષણ કાયદો.

ઉપર સૂચિબદ્ધ કણો ઉપરાંત, અમને મળ્યું મોટી સંખ્યામાંમજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા અલ્પજીવી કણો, જેને કહેવામાં આવે છે પડઘો . આ કણો બે કે તેથી વધુ પ્રાથમિક કણો દ્વારા રચાયેલી રેઝોનન્ટ અવસ્થાઓ છે. પડઘો જીવનકાળ માત્ર ~ છે 10 –23 –10 –22 સે.

પ્રાથમિક કણો, તેમજ જટિલ સૂક્ષ્મ કણો, દ્રવ્યમાંથી પસાર થતાં તેઓ જે નિશાન છોડે છે તેના કારણે અવલોકન કરી શકાય છે. નિશાનોની પ્રકૃતિ વ્યક્તિને કણના ચાર્જ, તેની ઊર્જા, વેગ, વગેરેની નિશાની નક્કી કરવાની મંજૂરી આપે છે. ચાર્જ થયેલા કણો તેમના માર્ગમાં પરમાણુઓના આયનીકરણનું કારણ બને છે. તટસ્થ કણો નિશાન છોડતા નથી, પરંતુ તેઓ ચાર્જ થયેલા કણોમાં સડોની ક્ષણે અથવા કોઈપણ ન્યુક્લિયસ સાથે અથડામણની ક્ષણે પોતાને પ્રગટ કરી શકે છે. પરિણામે, તટસ્થ કણો આખરે તેઓ પેદા કરેલા ચાર્જ કણોને કારણે થતા આયનીકરણ દ્વારા પણ શોધી કાઢવામાં આવે છે.

કણો અને એન્ટિપાર્ટિકલ્સ. 1928 માં, અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી પી. ડિરાક ઇલેક્ટ્રોન માટે સાપેક્ષ ક્વોન્ટમ યાંત્રિક સમીકરણ શોધવામાં સફળ થયા, જેનાથી સંખ્યાબંધ નોંધપાત્ર પરિણામો આવે છે. સૌ પ્રથમ, આ સમીકરણમાંથી આપણે કુદરતી રીતે, કોઈપણ વધારાની ધારણાઓ વિના, સ્પિન અને સંખ્યાત્મક મૂલ્યઇલેક્ટ્રોનની પોતાની ચુંબકીય ક્ષણ. આમ, તે બહાર આવ્યું છે કે સ્પિન એ ક્વોન્ટમ અને રિલેટિવિસ્ટિક જથ્થા બંને છે. પરંતુ આ ડીરાક સમીકરણનું મહત્વ ખતમ કરતું નથી. તેણે ઇલેક્ટ્રોનના એન્ટિપાર્ટિકલના અસ્તિત્વની આગાહી કરવાનું પણ શક્ય બનાવ્યું - પોઝીટ્રોન. ડિરાક સમીકરણમાંથી, મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની કુલ ઊર્જા માટે માત્ર હકારાત્મક જ નહીં પણ નકારાત્મક મૂલ્યો પણ મેળવવામાં આવે છે. સમીકરણના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે આપેલ કણોની ગતિ માટે, ઊર્જાને અનુરૂપ સમીકરણના ઉકેલો છે: .

સૌથી મહાન વચ્ચે નકારાત્મક ઊર્જા (–mઇ સાથે 2) અને સૌથી ઓછી હકારાત્મક ઊર્જા (+ mઇ c 2) ઊર્જા મૂલ્યોનું અંતરાલ છે જે અનુભૂતિ કરી શકાતું નથી. આ અંતરાલની પહોળાઈ 2 છે mઇ સાથે 2. પરિણામે, ઉર્જા ઇજનવેલ્યુના બે ક્ષેત્રો પ્રાપ્ત થાય છે: એક સાથે શરૂ થાય છે + mઇ સાથે 2 અને +∞ સુધી વિસ્તરે છે, અન્ય થી શરૂ થાય છે - mઇ સાથે 2 અને –∞ સુધી વિસ્તરે છે.

નકારાત્મક ઉર્જા ધરાવતા કણમાં ખૂબ જ વિચિત્ર ગુણધર્મો હોવા જોઈએ. ઓછી અને ઓછી ઉર્જા (એટલે ​​​​કે, નકારાત્મક ઉર્જા તીવ્રતામાં વધવા સાથે) રાજ્યોમાં સંક્રમણ કરવાથી, તે ઉર્જા મુક્ત કરી શકે છે, કહો, રેડિયેશનના સ્વરૂપમાં, અને ત્યારથી | ઇ| અનિયંત્રિત, નકારાત્મક ઉર્જા ધરાવતો કણ અનંત મોટી માત્રામાં ઉર્જા ઉત્સર્જિત કરી શકે છે. નીચેની રીતે સમાન નિષ્કર્ષ પર પહોંચી શકાય છે: સંબંધમાંથી ઇ=mઇ સાથે 2 તે અનુસરે છે કે નકારાત્મક ઉર્જાવાળા કણમાં પણ નકારાત્મક દળ હશે. બ્રેકિંગ ફોર્સના પ્રભાવ હેઠળ, સાથે એક કણ નકારાત્મક સમૂહબ્રેકિંગ ફોર્સના સ્ત્રોત પર અનંત મોટા પ્રમાણમાં કામ કરીને, ધીમું ન થવું જોઈએ, પરંતુ વેગ આપવો જોઈએ. આ મુશ્કેલીઓને જોતાં, એવું લાગે છે કે નકારાત્મક ઊર્જા ધરાવતા રાજ્યને વાહિયાત પરિણામો તરફ દોરી જતા વિચારણામાંથી બાકાત રાખવું જોઈએ. જો કે, આ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના કેટલાક સામાન્ય સિદ્ધાંતોનો વિરોધાભાસ કરશે. તેથી, ડીરાકે એક અલગ રસ્તો પસંદ કર્યો. તેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો કે નકારાત્મક ઉર્જાવાળા રાજ્યોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું સંક્રમણ સામાન્ય રીતે જોવા મળતું નથી કારણ કે નકારાત્મક ઉર્જા સાથેના તમામ ઉપલબ્ધ સ્તરો પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા કબજામાં છે.

ડીરાક મુજબ, શૂન્યાવકાશ એક એવી સ્થિતિ છે જેમાં નકારાત્મક ઊર્જાના તમામ સ્તરો ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે, અને હકારાત્મક ઊર્જા સાથેના સ્તરો મુક્ત હોય છે. પ્રતિબંધિત બેન્ડની નીચે આવેલા તમામ સ્તરો અપવાદ વિના કબજે કરેલા હોવાથી, આ સ્તરો પરના ઇલેક્ટ્રોન પોતાને કોઈપણ રીતે પ્રગટ કરતા નથી. જો નકારાત્મક સ્તરે સ્થિત ઇલેક્ટ્રોનમાંથી એકને ઊર્જા આપવામાં આવે છે ઇ≥ 2mઇ સાથે 2, પછી આ ઇલેક્ટ્રોન સકારાત્મક ઊર્જા સાથેની સ્થિતિમાં જશે અને હકારાત્મક દળ અને નકારાત્મક ચાર્જવાળા કણની જેમ સામાન્ય રીતે વર્તે છે. આ પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક રીતે અનુમાનિત કણને પોઝિટ્રોન કહેવામાં આવતું હતું. જ્યારે પોઝિટ્રોન ઇલેક્ટ્રોનને મળે છે, ત્યારે તેઓ નાશ પામે છે (અદૃશ્ય થઈ જાય છે) - ઇલેક્ટ્રોન સકારાત્મક સ્તરથી ખાલી નકારાત્મક સ્તરે જાય છે. આ સ્તરો વચ્ચેના તફાવતને અનુરૂપ ઊર્જા કિરણોત્સર્ગના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે. ફિગ માં. 4, એરો 1 એ ઇલેક્ટ્રોન-પોઝીટ્રોન જોડી બનાવવાની પ્રક્રિયાને દર્શાવે છે, અને એરો 2 - તેમનો વિનાશ શબ્દ "વિનાશ" શબ્દને શાબ્દિક રીતે લેવો જોઈએ નહીં. અનિવાર્યપણે, જે થાય છે તે અદ્રશ્ય નથી, પરંતુ કેટલાક કણો (ઇલેક્ટ્રોન અને પોઝિટ્રોન) નું અન્ય (γ-ફોટોન્સ) માં રૂપાંતર છે.

