This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കണികാഭൗതികം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→Particle Physics) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→Particle Physics) |
||
| (ഇടക്കുള്ള 5 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 6: | വരി 6: | ||
ഭൗതികപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളായ മൗലികകണങ്ങളെയും (elementary particles) അവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെയും പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖ. ഘടകങ്ങളാക്കി വീണ്ടും വിഭജിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത കണങ്ങളെയാണ്‌ മൗലികകണങ്ങള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, മ്യുഓണ്‍... കണങ്ങളുടെ സവിശേഷതകള്‍ പഠിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accele-rators), നിദര്‍ശകങ്ങള്‍ (detectors) തുടങ്ങിയവയുടെ രൂപകല്‌പനയും പ്രവര്‍ത്തനവുംകൂടി കണികാഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഗമാണ്‌. | ഭൗതികപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളായ മൗലികകണങ്ങളെയും (elementary particles) അവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെയും പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖ. ഘടകങ്ങളാക്കി വീണ്ടും വിഭജിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത കണങ്ങളെയാണ്‌ മൗലികകണങ്ങള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, മ്യുഓണ്‍... കണങ്ങളുടെ സവിശേഷതകള്‍ പഠിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accele-rators), നിദര്‍ശകങ്ങള്‍ (detectors) തുടങ്ങിയവയുടെ രൂപകല്‌പനയും പ്രവര്‍ത്തനവുംകൂടി കണികാഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഗമാണ്‌. | ||
| - | ചരിത്രം. പ്രകൃതിയിലെ പദാര്‍ഥവൈവിധ്യം അനന്തമാണെങ്കിലും അവയെല്ലാം | + | '''ചരിത്രം'''. പ്രകൃതിയിലെ പദാര്‍ഥവൈവിധ്യം അനന്തമാണെങ്കിലും അവയെല്ലാം ഏതാനും അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളുടെ ചേരുവകള്‍ ആണെന്ന ആശയത്തിന്‌ ആയിരത്താണ്ടുകളുടെ പഴക്കമുണ്ട്‌. പഞ്ചഭൂതസിദ്ധാന്തം, പ്രാചീന അണുസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങള്‍ (നോ: കണാദന്‍, ഡെമോക്രിറ്റസ്‌). 1808ല് ജോണ്‍ ഡാല്‍റ്റണ്‍ കൂടുതല്‍ കൃത്യതയുള്ള അണുസിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവച്ചു. പ്രകൃതിയിലെ ഓരോ മൂലകവും ഓരോതരം ആറ്റങ്ങള്‍കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണെന്നും പ്രകൃതിയില്‍ 92 തരം മൂലകങ്ങള്‍ ആണുള്ളതെന്നും ക്രമേണ വ്യക്തമായി. അവയുടെ ചേരുവകളാണ്‌ മറ്റെല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളും. |
| - | ആറ്റങ്ങളാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങള്‍ എന്ന ധാരണ പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട ഘട്ടത്തിലാണ്‌, 1898ല് ജെ.ജെ. തോംസണിന്റെ പ്രശസ്‌തമായ പരീക്ഷണം നടന്നത്‌. നന്നെക്കുറഞ്ഞ മര്‍ദത്തിലുള്ള വാതകങ്ങളിലൂടെ ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയില്‍ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുമ്പോള്‍ നെഗറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ (കാതോഡ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നാണവയ്‌ക്കു നല്‌കിയ പേര്‍) ഉത്സര്‍ജിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. അവ വാതകങ്ങളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ഘടകമാണെന്ന്‌ വ്യക്തമായി. അവ പിന്നീട്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ എന്നറിയപ്പെട്ടു. അങ്ങനെ ആദ്യം കണ്ടെത്തിയ മൗലികകണം എന്ന ബഹുമതി | + | ആറ്റങ്ങളാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങള്‍ എന്ന ധാരണ പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട ഘട്ടത്തിലാണ്‌, 1898ല് ജെ.ജെ. തോംസണിന്റെ പ്രശസ്‌തമായ പരീക്ഷണം നടന്നത്‌. നന്നെക്കുറഞ്ഞ മര്‍ദത്തിലുള്ള വാതകങ്ങളിലൂടെ ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയില്‍ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുമ്പോള്‍ നെഗറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ (കാതോഡ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നാണവയ്‌ക്കു നല്‌കിയ പേര്‍) ഉത്സര്‍ജിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. അവ വാതകങ്ങളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ഘടകമാണെന്ന്‌ വ്യക്തമായി. അവ പിന്നീട്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ എന്നറിയപ്പെട്ടു. അങ്ങനെ ആദ്യം കണ്ടെത്തിയ മൗലികകണം എന്ന ബഹുമതി ഇലക്‌ട്രാണിനു കൈവന്നു. |
1911ല് റുഥര്‍ഫോഡ്‌ അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കുറിച്ചു നടത്തിയ പഠനങ്ങളില്‍ അവ പോസിറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ പ്രാട്ടോണുകള്‍ കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണെന്ന നിഗമനം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഏറ്റവും ലഘുവായ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുവിന്റെ കേന്ദ്രം ആണ്‌ പ്രാട്ടോണ്‍. 1932ല് ജെയിംസ്‌ ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ എന്ന ചാര്‍ജ്‌ രഹിതകണങ്ങളും അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഭാഗമാണെന്ന്‌ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്തി. | 1911ല് റുഥര്‍ഫോഡ്‌ അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കുറിച്ചു നടത്തിയ പഠനങ്ങളില്‍ അവ പോസിറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ പ്രാട്ടോണുകള്‍ കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണെന്ന നിഗമനം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഏറ്റവും ലഘുവായ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുവിന്റെ കേന്ദ്രം ആണ്‌ പ്രാട്ടോണ്‍. 1932ല് ജെയിംസ്‌ ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ എന്ന ചാര്‍ജ്‌ രഹിതകണങ്ങളും അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഭാഗമാണെന്ന്‌ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്തി. | ||
ഇതോടെ പദാര്‍ഥഘടന തൃപ്‌തികരമായി വിശദീകരിക്കപ്പെട്ടു. അടിസ്ഥാനകണങ്ങള്‍ മൂന്ന്‌ എണ്ണം: ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍. അവ ചേര്‍ന്ന്‌ ആറ്റങ്ങള്‍; ആറ്റങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ തന്മാത്രകള്‍; തന്മാത്രകള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ പദാര്‍ഥം. വേണമെങ്കില്‍ പ്രകാശകണത്തെ (ഫോട്ടോണ്‍) കൂടി നാലാമത്തെ മൗലികകണമായി എണ്ണാം. | ഇതോടെ പദാര്‍ഥഘടന തൃപ്‌തികരമായി വിശദീകരിക്കപ്പെട്ടു. അടിസ്ഥാനകണങ്ങള്‍ മൂന്ന്‌ എണ്ണം: ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍. അവ ചേര്‍ന്ന്‌ ആറ്റങ്ങള്‍; ആറ്റങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ തന്മാത്രകള്‍; തന്മാത്രകള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ പദാര്‍ഥം. വേണമെങ്കില്‍ പ്രകാശകണത്തെ (ഫോട്ടോണ്‍) കൂടി നാലാമത്തെ മൗലികകണമായി എണ്ണാം. | ||
| - | ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ കണ്ടെത്തിയ വര്‍ഷം(1932)തന്നെ സി.ഡി. ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍ കോസ്‌മിക്‌ റേ പഠനങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ വിചിത്രമായ മറ്റൊരു കണത്തെ കണ്ടെത്തി. | + | ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ കണ്ടെത്തിയ വര്‍ഷം(1932)തന്നെ സി.ഡി. ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍ കോസ്‌മിക്‌ റേ പഠനങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ വിചിത്രമായ മറ്റൊരു കണത്തെ കണ്ടെത്തി. ഇലക്‌ട്രാണിനു തുല്യമായ പിണ്‌ഡവും പോസിറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജും ആയിരുന്നു അതിന്‌. ഇലക്‌ട്രാണുമായി കൂട്ടിമുട്ടിയാല്‍ രണ്ടും ഉന്മൂലനം ചെയ്യപ്പെടുകയും പകരം ഗാമാരശ്‌മികള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ഈ പുതിയ കണത്തിന്‌ ഇലക്‌ട്രാണിന്റെ പ്രതികണം (antiparticle) എന്ന അര്‍ഥത്തില്‍ പോസിട്രാണ്‍ (e+) എന്നു നാമകരണം ചെയ്‌തു. പോസിട്രാണ്‍, ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഇവയുടെ ഉന്മൂലനം ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്‌ ഈ വിധം പ്രതിനിധീകരിക്കാം. |
| - | e<sup>-</sup> + e< | + | e<sup>-</sup> + e<sup>+</sup> → 2γ (2m<sub>e</sub>C<sup>2</sup> ഊര്‍ജം,m<sub>e</sub><sup>-</sup> ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പിണ്‌ഡം) 1947ല് പി.എ.എം. ഡിറാക്‌ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തെയും ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെയും സംയോജിപ്പിച്ച്‌ നടത്തിയ ഗണിതനിര്‍ധാരണങ്ങളിലൂടെ കണപ്രതികണ ദ്വന്ദങ്ങളുടെ സാധ്യത സ്ഥാപിച്ചു. എല്ലാ മൗലികകണങ്ങള്‍ക്കും പ്രതികണങ്ങളുണ്ടെന്ന്‌ ഇന്ന്‌ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട വസ്‌തുതയാണ്‌. |
| - | 1930ല്‍ത്തന്നെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റി പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ ബീറ്റാ വികിരണ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ നൈരന്തര്യസ്വഭാവം (continuous nature) | + | 1930ല്‍ത്തന്നെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റി പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ ബീറ്റാ വികിരണ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ നൈരന്തര്യസ്വഭാവം (continuous nature) വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ വുള്‍ഫ്‌ഗാങ്‌പൗളി ന്യൂട്രിനോ എന്ന ഒരു കണത്തിന്റെ സാധ്യത അവതരിപ്പിച്ചു. പദാര്‍ഥവുമായി തീര്‍ത്തും ദുര്‍ബലമായി മാത്രം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ന്യൂട്രിനോയെ ക്ലൈഡ്‌കോവനും ഫ്രഡ്‌ റെയ്‌ന്‍സും ചേര്‍ന്ന്‌ കണ്ടെത്തിയത്‌ 1956ല് മാത്രമാണ്‌. അതിനുമുമ്പുതന്നെ (1934) ഈ കണത്തെക്കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തി എന്‌റികോ ഫെര്‍മി (Enrico Fermi) ബീറ്റാവികിരണത്തിന്റെ ഗണിതസിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചു കഴിഞ്ഞിരുന്നു. |
| - | അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സുശക്തബലവും അതിന്റെ ഹ്രസ്വസീമയും സൈദ്ധാന്തികമായി | + | അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സുശക്തബലവും അതിന്റെ ഹ്രസ്വസീമയും സൈദ്ധാന്തികമായി വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍, 1935ല് ഹിദേകി യുകാവ പയോണുകള്‍ (π<sup>+</sup>,π<sup>-</sup>, π<sup>0</sup>) എന്ന പുതിയ ഒരിനം കണങ്ങളെ അവതരിപ്പിച്ചു. അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ (പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍ എന്നിവ) പയോണുകളെ പരസ്‌പരം കൈമാറുകവഴിയാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നതെന്നും പയോണുകള്‍ക്ക്‌ പിണ്‌ഡം ഉള്ളതിനാലാണ്‌ സുശക്തബലത്തിന്റെ സീമ (range) നന്നെക്കുറവായിരിക്കുന്നതെന്നും അദ്ദേഹം സമര്‍ഥിച്ചു. പയോണുകളെ കണ്ടെത്താനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ നെഡര്‍മെയറും ആന്‍ഡേഴ്‌സനും ഇലക്‌ട്രാണിന്റെ 207 ഇരട്ടി പിണ്‌ഡമുള്ള ഒരു കണത്തെ കോസ്‌മിക്‌റേ പഠനങ്ങളില്‍ കണ്ടെത്തി. പക്ഷേ പദാര്‍ഥവുമായി ദുര്‍ബലമായി മാത്രം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഈ കണങ്ങള്‍ പയോണുകള്‍ അല്ലെന്നു ബോധ്യമായി. അവയെ മ്യുഓണുകള്‍ (μ<sup>+</sup>, μ<sup>-</sup>)എന്നുവിളിച്ചു. 1947ലാണ്‌ യുക്കാവയുടെ കണങ്ങളെ (പിണ്‌ഡം 270 m<sub>e</sub>) കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞത്‌ (സെസില്‍പവലും സഹപ്രവര്‍ത്തരും ചേര്‍ന്ന്‌). |