એવા કણો છે જે તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ સાથે સમાન છે (એટલે ​​​​કે, તેમની પાસે એન્ટિપાર્ટિકલ્સ નથી). આવા કણોને એકદમ તટસ્થ કહેવામાં આવે છે. આમાં ફોટોન, π 0 મેસોન અને η મેસોનનો સમાવેશ થાય છે. તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ સાથે સમાન કણો વિનાશ માટે સક્ષમ નથી. જો કે, આનો અર્થ એ નથી કે તેઓ અન્ય કણોમાં ફેરવી શકતા નથી.

જો બેરીયોન્સ (એટલે ​​​​કે ન્યુક્લિયન્સ અને હાઇપરન્સ) ને બેરીયોન ચાર્જ (અથવા બેરીયોન નંબર) સોંપવામાં આવે છે IN= +1, એન્ટિબેરિયન – બેરીયોન ચાર્જ IN= -1, અને અન્ય તમામ કણો બેરીયોન ચાર્જ ધરાવે છે IN= 0, તો પછી બેરીયોન્સ અને એન્ટિબેરીયોનની સહભાગિતા સાથે થતી તમામ પ્રક્રિયાઓ ચાર્જ બેરીયોન્સના સંરક્ષણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવશે, જેમ પ્રક્રિયાઓ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. બેરીયોન ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો સૌથી નરમ બેરીયોન, પ્રોટોનની સ્થિરતા નક્કી કરે છે. વર્ણન કરતા તમામ જથ્થાનું રૂપાંતર ભૌતિક સિસ્ટમ, જેમાં તમામ કણોને એન્ટિપાર્ટિકલ્સ દ્વારા બદલવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોટોન સાથે ઇલેક્ટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન સાથે પ્રોટોન, વગેરે) તેને જોડાણ ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.

વિચિત્ર કણો.TO- XX સદીના 50 ના દાયકાની શરૂઆતમાં કોસ્મિક કિરણોના ભાગ રૂપે મેસોન્સ અને હાયપરન્સની શોધ થઈ હતી. 1953 થી, તેઓ પ્રવેગક પર ઉત્પન્ન થાય છે. આ કણોની વર્તણૂક એટલી અસામાન્ય હતી કે તેમને વિચિત્ર કહેવામાં આવે છે. વિચિત્ર કણોની અસામાન્ય વર્તણૂક એ હતી કે તેઓ સ્પષ્ટપણે 10-23 સેકન્ડના ક્રમના લાક્ષણિક સમય સાથે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે જન્મ્યા હતા, અને તેમના જીવનકાળ 10-8-10-10 સેકન્ડના ક્રમમાં બહાર આવ્યા હતા. પછીના સંજોગો સૂચવે છે કે કણોનો સડો નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે. તે સંપૂર્ણપણે અસ્પષ્ટ હતું કે શા માટે વિચિત્ર કણો આટલા લાંબા સમય સુધી જીવ્યા. સમાન કણો (π-મેસોન્સ અને પ્રોટોન) λ-હાયપરનના સર્જન અને સડો બંનેમાં સામેલ હોવાથી, તે આશ્ચર્યજનક હતું કે બંને પ્રક્રિયાઓનો દર (એટલે ​​​​કે, સંભાવના) એટલો અલગ છે. વધુ સંશોધન દર્શાવે છે કે વિચિત્ર કણો જોડીમાં જન્મે છે. આનાથી એવો વિચાર આવ્યો કે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ કણોના ક્ષયમાં ભૂમિકા ભજવી શકતા નથી કારણ કે તેમના અભિવ્યક્તિ માટે બે વિચિત્ર કણોની હાજરી જરૂરી છે. આ જ કારણોસર, વિચિત્ર કણોની એક જ રચના અશક્ય હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

વિચિત્ર કણોના એકલ ઉત્પાદનના પ્રતિબંધને સમજાવવા માટે, એમ. ગેલ-માન અને કે. નિશિજીમાએ એક નવો ક્વોન્ટમ નંબર રજૂ કર્યો, જેનું કુલ મૂલ્ય, તેમની ધારણા મુજબ, મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ હેઠળ સાચવવું જોઈએ. આ એક ક્વોન્ટમ નંબર છે એસનામ આપવામાં આવ્યું હતું કણની વિચિત્રતા. નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં, વિચિત્રતા સાચવી શકાતી નથી. તેથી, તે માત્ર મજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા કણો - મેસોન્સ અને બેરીયોન્સને આભારી છે.

ન્યુટ્રિનો.ન્યુટ્રિનો એકમાત્ર કણ છે જે મજબૂત અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતો નથી. ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને બાદ કરતાં, જેમાં તમામ કણો ભાગ લે છે, ન્યુટ્રિનો માત્ર નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લઈ શકે છે.

લાંબા સમય સુધી, તે અસ્પષ્ટ રહ્યું કે ન્યુટ્રિનો એન્ટિન્યુટ્રિનોથી કેવી રીતે અલગ છે. સંયુક્ત સમાનતાના સંરક્ષણના કાયદાની શોધથી આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવાનું શક્ય બન્યું: તેઓ હેલિસીટીમાં ભિન્ન છે. હેઠળ હેલીસીટીઆવેગની દિશાઓ વચ્ચેનો ચોક્કસ સંબંધ સમજાય છે આરઅને પાછા એસકણો જો સ્પિન અને મોમેન્ટમ એક જ દિશામાં હોય તો હેલિસિટી સકારાત્મક માનવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, કણોની ગતિની દિશા ( આર) અને સ્પિનને અનુરૂપ "રોટેશન" ની દિશા જમણા હાથનો સ્ક્રૂ બનાવે છે. જ્યારે સ્પિન અને મોમેન્ટમ વિરુદ્ધ દિશા નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે હેલિસિટી નકારાત્મક હશે (અનુવાદાત્મક ચળવળ અને "રોટેશન" ડાબા હાથના સ્ક્રૂ બનાવે છે). યાંગ, લી, લેન્ડૌ અને સલામ દ્વારા વિકસિત લોન્ગીટ્યુડિનલ ન્યુટ્રિનોના સિદ્ધાંત મુજબ, પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા તમામ ન્યુટ્રિનો, તેમની ઉત્પત્તિની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, હંમેશા સંપૂર્ણપણે રેખાંશ ધ્રુવીકરણ કરવામાં આવે છે (એટલે ​​કે, તેમની સ્પિન વેગના સમાંતર અથવા વિરોધી સમાંતર નિર્દેશિત હોય છે. આર). ન્યુટ્રિનો ધરાવે છે નકારાત્મક(ડાબે) હેલિસીટી (દિશાઓના ગુણોત્તરને અનુરૂપ એસઅને આર, ફિગમાં બતાવેલ છે. 5 (b), એન્ટિન્યુટ્રિનો - હકારાત્મક (જમણેરી) હેલિસિટી (a). આમ, હેલિસીટી એ ન્યુટ્રિનોને એન્ટિન્યુટ્રિનોથી અલગ પાડે છે.