| - | 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യംവരെ നടന്ന മിക്ക കണികാപരീക്ഷണങ്ങളും കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു. ഉന്നത ഊര്‍ജമുള്ള (10<sup>22</sup>ല് വരെ) കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപരി അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ലഭ്യമാണ്‌; ഭൂതലത്തിലെത്തുമ്പോഴേക്കും, അന്തരീക്ഷകണങ്ങളുമായുള്ള സംഘട്ടനങ്ങള്‍ വഴി, അവയുടെ ഊര്‍ജം നഷ്‌ടപ്പെട്ടുപോകും. തന്മൂലം തപ്‌തവായു ബലൂണുകളില്‍ (Hot air balloons) നിദര്‍ശകങ്ങളുമായി (detectors) ഉയരങ്ങളിലേക്കു പോവുകയായിരുന്നു അന്നത്തെ രീതി. 2535 കി.മീ. ഉയരങ്ങളിലാണ്‌ മിക്ക പരീക്ഷണങ്ങളും നടന്നിട്ടുള്ളത്‌. ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ | + | 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യംവരെ നടന്ന മിക്ക കണികാപരീക്ഷണങ്ങളും കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു. ഉന്നത ഊര്‍ജമുള്ള (10<sup>22</sup>ല് വരെ) കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപരി അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ലഭ്യമാണ്‌; ഭൂതലത്തിലെത്തുമ്പോഴേക്കും, അന്തരീക്ഷകണങ്ങളുമായുള്ള സംഘട്ടനങ്ങള്‍ വഴി, അവയുടെ ഊര്‍ജം നഷ്‌ടപ്പെട്ടുപോകും. തന്മൂലം തപ്‌തവായു ബലൂണുകളില്‍ (Hot air balloons) നിദര്‍ശകങ്ങളുമായി (detectors) ഉയരങ്ങളിലേക്കു പോവുകയായിരുന്നു അന്നത്തെ രീതി. 2535 കി.മീ. ഉയരങ്ങളിലാണ്‌ മിക്ക പരീക്ഷണങ്ങളും നടന്നിട്ടുള്ളത്‌. ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ എമള്‍ഷനുകള്‍, ബബ്‌ള്‍ചേംബര്‍, ക്ലൗഡ്‌ചേംബര്‍ തുടങ്ങിയവയായിരുന്നു പ്രധാന നിദര്‍ശകങ്ങള്‍. കോസ്‌മിക്‌ കണങ്ങള്‍ നിദര്‍ശകത്തിലെതന്നെ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി കൂട്ടിമുട്ടി പുതിയ കണങ്ങള്‍ക്കുജന്മം നല്‌കുന്നു. (കോസ്‌മിക്‌ കണങ്ങളുടെ ഗതികോര്‍ജം, ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ E = mC<sup>2</sup> എന്ന സമവാക്യം പാലിച്ചുകൊണ്ട്‌, പുതിയ കണങ്ങളായി മാറുകയാണിവിടെ). നിദര്‍ശകങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ ഈ കണങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന പഥത്തിന്റെ സീമ, വഴിയില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന അയണീകരണത്തിന്റെ അളവ്‌, കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ പഥങ്ങള്‍ക്കുണ്ടാകുന്ന വക്രത, പഥശാഖകളുടെ രൂപം തുടങ്ങിയ രാശി (variables)കളില്‍നിന്ന്‌ കണങ്ങളുടെ ഊര്‍ജം, പിണ്‌ഡം, ചാര്‍ജ്‌, ക്ഷയസവിശേഷതകള്‍ (decay particulars) തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങള്‍ ഗ്രഹിക്കാന്‍ കഴിയും. കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മി പരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്കുണ്ടായിരുന്ന വലിയ പരിമിതി അവയുടെ ലഭ്യതതന്നെ ആയിരുന്നു. കോസ്‌മിക്‌ കണം എപ്പോള്‍, എവിടെ പതിക്കും എന്നോ അതിന്റെ ഊര്‍ജം എത്രയാണെന്നോ മുന്‍കൂട്ടി അറിയുക സാധ്യമല്ല. ബലൂണ്‍ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ പല കാരണങ്ങളാല്‍ പരാജയപ്പെടുന്നതും സാധാരണമായിരുന്നു. |
| - | 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ഇതിനൊരുമാറ്റമുണ്ടായി. പലതരം കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accelerators) നിലവില്‍വന്നു. സൈക്ലോട്രാണ്‍, ബീറ്റാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാസൈക്ലോട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍ സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, നേര്‍രേഖാ ത്വരിത്രങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയ സംവിധാനങ്ങള്‍, വൈദ്യുതക്ഷേത്രവും കാന്തികക്ഷേത്രവും ഉപയോഗിച്ച്‌, ഇലക്‌ട്രാണുകളെയും പ്രാട്ടോണുകളെയും അയോണുകളെയും ത്വരിപ്പിച്ച്‌ ഉന്നത ഊര്‍ജത്തിലെത്തിച്ച്‌ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത്‌ (target) | + | 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ഇതിനൊരുമാറ്റമുണ്ടായി. പലതരം കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accelerators) നിലവില്‍വന്നു. സൈക്ലോട്രാണ്‍, ബീറ്റാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാസൈക്ലോട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍ സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, നേര്‍രേഖാ ത്വരിത്രങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയ സംവിധാനങ്ങള്‍, വൈദ്യുതക്ഷേത്രവും കാന്തികക്ഷേത്രവും ഉപയോഗിച്ച്‌, ഇലക്‌ട്രാണുകളെയും പ്രാട്ടോണുകളെയും അയോണുകളെയും ത്വരിപ്പിച്ച്‌ ഉന്നത ഊര്‍ജത്തിലെത്തിച്ച്‌ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത്‌ (target) കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവുനേടി. 1960കളോടെ അവയ്‌ക്ക്‌ സൃഷ്‌ടിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഊര്‍ജത്തിന്റെ അളവ്‌ ബില്യണ്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ വോള്‍ട്ട്‌ (BeV-10<sup>9</sup>eV) സീമയിലേക്ക്‌ ഉയര്‍ന്നു. കണങ്ങള്‍ എപ്പോഴും ഇഷ്‌ടംപോലെ ലഭ്യമാണ്‌; ദിവസം മുഴുവന്‍, വര്‍ഷം മുഴുവന്‍ പരീക്ഷണം തുടരാം. അനേകതരം പുതിയ നിദര്‍ശകങ്ങളും ഓട്ടോമാറ്റിക്‌ കൗണ്ടറുകളുംകൂടി നിലവില്‍വന്നതോടെ അന്നുവരെ കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയാതിരുന്ന അനേകം കണങ്ങളെ കണ്ടെത്തിത്തുടങ്ങി. അവയില്‍ മിക്കതിന്റെയും ആയുസ്സ്‌ ഏതാനും മൈക്രാസെക്കണ്ട്‌ (10<sup>-6</sup> സെ.) മുതല്‍ സെക്കണ്ടിന്റെ അനേകകോടിയിലൊരംശംവരെ മാത്രമായിരുന്നു. തുടര്‍ന്ന്‌ കണങ്ങളെ, അവയുടെ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെയും മറ്റു സവിശേഷതകളുടെയും അടിസ്ഥാനത്തില്‍ പട്ടികപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമം ഉണ്ടായി. കണികാഭൗതികം അതോടെ ഒരു പ്രമുഖ ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖയായി മാറി (അതുവരെ അത്‌ അണുകേന്ദ്രഭൗതികത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം മാത്രമായിരുന്നു). |
'''പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍.''' കണികാഭൗതികത്തില്‍ ബലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണ പ്രധാനമാണ്‌. പ്രകൃതിയില്‍ നാലുതരം ബലങ്ങളാണുള്ളത്‌. മൗലികകണങ്ങളെല്ലാം പരസ്‌പരം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലങ്ങള്‍ വഴിയാണ്‌. ഉദാ. ഏതു രണ്ടുപദാര്‍ഥങ്ങളും തമ്മില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലമുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രാണും പ്രാട്ടോണും തമ്മില്‍ വിദ്യുത്‌കാന്തികബലമുണ്ട്‌. | '''പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍.''' കണികാഭൗതികത്തില്‍ ബലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണ പ്രധാനമാണ്‌. പ്രകൃതിയില്‍ നാലുതരം ബലങ്ങളാണുള്ളത്‌. മൗലികകണങ്ങളെല്ലാം പരസ്‌പരം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലങ്ങള്‍ വഴിയാണ്‌. ഉദാ. ഏതു രണ്ടുപദാര്‍ഥങ്ങളും തമ്മില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലമുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രാണും പ്രാട്ടോണും തമ്മില്‍ വിദ്യുത്‌കാന്തികബലമുണ്ട്‌. | ||
| - | [[ചിത്രം:Vol6_102_1.jpg| | + | |
| - | കണങ്ങള്‍ അവയ്‌ക്ക്‌ചുറ്റും ബലക്ഷേത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു എന്നാണ്‌ സങ്കല്‌പം. ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍ (field quanta) അന്യോന്യം കൈമാറുകവഴിയാണ്‌ കണങ്ങള്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഒരു | + | [[ചിത്രം:Vol6_102_1.jpg|600px]] |
| + | |||
| + | കണങ്ങള്‍ അവയ്‌ക്ക്‌ചുറ്റും ബലക്ഷേത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു എന്നാണ്‌ സങ്കല്‌പം. ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍ (field quanta) അന്യോന്യം കൈമാറുകവഴിയാണ്‌ കണങ്ങള്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഒരു പ്രാട്ടോണിനുചുറ്റും വിദ്യുത്‌കാന്തികക്ഷേത്രമുണ്ട്‌. ഫോട്ടോണ്‍ ആണ്‌ അതിന്റെ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം. ഒരു ഇലക്‌ട്രാണോ മറ്റൊരു പ്രാട്ടോണോ അതിനടുത്തുവന്നാല്‍ ആ കണവുമായി ഫോട്ടോണ്‍ കൈമാറപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെയാണ്‌ വിദ്യുത്‌കാന്തിക ആകര്‍ഷണമോ വികര്‍ഷണമോ നടക്കുന്നത്‌. | ||
| + | |||
ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍ | ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍ | ||
| - | '''1. ഗുരുത്വബലം (Gravitational force)'''. നിത്യജീവിതത്തില്‍ | + | '''1. ഗുരുത്വബലം (Gravitational force)'''. നിത്യജീവിതത്തില്‍ അനുഭവവേദ്യമായ ബലമാണിത്‌. ഇതിന്‌ ആകര്‍ഷണ സ്വഭാവം മാത്രമേയുള്ളൂ. സീമ അനന്തമാണ്‌. ബലം രണ്ടുകണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന്റെ വര്‍ഗത്തിനു വിപരീതാനുപാതത്തില്‍ [[ചിത്രം:Vol6_102_2.jpg|60px]] ആയിരിക്കും. ഇതിന്‌ വ്യുത്‌ക്രമവര്‍ഗനിയമം (Inverse square law) എന്നു പറയും. പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലം ഇതാണ്‌. കണികാഭൗതികത്തില്‍ ഗുരുത്വബലത്തിന്‌ പ്രസക്തിയില്ലെങ്കിലും പ്രപഞ്ചഘടന തീരുമാനിക്കുന്നതില്‍ അതു നിര്‍ണായകമാണ്‌. ഇതിന്റെ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം "ഗ്രാവിറ്റോണ്‍' ഇതുവരെ കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. |
| - | '''2. വിദ്യുത്‌കാന്തികബലം (Electromagnetic force).''' നിത്യജീവിതത്തില്‍ | + | '''2. വിദ്യുത്‌കാന്തികബലം (Electromagnetic force).''' നിത്യജീവിതത്തില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന മറ്റൊരു ബലമാണിത്‌. ആകര്‍ഷണവും വികര്‍ഷണവുമുണ്ട്‌; സീമ അനന്തമാണ്‌; വ്യുത്‌ക്രമണവര്‍ഗനിയമം പാലിക്കുന്നു. മര്‍ദം, ഘര്‍ഷണം, പ്രതലബലം, രാസബന്ധനം തുടങ്ങിയവയെല്ലാം ഈ ബലത്തിന്റെ ഫലങ്ങളാണ്‌. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ അപേക്ഷിച്ച്‌ ഈ ബലം വളരെ ശക്തമാണ്‌. ഉദാ. ഒരേ അകലത്തില്‍ വച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രാട്ടോണും ഇലക്‌ട്രാണും തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന്റെ 10<sup>37</sup> ഇരട്ടിയായിരിക്കും അവ തമ്മിലുള്ള വിദ്യുത്‌കാന്തിക ആകര്‍ഷണം. ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം ഫോട്ടോണ്‍ ആണ്‌. വൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ തമ്മിലേ ഈ ബലം പ്രവര്‍ത്തിക്കൂ. |
| - | '''3. സുശക്തബലം (Strong force).''' അണുകേന്ദ്രീയ കണങ്ങളായ പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, പയോണ്‍ തുടങ്ങിയവ അന്യോന്യം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലം വഴിയാണ്‌. മറ്റെല്ലാ ബലങ്ങളെക്കാളും ശക്തമാണിത്‌. ഈ ബലം വഴി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണങ്ങളെ പൊതുവെ "ഹാഡ്രാണുകള്‍' എന്നുവിളിക്കുന്നു. സീമ തീര്‍ത്തും ഹ്രസ്വമാണ്‌. സു. 10<sup>-15</sup> മീ. മാത്രം. അതിലേറെ അകലത്തിലുള്ള കണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ബലം | + | '''3. സുശക്തബലം (Strong force).''' അണുകേന്ദ്രീയ കണങ്ങളായ പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, പയോണ്‍ തുടങ്ങിയവ അന്യോന്യം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലം വഴിയാണ്‌. മറ്റെല്ലാ ബലങ്ങളെക്കാളും ശക്തമാണിത്‌. ഈ ബലം വഴി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണങ്ങളെ പൊതുവെ "ഹാഡ്രാണുകള്‍' എന്നുവിളിക്കുന്നു. സീമ തീര്‍ത്തും ഹ്രസ്വമാണ്‌. സു. 10<sup>-15</sup> മീ. മാത്രം. അതിലേറെ അകലത്തിലുള്ള കണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ബലം അനുഭവപ്പെടില്ല. മെസോണുകള്‍ ആണ്‌ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍. |
'''4. അശക്തബലം (weak force).''' ബലങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വബലം കഴിഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലവും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സീമയുള്ളതും (സു. 10<sup>-18</sup>m) ആണ്‌ ഈ ബലം. ന്യൂട്രിനോകള്‍ ഉള്‍പ്പെട്ട എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും (ഉദാ.ബീറ്റാ ശോഷണം, മ്യുഓണ്‍ വിഘടനം മുതലായവ) അശക്തബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. W<sup>+</sup>, W<sup>-</sup>, Z<sup>0</sup> എന്നീ കണങ്ങളാണ്‌ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍. | '''4. അശക്തബലം (weak force).''' ബലങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വബലം കഴിഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലവും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സീമയുള്ളതും (സു. 10<sup>-18</sup>m) ആണ്‌ ഈ ബലം. ന്യൂട്രിനോകള്‍ ഉള്‍പ്പെട്ട എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും (ഉദാ.ബീറ്റാ ശോഷണം, മ്യുഓണ്‍ വിഘടനം മുതലായവ) അശക്തബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. W<sup>+</sup>, W<sup>-</sup>, Z<sup>0</sup> എന്നീ കണങ്ങളാണ്‌ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍. | ||
| - | '''കണങ്ങളുടെ വര്‍ഗീകരണം.''' പൊതുവെ മൗലികകണങ്ങളെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നും ബോസോണുകള്‍ എന്നും രണ്ടായി വിഭജിക്കാം. ഫെര്‍മിഡിറാക്‌ സാംഖ്യികം (fermi-dirac statistics) | + | '''കണങ്ങളുടെ വര്‍ഗീകരണം.''' പൊതുവെ മൗലികകണങ്ങളെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നും ബോസോണുകള്‍ എന്നും രണ്ടായി വിഭജിക്കാം. ഫെര്‍മിഡിറാക്‌ സാംഖ്യികം (fermi-dirac statistics) അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങളെയാണ്‌ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നുവിളിക്കുന്നത്‌. ഇവയ്‌ക്കു അര്‍ദ്ധ സംഖ്യാ സ്‌പിന്‍ (half integral spin) ആയിരിക്കും. ĥ(=h/2π, h - പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കം) ഒരു യുണിറ്റ് ആയി എടുത്താൽ സ്പിൻ s= 1/2, 3/2... എന്നിങ്ങനെ എഴുതാം. യഥാർത്ഥത്തിൽ 1/2ĥ, 3/2ĥ.....എന്നർത്ഥം. ഈ കണങ്ങൾ പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം (pauli's exclusion principle) പാലിക്കുന്നു. അതായത്‌, ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യാന്‍ കഴിയില്ല. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, ന്യൂട്രിനോ തുടങ്ങിയ കണങ്ങള്‍ ഉദാഹരണം. |
| - | + | ||
| - | പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം (pauli's exclusion principle) പാലിക്കുന്നു. അതായത്‌, ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യാന്‍ കഴിയില്ല. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, ന്യൂട്രിനോ തുടങ്ങിയ കണങ്ങള്‍ ഉദാഹരണം. | + | |
| - | ബോസ്‌ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാംഖ്യികം | + | ബോസ്‌ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാംഖ്യികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങളാണ്‌ ബോസോണുകള്‍. ഇവയ്‌ക്ക്‌ പൂര്‍ണസംഖ്യാ സ്‌പിന്‍ ആയിരിക്കും; = 0,1,2,...എന്നിങ്ങനെ. എത്രകണങ്ങള്‍ക്കു വേണമെങ്കിലും ഒരേക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യാം. ഫോട്ടോണുകള്‍, മെസോണുകള്‍ മുതലായവ ഉദാഹരണം. |
മൗലികകണങ്ങളെ അവയുടെ പിണ്‌ഡം, പ്രതിപ്രവര്‍ത്തന രീതി തുടങ്ങിയ സവിശേഷതകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ താഴെപ്പറയുന്ന വിധത്തിലും വര്‍ഗീകരിക്കാം. | മൗലികകണങ്ങളെ അവയുടെ പിണ്‌ഡം, പ്രതിപ്രവര്‍ത്തന രീതി തുടങ്ങിയ സവിശേഷതകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ താഴെപ്പറയുന്ന വിധത്തിലും വര്‍ഗീകരിക്കാം. | ||
| - | '''1. ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍.''' തുടക്കത്തില്‍, ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന അര്‍ഥത്തിലാണ്‌ ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ (Leptones-light particles) എന്ന പേര്‍ ഒരു വിഭാഗം കണങ്ങള്‍ക്കു നല്‌കിയത്‌. എന്നാല്‍ ഭാരമേറിയ ടൗഓണുകളുടെ കണ്ടെത്തലും വിദ്യുത്‌ അശക്തബല(electro weak force) സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വരവും ഈ നിര്‍വചനം അപ്രസക്തമാക്കി. വിദ്യുത്‌അശക്തബലത്തിന്‌ വിധേയമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന നിര്‍വചനമായിരിക്കും കൂടുതല്‍ | + | '''1. ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍.''' തുടക്കത്തില്‍, ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന അര്‍ഥത്തിലാണ്‌ ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ (Leptones-light particles) എന്ന പേര്‍ ഒരു വിഭാഗം കണങ്ങള്‍ക്കു നല്‌കിയത്‌. എന്നാല്‍ ഭാരമേറിയ ടൗഓണുകളുടെ കണ്ടെത്തലും വിദ്യുത്‌ അശക്തബല(electro weak force) സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വരവും ഈ നിര്‍വചനം അപ്രസക്തമാക്കി. വിദ്യുത്‌അശക്തബലത്തിന്‌ വിധേയമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന നിര്‍വചനമായിരിക്കും കൂടുതല്‍ അനുയോജ്യം. ഇവ സുശക്തബലത്തിനു വിധേയമല്ല. |
| - | 6 കണങ്ങളും 6 പ്രതികണങ്ങളും ആണ്‌ ഈ വിഭാഗത്തിലുള്ളത്‌. ഇലക്‌ട്രാണ്‍ (e<sup>-</sup>), മ്യുഓണ്‍ (μ<sup>-</sup>), ടൗഓണ്‍ (τ <sup>-</sup>), ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>e</sub>), മ്യുഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>μ</sub>), ടൗഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>τ</sub>) എന്നിവയാണ്‌ കണങ്ങള്‍. e<sup>+</sup> (പ്രാസിട്രാണ്‍), μ<sup>+</sup>, τ <sup>+</sup>, , , എന്നിവ പ്രതികണങ്ങളും (ബാര്‍ അടയാളം പ്രതികണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.) മ്യുഓണും ടൗഓണും അസ്ഥിരമാണ്‌. മ്യുഓണ്‍ ശരാശരി 2.2x106 സെ. | + | 6 കണങ്ങളും 6 പ്രതികണങ്ങളും ആണ്‌ ഈ വിഭാഗത്തിലുള്ളത്‌. ഇലക്‌ട്രാണ്‍ (e<sup>-</sup>), മ്യുഓണ്‍ (μ<sup>-</sup>), ടൗഓണ്‍ (τ <sup>-</sup>), ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>e</sub>), മ്യുഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>μ</sub>), ടൗഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ν<sub>τ</sub>) എന്നിവയാണ്‌ കണങ്ങള്‍. e<sup>+</sup> (പ്രാസിട്രാണ്‍), μ<sup>+</sup>, τ <sup>+</sup>, , , എന്നിവ പ്രതികണങ്ങളും (ബാര്‍ അടയാളം പ്രതികണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.) മ്യുഓണും ടൗഓണും അസ്ഥിരമാണ്‌. മ്യുഓണ്‍ ശരാശരി 2.2x106 സെ.നുള്ളില്‍ വിഘടിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണും രണ്ടു ന്യൂട്രിനോകളുമായി പരിണമിക്കുന്നു. |
| - | + | [[ചിത്രം:Vol6_103_2.jpg|200px]] | |
| - | ടൗണിന്റെ ആയുസ്സ്‌ | + | ടൗണിന്റെ ആയുസ്സ്‌ 5x10<sup>-13</sup> സെ. ആണ്‌. |
| - | ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ക്കെല്ലാം ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പറുകള്‍ ഉണ്ട്‌. പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ ക്വാണ്ടം നമ്പറുകള്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. | + | ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ക്കെല്ലാം ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പറുകള്‍ ഉണ്ട്‌. പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ ക്വാണ്ടം നമ്പറുകള്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. e<sup>-</sup>,ν<sub>e</sub> , ഇവയ്‌ക്ക്‌ ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പര്‍ L<sub>e</sub>= +1 ഉം,μ<sub>-</sub>, ν<sub>μ</sub>, ഇവയ്‌ക്ക്‌ = +1 ഉം, , τ,ν<sub>μ</sub>, ഇവയ്‌ക്ക്‌ L<sub>τ</sub>= +1 ഉം ആണ്‌. പ്രതികണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഇതേക്രമത്തില്‍ 1ആയിരിക്കും ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പര്‍. ശോഷണ പ്രവര്‍ത്തനം (1) പരിഗണിച്ചാല്‍, L<sub>μ</sub> സമവാക്യത്തിന്റെ ഇരുഭാഗത്തും +1 ഉം L<sub>e</sub> ശൂന്യവും ( L<sub>e</sub> ഇലക്‌ട്രാണിന്‌ +1 ഉം പ്രതിന്യൂട്രിനോയ്‌ക്ക്‌ -1 ഉം) ആണെന്നുകാണാം. |
| - | '''2. ബാരിയോണുകള്‍.''' അണുകേന്ദ്രകണങ്ങളും (പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍) അവയെക്കാള്‍ ഭാരമേറിയ കണങ്ങളും ഉള്‍പ്പെട്ട ഫെര്‍മിയോണുകളാണ്‌ ബാരിയോണുകള്‍. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാത്തരം ബലങ്ങള്‍ക്കും ഇവ വിധേയമാണ്‌. അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കാള്‍ ഭാരംകൂടിയ ബാരിയോണുകളെ ഹൈപ്പറോണുകള്‍ (hyperons) എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്‌. ഒമേഗ ( | + | '''2. ബാരിയോണുകള്‍.''' അണുകേന്ദ്രകണങ്ങളും (പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍) അവയെക്കാള്‍ ഭാരമേറിയ കണങ്ങളും ഉള്‍പ്പെട്ട ഫെര്‍മിയോണുകളാണ്‌ ബാരിയോണുകള്‍. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാത്തരം ബലങ്ങള്‍ക്കും ഇവ വിധേയമാണ്‌. അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കാള്‍ ഭാരംകൂടിയ ബാരിയോണുകളെ ഹൈപ്പറോണുകള്‍ (hyperons) എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്‌. ഒമേഗ (Ω<sup>-</sup> ), കാസ്‌കേഡ്‌ കണങ്ങള്‍ അഥവാ ക്‌സീ കണങ്ങള്‍ (≡<sup>-</sup>,≡° ), സിഗ്മ (∑<sup>+</sup>,∑<sup>0</sup>,∑<sup>-</sup>), ലാംഡ (Λ°) ഇവയാണ്‌ പ്രധാന ഹൈപ്പറോണുകള്‍. ഹൈപ്പറോണുകളുടെ ശോഷണം പല രീതിയില്‍ ആകാമെങ്കിലും അവശിഷ്‌ട കണങ്ങളിലൊന്ന്‌ പ്രാട്ടോണോ ന്യൂട്രാണോ ആയിരിക്കും. ഉദാ. |
| - | + | [[ചിത്രം:Vol6_103_3.jpg|400px]] | |
| - | + | ||
| - | + | എല്ലാ ബാരിയോണുകളും (പ്രതിബാരിയോണുകളും) പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കുന്ന ഒന്നാണ്‌ ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ (B). കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ B = +1 ഉം പ്രതികണങ്ങള്‍ക്ക്‌ B = -1 ഉം ആയിരിക്കും. | |
| - | + | ||
| + | '''മെസോണുകള്‍'''. സ്‌പിന്‍ 0 ആയിട്ടുള്ള ബോസോണുകള്‍ ആണ്‌ മെസോണുകള്‍ (mesons). പെയോണുകള്‍ (π<sup>+</sup>, π<sup>-</sup>, π<sup>0</sup>), കാഓണുകള്‍ (κ<sup>+</sup>, κ<sup>-</sup>, κ<sup>0</sup>), കണങ്ങള്‍ (η<sub>0</sub>) എന്നിവ ഈ വിഭാഗത്തില്‍പ്പെടുന്നു. സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ അസ്ഥിരങ്ങളാണ്‌ ഇവയെല്ലാം. ഉദാ. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol6_103_4.jpg|400px]] | ||
| - | ചാര്‍ജ്‌ രഹിത കഓണുകള്‍ ( | + | ചാര്‍ജ്‌ രഹിത കഓണുകള്‍ (K<sup>0</sup>) തന്നെ രണ്ടുതരമുണ്ട്‌; അവയുടെ ശോഷണം വ്യത്യസ്‌ത മാര്‍ഗങ്ങളിലൂടെയാണ്‌ എന്നത്‌ അപ്രതീക്ഷിതമായ കണ്ടെത്തലായിരുന്നു. |
| - | + | ||
| - | |||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol6_103_5.jpg|400px]] | |
| - | + | ബാരിയോണുകളെയും മെസോണുകളെയും പൊതുവേ ഹാഡ്രാണുകള്‍ (സുശക്തബലത്തിനു വിധേയമാകുന്ന കണങ്ങള്‍) എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്‌. | |
| - | '''1. പാരിറ്റി (Parity, P).''' വൈദ്യുതഅശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലൊഴികെ മറ്റെല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു സമമിതി (symmetry) ആണ്‌ പാരിറ്റി സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. ഒരു കണത്തെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്ന തരംഗഫലനത്തില്‍ (wave function) (x, y, z) മൂല്യങ്ങളുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ ( | + | |
| + | |||
| + | മുകളില്‍ പറഞ്ഞവ കൂടാതെ വേറെയും നൂറുകണക്കിനു ഹാഡ്രാണുകളെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്‌. ഉന്നത ഊര്‍ജകൂട്ടിയിടികളില്‍ രൂപപ്പെടുന്ന ഈ കണങ്ങളുടെ ആയുസ്സ്‌ 10<sup>-23</sup> സെ.നടുത്തായിരിക്കും. അനുനാദകണങ്ങള്‍ (resonant particles) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇവ സാധാരണ ഹാഡ്രാണുകളുടെ ഉത്തേജിത അവസ്ഥകളാണെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു.പ്രധാന ബോസോണുകളെയും ഫെര്‍മിയോണുകളെയും പട്ടികയില്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു. | ||
| + | |||
| + | '''സംരക്ഷണ നിയമങ്ങള്‍.''' പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന (മാറ്റം കൂടാതെ നില്‍ക്കുന്ന) രാശികളെയാണ്‌ സംരക്ഷിതരാശികള്‍ (conserved quantities) എന്നു പറയുന്നത്‌. ഊര്‍ജം (E), രേഖീയ സംവേഗം (Linear momentum, P), കോണീയ സംവേഗം (Angular momentum, L), വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്‌ (Q) എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങള്‍. ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സമവാക്യം E = mc<sup>2</sup> കൂടി പരിഗണിച്ച്‌ ഊര്‍ജസംരക്ഷണ നിയമത്തില്‍ കണങ്ങളുടെ പിണ്‌ഡത്തിന്റെ തത്തുല്യ ഊര്‍ജംകൂടി ചേര്‍ക്കണം. അതുപോലെ കോണീയ സംവേഗത്തില്‍ കണങ്ങളുടെ സ്‌പിന്‍ (ട) കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തണം, അഥവാ J = L+S ആയിരിക്കും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന രാശി. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol6_104_1.jpg|600px]] | ||
| + | |||
| + | മൗലിക കണങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രം ബാധകമായ മറ്റുചില സംരക്ഷിതരാശികള്‍ ആണ്‌ മുമ്പു നാം ചര്‍ച്ച ചെയ്‌ത ബാരിയോണ്‍ നമ്പറും ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പറും. ഇവ കൂടാതെ ക്വാണ്ടം സമമിതികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഏതാനും ചില സംരക്ഷിത രാശികളാണ്‌ ചുവടെ കൊടുക്കുന്നത്‌. | ||
| + | |||