ચોખા. 5.પ્રાથમિક કણોની હેલીસીટીની યોજના

પ્રાથમિક કણોની પ્રણાલીગત.પ્રાથમિક કણોની દુનિયામાં જોવા મળતી પેટર્નને સંરક્ષણ કાયદાના રૂપમાં ઘડી શકાય છે. આવા ઘણા બધા કાયદાઓ પહેલેથી જ એકઠા થઈ ગયા છે. તેમાંના કેટલાક ચોક્કસ નથી, પરંતુ માત્ર અંદાજિત હોવાનું બહાર આવ્યું છે. દરેક સંરક્ષણ કાયદો સિસ્ટમની ચોક્કસ સમપ્રમાણતા વ્યક્ત કરે છે. ગતિના સંરક્ષણના નિયમો આર, કોણીય વેગ એલઅને ઊર્જા ઇજગ્યા અને સમયની સપ્રમાણતાના ગુણધર્મોને પ્રતિબિંબિત કરો: સંરક્ષણ ઇસમયની એકરૂપતા, જાળવણીનું પરિણામ છે આરજગ્યાની એકરૂપતા અને જાળવણીને કારણે એલ- તેની આઇસોટ્રોપી. સમાનતાના સંરક્ષણનો કાયદો જમણી અને ડાબી વચ્ચેની સમપ્રમાણતા સાથે સંકળાયેલ છે ( આર-અતિક્રમણ). ચાર્જ જોડાણના સંદર્ભમાં સમપ્રમાણતા (કણો અને એન્ટિપાર્ટિકલ્સની સપ્રમાણતા) ચાર્જ પેરિટીના સંરક્ષણ તરફ દોરી જાય છે ( સાથે-અતિક્રમણ). ઇલેક્ટ્રિક, બેરીયોન અને લેપ્ટોન ચાર્જના સંરક્ષણના નિયમો ખાસ સમપ્રમાણતા વ્યક્ત કરે છે સાથે- કાર્યો. છેલ્લે, આઇસોટોપિક સ્પિનના સંરક્ષણનો કાયદો આઇસોટોપિક જગ્યાના આઇસોટ્રોપીને પ્રતિબિંબિત કરે છે. સંરક્ષણ કાયદાઓમાંથી એકનું પાલન કરવામાં નિષ્ફળતાનો અર્થ આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં સંબંધિત પ્રકારની સમપ્રમાણતાનું ઉલ્લંઘન છે.

પ્રાથમિક કણોની દુનિયામાં એક નિયમ છે: સંરક્ષણ કાયદા દ્વારા પ્રતિબંધિત ન હોય તેવી દરેક વસ્તુની પરવાનગી છે. બાદમાં કણોના આંતર રૂપાંતરણને સંચાલિત કરતા બાકાત નિયમોની ભૂમિકા ભજવે છે. સૌ પ્રથમ, ચાલો ઊર્જા, મોમેન્ટમ અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણના નિયમોની નોંધ લઈએ. આ ત્રણ નિયમો ઇલેક્ટ્રોનની સ્થિરતા સમજાવે છે. ઊર્જા અને ગતિના સંરક્ષણથી તે અનુસરે છે કે ક્ષીણ ઉત્પાદનોનો કુલ બાકીનો સમૂહ ક્ષીણ થતા કણોના બાકીના દળ કરતાં ઓછો હોવો જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે ઇલેક્ટ્રોન માત્ર ન્યુટ્રિનો અને ફોટોનમાં જ ક્ષીણ થઈ શકે છે. પરંતુ આ કણો ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે. તેથી તે તારણ આપે છે કે ઇલેક્ટ્રોન પાસે તેના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કોઈ નથી, તેથી તે સ્થિર છે.

કવાર્કસ.પ્રાથમિક કહેવાય એવા ઘણા કણો બની ગયા છે કે તેમના પ્રાથમિક સ્વભાવ વિશે ગંભીર શંકાઓ ઊભી થઈ છે. મજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા દરેક કણો ત્રણ સ્વતંત્ર એડિટિવ ક્વોન્ટમ નંબરો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: ચાર્જ પ્ર, હાયપરચાર્જ યુઅને બેરીઓન ચાર્જ IN. આ સંદર્ભમાં, એક પૂર્વધારણા ઊભી થઈ કે તમામ કણો ત્રણ મૂળભૂત કણોથી બનેલા છે - આ ચાર્જના વાહકો. 1964 માં, ગેલ-માન અને, તેમનાથી સ્વતંત્ર રીતે, સ્વિસ ભૌતિકશાસ્ત્રી ઝ્વેઇગે એક પૂર્વધારણા રજૂ કરી, જે મુજબ તમામ પ્રાથમિક કણો ક્વાર્ક નામના ત્રણ કણોમાંથી બનેલા છે. આ કણોને અપૂર્ણાંક ક્વોન્ટમ નંબરો અસાઇન કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને, +⅔ સમાન ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ; –⅓; +⅓ દરેક ત્રણ ક્વાર્ક માટે અનુક્રમે. આ ક્વાર્ક સામાન્ય રીતે અક્ષરો દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે યુ,ડી,એસ. ક્વાર્ક ઉપરાંત, એન્ટિક્વાર્ક ગણવામાં આવે છે ( u,ડી,ઓ). આજની તારીખમાં, 12 ક્વાર્ક જાણીતા છે - 6 ક્વાર્ક અને 6 એન્ટિક્વાર્ક. મેસોન્સ ક્વાર્ક-એન્ટિવાર્ક જોડીમાંથી બને છે, અને બેરીયોન્સ ત્રણ ક્વાર્કમાંથી બને છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા છે, જે પ્રોટોન અથવા ન્યુટ્રોનને રંગહીન બનાવે છે. તદનુસાર, મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ત્રણ ચાર્જને અલગ પાડવામાં આવે છે - લાલ ( આર), પીળો ( વાય) અને લીલો ( જી).

દરેક ક્વાર્ક સમાન સોંપેલ છે ચુંબકીય ક્ષણ(μV), જેનું મૂલ્ય સિદ્ધાંતથી નક્કી થતું નથી. આ ધારણાના આધારે કરાયેલી ગણતરીઓ પ્રોટોન માટે ચુંબકીય ક્ષણ μp નું મૂલ્ય આપે છે = μ kv, અને ન્યુટ્રોન μ n માટે = – ⅔μ ચો.

આમ, ચુંબકીય ક્ષણોના ગુણોત્તર માટે મૂલ્ય μp પ્રાપ્ત થાય છે / μn = –⅔, પ્રાયોગિક મૂલ્ય સાથે ઉત્તમ કરારમાં.

મૂળભૂત રીતે, ક્વાર્કનો રંગ (ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના ચિહ્નની જેમ) ગુણધર્મમાં તફાવતને વ્યક્ત કરવાનું શરૂ કર્યું જે ક્વાર્કના પરસ્પર આકર્ષણ અને પ્રતિકૂળતાને નિર્ધારિત કરે છે. વિવિધ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના ક્ષેત્રોના ક્વોન્ટા સાથે સામ્યતા દ્વારા (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ફોટોન, આર-મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં મેસોન્સ, વગેરે.) ક્વાર્ક વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વહન કરતા કણો રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. આ કણો કહેવાતા હતા ગ્લુઓન્સ. તેઓ રંગને એક ક્વાર્કથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, જેના કારણે ક્વાર્ક એક સાથે રાખવામાં આવે છે. ક્વાર્ક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, બંધિયાર પૂર્વધારણા ઘડવામાં આવી હતી (અંગ્રેજીમાંથી. બંધિયાર– ક્વાર્કનું કેપ્ચર), જે મુજબ સમગ્રમાંથી ક્વાર્ક બાદ કરવું અશક્ય છે. તે સમગ્રના એક તત્વ તરીકે જ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વાસ્તવિક કણો તરીકે ક્વાર્કનું અસ્તિત્વ વિશ્વસનીય રીતે સાબિત થાય છે.

ક્વાર્કનો વિચાર ખૂબ ફળદાયી નીકળ્યો. તે માત્ર પહેલેથી જ વ્યવસ્થિત કરવાની મંજૂરી આપે છે જાણીતા કણો, પણ નવીની સંપૂર્ણ શ્રેણીની આગાહી પણ કરે છે. પ્રાથમિક કણોના ભૌતિકશાસ્ત્રમાં જે પરિસ્થિતિ વિકસિત થઈ છે તે ડી.આઈ. મેન્ડેલેવ દ્વારા 1869માં સામયિક કાયદાની શોધ પછી અણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સર્જાયેલી પરિસ્થિતિની યાદ અપાવે છે. જો કે આ કાયદાનો સાર ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની રચનાના લગભગ 60 વર્ષ પછી જ સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યો હતો, તે તે સમય સુધીમાં જાણીતા રાસાયણિક તત્વોને વ્યવસ્થિત કરવાનું શક્ય બનાવ્યું અને વધુમાં, નવા તત્વો અને તેમના ગુણધર્મોના અસ્તિત્વની આગાહી તરફ દોરી ગયું. . એ જ રીતે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ પ્રાથમિક કણોને વ્યવસ્થિત કરવાનું શીખ્યા છે, અને વિકસિત વર્ગીકરણે, દુર્લભ કિસ્સાઓમાં, નવા કણોના અસ્તિત્વની આગાહી કરવાનું અને તેમના ગુણધર્મોની અપેક્ષા કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે.