| + | '''1. പാരിറ്റി (Parity, P).''' വൈദ്യുതഅശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലൊഴികെ മറ്റെല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു സമമിതി (symmetry) ആണ്‌ പാരിറ്റി സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. ഒരു കണത്തെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്ന തരംഗഫലനത്തില്‍ (wave function) (x, y, z) മൂല്യങ്ങളുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ (-x, -y, -z) മൂല്യങ്ങള്‍ കൊടുത്താല്‍, അഥവാ ഒരു വലംകയ്യന്‍ നിര്‍ദേശാങ്ക വ്യവസ്ഥയ്‌ക്കു (right handed co-ordinate system) പകരം ഇടംകയ്യന്‍ നിര്‍ദേശാങ്കവ്യവസ്ഥ ഉപയോഗിച്ചാല്‍, തരംഗഫലനത്തിനു മാറ്റമില്ലെങ്കില്‍ [ø (x, y, z) = ø(-x, -y, -z)] കണത്തിന്റെ തനതു പാരിറ്റി സമം (even) ആണെന്നും ((P = +1) ചിഹ്നം മാറുന്നെങ്കില്‍ [ ø(x, y, z) = -ø (-x, -y, -z) ] പാരിറ്റി വിഷമം (odd) ആണെന്നും (P = 1) പറയുന്നു. പാരിറ്റി (സമമായാലും വിഷമമായാലും) അതേപടി സ്വയം സംരക്ഷിക്കപ്പെടണം. എന്നാല്‍ അശക്തബലപ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ പാരിറ്റി ലംഘിക്കപ്പെടാം എന്ന്‌ 1956ല് റ്റി.ഡി.ലീ., ഡി.എന്‍. യാങ്‌ എന്നീ സൈദ്ധാന്തിക ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. കോബാള്‍ട്ട്‌ 60ന്റെ ശോഷണത്തില്‍ അതു സംഭവിക്കുന്നു എന്ന്‌ സി.എസ്‌. വൂ എന്ന ശാസ്‌ത്രജ്ഞ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്‌തു. കണികാഭൗതികത്തില്‍ കോളിളക്കം സൃഷ്‌ടിച്ച ഒരു സംഭവമായിരുന്നു അത്‌. | ||
'''2. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനം (Charge conjugation, C)'''. ഒരു ഭൗതിക പ്രക്രിയയില്‍ എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കുംപകരം പ്രതികണങ്ങള്‍ സ്ഥാപിച്ചാല്‍ പ്രക്രിയ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും എന്ന്‌ ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മന സമമിതി സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനത്തില്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്‌, ബാരിയോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌, ലെപ്‌റ്റോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌ ഇവയുടെയെല്ലാം ചിഹ്നം മാറുന്നു. കണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും പ്രതികണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും ഭൗതികപ്രക്രിയകളില്‍ സര്‍വസമമായിരിക്കും എന്നാണ്‌ ഈ സംരക്ഷണനിയമം പറയുന്നത്‌. അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ നിയമവും പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ല. | '''2. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനം (Charge conjugation, C)'''. ഒരു ഭൗതിക പ്രക്രിയയില്‍ എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കുംപകരം പ്രതികണങ്ങള്‍ സ്ഥാപിച്ചാല്‍ പ്രക്രിയ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും എന്ന്‌ ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മന സമമിതി സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനത്തില്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്‌, ബാരിയോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌, ലെപ്‌റ്റോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌ ഇവയുടെയെല്ലാം ചിഹ്നം മാറുന്നു. കണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും പ്രതികണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും ഭൗതികപ്രക്രിയകളില്‍ സര്‍വസമമായിരിക്കും എന്നാണ്‌ ഈ സംരക്ഷണനിയമം പറയുന്നത്‌. അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ നിയമവും പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ല. | ||
| - | '''3. കാലവിപര്യയനം (Time reversal, T)'''. ഏതൊരു പ്രക്രിയയിലും സമയം | + | '''3. കാലവിപര്യയനം (Time reversal, T)'''. ഏതൊരു പ്രക്രിയയിലും സമയം 't' യേ്‌ക്കുപകരം '-t' പ്രതീക്ഷിച്ചാല്‍ അടിസ്ഥാന ഭൗതിക നിയമങ്ങള്‍ക്കു മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും എന്ന്‌ ഈ നിയമം അനുശാസിക്കുന്നു. ഉദാ. യേ്‌ക്കുപകരം നല്‍കിയാല്‍ സംവേഗം, കോണീയ സംവേഗം ഇവയുടെയെല്ലാം ദിശമാറും. പക്ഷെ F = ma എന്ന ന്യൂട്ടണ്‍ സമവാക്യത്തില്‍ a=dp/dt → d(-p)/d(-t) മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നതിനാല്‍ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമം പാലിക്കപ്പെടുന്നു. |
| - | മുന്‍പറഞ്ഞ മൂന്നു സമമിതികളും അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ വെവ്വേറെ പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിലും അവ മൂന്നും ചേരുന്ന സമമിതി ഇജഠ പാലിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ | + | മുന്‍പറഞ്ഞ മൂന്നു സമമിതികളും അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ വെവ്വേറെ പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിലും അവ മൂന്നും ചേരുന്ന സമമിതി ഇജഠ പാലിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ 'CPT സിദ്ധാന്തം' പറയുന്നു. CPT ലംഘനം നടക്കുന്ന ഒരു നിരീക്ഷണവും ഇതുവരെ ഉണ്ടായിട്ടില്ല. |
| - | '''4. ഐസോസ്‌പിന്‍ (Isospin, I).''' കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ തനത്‌ കോണീയ സംവേഗം സ്‌പിന്‍ ( | + | '''4. ഐസോസ്‌പിന്‍ (Isospin, I).''' കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ തനത്‌ കോണീയ സംവേഗം സ്‌പിന്‍ (S) ഉം അവയ്‌ക്ക്‌ അനുയോജ്യമായ പ്രക്ഷേപങ്ങളും (S<sub>3</sub>) ഉള്ളതുപോലെ ബാരിയോണുകള്‍ക്കും മെസോണുകള്‍ക്കും ഐസോസ്‌പിന്‍ (I) എന്നൊരു ക്വാണ്ടം നമ്പറും I<sub>3</sub> എന്ന പ്രക്ഷേപങ്ങളും സങ്കല്‌പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാ. അണുകേന്ദ്ര കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ I=1/2 ഉം അതില്‍ പ്രാട്ടോണിന്‌ I<sub>3</sub>=+1/2 ഉം ന്യൂട്രാണിന്‌ I<sub>3</sub>=-1/2 ഉം സങ്കല്‌പിക്കാം. ഐസോസ്‌പിന്‍ I ഉള്ള ഒരു കണികാ വ്യവസ്ഥയ്‌ക്ക്‌ (2 I + 1) ബഹുകങ്ങള്‍ (multiplets) ഉണ്ടായിരിക്കും. ഉദാ. പയോണിന്‌ I = 1; I<sub>3</sub> = 1, 0, +1; ഇവ യഥാക്രമം π<sup>-</sup>,π<sup>0</sup>,π<sup>+</sup> എന്നീ കണങ്ങളെ കുറിക്കുന്നു. ഹാഡ്രാണുകളുടെ ഉത്തേജിതാവസ്ഥ ആയി കരുതപ്പെടുന്ന അനുനാദകണങ്ങളില്‍ ചിലതിന്‌ ഉയര്‍ന്ന ഐസോസ്‌പിന്‍ ആണുള്ളത്‌. ഉദാ. Δ അനുനാദകണങ്ങള്‍ക്ക്‌ I=3/2 ആണ്‌. I<sub>3</sub> =+3/2, +1/2, -1/2, -3/2 ഇവ യഥാക്രമം , Δ<sup>++</sup>, Δ<sup>+</sup>, Δ<sup>0</sup>, Δ<sup>-</sup> എന്നീ അനുനാദകണങ്ങളെ കുറിക്കുന്നു.എല്ലാ സുശക്ത പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും ഐസോസ്‌പിന്‍ പരിപാലിക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാല്‍ വൈദ്യുത അശക്ത പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ അതു ലംഘിക്കപ്പെടാം. |
| - | '''5. വൈചിത്യ്രം (Strangeness, S).''' കണികാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു രാശിയാണ്‌ വൈചിത്യ്രം. സുശക്തബലത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി ജന്മമെടുക്കുന്ന ചില കണങ്ങള്‍ പിന്നീട്‌ ശോഷണം നടത്തുന്നത്‌ | + | '''5. വൈചിത്യ്രം (Strangeness, S).''' കണികാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു രാശിയാണ്‌ വൈചിത്യ്രം. സുശക്തബലത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി ജന്മമെടുക്കുന്ന ചില കണങ്ങള്‍ പിന്നീട്‌ ശോഷണം നടത്തുന്നത്‌ അശക്തബലത്തിനു വിധേയമായിട്ടാണെന്നു കാണുന്നു. തന്മൂലം പ്രസ്‌തുത കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ വൈചിത്യ്രക്വാണ്ടം നമ്പര്‍ S ഉണ്ടെന്നു സങ്കല്‌പിക്കുന്നു. സുശക്ത, വിദ്യുത്‌കാന്തിക പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ട സംരക്ഷിക്കപ്പെടും. കണങ്ങള്‍ക്കും പ്രതികണങ്ങള്‍ക്കും ട തുല്യവും വിപരീതവുമായിരിക്കും. പയോണ്‍പ്രാട്ടോണ്‍ കൂട്ടിയിടിയില്‍, സുശക്തബലത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌ Λ°, K° എന്നീ കണങ്ങള്‍. |
| - | + | ||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol6_105_1.jpg|350px]] | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞ എല്ലാ ഹാഡ്രാണുകളുടെയും ഘടന വിശദമാക്കാന്‍ ഈ മൂന്നു ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ മതിയാവില്ല എന്നു ക്രമേണ ബോധ്യമായി. ഗ്രൂപ്പ്‌ തിയറിയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള ഗണിത പഠനങ്ങളിലൂടെ എത്തിച്ചേര്‍ന്നത്‌ 6 തരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ അഥവാ 6 "ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍' (6 flavors) ഉണ്ടെന്നാണ്‌. (ഗന്ധങ്ങള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയെയാണ്‌. മണത്തെ അല്ല). അപ്‌ (u), ഡൗണ്‍ (d), സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ (s), ചാം (charm -c), ബോട്ടം (bottom-b), ടോപ്‌ (top-t) ഇവയാണ്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍. 6 ലെപ്‌റ്റോണുകളും 6 ക്വാര്‍ക്കുകളും എന്നതിലെ സമമിതി ശ്രദ്ധേയമാണ്‌. ഇവയെല്ലാം സ്‌പിന്‍ ആയിട്ടുള്ള കണങ്ങള്‍ (ഫെര്‍മിയോണുകള്‍) ആണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ | + | (B+S) ഹൈപ്പര്‍ ചാര്‍ജ്‌ (Y) എന്ന പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്നു. |
| - | ഇവിടെ പുതിയൊരു പ്രശ്‌നം നേരിട്ടു: പല മൗലിക കണങ്ങളുടെയും ഘടനയില്‍ ഒരേ ഗന്ധമുള്ള ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്നു. പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം ലംഘിക്കാതെ ഇതു സാധ്യമല്ലല്ലോ. ഉദാ. കണം | + | |
| + | '''ക്വാര്‍ക്കുകളും സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ്‌ മാതൃകയും.''' മുമ്പു ചര്‍ച്ച ചെയ്‌ത സംരക്ഷണ നിയമങ്ങളും സമമിതികളും വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ 1962ല് മുറേ ഗല്‍ മാന്‍ (Murrey Gell Mann), യുവല്‍ നീമാന്‍ (Yuval Ne'eman) എന്നീ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍, പരസ്‌പരം അറിയാതെ ഒരേ നിഗമനത്തില്‍ എത്തിച്ചേര്‍ന്നു: ഹാഡ്രാണുകള്‍ എല്ലാം കൂടുതല്‍ പ്രാഥമികമായ ഏതാനും കണങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ എന്ന്‌ അവയ്‌ക്കു നാമകരണം ചെയ്‌തു. മൂന്നുതരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ആണ്‌ ആദ്യം പ്രവചിച്ചത്‌: അപ്‌ (up, സൂചകം u, ചാര്‍ജ്‌ +2/3e), ഡൗണ്‍ (down, d, -1/3e ), സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ (strange, s, -1/3e); കൂടാതെ ഇവയുടെ പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളും (u<sup>-</sup>, ചാര്‍ജ്‌ -2/3e; d<sup>-</sup>, +1/3e; s<sup>-</sup> , +1/3e ). 2 അപ്‌ക്വാര്‍ക്കുകളും | ||
| + | 1 ഡൗണ്‍ ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാല്‍ ന്യൂട്രാണും. 3 സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാല്‍ Ω<sup>-</sup> കണവും 1u,1d<sup>-</sup> ഇവ ചേര്‍ന്നാല്‍ π<sup>+</sup> ഉം ആകും. ഇതുപോലെ മറ്റു കണങ്ങളും. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol6_105_2.jpg|400px]] | ||
| + | |||
| + | കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞ എല്ലാ ഹാഡ്രാണുകളുടെയും ഘടന വിശദമാക്കാന്‍ ഈ മൂന്നു ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ മതിയാവില്ല എന്നു ക്രമേണ ബോധ്യമായി. ഗ്രൂപ്പ്‌ തിയറിയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള ഗണിത പഠനങ്ങളിലൂടെ എത്തിച്ചേര്‍ന്നത്‌ 6 തരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ അഥവാ 6 "ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍' (6 flavors) ഉണ്ടെന്നാണ്‌. (ഗന്ധങ്ങള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയെയാണ്‌. മണത്തെ അല്ല). അപ്‌ (u), ഡൗണ്‍ (d), സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ (s), ചാം (charm -c), ബോട്ടം (bottom-b), ടോപ്‌ (top-t) ഇവയാണ്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍. 6 ലെപ്‌റ്റോണുകളും 6 ക്വാര്‍ക്കുകളും എന്നതിലെ സമമിതി ശ്രദ്ധേയമാണ്‌. ഇവയെല്ലാം സ്‌പിന്‍ ആയിട്ടുള്ള കണങ്ങള്‍ (ഫെര്‍മിയോണുകള്‍) ആണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ 1/3ഉം പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളുടേത്‌ -1/3ഉം ആണ്‌. | ||
| + | |||
| + | ഇവിടെ പുതിയൊരു പ്രശ്‌നം നേരിട്ടു: പല മൗലിക കണങ്ങളുടെയും ഘടനയില്‍ ഒരേ ഗന്ധമുള്ള ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്നു. പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം ലംഘിക്കാതെ ഇതു സാധ്യമല്ലല്ലോ. ഉദാ. Ω<sup>-</sup>കണം 3s ക്വൊര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയാണ്‌. ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ 1 ആണ്‌ (1/3+1/3+1/3)സ്‌പിന്‍ 3/2 ആണ്‌ (മൂന്നിനും സ്‌പിന്‍ ഒരേ ദിശയില്‍); വൈചിത്രൃം -3 ആണ്‌ (-1, -1, -1). അതായത്‌, മൂന്നും ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍. ഇത്‌ അനുവദനീയമല്ല. അതുകൊണ്ട്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക്‌ വര്‍ണം (color) എന്നൊരു ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ കൂടി ഉണ്ടെന്ന നിഗമനത്തിലെത്തി. ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല ഇവയാണ്‌ വര്‍ണങ്ങള്‍. പൗളി നിയമം ലംഘിക്കപ്പെടാതിരിക്കണമെങ്കില്‍ . Ω<sup>-</sup>ലെ മൂന്നു ക്വൊര്‍ക്കുകളും 3 വ്യത്യസ്‌ത വര്‍ണകളിലുള്ളവയാകണം. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ആധാരം അവയുടെ വര്‍ണമാണ്‌ എന്ന ധാരണ ക്രമേണ ഉണ്ടായി. വര്‍ണവാഹികളായ ബോസോണുകള്‍ ആണ്‌ ഗ്ലൂഓണുകള്‍. അവയുടെ കൈമാറ്റത്തിലൂടെയാണ്‌ കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ സുശക്തബലം അനുഭവപ്പെടുന്നത്‌. | ||
എല്ലാ ബാരിയോണുകളും 3 വ്യത്യസ്‌ത വര്‍ണമുള്ള ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയാണ്‌; എല്ലാ മെസോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുപ്രതിവര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയും. എല്ലാ കണക്കുകളും വര്‍ണ രഹിതമായിരിക്കും. അതായത്‌, ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത ബാരിയോണ്‍ കിട്ടും. വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കും "പ്രതിവര്‍ണ'മുള്ള "പ്രതിക്വാര്‍ക്കും' ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത മെസോണ്‍ കിട്ടും. | എല്ലാ ബാരിയോണുകളും 3 വ്യത്യസ്‌ത വര്‍ണമുള്ള ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയാണ്‌; എല്ലാ മെസോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുപ്രതിവര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയും. എല്ലാ കണക്കുകളും വര്‍ണ രഹിതമായിരിക്കും. അതായത്‌, ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത ബാരിയോണ്‍ കിട്ടും. വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കും "പ്രതിവര്‍ണ'മുള്ള "പ്രതിക്വാര്‍ക്കും' ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത മെസോണ്‍ കിട്ടും. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | അത്യുന്നത ഊര്‍ജത്തില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ലെപ്‌റ്റോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുകളും (t, b) ആണ്‌ മൂന്നാം തലമുറയില്‍ വരുന്നത്‌. ഇവയും അസ്‌ഥിരങ്ങള്‍ തന്നെ. | + | പ്രകൃതിയില്‍ ദൃശ്യമായ മിക്ക കണങ്ങളും രണ്ടു ലെപ്‌റ്റോണുകളും (e,ν<sub>e</sub>) രണ്ടു ക്വാര്‍ക്കുഗന്ധങ്ങളും (u, d) ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌. ഇവയെ ഒന്നാംതലമുറ (first generation) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഉന്നത ഊര്‍ജ കൂട്ടിയിടികളില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന അസ്ഥിരകണങ്ങളുടെയും അനുനാദകണങ്ങളുടെയും ഭാഗമാണ്‌ മറ്റു രണ്ടു ലെപ്‌റ്റോണുകളും (μ, ν<sub>μ</sub>) രണ്ടു ക്വാര്‍ക്കുകളും (C, S) ഇവ രണ്ടു തലമുറയില്‍പ്പെടുന്നു. രണ്ടാം തലമുറ കണങ്ങള്‍ ശോഷണം വഴി ഒന്നാം തലമുറ കണങ്ങളായി മാറും. |
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol6_106_1.jpg|400px]] | ||
| + | |||
| + | അത്യുന്നത ഊര്‍ജത്തില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ലെപ്‌റ്റോണുകളും (τ ,ν<sub>μ</sub>) ക്വാര്‍ക്കുകളും (t, b) ആണ്‌ മൂന്നാം തലമുറയില്‍ വരുന്നത്‌. ഇവയും അസ്‌ഥിരങ്ങള്‍ തന്നെ. | ||
| + | |||
| + | '''ഗ്ലൂഓണുകള്‍'''. ഹാഡ്രാണുകളെല്ലാം ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവ ആയതുകൊണ്ട്‌ സുശക്തബലത്തെ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി പരിഗണിക്കാം. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കിടയില്‍ ബലവാഹകരായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ബോസോണുകളാണ്‌ ഗ്ലൂഓണുകള്‍. 8 തരം ഗ്ലൂഓണുകളെയാണ്‌ ഗ്രൂപ്പ്‌ തിയറി വിഭാവനം ചെയ്യുന്നത്‌. എല്ലാം പിണ്‌ഡമില്ലാത്ത, പ്രകാശവേഗമുള്ള കണങ്ങള്‍. ഓരോ ഗ്ലൂഓണും ഒരു വര്‍ണവും ഒരു പ്രതിവര്‍ണവും ഒന്നിച്ചു വഹിക്കുന്നു. ചുവപ്പ്‌ (r)നീല (b), പച്ച (g) എന്നിവ വര്‍ണങ്ങളും പ്രതിച്ചുവപ്പ്‌ (r')പ്രതിനീല (b') പ്രതിപ്പച്ച (g') എന്നിവ പ്രതിവര്‍ണങ്ങളും ആണ്‌. ഒരു ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ഗ്ലൂഓണിനെ ഉത്സര്‍ജിക്കുകയോ സ്വീകരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോള്‍ അതിന്റെ വര്‍ണം മാറുന്നു. ഉദാ. ഒരു ചുവപ്പ്‌ ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ചുവപ്പ്‌പ്രതിനീല ഗ്ലൂഓണിനെ ഉത്സര്‍ജിച്ചാല്‍ അതൊരു നീല ക്വാര്‍ക്കായി മാറും. പ്രസ്‌തുത ഗ്ലൂഓണിനെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന മറ്റൊരു നീലക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ചുവപ്പ്‌ ക്വാര്‍ക്കായും മാറും. | ||
| - | ''' | + | rr', rb', rg', bb', br', bg', gg', gr', gb' എന്നിങ്ങനെ 9 തരം ഗ്ലൂഓണുകളുടെ സാധ്യതയുണ്ടെന്നു തോന്നാമെങ്കിലും rr' + bb'+ gg'=0 എന്ന സമവാക്യം ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌ ഇതില്‍ 8 എണ്ണമേ സ്വതന്ത്രങ്ങളായുള്ളു; ഒന്നിന്‌ ആശ്രിതത്വമുണ്ട്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ഗ്ലൂഓണുകളുടെ കൈമാറ്റം വഴി നടത്തുന്ന പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ വിവരിക്കുന്ന സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതിക ശാഖയാണ്‌ ക്വാണ്ടം ക്രാമോ ഡയനാമിക്‌സ്‌ (Quantum Chromo Dynamics - QED). ചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം വിവരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം ഇലക്‌ട്രാ ഡയനാമിക്‌സിന്‌ (QED) സമാനമാണിത്‌. ഒരു പ്രധാന വ്യത്യാസം, ചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ സ്വതന്ത്രനിലനില്‍പ്പുണ്ട്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കതില്ല എന്നതാണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകളെ അവ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ഹഡ്രാണുകളില്‍ നിന്ന് വേര്‍പെടുത്താനാവില്ല. (വേര്‍പെടുത്താന്‍ ചെലവിടുന്ന ഊര്‍ജം പുതിയ കണങ്ങളുടെ സൃഷ്‌ടിയില്‍ കലാശിക്കും എന്നല്ലാതെ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ സ്വതന്ത്രമാവില്ല). അസിംപ്‌റ്റോട്ടിക്‌ ഫ്രീഡം (Asymptotic freedom) എന്ന ഈ ക്വാര്‍ക്ക്‌ പ്രതിഭാസം നമുക്ക്‌ ഉള്‍ക്കൊള്ളാന്‍ പ്രയാസമാണ്‌. |
| - | + | '''ബലങ്ങളുടെ ഏകീകരണം'''. വിദ്യുത്‌കാന്തിക ബലവും അശക്തബലവും തമ്മില്‍ അടിസ്ഥാനപരമായി സാധര്‍മ്യമുണ്ടെന്നും വ്യത്യാസം ഉള്ളത്‌ ബലവാഹക കണങ്ങളുടെ പിണ്‌ഡത്തിലാണെന്നും ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ക്ക്‌ അനുഭവപ്പെട്ടുതുടങ്ങി. 1960കളില്‍ അബ്‌ദുസ്‌സലാമും, സ്റ്റീവന്‍ വെയ്‌ന്‍ബര്‍ഗും, അന്യോന്യം അറിയാതെ, ഈ ബലങ്ങളെ ഏകീകരിക്കാനുള്ള സിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവെച്ചു. അതനുസരിച്ച്‌ വിദ്യുത്‌അശക്തബലം (Electro-weak force) എന്ന ഒറ്റ അടിസ്ഥാന ബലമേയുള്ളു. അതിന്റെ ബലവാഹകരാണ്‌ ഫോട്ടോണ്‍ (a'), W<sup>+</sup>, W<sup>-</sup>, Z<sup>0</sup> എന്നീ ബോസോണുകള്‍. പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില്‍ ഇവയ്‌ക്കൊന്നിനും പിണ്‌ഡം ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. പിന്നീട്‌ ഒരു ഘട്ടത്തില്‍ സ്വതഃസമമിതിഭേദനം (spontaneous symmetry breaking) എന്ന പ്രതിഭാസം വഴി അവയില്‍ 3 എണ്ണം പിണ്‌ഡം ആര്‍ജിക്കുകയും W<sup>+</sup>, W<sup>-</sup>, Z<sup>0</sup> എന്ന പിണ്‌ഡമുള്ള കണങ്ങളായി മാറുകയും ചെയ്‌തു. വിദ്യുത്‌അശക്തബല സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ നടത്തിയ നിരവധി പ്രവചനങ്ങള്‍ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ സാധൂകരിക്കപ്പെട്ടതോടെ അത്‌ ശാസ്‌ത്ര സമൂഹത്തിന്‌ സ്വീകാര്യമായി. | |
| - | ബലങ്ങളുടെ ഏകീകരണം. വിദ്യുത്‌കാന്തിക ബലവും അശക്തബലവും തമ്മില്‍ അടിസ്ഥാനപരമായി സാധര്‍മ്യമുണ്ടെന്നും വ്യത്യാസം ഉള്ളത്‌ ബലവാഹക കണങ്ങളുടെ പിണ്‌ഡത്തിലാണെന്നും ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ക്ക്‌ | + | |
| - | അബ്‌ദുസ്സലാംവെയ്‌ന്‍ബര്‍ഗ്‌ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിജയം സുശക്തബലത്തെക്കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തി ഏകീകരണം | + | അബ്‌ദുസ്സലാംവെയ്‌ന്‍ബര്‍ഗ്‌ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിജയം സുശക്തബലത്തെക്കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തി ഏകീകരണം സാധ്യമാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ക്ക്‌ ആക്കം കൂട്ടി. അതിന്റെ ഫലമാണ്‌ "മഹാസമന്വയ സിദ്ധാന്തം' (Grand Unified Theory - GUT). അതനുസരിച്ച്‌ സുശക്തബലം, വിദ്യുത്‌ കാന്തികബലം, അശക്തബലം ഇവയെല്ലാം ഒരേ അടിസ്ഥാന പ്രതിഭാസത്തിന്റെ 4 വ്യത്യസ്‌ത രൂപങ്ങളാണ്‌. ലെപ്‌റ്റോണുകളെയും ക്വാര്‍ക്കുകളെയും ബലവാഹകരായ ബോസോണുകളെയും ഒരേ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഘടകങ്ങളാക്കാന്‍ കഴിയുകവഴി കണികാ ഭൗതികത്തിലെ പല പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ക്കും വിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. എങ്കിലും തികച്ചും തൃപ്‌തികരമായ ഒരു സിദ്ധാന്തമായി അതിനിയും വികസിച്ചിട്ടില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്‌, ലെപ്‌റ്റോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം വഴി ഹാഡ്രാണുകള്‍ ലെപ്‌റ്റോണുകളായും തിരിച്ചും മാറുന്ന പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാന്‍ നടത്തിയ സൈദ്ധാന്തിക ശ്രമങ്ങള്‍ ചെന്നെത്തിയത്‌ പ്രാട്ടോണുകളും അസ്ഥിര കണങ്ങളാണെന്നതിലാണ്‌. അര്‍ധായുസ്‌ അതിദീര്‍ഘം (~10<sup>30</sup> വര്‍ഷം) എന്നാണ്‌ കിട്ടിയതെങ്കിലും അതു പരിശോധിക്കാന്‍ ആവിഷ്‌ക്കരിച്ച പരീക്ഷണങ്ങളിലൊന്നും പ്രാട്ടോണ്‍ ശോഷണം കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ഏഡഠ യ്‌ക്ക്‌ പകരമായി രംഗത്തുവന്ന സ്റ്റ്രിങ്‌ തിയറിയും കണികാ ഭൗതികത്തിലെ ഒട്ടേറെ പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചിട്ടില്ല. |
[[ചിത്രം:Vol6p17_lhc.jpg|thumb|ലാർജ്‌ ഹാഡ്രാണ്‍ കൊളൈഡർ]] | [[ചിത്രം:Vol6p17_lhc.jpg|thumb|ലാർജ്‌ ഹാഡ്രാണ്‍ കൊളൈഡർ]] | ||
ഗുരുത്വബലം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള നാലു ബലങ്ങളെയും ഏകീകരിച്ചുകൊണ്ടുള്ള, എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കും അവ തമ്മിലുള്ള എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്കും ബാധകമായ ഒരു സാകല സിദ്ധാന്തം (Theory of Everything) എന്ന ഐന്‍സ്റ്റൈനിന്റെയും സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിങ്ങിന്റെയും സ്വപ്‌നവും യാഥാര്‍ഥ്യമാകാന്‍ ഇനിയും ഏറെ മുന്നേറേണ്ടതുണ്ട്‌. | ഗുരുത്വബലം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള നാലു ബലങ്ങളെയും ഏകീകരിച്ചുകൊണ്ടുള്ള, എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കും അവ തമ്മിലുള്ള എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്കും ബാധകമായ ഒരു സാകല സിദ്ധാന്തം (Theory of Everything) എന്ന ഐന്‍സ്റ്റൈനിന്റെയും സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിങ്ങിന്റെയും സ്വപ്‌നവും യാഥാര്‍ഥ്യമാകാന്‍ ഇനിയും ഏറെ മുന്നേറേണ്ടതുണ്ട്‌. | ||
| - | പ്രപഞ്ചോല്‌പത്തി സംബന്ധിച്ച്‌ പൂര്‍ണതയുള്ള ഒരു സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്‌കരിക്കണമെങ്കില്‍ കണികാ ഭൗതികത്തിന്റെ അടിത്തറ കൂടുതല്‍ ഭദ്രമായേ പറ്റൂ. സൈദ്ധാന്തിക തലത്തിലും പരീക്ഷണതലത്തിലും | + | പ്രപഞ്ചോല്‌പത്തി സംബന്ധിച്ച്‌ പൂര്‍ണതയുള്ള ഒരു സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്‌കരിക്കണമെങ്കില്‍ കണികാ ഭൗതികത്തിന്റെ അടിത്തറ കൂടുതല്‍ ഭദ്രമായേ പറ്റൂ. സൈദ്ധാന്തിക തലത്തിലും പരീക്ഷണതലത്തിലും അതിനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ നടന്നുവരുന്നുണ്ട്‌. സ്വിറ്റ്‌സര്‍ലണ്ടില്‍ CERN ആഭിമുഖ്യത്തില്‍ നടക്കുന്ന കണികാ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ (Large Hadron Collider Experiments) Cu ദിശയില്‍ വെളിച്ചം വീശും എന്നു പ്രതീക്ഷിക്കാം. |
Current revision as of 07:10, 5 ജൂലൈ 2014
കണികാഭൗതികം
Particle Physics
ഭൗതികപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളായ മൗലികകണങ്ങളെയും (elementary particles) അവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെയും പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖ. ഘടകങ്ങളാക്കി വീണ്ടും വിഭജിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത കണങ്ങളെയാണ്‌ മൗലികകണങ്ങള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, മ്യുഓണ്‍... കണങ്ങളുടെ സവിശേഷതകള്‍ പഠിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accele-rators), നിദര്‍ശകങ്ങള്‍ (detectors) തുടങ്ങിയവയുടെ രൂപകല്‌പനയും പ്രവര്‍ത്തനവുംകൂടി കണികാഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഗമാണ്‌.