તેથી, હાલમાં, ક્વાર્ક અને લેપ્ટોન્સને ખરેખર પ્રાથમિક ગણી શકાય; તેમાંના 12 છે, અથવા એકસાથે એન્ટિ-ચેટિટ્સ છે - 24. વધુમાં, ત્યાં કણો છે જે ચાર મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ (પ્રતિક્રિયા ક્વોન્ટા) પ્રદાન કરે છે. આમાંના 13 કણો છે: ગ્રેવિટોન, ફોટોન, ડબલ્યુ± - અને ઝેડ-કણો અને 8 ગ્લુઅન્સ.

પ્રાથમિક કણોના અસ્તિત્વમાં રહેલા સિદ્ધાંતો શ્રેણીની શરૂઆત શું છે તે સૂચવી શકતા નથી: અણુઓ, મધ્યવર્તી કેન્દ્ર, હેડ્રોન, ક્વાર્કઆ શ્રેણીમાં, દરેક વધુ જટિલ સામગ્રીની રચનામાં સરળ એકનો સમાવેશ થાય છે. ઘટક. દેખીતી રીતે, આ અનિશ્ચિત સમય માટે ચાલુ રાખી શકતું નથી. એવું માનવામાં આવતું હતું કે ભૌતિક રચનાઓની વર્ણવેલ સાંકળ મૂળભૂત રીતે અલગ પ્રકૃતિની વસ્તુઓ પર આધારિત છે. તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે આવા પદાર્થો બિંદુ જેવા ન હોઈ શકે, પરંતુ વિસ્તૃત, અત્યંત નાના (~10-33 સે.મી.) રચના હોવા છતાં, જેને કહેવાય છે. સુપરસ્ટ્રિંગ્સવર્ણવેલ વિચાર આપણી ચાર-પરિમાણીય અવકાશમાં સાકાર થઈ શકતો નથી. ભૌતિકશાસ્ત્રનું આ ક્ષેત્ર સામાન્ય રીતે અત્યંત અમૂર્ત હોય છે, અને પ્રાથમિક કણોના સિદ્ધાંતોમાં રહેલા વિચારોની ધારણાને સરળ બનાવવામાં મદદ કરતા વિઝ્યુઅલ મોડલ શોધવાનું ખૂબ મુશ્કેલ છે. તેમ છતાં, આ સિદ્ધાંતો ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને "સૌથી પ્રાથમિક" સૂક્ષ્મ પદાર્થોના પરસ્પર પરિવર્તન અને પરસ્પર નિર્ભરતા, ચાર-પરિમાણીય અવકાશ-સમયના ગુણધર્મો સાથેના તેમના જોડાણને વ્યક્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે. સૌથી આશાસ્પદ કહેવાતા છે એમ-સિદ્ધાંત (એમ - થી રહસ્ય- કોયડો, ગુપ્ત). તેણી ઓપરેશન કરી રહી છે બાર-પરિમાણીય જગ્યા . આખરે, ચાર-પરિમાણીય વિશ્વમાં સંક્રમણ દરમિયાન જે આપણે સીધું જ અનુભવીએ છીએ, બધા "વધારાના" પરિમાણો "સંકુચિત" છે. હમણાં માટે એમ-થિયરી એકમાત્ર સિદ્ધાંત, જે ચાર મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને એકમાં ઘટાડવાનું શક્ય બનાવે છે - કહેવાતા મહાસત્તા.તે પણ મહત્વનું છે કે એમ-થિયરી વિવિધ વિશ્વોના અસ્તિત્વ માટે પરવાનગી આપે છે અને તે પરિસ્થિતિઓ સ્થાપિત કરે છે જે આપણા વિશ્વના ઉદભવને સુનિશ્ચિત કરે છે. એમ-થિયરી હજુ પૂરતા પ્રમાણમાં વિકસિત નથી. એવું માનવામાં આવે છે કે અંતિમ "દરેક વસ્તુનો સિદ્ધાંત" એમ-થિયરી પર આધારિત 21મી સદીમાં બનાવવામાં આવશે.

અંદાજે 1000 સેકન્ડ (મુક્ત ન્યુટ્રોન માટે) થી સેકન્ડના નજીવા અપૂર્ણાંક સુધી (10 −24 થી 10 −22 સેકંડ સુધી).

કણ ભૌતિકશાસ્ત્ર દ્વારા પ્રાથમિક કણોની રચના અને વર્તનનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

તમામ પ્રાથમિક કણો ઓળખના સિદ્ધાંતને આધીન છે (બ્રહ્માંડમાં સમાન પ્રકારના તમામ પ્રાથમિક કણો તેમના તમામ ગુણધર્મોમાં સંપૂર્ણપણે સમાન છે) અને તરંગ-કણ દ્વૈતતાના સિદ્ધાંત (દરેક પ્રાથમિક કણો ડી બ્રોગ્લી તરંગને અનુરૂપ છે).

તમામ પ્રાથમિક કણોમાં આંતર-કન્વર્ટિબિલિટીની મિલકત હોય છે, જે તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું પરિણામ છે: મજબૂત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, નબળા, ગુરુત્વાકર્ષણ. કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ કણો અને તેમના સંગ્રહોના અન્ય કણો અને તેમના સંગ્રહમાં રૂપાંતરણનું કારણ બને છે, જો આવા રૂપાંતરણો ઊર્જા, વેગ, કોણીય વેગ, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, બેરીયોન ચાર્જ, વગેરેના સંરક્ષણના કાયદા દ્વારા પ્રતિબંધિત નથી.

પ્રાથમિક કણોની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:લાઇફટાઇમ, માસ, સ્પિન, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, મેગ્નેટિક મોમેન્ટ, બેરીયોન ચાર્જ, લેપ્ટન ચાર્જ, સ્ટ્રેન્જનેસ, આઇસોટોપિક સ્પિન, પેરિટી, ચાર્જ પેરિટી, જી-પેરિટી, સીપી-પેરિટી.

વર્ગીકરણ

જીવનકાળ દ્વારા

• સ્થિર પ્રાથમિક કણો એ એવા કણો છે જે અનંત ધરાવે છે મોટો સમયમુક્ત સ્થિતિમાં જીવન (પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રિનો, ફોટોન અને તેમના એન્ટિપાર્ટિકલ્સ).
• અસ્થિર પ્રાથમિક કણો એ એવા કણો છે જે મુક્ત સ્થિતિમાં અન્ય કણોમાં ક્ષીણ થાય છે સમાપ્તિ સમય(અન્ય તમામ કણો).

વજન દ્વારા

તમામ પ્રાથમિક કણોને બે વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવ્યા છે:

• માસલેસ કણો એ શૂન્ય માસ (ફોટોન, ગ્લુઓન) વાળા કણો છે.
• બિન-શૂન્ય દળવાળા કણો (અન્ય તમામ કણો).

સૌથી મોટી પીઠ દ્વારા

તમામ પ્રાથમિક કણોને બે વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવ્યા છે:

ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રકાર દ્વારા

પ્રાથમિક કણો નીચેના જૂથોમાં વહેંચાયેલા છે:

સંયોજન કણો

• હેડ્રોન એ કણો છે જે તમામ પ્રકારની મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. તેઓ ક્વાર્ક ધરાવે છે અને બદલામાં, આમાં વિભાજિત થાય છે:
  • મેસોન્સ પૂર્ણાંક સ્પિન સાથે હેડ્રોન છે, એટલે કે, તેઓ બોસોન છે;
  • બેરીઓન્સ એ અર્ધ-પૂર્ણાંક સ્પિન સાથે હેડ્રોન છે, એટલે કે, ફર્મિઓન્સ. આમાં, ખાસ કરીને, કણોનો સમાવેશ થાય છે જે અણુના ન્યુક્લિયસ બનાવે છે - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન.