ചരിത്രം. പ്രകൃതിയിലെ പദാര്‍ഥവൈവിധ്യം അനന്തമാണെങ്കിലും അവയെല്ലാം ഏതാനും അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളുടെ ചേരുവകള്‍ ആണെന്ന ആശയത്തിന്‌ ആയിരത്താണ്ടുകളുടെ പഴക്കമുണ്ട്‌. പഞ്ചഭൂതസിദ്ധാന്തം, പ്രാചീന അണുസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങള്‍ (നോ: കണാദന്‍, ഡെമോക്രിറ്റസ്‌). 1808ല് ജോണ്‍ ഡാല്‍റ്റണ്‍ കൂടുതല്‍ കൃത്യതയുള്ള അണുസിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവച്ചു. പ്രകൃതിയിലെ ഓരോ മൂലകവും ഓരോതരം ആറ്റങ്ങള്‍കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണെന്നും പ്രകൃതിയില്‍ 92 തരം മൂലകങ്ങള്‍ ആണുള്ളതെന്നും ക്രമേണ വ്യക്തമായി. അവയുടെ ചേരുവകളാണ്‌ മറ്റെല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളും.
ആറ്റങ്ങളാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങള്‍ എന്ന ധാരണ പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട ഘട്ടത്തിലാണ്‌, 1898ല് ജെ.ജെ. തോംസണിന്റെ പ്രശസ്‌തമായ പരീക്ഷണം നടന്നത്‌. നന്നെക്കുറഞ്ഞ മര്‍ദത്തിലുള്ള വാതകങ്ങളിലൂടെ ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയില്‍ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുമ്പോള്‍ നെഗറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ (കാതോഡ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നാണവയ്‌ക്കു നല്‌കിയ പേര്‍) ഉത്സര്‍ജിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. അവ വാതകങ്ങളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ഘടകമാണെന്ന്‌ വ്യക്തമായി. അവ പിന്നീട്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ എന്നറിയപ്പെട്ടു. അങ്ങനെ ആദ്യം കണ്ടെത്തിയ മൗലികകണം എന്ന ബഹുമതി ഇലക്‌ട്രാണിനു കൈവന്നു.
1911ല് റുഥര്‍ഫോഡ്‌ അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കുറിച്ചു നടത്തിയ പഠനങ്ങളില്‍ അവ പോസിറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ പ്രാട്ടോണുകള്‍ കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണെന്ന നിഗമനം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഏറ്റവും ലഘുവായ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുവിന്റെ കേന്ദ്രം ആണ്‌ പ്രാട്ടോണ്‍. 1932ല് ജെയിംസ്‌ ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ എന്ന ചാര്‍ജ്‌ രഹിതകണങ്ങളും അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഭാഗമാണെന്ന്‌ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്തി.
ഇതോടെ പദാര്‍ഥഘടന തൃപ്‌തികരമായി വിശദീകരിക്കപ്പെട്ടു. അടിസ്ഥാനകണങ്ങള്‍ മൂന്ന്‌ എണ്ണം: ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍. അവ ചേര്‍ന്ന്‌ ആറ്റങ്ങള്‍; ആറ്റങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ തന്മാത്രകള്‍; തന്മാത്രകള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ പദാര്‍ഥം. വേണമെങ്കില്‍ പ്രകാശകണത്തെ (ഫോട്ടോണ്‍) കൂടി നാലാമത്തെ മൗലികകണമായി എണ്ണാം. ചാഡ്‌വിക്‌ ന്യൂട്രാണ്‍ കണ്ടെത്തിയ വര്‍ഷം(1932)തന്നെ സി.ഡി. ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍ കോസ്‌മിക്‌ റേ പഠനങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ വിചിത്രമായ മറ്റൊരു കണത്തെ കണ്ടെത്തി. ഇലക്‌ട്രാണിനു തുല്യമായ പിണ്‌ഡവും പോസിറ്റീവ്‌ ചാര്‍ജും ആയിരുന്നു അതിന്‌. ഇലക്‌ട്രാണുമായി കൂട്ടിമുട്ടിയാല്‍ രണ്ടും ഉന്മൂലനം ചെയ്യപ്പെടുകയും പകരം ഗാമാരശ്‌മികള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ഈ പുതിയ കണത്തിന്‌ ഇലക്‌ട്രാണിന്റെ പ്രതികണം (antiparticle) എന്ന അര്‍ഥത്തില്‍ പോസിട്രാണ്‍ (e+) എന്നു നാമകരണം ചെയ്‌തു. പോസിട്രാണ്‍, ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഇവയുടെ ഉന്മൂലനം ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്‌ ഈ വിധം പ്രതിനിധീകരിക്കാം.
e- + e+ → 2γ (2meC2 ഊര്‍ജം,me- ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പിണ്‌ഡം) 1947ല് പി.എ.എം. ഡിറാക്‌ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തെയും ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെയും സംയോജിപ്പിച്ച്‌ നടത്തിയ ഗണിതനിര്‍ധാരണങ്ങളിലൂടെ കണപ്രതികണ ദ്വന്ദങ്ങളുടെ സാധ്യത സ്ഥാപിച്ചു. എല്ലാ മൗലികകണങ്ങള്‍ക്കും പ്രതികണങ്ങളുണ്ടെന്ന്‌ ഇന്ന്‌ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട വസ്‌തുതയാണ്‌.
1930ല്‍ത്തന്നെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റി പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ ബീറ്റാ വികിരണ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ നൈരന്തര്യസ്വഭാവം (continuous nature) വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ വുള്‍ഫ്‌ഗാങ്‌പൗളി ന്യൂട്രിനോ എന്ന ഒരു കണത്തിന്റെ സാധ്യത അവതരിപ്പിച്ചു. പദാര്‍ഥവുമായി തീര്‍ത്തും ദുര്‍ബലമായി മാത്രം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ന്യൂട്രിനോയെ ക്ലൈഡ്‌കോവനും ഫ്രഡ്‌ റെയ്‌ന്‍സും ചേര്‍ന്ന്‌ കണ്ടെത്തിയത്‌ 1956ല് മാത്രമാണ്‌. അതിനുമുമ്പുതന്നെ (1934) ഈ കണത്തെക്കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തി എന്‌റികോ ഫെര്‍മി (Enrico Fermi) ബീറ്റാവികിരണത്തിന്റെ ഗണിതസിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചു കഴിഞ്ഞിരുന്നു.
അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സുശക്തബലവും അതിന്റെ ഹ്രസ്വസീമയും സൈദ്ധാന്തികമായി വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍, 1935ല് ഹിദേകി യുകാവ പയോണുകള്‍ (π+,π-, π0) എന്ന പുതിയ ഒരിനം കണങ്ങളെ അവതരിപ്പിച്ചു. അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ (പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍ എന്നിവ) പയോണുകളെ പരസ്‌പരം കൈമാറുകവഴിയാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നതെന്നും പയോണുകള്‍ക്ക്‌ പിണ്‌ഡം ഉള്ളതിനാലാണ്‌ സുശക്തബലത്തിന്റെ സീമ (range) നന്നെക്കുറവായിരിക്കുന്നതെന്നും അദ്ദേഹം സമര്‍ഥിച്ചു. പയോണുകളെ കണ്ടെത്താനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ നെഡര്‍മെയറും ആന്‍ഡേഴ്‌സനും ഇലക്‌ട്രാണിന്റെ 207 ഇരട്ടി പിണ്‌ഡമുള്ള ഒരു കണത്തെ കോസ്‌മിക്‌റേ പഠനങ്ങളില്‍ കണ്ടെത്തി. പക്ഷേ പദാര്‍ഥവുമായി ദുര്‍ബലമായി മാത്രം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഈ കണങ്ങള്‍ പയോണുകള്‍ അല്ലെന്നു ബോധ്യമായി. അവയെ മ്യുഓണുകള്‍ (μ+, μ-)എന്നുവിളിച്ചു. 1947ലാണ്‌ യുക്കാവയുടെ കണങ്ങളെ (പിണ്‌ഡം 270 me) കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞത്‌ (സെസില്‍പവലും സഹപ്രവര്‍ത്തരും ചേര്‍ന്ന്‌).
20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യംവരെ നടന്ന മിക്ക കണികാപരീക്ഷണങ്ങളും കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു. ഉന്നത ഊര്‍ജമുള്ള (1022ല് വരെ) കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മികള്‍ ഉപരി അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ലഭ്യമാണ്‌; ഭൂതലത്തിലെത്തുമ്പോഴേക്കും, അന്തരീക്ഷകണങ്ങളുമായുള്ള സംഘട്ടനങ്ങള്‍ വഴി, അവയുടെ ഊര്‍ജം നഷ്‌ടപ്പെട്ടുപോകും. തന്മൂലം തപ്‌തവായു ബലൂണുകളില്‍ (Hot air balloons) നിദര്‍ശകങ്ങളുമായി (detectors) ഉയരങ്ങളിലേക്കു പോവുകയായിരുന്നു അന്നത്തെ രീതി. 2535 കി.മീ. ഉയരങ്ങളിലാണ്‌ മിക്ക പരീക്ഷണങ്ങളും നടന്നിട്ടുള്ളത്‌. ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ എമള്‍ഷനുകള്‍, ബബ്‌ള്‍ചേംബര്‍, ക്ലൗഡ്‌ചേംബര്‍ തുടങ്ങിയവയായിരുന്നു പ്രധാന നിദര്‍ശകങ്ങള്‍. കോസ്‌മിക്‌ കണങ്ങള്‍ നിദര്‍ശകത്തിലെതന്നെ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി കൂട്ടിമുട്ടി പുതിയ കണങ്ങള്‍ക്കുജന്മം നല്‌കുന്നു. (കോസ്‌മിക്‌ കണങ്ങളുടെ ഗതികോര്‍ജം, ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ E = mC2 എന്ന സമവാക്യം പാലിച്ചുകൊണ്ട്‌, പുതിയ കണങ്ങളായി മാറുകയാണിവിടെ). നിദര്‍ശകങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ ഈ കണങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന പഥത്തിന്റെ സീമ, വഴിയില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന അയണീകരണത്തിന്റെ അളവ്‌, കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ പഥങ്ങള്‍ക്കുണ്ടാകുന്ന വക്രത, പഥശാഖകളുടെ രൂപം തുടങ്ങിയ രാശി (variables)കളില്‍നിന്ന്‌ കണങ്ങളുടെ ഊര്‍ജം, പിണ്‌ഡം, ചാര്‍ജ്‌, ക്ഷയസവിശേഷതകള്‍ (decay particulars) തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങള്‍ ഗ്രഹിക്കാന്‍ കഴിയും. കോസ്‌മിക്‌ രശ്‌മി പരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്കുണ്ടായിരുന്ന വലിയ പരിമിതി അവയുടെ ലഭ്യതതന്നെ ആയിരുന്നു. കോസ്‌മിക്‌ കണം എപ്പോള്‍, എവിടെ പതിക്കും എന്നോ അതിന്റെ ഊര്‍ജം എത്രയാണെന്നോ മുന്‍കൂട്ടി അറിയുക സാധ്യമല്ല. ബലൂണ്‍ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ പല കാരണങ്ങളാല്‍ പരാജയപ്പെടുന്നതും സാധാരണമായിരുന്നു.
20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ഇതിനൊരുമാറ്റമുണ്ടായി. പലതരം കണത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accelerators) നിലവില്‍വന്നു. സൈക്ലോട്രാണ്‍, ബീറ്റാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, സിങ്ക്രാസൈക്ലോട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍ സിങ്ക്രാട്രാണ്‍, നേര്‍രേഖാ ത്വരിത്രങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയ സംവിധാനങ്ങള്‍, വൈദ്യുതക്ഷേത്രവും കാന്തികക്ഷേത്രവും ഉപയോഗിച്ച്‌, ഇലക്‌ട്രാണുകളെയും പ്രാട്ടോണുകളെയും അയോണുകളെയും ത്വരിപ്പിച്ച്‌ ഉന്നത ഊര്‍ജത്തിലെത്തിച്ച്‌ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത്‌ (target) കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവുനേടി. 1960കളോടെ അവയ്‌ക്ക്‌ സൃഷ്‌ടിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഊര്‍ജത്തിന്റെ അളവ്‌ ബില്യണ്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ വോള്‍ട്ട്‌ (BeV-109eV) സീമയിലേക്ക്‌ ഉയര്‍ന്നു. കണങ്ങള്‍ എപ്പോഴും ഇഷ്‌ടംപോലെ ലഭ്യമാണ്‌; ദിവസം മുഴുവന്‍, വര്‍ഷം മുഴുവന്‍ പരീക്ഷണം തുടരാം. അനേകതരം പുതിയ നിദര്‍ശകങ്ങളും ഓട്ടോമാറ്റിക്‌ കൗണ്ടറുകളുംകൂടി നിലവില്‍വന്നതോടെ അന്നുവരെ കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയാതിരുന്ന അനേകം കണങ്ങളെ കണ്ടെത്തിത്തുടങ്ങി. അവയില്‍ മിക്കതിന്റെയും ആയുസ്സ്‌ ഏതാനും മൈക്രാസെക്കണ്ട്‌ (10-6 സെ.) മുതല്‍ സെക്കണ്ടിന്റെ അനേകകോടിയിലൊരംശംവരെ മാത്രമായിരുന്നു. തുടര്‍ന്ന്‌ കണങ്ങളെ, അവയുടെ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെയും മറ്റു സവിശേഷതകളുടെയും അടിസ്ഥാനത്തില്‍ പട്ടികപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമം ഉണ്ടായി. കണികാഭൗതികം അതോടെ ഒരു പ്രമുഖ ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖയായി മാറി (അതുവരെ അത്‌ അണുകേന്ദ്രഭൗതികത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം മാത്രമായിരുന്നു).
പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍. കണികാഭൗതികത്തില്‍ ബലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണ പ്രധാനമാണ്‌. പ്രകൃതിയില്‍ നാലുതരം ബലങ്ങളാണുള്ളത്‌. മൗലികകണങ്ങളെല്ലാം പരസ്‌പരം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലങ്ങള്‍ വഴിയാണ്‌. ഉദാ. ഏതു രണ്ടുപദാര്‍ഥങ്ങളും തമ്മില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലമുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രാണും പ്രാട്ടോണും തമ്മില്‍ വിദ്യുത്‌കാന്തികബലമുണ്ട്‌.
കണങ്ങള്‍ അവയ്‌ക്ക്‌ചുറ്റും ബലക്ഷേത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു എന്നാണ്‌ സങ്കല്‌പം. ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍ (field quanta) അന്യോന്യം കൈമാറുകവഴിയാണ്‌ കണങ്ങള്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഒരു പ്രാട്ടോണിനുചുറ്റും വിദ്യുത്‌കാന്തികക്ഷേത്രമുണ്ട്‌. ഫോട്ടോണ്‍ ആണ്‌ അതിന്റെ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം. ഒരു ഇലക്‌ട്രാണോ മറ്റൊരു പ്രാട്ടോണോ അതിനടുത്തുവന്നാല്‍ ആ കണവുമായി ഫോട്ടോണ്‍ കൈമാറപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെയാണ്‌ വിദ്യുത്‌കാന്തിക ആകര്‍ഷണമോ വികര്‍ഷണമോ നടക്കുന്നത്‌.
ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങള്‍
1. ഗുരുത്വബലം (Gravitational force). നിത്യജീവിതത്തില്‍ അനുഭവവേദ്യമായ ബലമാണിത്‌. ഇതിന്‌ ആകര്‍ഷണ സ്വഭാവം മാത്രമേയുള്ളൂ. സീമ അനന്തമാണ്‌. ബലം രണ്ടുകണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന്റെ വര്‍ഗത്തിനു വിപരീതാനുപാതത്തില്‍ 
ആയിരിക്കും. ഇതിന്‌ വ്യുത്‌ക്രമവര്‍ഗനിയമം (Inverse square law) എന്നു പറയും. പ്രകൃതിയിലെ ബലങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലം ഇതാണ്‌. കണികാഭൗതികത്തില്‍ ഗുരുത്വബലത്തിന്‌ പ്രസക്തിയില്ലെങ്കിലും പ്രപഞ്ചഘടന തീരുമാനിക്കുന്നതില്‍ അതു നിര്‍ണായകമാണ്‌. ഇതിന്റെ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം "ഗ്രാവിറ്റോണ്‍' ഇതുവരെ കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല.
2. വിദ്യുത്‌കാന്തികബലം (Electromagnetic force). നിത്യജീവിതത്തില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന മറ്റൊരു ബലമാണിത്‌. ആകര്‍ഷണവും വികര്‍ഷണവുമുണ്ട്‌; സീമ അനന്തമാണ്‌; വ്യുത്‌ക്രമണവര്‍ഗനിയമം പാലിക്കുന്നു. മര്‍ദം, ഘര്‍ഷണം, പ്രതലബലം, രാസബന്ധനം തുടങ്ങിയവയെല്ലാം ഈ ബലത്തിന്റെ ഫലങ്ങളാണ്‌. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ അപേക്ഷിച്ച്‌ ഈ ബലം വളരെ ശക്തമാണ്‌. ഉദാ. ഒരേ അകലത്തില്‍ വച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രാട്ടോണും ഇലക്‌ട്രാണും തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന്റെ 1037 ഇരട്ടിയായിരിക്കും അവ തമ്മിലുള്ള വിദ്യുത്‌കാന്തിക ആകര്‍ഷണം. ക്ഷേത്രക്വാണ്ടം ഫോട്ടോണ്‍ ആണ്‌. വൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ തമ്മിലേ ഈ ബലം പ്രവര്‍ത്തിക്കൂ.
3. സുശക്തബലം (Strong force). അണുകേന്ദ്രീയ കണങ്ങളായ പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, പയോണ്‍ തുടങ്ങിയവ അന്യോന്യം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഈ ബലം വഴിയാണ്‌. മറ്റെല്ലാ ബലങ്ങളെക്കാളും ശക്തമാണിത്‌. ഈ ബലം വഴി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണങ്ങളെ പൊതുവെ "ഹാഡ്രാണുകള്‍' എന്നുവിളിക്കുന്നു. സീമ തീര്‍ത്തും ഹ്രസ്വമാണ്‌. സു. 10-15 മീ. മാത്രം. അതിലേറെ അകലത്തിലുള്ള കണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ബലം അനുഭവപ്പെടില്ല. മെസോണുകള്‍ ആണ്‌ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍.
4. അശക്തബലം (weak force). ബലങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വബലം കഴിഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലവും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സീമയുള്ളതും (സു. 10-18m) ആണ്‌ ഈ ബലം. ന്യൂട്രിനോകള്‍ ഉള്‍പ്പെട്ട എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും (ഉദാ.ബീറ്റാ ശോഷണം, മ്യുഓണ്‍ വിഘടനം മുതലായവ) അശക്തബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌. W+, W-, Z0 എന്നീ കണങ്ങളാണ്‌ ക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങള്‍.
കണങ്ങളുടെ വര്‍ഗീകരണം. പൊതുവെ മൗലികകണങ്ങളെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നും ബോസോണുകള്‍ എന്നും രണ്ടായി വിഭജിക്കാം. ഫെര്‍മിഡിറാക്‌ സാംഖ്യികം (fermi-dirac statistics) അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങളെയാണ്‌ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നുവിളിക്കുന്നത്‌. ഇവയ്‌ക്കു അര്‍ദ്ധ സംഖ്യാ സ്‌പിന്‍ (half integral spin) ആയിരിക്കും. ĥ(=h/2π, h - പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കം) ഒരു യുണിറ്റ് ആയി എടുത്താൽ സ്പിൻ s= 1/2, 3/2... എന്നിങ്ങനെ എഴുതാം. യഥാർത്ഥത്തിൽ 1/2ĥ, 3/2ĥ.....എന്നർത്ഥം. ഈ കണങ്ങൾ പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം (pauli's exclusion principle) പാലിക്കുന്നു. അതായത്‌, ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യാന്‍ കഴിയില്ല. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍, ന്യൂട്രിനോ തുടങ്ങിയ കണങ്ങള്‍ ഉദാഹരണം.
ബോസ്‌ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാംഖ്യികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങളാണ്‌ ബോസോണുകള്‍. ഇവയ്‌ക്ക്‌ പൂര്‍ണസംഖ്യാ സ്‌പിന്‍ ആയിരിക്കും; = 0,1,2,...എന്നിങ്ങനെ. എത്രകണങ്ങള്‍ക്കു വേണമെങ്കിലും ഒരേക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യാം. ഫോട്ടോണുകള്‍, മെസോണുകള്‍ മുതലായവ ഉദാഹരണം.
മൗലികകണങ്ങളെ അവയുടെ പിണ്‌ഡം, പ്രതിപ്രവര്‍ത്തന രീതി തുടങ്ങിയ സവിശേഷതകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ താഴെപ്പറയുന്ന വിധത്തിലും വര്‍ഗീകരിക്കാം.
1. ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍. തുടക്കത്തില്‍, ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന അര്‍ഥത്തിലാണ്‌ ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ (Leptones-light particles) എന്ന പേര്‍ ഒരു വിഭാഗം കണങ്ങള്‍ക്കു നല്‌കിയത്‌. എന്നാല്‍ ഭാരമേറിയ ടൗഓണുകളുടെ കണ്ടെത്തലും വിദ്യുത്‌ അശക്തബല(electro weak force) സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വരവും ഈ നിര്‍വചനം അപ്രസക്തമാക്കി. വിദ്യുത്‌അശക്തബലത്തിന്‌ വിധേയമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന നിര്‍വചനമായിരിക്കും കൂടുതല്‍ അനുയോജ്യം. ഇവ സുശക്തബലത്തിനു വിധേയമല്ല.
6 കണങ്ങളും 6 പ്രതികണങ്ങളും ആണ്‌ ഈ വിഭാഗത്തിലുള്ളത്‌. ഇലക്‌ട്രാണ്‍ (e-), മ്യുഓണ്‍ (μ-), ടൗഓണ്‍ (τ -), ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (νe), മ്യുഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (νμ), ടൗഓണ്‍ ന്യൂട്രിനോ (ντ) എന്നിവയാണ്‌ കണങ്ങള്‍. e+ (പ്രാസിട്രാണ്‍), μ+, τ +, , , എന്നിവ പ്രതികണങ്ങളും (ബാര്‍ അടയാളം പ്രതികണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.) മ്യുഓണും ടൗഓണും അസ്ഥിരമാണ്‌. മ്യുഓണ്‍ ശരാശരി 2.2x106 സെ.നുള്ളില്‍ വിഘടിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണും രണ്ടു ന്യൂട്രിനോകളുമായി പരിണമിക്കുന്നു.
ടൗണിന്റെ ആയുസ്സ്‌ 5x10-13 സെ. ആണ്‌.
ലെപ്‌റ്റോണുകള്‍ക്കെല്ലാം ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പറുകള്‍ ഉണ്ട്‌. പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ ക്വാണ്ടം നമ്പറുകള്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. e-,νe , ഇവയ്‌ക്ക്‌ ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പര്‍ Le= +1 ഉം,μ-, νμ, ഇവയ്‌ക്ക്‌ = +1 ഉം, , τ,νμ, ഇവയ്‌ക്ക്‌ Lτ= +1 ഉം ആണ്‌. പ്രതികണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഇതേക്രമത്തില്‍ 1ആയിരിക്കും ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പര്‍. ശോഷണ പ്രവര്‍ത്തനം (1) പരിഗണിച്ചാല്‍, Lμ സമവാക്യത്തിന്റെ ഇരുഭാഗത്തും +1 ഉം Le ശൂന്യവും ( Le ഇലക്‌ട്രാണിന്‌ +1 ഉം പ്രതിന്യൂട്രിനോയ്‌ക്ക്‌ -1 ഉം) ആണെന്നുകാണാം.
2. ബാരിയോണുകള്‍. അണുകേന്ദ്രകണങ്ങളും (പ്രാട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രാണ്‍) അവയെക്കാള്‍ ഭാരമേറിയ കണങ്ങളും ഉള്‍പ്പെട്ട ഫെര്‍മിയോണുകളാണ്‌ ബാരിയോണുകള്‍. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാത്തരം ബലങ്ങള്‍ക്കും ഇവ വിധേയമാണ്‌. അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കാള്‍ ഭാരംകൂടിയ ബാരിയോണുകളെ ഹൈപ്പറോണുകള്‍ (hyperons) എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്‌. ഒമേഗ (Ω- ), കാസ്‌കേഡ്‌ കണങ്ങള്‍ അഥവാ ക്‌സീ കണങ്ങള്‍ (≡-,≡° ), സിഗ്മ (∑+,∑0,∑-), ലാംഡ (Λ°) ഇവയാണ്‌ പ്രധാന ഹൈപ്പറോണുകള്‍. ഹൈപ്പറോണുകളുടെ ശോഷണം പല രീതിയില്‍ ആകാമെങ്കിലും അവശിഷ്‌ട കണങ്ങളിലൊന്ന്‌ പ്രാട്ടോണോ ന്യൂട്രാണോ ആയിരിക്കും. ഉദാ.
എല്ലാ ബാരിയോണുകളും (പ്രതിബാരിയോണുകളും) പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കുന്ന ഒന്നാണ്‌ ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ (B). കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ B = +1 ഉം പ്രതികണങ്ങള്‍ക്ക്‌ B = -1 ഉം ആയിരിക്കും.
മെസോണുകള്‍. സ്‌പിന്‍ 0 ആയിട്ടുള്ള ബോസോണുകള്‍ ആണ്‌ മെസോണുകള്‍ (mesons). പെയോണുകള്‍ (π+, π-, π0), കാഓണുകള്‍ (κ+, κ-, κ0), കണങ്ങള്‍ (η0) എന്നിവ ഈ വിഭാഗത്തില്‍പ്പെടുന്നു. സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ അസ്ഥിരങ്ങളാണ്‌ ഇവയെല്ലാം. ഉദാ.
ചാര്‍ജ്‌ രഹിത കഓണുകള്‍ (K0) തന്നെ രണ്ടുതരമുണ്ട്‌; അവയുടെ ശോഷണം വ്യത്യസ്‌ത മാര്‍ഗങ്ങളിലൂടെയാണ്‌ എന്നത്‌ അപ്രതീക്ഷിതമായ കണ്ടെത്തലായിരുന്നു.
ബാരിയോണുകളെയും മെസോണുകളെയും പൊതുവേ ഹാഡ്രാണുകള്‍ (സുശക്തബലത്തിനു വിധേയമാകുന്ന കണങ്ങള്‍) എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്‌.
മുകളില്‍ പറഞ്ഞവ കൂടാതെ വേറെയും നൂറുകണക്കിനു ഹാഡ്രാണുകളെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്‌. ഉന്നത ഊര്‍ജകൂട്ടിയിടികളില്‍ രൂപപ്പെടുന്ന ഈ കണങ്ങളുടെ ആയുസ്സ്‌ 10-23 സെ.നടുത്തായിരിക്കും. അനുനാദകണങ്ങള്‍ (resonant particles) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇവ സാധാരണ ഹാഡ്രാണുകളുടെ ഉത്തേജിത അവസ്ഥകളാണെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു.പ്രധാന ബോസോണുകളെയും ഫെര്‍മിയോണുകളെയും പട്ടികയില്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
സംരക്ഷണ നിയമങ്ങള്‍. പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന (മാറ്റം കൂടാതെ നില്‍ക്കുന്ന) രാശികളെയാണ്‌ സംരക്ഷിതരാശികള്‍ (conserved quantities) എന്നു പറയുന്നത്‌. ഊര്‍ജം (E), രേഖീയ സംവേഗം (Linear momentum, P), കോണീയ സംവേഗം (Angular momentum, L), വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്‌ (Q) എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങള്‍. ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സമവാക്യം E = mc2 കൂടി പരിഗണിച്ച്‌ ഊര്‍ജസംരക്ഷണ നിയമത്തില്‍ കണങ്ങളുടെ പിണ്‌ഡത്തിന്റെ തത്തുല്യ ഊര്‍ജംകൂടി ചേര്‍ക്കണം. അതുപോലെ കോണീയ സംവേഗത്തില്‍ കണങ്ങളുടെ സ്‌പിന്‍ (ട) കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തണം, അഥവാ J = L+S ആയിരിക്കും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന രാശി.
മൗലിക കണങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രം ബാധകമായ മറ്റുചില സംരക്ഷിതരാശികള്‍ ആണ്‌ മുമ്പു നാം ചര്‍ച്ച ചെയ്‌ത ബാരിയോണ്‍ നമ്പറും ലെപ്‌റ്റോണ്‍ നമ്പറും. ഇവ കൂടാതെ ക്വാണ്ടം സമമിതികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഏതാനും ചില സംരക്ഷിത രാശികളാണ്‌ ചുവടെ കൊടുക്കുന്നത്‌.