મૂળભૂત (સ્ટ્રક્ચરલેસ) કણો

• લેપ્ટોન્સ એ 10 −18 મીટરના ક્રમ સુધીના પોઈન્ટ કણોનું સ્વરૂપ ધરાવે છે (એટલે ​​કે કંઈપણ સમાવિષ્ટ નથી) તેઓ મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા નથી. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સહભાગિતા પ્રાયોગિક રીતે માત્ર ચાર્જ્ડ લેપ્ટોન્સ (ઇલેક્ટ્રોન, મ્યુઓન્સ, ટાઉ લેપ્ટોન્સ) માટે જોવા મળી હતી અને ન્યુટ્રિનો માટે જોવામાં આવી ન હતી. લેપ્ટોનના 6 જાણીતા પ્રકારો છે.
• ક્વાર્ક અપૂર્ણાંક ચાર્જ કણો છે જે હેડ્રોન્સનો ભાગ છે. તેઓ મુક્ત સ્થિતિમાં અવલોકન કરવામાં આવ્યા ન હતા (આવા અવલોકનોની ગેરહાજરીને સમજાવવા માટે એક બંધિયાર પદ્ધતિની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે). લેપ્ટોન્સની જેમ, તેઓ 6 પ્રકારોમાં વિભાજિત થાય છે અને તેઓ રચનાવિહીન માનવામાં આવે છે, જો કે, લેપ્ટોન્સથી વિપરીત, તેઓ મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે.
• ગેજ બોસોન એ કણો છે જેના વિનિમય દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં આવે છે:
  • ફોટોન એ એક કણ છે જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે;
  • આઠ ગ્લુઅન્સ - કણો જે મજબૂત બળ વહન કરે છે;
  • ત્રણ મધ્યવર્તી વેક્ટર બોસોન ડબલ્યુ + , ડબલ્યુ- અને ઝેડ 0, જે નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સહન કરે છે;
  • ગ્રેવિટોન એ એક અનુમાનિત કણ છે જે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વહન કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની નબળાઈને કારણે ગુરુત્વાકર્ષણનું અસ્તિત્વ હજુ પ્રાયોગિક રીતે સાબિત ન થયું હોવા છતાં, તદ્દન સંભવિત માનવામાં આવે છે; જો કે, ગુરુત્વાકર્ષણ એ પ્રાથમિક કણોના માનક મોડલમાં સમાવિષ્ટ નથી.

વિષય પર વિડિઓ

પ્રાથમિક કણોના કદ

પ્રાથમિક કણોની વિશાળ વિવિધતા હોવા છતાં, તેમના કદ બે જૂથોમાં બંધબેસે છે. હેડ્રોન (બંને બેરીયોન અને મેસોન) ના કદ લગભગ 10 −15 મીટર છે, જે તેમાં સમાવિષ્ટ ક્વાર્ક વચ્ચેના સરેરાશ અંતરની નજીક છે. પ્રાયોગિક ભૂલની મર્યાદામાં મૂળભૂત, માળખા વિનાના કણો - ગેજ બોસોન, ક્વાર્ક અને લેપ્ટોન્સના કદ તેમના બિંદુ પ્રકૃતિ સાથે સુસંગત છે ( ઉપલી મર્યાદાવ્યાસ લગભગ 10−18 મીટર છે) ( સમજૂતી જુઓ). જો આગળના પ્રયોગોમાં આ કણોના અંતિમ કદની શોધ ન થાય, તો આ સૂચવે છે કે ગેજ બોસોન, ક્વાર્ક અને લેપ્ટોન્સના કદ મૂળભૂત લંબાઈની નજીક છે (જે કદાચ પ્લાન્ક લંબાઈ 1.6 10 ની બરાબર હોઈ શકે છે. −35 મીટર)

જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે પ્રાથમિક કણોનું કદ એ એક જટિલ ખ્યાલ છે જે હંમેશા શાસ્ત્રીય ખ્યાલો સાથે સુસંગત નથી. સૌપ્રથમ, અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત કોઈને ભૌતિક કણને સખત રીતે સ્થાનિકીકરણ કરવાની મંજૂરી આપતું નથી. ચોક્કસ સ્થાનીકૃત ક્વોન્ટમ સ્ટેટ્સના સુપરપોઝિશન તરીકે કણનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી વેવ પેકેટમાં હંમેશા મર્યાદિત પરિમાણો અને ચોક્કસ અવકાશી માળખું, અને પેકેટના પરિમાણો તદ્દન મેક્રોસ્કોપિક હોઈ શકે છે - ઉદાહરણ તરીકે, બે સ્લિટ્સ પર દખલગીરી સાથેના પ્રયોગમાં ઇલેક્ટ્રોન મેક્રોસ્કોપિક અંતર દ્વારા અલગ કરાયેલ ઇન્ટરફેરોમીટરના બંને સ્લિટ્સ "અનુભૂતિ" કરે છે. બીજું, ભૌતિક કણ પોતાની આસપાસના શૂન્યાવકાશની રચનામાં ફેરફાર કરે છે, ટૂંકા ગાળાના વર્ચ્યુઅલ કણોનો "કોટ" બનાવે છે - ફર્મિઓન-એન્ટિફર્મિઓન જોડી (વેક્યુમ ધ્રુવીકરણ જુઓ) અને બોસોન્સ કે જે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ પ્રદેશના અવકાશી પરિમાણો કણ દ્વારા કબજામાં રહેલા ગેજ ચાર્જ અને માસ પર આધારિત છે. મધ્યવર્તી બોસોન(વિશાળ વર્ચ્યુઅલ બોસોનના શેલની ત્રિજ્યા તેમની કોમ્પટન તરંગલંબાઇની નજીક છે, જે બદલામાં તેમના સમૂહના વિપરિત પ્રમાણસર છે). તેથી, ન્યુટ્રિનોના દૃષ્ટિકોણથી ઇલેક્ટ્રોન ત્રિજ્યા (તેની વચ્ચે તે ફક્ત શક્ય છે નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા) લગભગ ડબલ્યુ બોસોનની કોમ્પટન તરંગલંબાઇ, ~3×10 −18 મીટર અને પ્રદેશના પરિમાણોની બરાબર છે. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાહેડ્રોન સૌથી હળવા હેડ્રોનની કોમ્પટન તરંગલંબાઇ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, pi meson (~10 −15 m), જે અહીં ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વાહક તરીકે કામ કરે છે.

વાર્તા

શરૂઆતમાં, "પ્રાથમિક કણ" શબ્દનો અર્થ કંઈક સંપૂર્ણપણે પ્રાથમિક, પદાર્થની પ્રથમ ઈંટ હતો. જો કે, જ્યારે 1950 અને 1960 ના દાયકામાં સમાન ગુણધર્મોવાળા સેંકડો હેડ્રોન્સની શોધ થઈ, ત્યારે તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે હેડ્રોન્સમાં ઓછામાં ઓછી સ્વતંત્રતાની આંતરિક ડિગ્રી હોય છે, એટલે કે, તેઓ શબ્દના કડક અર્થમાં પ્રાથમિક નથી. આ શંકાને પછીથી પુષ્ટિ મળી જ્યારે તે બહાર આવ્યું કે હેડ્રોનમાં ક્વાર્કનો સમાવેશ થાય છે.

આમ, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ દ્રવ્યની રચનામાં થોડા ઊંડા ઉતર્યા છે: લેપ્ટોન્સ અને ક્વાર્કને હવે દ્રવ્યના સૌથી પ્રાથમિક, બિંદુ જેવા ભાગો ગણવામાં આવે છે. તેમના માટે (ગેજ બોસોન સાથે) શબ્દ " મૂળભૂતકણો"

સ્ટ્રિંગ થિયરીમાં, જે 1980 ના દાયકાના મધ્યભાગથી સક્રિય રીતે વિકસિત કરવામાં આવી છે, એવું માનવામાં આવે છે કે પ્રાથમિક કણો અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું પરિણામ છે. વિવિધ પ્રકારોખાસ કરીને નાના "તાર" ના સ્પંદનો.

માનક મોડલ

પ્રાથમિક કણોના સ્ટાન્ડર્ડ મોડલમાં ફર્મિઓનના 12 ફ્લેવર, તેમના અનુરૂપ એન્ટિપાર્ટિકલ્સ, તેમજ ગેજ બોસોન્સ (ફોટોન્સ, ગ્લુઓન, ડબલ્યુ- અને ઝેડ-બોસોન), જે કણો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને હિગ્સ બોસોન, 2012 માં શોધાયું હતું, જે કણોમાં જડતા સમૂહની હાજરી માટે જવાબદાર છે. જો કે, સ્ટાન્ડર્ડ મોડલને મોટાભાગે ખરેખર મૂળભૂત સિદ્ધાંતને બદલે અસ્થાયી સિદ્ધાંત તરીકે જોવામાં આવે છે, કારણ કે તેમાં ગુરુત્વાકર્ષણનો સમાવેશ થતો નથી અને તેમાં કેટલાક ડઝન મુક્ત પરિમાણો (કણોના સમૂહ વગેરે) હોય છે, જેનાં મૂલ્યો સીધા જ અનુસરતા નથી. સિદ્ધાંત. કદાચ એવા પ્રાથમિક કણો છે જેનું વર્ણન નથી માનક મોડલ- ઉદાહરણ તરીકે, જેમ કે ગ્રેવિટોન (એક કણ જે અનુમાનિત રીતે વહન કરે છે ગુરુત્વાકર્ષણ દળો) અથવા સામાન્ય કણોના સુપરસિમેટ્રિક ભાગીદારો. કુલમાં, મોડેલ 61 કણોનું વર્ણન કરે છે.

ફર્મિઓન્સ

ફર્મિઓનના 12 ફ્લેવરને 4 કણોના 3 પરિવારો (પેઢીઓ)માં વહેંચવામાં આવ્યા છે. તેમાંથી છ ક્વાર્ક છે. અન્ય છ લેપ્ટોન્સ છે, જેમાંથી ત્રણ ન્યુટ્રિનો છે, અને બાકીના ત્રણ એકમ નકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે: ઇલેક્ટ્રોન, મ્યુઓન અને ટાઉ લેપ્ટોન.

એન્ટિપાર્ટિકલ્સ

ઉપરોક્ત બાર કણોને અનુરૂપ 12 ફર્મિઓનિક એન્ટિપાર્ટિકલ્સ પણ છે.

કવાર્કસ

ક્વાર્ક અને એન્ટિક્વાર્ક ક્યારેય મુક્ત સ્થિતિમાં શોધાયા નથી - આ ઘટના દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે

પૃષ્ઠ 1

ચાર્જની સંક્ષિપ્ત વ્યાખ્યા આપવી અશક્ય છે જે તમામ બાબતોમાં સંતોષકારક છે. અમે સમજૂતીઓ શોધવા માટે ટેવાયેલા છીએ જે અમે ખૂબ સમજીએ છીએ જટિલ રચનાઓઅને અણુ જેવી પ્રક્રિયાઓ, પ્રવાહી સ્ફટિકો, ઝડપ દ્વારા પરમાણુઓનું વિતરણ, વગેરે. પરંતુ સૌથી મૂળભૂત, મૂળભૂત વિભાવનાઓ, સરળમાં અવિભાજ્ય, આજે વિજ્ઞાન અનુસાર, કોઈપણ આંતરિક પદ્ધતિથી વંચિત, હવે સંક્ષિપ્તમાં સંતોષકારક રીતે સમજાવી શકાતી નથી. ખાસ કરીને જો વસ્તુઓ આપણી ઇન્દ્રિયો દ્વારા સીધી રીતે જોવામાં આવતી નથી. આવા માટે બરાબર મૂળભૂત ખ્યાલોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો ઉલ્લેખ કરે છે.

ચાલો આપણે સૌપ્રથમ એ જાણવાનો પ્રયત્ન કરીએ કે ઈલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે તે નહીં, પરંતુ વિધાન પાછળ શું છુપાયેલું છે: આ શરીર અથવા કણમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે.

તમે જાણો છો કે બધા શરીર નાના કણોમાંથી બનેલા છે, સરળ (જ્યાં સુધી વિજ્ઞાન હવે જાણે છે) કણોમાં અવિભાજ્ય છે, જેને તેથી પ્રાથમિક કહેવામાં આવે છે. તમામ પ્રાથમિક કણોમાં સમૂહ હોય છે અને તેના કારણે તેઓ એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. કાયદા મુજબ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણઆકર્ષણનું બળ પ્રમાણમાં ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે કારણ કે તેમની વચ્ચેનું અંતર વધે છે: અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર. વધુમાં, મોટાભાગના પ્રાથમિક કણો, જો કે બધા જ નહીં, એકબીજા સાથે એવા બળ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે જે અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં પણ ઘટે છે, પરંતુ આ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં અનેક ગણું વધારે છે. . આમ, હાઇડ્રોજન અણુમાં, આકૃતિ 1 માં યોજનાકીય રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, ઇલેક્ટ્રોન ગુરુત્વાકર્ષણના બળ કરતાં 1039 ગણા વધુ બળ સાથે ન્યુક્લિયસ (પ્રોટોન) તરફ આકર્ષાય છે.

જો કણો એકબીજા સાથે એવા દળો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે જે ધીમે ધીમે વધતા અંતર સાથે ઘટે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ દળો કરતાં અનેક ગણા વધારે છે, તો આ કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવાનું કહેવાય છે. કણો પોતે ચાર્જ્ડ કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિનાના કણો છે, પરંતુ કણ વિના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી.

ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કહેવામાં આવે છે. જ્યારે આપણે કહીએ છીએ કે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે તેઓ ચોક્કસ પ્રકારની (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક) ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા સક્ષમ છે, અને વધુ કંઈ નથી. કણો પર ચાર્જની અછતનો અર્થ એ છે કે તે આવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને શોધી શકતું નથી. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ તીવ્રતા નક્કી કરે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, જેમ સમૂહ તીવ્રતા નક્કી કરે છે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એ બીજો (દળ પછી) સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાપ્રાથમિક કણો, જે આસપાસના વિશ્વમાં તેમનું વર્તન નક્કી કરે છે.

આમ

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જએક ભૌતિક સ્કેલર જથ્થો છે જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશવા માટે કણો અથવા શરીરની મિલકતને લાક્ષણિકતા આપે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ q અથવા Q અક્ષરો દ્વારા પ્રતીકિત છે.

જેમ મિકેનિક્સમાં ખ્યાલનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે સામગ્રી બિંદુ, જે ઘણી સમસ્યાઓના ઉકેલને નોંધપાત્ર રીતે સરળ બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે, જ્યારે શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બિંદુ ચાર્જનો વિચાર અસરકારક હોવાનું બહાર આવે છે. પોઈન્ટ ચાર્જ એ ચાર્જ થયેલ શરીર છે જેના પરિમાણો આ શરીરથી અવલોકન બિંદુ અને અન્ય ચાર્જ થયેલ શરીરના અંતર કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછા છે. ખાસ કરીને, જો આપણે બેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશે વાત કરીએ બિંદુ શુલ્ક, તો પછી તેઓ ધારે છે કે વિચારણા હેઠળના બે ચાર્જ બોડી વચ્ચેનું અંતર તેમના રેખીય પરિમાણો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.

પ્રાથમિક કણનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ

પ્રાથમિક કણનો વિદ્યુત ચાર્જ એ કણમાં કોઈ ખાસ "મિકેનિઝમ" નથી કે જે તેમાંથી દૂર કરી શકાય, તેના ઘટક ભાગોમાં વિઘટિત થઈ શકે અને ફરીથી એસેમ્બલ કરી શકાય. ઇલેક્ટ્રોન અને અન્ય કણો પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હાજરીનો અર્થ ફક્ત તેમની વચ્ચે ચોક્કસ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અસ્તિત્વ છે.

પ્રકૃતિમાં વિપરીત સંકેતોના ચાર્જવાળા કણો છે. પ્રોટોનનો ચાર્જ સકારાત્મક કહેવાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ નકારાત્મક કહેવાય છે. સકારાત્મક સંકેતકણ પર ચાર્જ કરવાનો અર્થ એ નથી કે તેના વિશેષ ફાયદા છે. બે ચિહ્નોના ચાર્જની રજૂઆત એ હકીકતને સરળ રીતે વ્યક્ત કરે છે કે ચાર્જ થયેલા કણો આકર્ષિત અને ભગાડી શકે છે. મુ સમાન ચિહ્નોકણો એકબીજાને ભગાડે છે, પરંતુ જો તેઓ અલગ હોય, તો તેઓ આકર્ષાય છે.

બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના અસ્તિત્વના કારણો માટે હાલમાં કોઈ સમજૂતી નથી. કોઈપણ કિસ્સામાં, હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક વચ્ચે કોઈ મૂળભૂત તફાવત જોવા મળતા નથી. જો કણોના વિદ્યુત ચાર્જના ચિહ્નો વિરુદ્ધ બદલાઈ જાય, તો પ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ બદલાશે નહીં.

બ્રહ્માંડમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક ખૂબ જ સારી રીતે સંતુલિત છે. અને જો બ્રહ્માંડ મર્યાદિત છે, તો તેનો કુલ વિદ્યુત ચાર્જ, તમામ સંભાવનાઓમાં, શૂન્ય સમાન છે.

સૌથી નોંધપાત્ર બાબત એ છે કે તમામ પ્રાથમિક કણોનો વિદ્યુત ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે. ત્યાં એક ન્યૂનતમ ચાર્જ છે, જેને પ્રાથમિક કહેવાય છે, જે તમામ ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો ધરાવે છે. ચાર્જ સકારાત્મક હોઈ શકે છે, પ્રોટોનની જેમ, અથવા નકારાત્મક, ઇલેક્ટ્રોનની જેમ, પરંતુ ચાર્જ મોડ્યુલસ તમામ કિસ્સાઓમાં સમાન છે.

ચાર્જના ભાગને અલગ કરવું અશક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનથી. આ કદાચ સૌથી આશ્ચર્યજનક બાબત છે. કોઈ નહિ આધુનિક સિદ્ધાંતશા માટે તમામ કણોના ચાર્જ સમાન છે તે સમજાવી શકતા નથી, અને લઘુત્તમ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના મૂલ્યની ગણતરી કરવામાં સક્ષમ નથી. તે વિવિધ પ્રયોગોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે.

1960 ના દાયકામાં, નવા શોધાયેલા પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા ચિંતાજનક રીતે વધવા લાગી, પછી પૂર્વધારણા આગળ મૂકવામાં આવી કે તમામ મજબૂત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા કણો સંયુક્ત છે. વધુ મૂળભૂત કણોને ક્વાર્ક કહેવાતા. તે આશ્ચર્યજનક હતું કે ક્વાર્કમાં અપૂર્ણાંક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવો જોઈએ: 1/3 અને 2/3 પ્રાથમિક ચાર્જ. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન બનાવવા માટે, બે પ્રકારના ક્વાર્ક પૂરતા છે. અને તેમની મહત્તમ સંખ્યા, દેખીતી રીતે, છથી વધુ નથી.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના માપનનું એકમ

« ભૌતિકશાસ્ત્ર - 10મું ધોરણ"

પ્રથમ, ચાલો સૌથી સરળ કેસને ધ્યાનમાં લઈએ, જ્યારે ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ આરામ પર હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સની શાખા જે ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ્ડ બોડીની સંતુલન સ્થિતિના અભ્યાસ માટે સમર્પિત છે તેને કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે?
ત્યાં શું શુલ્ક છે?

શબ્દો સાથે વીજળી, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, વિદ્યુત પ્રવાહ તમે ઘણી વખત મળ્યા છો અને તેમની આદત પાડવાનું વ્યવસ્થાપિત છો. પરંતુ પ્રશ્નનો જવાબ આપવાનો પ્રયાસ કરો: "ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શું છે?" ખ્યાલ પોતે ચાર્જ- આ એક મૂળભૂત, પ્રાથમિક ખ્યાલ છે જેને ઘટાડી શકાતો નથી આધુનિક સ્તરકેટલાક સરળ, પ્રાથમિક ખ્યાલો માટે અમારા જ્ઞાનનો વિકાસ.

ચાલો પહેલા એ વિધાનનો અર્થ શું છે તે શોધવાનો પ્રયાસ કરીએ: "આ શરીર અથવા કણમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ છે."

બધા શરીર બનેલા છે નાના કણો, જે સરળમાં અવિભાજ્ય છે અને તેથી કહેવામાં આવે છે પ્રાથમિક.

પ્રાથમિક કણોમાં સમૂહ હોય છે અને તેના કારણે તેઓ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ અનુસાર એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. જેમ જેમ કણો વચ્ચેનું અંતર વધે છે તેમ, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ આ અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટે છે. મોટાભાગના પ્રાથમિક કણો, જોકે બધા જ નહીં, પણ અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટતા બળ સાથે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા પણ ધરાવે છે, પરંતુ આ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં અનેક ગણું વધારે છે.

તેથી હાઇડ્રોજન અણુમાં, આકૃતિ 14.1 માં યોજનાકીય રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, ઇલેક્ટ્રોન ગુરુત્વાકર્ષણના બળ કરતાં 10 39 ગણા વધુ બળ સાથે ન્યુક્લિયસ (પ્રોટોન) તરફ આકર્ષાય છે.

જો કણો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળોની જેમ વધતા અંતર સાથે ઘટતા દળો સાથે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ દળોને ઘણી વખત ઓળંગે છે, તો આ કણોને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોવાનું કહેવાય છે. કણો પોતાને કહેવાય છે ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિનાના કણો છે, પરંતુ કણ વિના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી.

ચાર્જ થયેલા કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે, જેમ સમૂહ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તીવ્રતા નક્કી કરે છે.

પ્રાથમિક કણનો વિદ્યુત ચાર્જ એ કણમાં કોઈ ખાસ પદ્ધતિ નથી કે જે તેમાંથી દૂર કરી શકાય, તેના ઘટક ભાગોમાં વિઘટિત થઈ શકે અને ફરીથી એસેમ્બલ કરી શકાય. ઇલેક્ટ્રોન અને અન્ય કણો પર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હાજરીનો અર્થ ફક્ત તેમની વચ્ચે ચોક્કસ બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અસ્તિત્વ છે.

જો આપણે આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના નિયમો જાણતા ન હોઈએ તો આપણે, સારમાં, ચાર્જ વિશે કશું જાણતા નથી. ચાર્જ વિશેના અમારા વિચારોમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના નિયમોનું જ્ઞાન શામેલ હોવું જોઈએ. આ કાયદા સરળ નથી, અને તેને થોડા શબ્દોમાં રૂપરેખા આપવી અશક્ય છે. તેથી, પૂરતું સંતોષકારક આપવું અશક્ય છે ટૂંકી વ્યાખ્યાખ્યાલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના બે ચિહ્નો.

બધા શરીરમાં સમૂહ હોય છે અને તેથી એકબીજાને આકર્ષે છે. ચાર્જ થયેલ શરીર બંને એકબીજાને આકર્ષિત અને ભગાડી શકે છે. આ સૌથી મહત્વપૂર્ણ હકીકત, તમને પરિચિત છે, એટલે કે પ્રકૃતિમાં વિપરીત ચિહ્નોના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જવાળા કણો છે; સમાન ચિહ્નના ચાર્જના કિસ્સામાં, કણો ભગાડે છે, અને વિવિધ ચિહ્નોના કિસ્સામાં, તેઓ આકર્ષે છે.

પ્રાથમિક કણોનો ચાર્જ - પ્રોટોન, જે તમામ અણુ ન્યુક્લીનો ભાગ છે, તેને ધન અને ચાર્જ કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોન- નકારાત્મક. હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક વચ્ચે આંતરિક તફાવતોના. જો કણોના ચાર્જના ચિહ્નો ઉલટાવી દેવામાં આવે, તો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ બિલકુલ બદલાશે નહીં.

પ્રાથમિક ચાર્જ.

ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઉપરાંત, અન્ય ઘણા પ્રકારના ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણો છે. પરંતુ માત્ર ઈલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન જ મુક્ત અવસ્થામાં અનિશ્ચિત સમય માટે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. બાકીના ચાર્જ થયેલા કણો સેકન્ડના દસ લાખમા ભાગ કરતાં ઓછા જીવે છે. તેઓ ઝડપી પ્રાથમિક કણોની અથડામણ દરમિયાન જન્મે છે અને, ઓછા સમય માટે અસ્તિત્વમાં હોવાથી, સડો, અન્ય કણોમાં ફેરવાય છે. તમે 11મા ધોરણમાં આ કણોથી પરિચિત થશો.

વિદ્યુત ચાર્જ ન હોય તેવા કણોનો સમાવેશ થાય છે ન્યુટ્રોન. તેનું દળ પ્રોટોનના દળ કરતાં થોડું વધારે છે. ન્યુટ્રોન, પ્રોટોન સાથે, તેનો ભાગ છે અણુ બીજક. જો પ્રાથમિક કણમાં ચાર્જ હોય, તો તેનું મૂલ્ય સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓપ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો એ હકીકતને કારણે મોટી ભૂમિકા ભજવે છે કે તમામ શરીરમાં ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલા કણો હોય છે. અણુઓના ઘટક ભાગો - ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન - વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવે છે.

શરીર વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળોની સીધી ક્રિયા શોધી શકાતી નથી, કારણ કે તેમની સામાન્ય સ્થિતિમાં શરીર ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ હોય છે.

કોઈપણ પદાર્થનો અણુ તટસ્થ હોય છે કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. સકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે વિદ્યુત દળોઅને તટસ્થ સિસ્ટમો બનાવે છે.

મેક્રોસ્કોપિક બોડી ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થાય છે જો તેમાં ચાર્જની કોઈપણ નિશાની સાથે પ્રાથમિક કણોની વધુ માત્રા હોય. આમ, શરીરનો નકારાત્મક ચાર્જ પ્રોટોનની સંખ્યાની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોનની વધુ સંખ્યાને કારણે છે, અને હકારાત્મક ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનની અભાવને કારણે છે.

ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ્ડ મેક્રોસ્કોપિક બોડી મેળવવા માટે, એટલે કે, તેને ઇલેક્ટ્રિફિકેશન કરવા માટે, તમારે ભાગ અલગ કરવાની જરૂર છે. નકારાત્મક ચાર્જતેની સાથે સંકળાયેલ સકારાત્મક ચાર્જમાંથી અથવા નકારાત્મક ચાર્જને તટસ્થ શરીરમાં સ્થાનાંતરિત કરો.

આ ઘર્ષણનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. જો તમે શુષ્ક વાળ દ્વારા કાંસકો ચલાવો છો, તો પછી સૌથી વધુ મોબાઇલ ચાર્જ થયેલા કણોનો એક નાનો ભાગ - ઇલેક્ટ્રોન - વાળમાંથી કાંસકો તરફ જશે અને તેને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરશે, અને વાળ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરશે.

વિદ્યુતીકરણ દરમિયાન શુલ્કની સમાનતા

પ્રયોગની મદદથી, તે સાબિત કરી શકાય છે કે જ્યારે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ થાય છે, ત્યારે બંને શરીર ચાર્જ મેળવે છે જે ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ હોય છે, પરંતુ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે.

ચાલો એક ઈલેક્ટ્રોમીટર લઈએ, જેના સળિયા પર છિદ્ર સાથે ધાતુનો ગોળો છે, અને લાંબા હેન્ડલ્સ પર બે પ્લેટ છે: એક સખત રબરની બનેલી અને બીજી પ્લેક્સિગ્લાસની બનેલી. જ્યારે એકબીજા સામે ઘસવામાં આવે છે, ત્યારે પ્લેટો ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બને છે.

ચાલો પ્લેટોમાંથી એકને તેની દિવાલોને સ્પર્શ કર્યા વિના ગોળાની અંદર લાવીએ. જો પ્લેટ સકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તો ઇલેક્ટ્રોમીટરની સોય અને સળિયામાંથી કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન પ્લેટ તરફ આકર્ષિત થશે અને તેના પર એકત્રિત થશે. આંતરિક સપાટીગોળા તે જ સમયે, તીર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે અને ઇલેક્ટ્રોમીટર સળિયાથી દૂર ધકેલવામાં આવશે (ફિગ. 14.2, a).

જો તમે ગોળાની અંદર બીજી પ્લેટ લાવો છો, તો પ્રથમ એકને દૂર કર્યા પછી, પછી ગોળાના ઇલેક્ટ્રોન અને સળિયાને પ્લેટમાંથી ભગાડવામાં આવશે અને તીર પર વધુ પ્રમાણમાં એકઠા થશે. આનાથી તીર સળિયામાંથી વિચલિત થશે, અને તે જ ખૂણા પર જે પહેલા પ્રયોગમાં હતો.

ગોળાની અંદરની બંને પ્લેટોને ઓછી કર્યા પછી, અમે તીરના કોઈપણ વિચલનને શોધીશું નહીં (ફિગ. 14.2, b). આ સાબિત કરે છે કે પ્લેટોના ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે.

શરીર અને તેના અભિવ્યક્તિઓનું વીજળીકરણ.સિન્થેટીક કાપડના ઘર્ષણ દરમિયાન નોંધપાત્ર વિદ્યુતીકરણ થાય છે. પાસેથી તેનો શર્ટ ઉતારી રહ્યો હતો કૃત્રિમ સામગ્રીશુષ્ક હવામાં, તમે લાક્ષણિક ક્રેકીંગ અવાજ સાંભળી શકો છો. નાના તણખા ઘસતી સપાટીઓના ચાર્જ થયેલા વિસ્તારો વચ્ચે કૂદી પડે છે.

પ્રિન્ટિંગ હાઉસમાં, પ્રિન્ટિંગ દરમિયાન કાગળનું વીજળીકરણ થાય છે અને શીટ્સ એકસાથે ચોંટી જાય છે. આવું ન થાય તે માટે, ચાર્જને ડ્રેઇન કરવા માટે ખાસ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો કે, નજીકના સંપર્કમાં શરીરના વિદ્યુતકરણનો ઉપયોગ ક્યારેક થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ ઇલેક્ટ્રોકોપી સ્થાપનોમાં, વગેરે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો.

પ્લેટોના વિદ્યુતીકરણનો અનુભવ સાબિત કરે છે કે ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતીકરણ દરમિયાન, વર્તમાન ચાર્જનું પુનઃવિતરણ થાય છે જે અગાઉ તટસ્થ હતા. ઇલેક્ટ્રોનનો એક નાનો ભાગ એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં જાય છે. આ કિસ્સામાં, નવા કણો દેખાતા નથી, અને પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા કણો અદૃશ્ય થતા નથી.

જ્યારે શરીર વીજળીકૃત થાય છે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો. આ કાયદો એવી સિસ્ટમ માટે માન્ય છે કે જેમાં ચાર્જ થયેલા કણો બહારથી પ્રવેશતા નથી અને જેમાંથી તેઓ છોડતા નથી, એટલે કે અલગ સિસ્ટમ.

IN અલગ સિસ્ટમ બીજગણિત રકમતમામ સંસ્થાઓના આરોપો સુરક્ષિત છે.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. (14.1)

જ્યાં q 1, q 2, વગેરે વ્યક્તિગત ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓના શુલ્ક છે.

ચાર્જના સંરક્ષણનો કાયદો છે ઊંડો અર્થ. જો ચાર્જ થયેલ પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા બદલાતી નથી, તો ચાર્જ સંરક્ષણ કાયદાની પરિપૂર્ણતા સ્પષ્ટ છે. પરંતુ પ્રાથમિક કણો એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે, જન્મે છે અને અદૃશ્ય થઈ શકે છે, નવા કણોને જીવન આપે છે.

જો કે, તમામ કિસ્સાઓમાં, ચાર્જ થયેલ કણો ફક્ત સમાન તીવ્રતાના ચાર્જ સાથે જોડીમાં જ જન્મે છે અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે; ચાર્જ કરેલા કણો પણ ફક્ત જોડીમાં અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તટસ્થમાં ફેરવાય છે. અને આ બધા કિસ્સાઓમાં, શુલ્કનો બીજગણિત સરવાળો સમાન રહે છે.

ચાર્જના સંરક્ષણના કાયદાની માન્યતાના અવલોકનો દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે મોટી સંખ્યાપ્રાથમિક કણોનું પરિવર્તન. આ કાયદો સૌથી વધુ એક વ્યક્ત કરે છે મૂળભૂત ગુણધર્મોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ. ચાર્જ બચાવવાનું કારણ હજુ પણ અજ્ઞાત છે.