1. പാരിറ്റി (Parity, P). വൈദ്യുതഅശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലൊഴികെ മറ്റെല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു സമമിതി (symmetry) ആണ്‌ പാരിറ്റി സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. ഒരു കണത്തെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്ന തരംഗഫലനത്തില്‍ (wave function) (x, y, z) മൂല്യങ്ങളുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ (-x, -y, -z) മൂല്യങ്ങള്‍ കൊടുത്താല്‍, അഥവാ ഒരു വലംകയ്യന്‍ നിര്‍ദേശാങ്ക വ്യവസ്ഥയ്‌ക്കു (right handed co-ordinate system) പകരം ഇടംകയ്യന്‍ നിര്‍ദേശാങ്കവ്യവസ്ഥ ഉപയോഗിച്ചാല്‍, തരംഗഫലനത്തിനു മാറ്റമില്ലെങ്കില്‍ [ø (x, y, z) = ø(-x, -y, -z)] കണത്തിന്റെ തനതു പാരിറ്റി സമം (even) ആണെന്നും ((P = +1) ചിഹ്നം മാറുന്നെങ്കില്‍ [ ø(x, y, z) = -ø (-x, -y, -z) ] പാരിറ്റി വിഷമം (odd) ആണെന്നും (P = 1) പറയുന്നു. പാരിറ്റി (സമമായാലും വിഷമമായാലും) അതേപടി സ്വയം സംരക്ഷിക്കപ്പെടണം. എന്നാല്‍ അശക്തബലപ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ പാരിറ്റി ലംഘിക്കപ്പെടാം എന്ന്‌ 1956ല് റ്റി.ഡി.ലീ., ഡി.എന്‍. യാങ്‌ എന്നീ സൈദ്ധാന്തിക ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. കോബാള്‍ട്ട്‌ 60ന്റെ ശോഷണത്തില്‍ അതു സംഭവിക്കുന്നു എന്ന്‌ സി.എസ്‌. വൂ എന്ന ശാസ്‌ത്രജ്ഞ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്‌തു. കണികാഭൗതികത്തില്‍ കോളിളക്കം സൃഷ്‌ടിച്ച ഒരു സംഭവമായിരുന്നു അത്‌.
2. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനം (Charge conjugation, C). ഒരു ഭൗതിക പ്രക്രിയയില്‍ എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കുംപകരം പ്രതികണങ്ങള്‍ സ്ഥാപിച്ചാല്‍ പ്രക്രിയ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും എന്ന്‌ ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മന സമമിതി സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ചാര്‍ജ്‌ സംയുഗ്മനത്തില്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്‌, ബാരിയോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌, ലെപ്‌റ്റോണിക്‌ ചാര്‍ജ്‌ ഇവയുടെയെല്ലാം ചിഹ്നം മാറുന്നു. കണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും പ്രതികണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു ലോകവും ഭൗതികപ്രക്രിയകളില്‍ സര്‍വസമമായിരിക്കും എന്നാണ്‌ ഈ സംരക്ഷണനിയമം പറയുന്നത്‌. അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഈ നിയമവും പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ല.
3. കാലവിപര്യയനം (Time reversal, T). ഏതൊരു പ്രക്രിയയിലും സമയം 't' യേ്‌ക്കുപകരം '-t' പ്രതീക്ഷിച്ചാല്‍ അടിസ്ഥാന ഭൗതിക നിയമങ്ങള്‍ക്കു മാറ്റമില്ലാതെ തുടരും എന്ന്‌ ഈ നിയമം അനുശാസിക്കുന്നു. ഉദാ. യേ്‌ക്കുപകരം നല്‍കിയാല്‍ സംവേഗം, കോണീയ സംവേഗം ഇവയുടെയെല്ലാം ദിശമാറും. പക്ഷെ F = ma എന്ന ന്യൂട്ടണ്‍ സമവാക്യത്തില്‍ a=dp/dt → d(-p)/d(-t) മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നതിനാല്‍ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമം പാലിക്കപ്പെടുന്നു. മുന്‍പറഞ്ഞ മൂന്നു സമമിതികളും അശക്തബല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ വെവ്വേറെ പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിലും അവ മൂന്നും ചേരുന്ന സമമിതി ഇജഠ പാലിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന്‌ 'CPT സിദ്ധാന്തം' പറയുന്നു. CPT ലംഘനം നടക്കുന്ന ഒരു നിരീക്ഷണവും ഇതുവരെ ഉണ്ടായിട്ടില്ല.
4. ഐസോസ്‌പിന്‍ (Isospin, I). കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ തനത്‌ കോണീയ സംവേഗം സ്‌പിന്‍ (S) ഉം അവയ്‌ക്ക്‌ അനുയോജ്യമായ പ്രക്ഷേപങ്ങളും (S3) ഉള്ളതുപോലെ ബാരിയോണുകള്‍ക്കും മെസോണുകള്‍ക്കും ഐസോസ്‌പിന്‍ (I) എന്നൊരു ക്വാണ്ടം നമ്പറും I3 എന്ന പ്രക്ഷേപങ്ങളും സങ്കല്‌പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാ. അണുകേന്ദ്ര കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ I=1/2 ഉം അതില്‍ പ്രാട്ടോണിന്‌ I3=+1/2 ഉം ന്യൂട്രാണിന്‌ I3=-1/2 ഉം സങ്കല്‌പിക്കാം. ഐസോസ്‌പിന്‍ I ഉള്ള ഒരു കണികാ വ്യവസ്ഥയ്‌ക്ക്‌ (2 I + 1) ബഹുകങ്ങള്‍ (multiplets) ഉണ്ടായിരിക്കും. ഉദാ. പയോണിന്‌ I = 1; I3 = 1, 0, +1; ഇവ യഥാക്രമം π-,π0,π+ എന്നീ കണങ്ങളെ കുറിക്കുന്നു. ഹാഡ്രാണുകളുടെ ഉത്തേജിതാവസ്ഥ ആയി കരുതപ്പെടുന്ന അനുനാദകണങ്ങളില്‍ ചിലതിന്‌ ഉയര്‍ന്ന ഐസോസ്‌പിന്‍ ആണുള്ളത്‌. ഉദാ. Δ അനുനാദകണങ്ങള്‍ക്ക്‌ I=3/2 ആണ്‌. I3 =+3/2, +1/2, -1/2, -3/2 ഇവ യഥാക്രമം , Δ++, Δ+, Δ0, Δ- എന്നീ അനുനാദകണങ്ങളെ കുറിക്കുന്നു.എല്ലാ സുശക്ത പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും ഐസോസ്‌പിന്‍ പരിപാലിക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാല്‍ വൈദ്യുത അശക്ത പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ അതു ലംഘിക്കപ്പെടാം.
5. വൈചിത്യ്രം (Strangeness, S). കണികാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു രാശിയാണ്‌ വൈചിത്യ്രം. സുശക്തബലത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി ജന്മമെടുക്കുന്ന ചില കണങ്ങള്‍ പിന്നീട്‌ ശോഷണം നടത്തുന്നത്‌ അശക്തബലത്തിനു വിധേയമായിട്ടാണെന്നു കാണുന്നു. തന്മൂലം പ്രസ്‌തുത കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ വൈചിത്യ്രക്വാണ്ടം നമ്പര്‍ S ഉണ്ടെന്നു സങ്കല്‌പിക്കുന്നു. സുശക്ത, വിദ്യുത്‌കാന്തിക പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ട സംരക്ഷിക്കപ്പെടും. കണങ്ങള്‍ക്കും പ്രതികണങ്ങള്‍ക്കും ട തുല്യവും വിപരീതവുമായിരിക്കും. പയോണ്‍പ്രാട്ടോണ്‍ കൂട്ടിയിടിയില്‍, സുശക്തബലത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌ Λ°, K° എന്നീ കണങ്ങള്‍.
(B+S) ഹൈപ്പര്‍ ചാര്‍ജ്‌ (Y) എന്ന പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്നു.
ക്വാര്‍ക്കുകളും സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ്‌ മാതൃകയും. മുമ്പു ചര്‍ച്ച ചെയ്‌ത സംരക്ഷണ നിയമങ്ങളും സമമിതികളും വിശദീകരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തില്‍ 1962ല് മുറേ ഗല്‍ മാന്‍ (Murrey Gell Mann), യുവല്‍ നീമാന്‍ (Yuval Ne'eman) എന്നീ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍, പരസ്‌പരം അറിയാതെ ഒരേ നിഗമനത്തില്‍ എത്തിച്ചേര്‍ന്നു: ഹാഡ്രാണുകള്‍ എല്ലാം കൂടുതല്‍ പ്രാഥമികമായ ഏതാനും കണങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ എന്ന്‌ അവയ്‌ക്കു നാമകരണം ചെയ്‌തു. മൂന്നുതരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ആണ്‌ ആദ്യം പ്രവചിച്ചത്‌: അപ്‌ (up, സൂചകം u, ചാര്‍ജ്‌ +2/3e), ഡൗണ്‍ (down, d, -1/3e ), സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ (strange, s, -1/3e); കൂടാതെ ഇവയുടെ പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളും (u-, ചാര്‍ജ്‌ -2/3e; d-, +1/3e; s- , +1/3e ). 2 അപ്‌ക്വാര്‍ക്കുകളും 1 ഡൗണ്‍ ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാല്‍ ന്യൂട്രാണും. 3 സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാല്‍ Ω- കണവും 1u,1d- ഇവ ചേര്‍ന്നാല്‍ π+ ഉം ആകും. ഇതുപോലെ മറ്റു കണങ്ങളും.
കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞ എല്ലാ ഹാഡ്രാണുകളുടെയും ഘടന വിശദമാക്കാന്‍ ഈ മൂന്നു ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ മതിയാവില്ല എന്നു ക്രമേണ ബോധ്യമായി. ഗ്രൂപ്പ്‌ തിയറിയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള ഗണിത പഠനങ്ങളിലൂടെ എത്തിച്ചേര്‍ന്നത്‌ 6 തരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ അഥവാ 6 "ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍' (6 flavors) ഉണ്ടെന്നാണ്‌. (ഗന്ധങ്ങള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയെയാണ്‌. മണത്തെ അല്ല). അപ്‌ (u), ഡൗണ്‍ (d), സ്റ്റ്രഞ്ച്‌ (s), ചാം (charm -c), ബോട്ടം (bottom-b), ടോപ്‌ (top-t) ഇവയാണ്‌ ഗന്ധങ്ങള്‍. 6 ലെപ്‌റ്റോണുകളും 6 ക്വാര്‍ക്കുകളും എന്നതിലെ സമമിതി ശ്രദ്ധേയമാണ്‌. ഇവയെല്ലാം സ്‌പിന്‍ ആയിട്ടുള്ള കണങ്ങള്‍ (ഫെര്‍മിയോണുകള്‍) ആണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ 1/3ഉം പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളുടേത്‌ -1/3ഉം ആണ്‌.
ഇവിടെ പുതിയൊരു പ്രശ്‌നം നേരിട്ടു: പല മൗലിക കണങ്ങളുടെയും ഘടനയില്‍ ഒരേ ഗന്ധമുള്ള ഒന്നിലേറെ കണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്നു. പൗളിയുടെ അപവര്‍ജന നിയമം ലംഘിക്കാതെ ഇതു സാധ്യമല്ലല്ലോ. ഉദാ. Ω-കണം 3s ക്വൊര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയാണ്‌. ബാരിയോണ്‍ നമ്പര്‍ 1 ആണ്‌ (1/3+1/3+1/3)സ്‌പിന്‍ 3/2 ആണ്‌ (മൂന്നിനും സ്‌പിന്‍ ഒരേ ദിശയില്‍); വൈചിത്രൃം -3 ആണ്‌ (-1, -1, -1). അതായത്‌, മൂന്നും ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയില്‍. ഇത്‌ അനുവദനീയമല്ല. അതുകൊണ്ട്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക്‌ വര്‍ണം (color) എന്നൊരു ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ കൂടി ഉണ്ടെന്ന നിഗമനത്തിലെത്തി. ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല ഇവയാണ്‌ വര്‍ണങ്ങള്‍. പൗളി നിയമം ലംഘിക്കപ്പെടാതിരിക്കണമെങ്കില്‍ . Ω-ലെ മൂന്നു ക്വൊര്‍ക്കുകളും 3 വ്യത്യസ്‌ത വര്‍ണകളിലുള്ളവയാകണം. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ആധാരം അവയുടെ വര്‍ണമാണ്‌ എന്ന ധാരണ ക്രമേണ ഉണ്ടായി. വര്‍ണവാഹികളായ ബോസോണുകള്‍ ആണ്‌ ഗ്ലൂഓണുകള്‍. അവയുടെ കൈമാറ്റത്തിലൂടെയാണ്‌ കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ സുശക്തബലം അനുഭവപ്പെടുന്നത്‌.
എല്ലാ ബാരിയോണുകളും 3 വ്യത്യസ്‌ത വര്‍ണമുള്ള ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയാണ്‌; എല്ലാ മെസോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുപ്രതിവര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവയും. എല്ലാ കണക്കുകളും വര്‍ണ രഹിതമായിരിക്കും. അതായത്‌, ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത ബാരിയോണ്‍ കിട്ടും. വര്‍ണ ക്വാര്‍ക്കും "പ്രതിവര്‍ണ'മുള്ള "പ്രതിക്വാര്‍ക്കും' ചേര്‍ന്നാല്‍ വര്‍ണരഹിത മെസോണ്‍ കിട്ടും.
പ്രകൃതിയില്‍ ദൃശ്യമായ മിക്ക കണങ്ങളും രണ്ടു ലെപ്‌റ്റോണുകളും (e,νe) രണ്ടു ക്വാര്‍ക്കുഗന്ധങ്ങളും (u, d) ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്നവയാണ്‌. ഇവയെ ഒന്നാംതലമുറ (first generation) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഉന്നത ഊര്‍ജ കൂട്ടിയിടികളില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന അസ്ഥിരകണങ്ങളുടെയും അനുനാദകണങ്ങളുടെയും ഭാഗമാണ്‌ മറ്റു രണ്ടു ലെപ്‌റ്റോണുകളും (μ, νμ) രണ്ടു ക്വാര്‍ക്കുകളും (C, S) ഇവ രണ്ടു തലമുറയില്‍പ്പെടുന്നു. രണ്ടാം തലമുറ കണങ്ങള്‍ ശോഷണം വഴി ഒന്നാം തലമുറ കണങ്ങളായി മാറും.
അത്യുന്നത ഊര്‍ജത്തില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ലെപ്‌റ്റോണുകളും (τ ,νμ) ക്വാര്‍ക്കുകളും (t, b) ആണ്‌ മൂന്നാം തലമുറയില്‍ വരുന്നത്‌. ഇവയും അസ്‌ഥിരങ്ങള്‍ തന്നെ.
ഗ്ലൂഓണുകള്‍. ഹാഡ്രാണുകളെല്ലാം ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ ചേരുവ ആയതുകൊണ്ട്‌ സുശക്തബലത്തെ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി പരിഗണിക്കാം. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കിടയില്‍ ബലവാഹകരായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ബോസോണുകളാണ്‌ ഗ്ലൂഓണുകള്‍. 8 തരം ഗ്ലൂഓണുകളെയാണ്‌ ഗ്രൂപ്പ്‌ തിയറി വിഭാവനം ചെയ്യുന്നത്‌. എല്ലാം പിണ്‌ഡമില്ലാത്ത, പ്രകാശവേഗമുള്ള കണങ്ങള്‍. ഓരോ ഗ്ലൂഓണും ഒരു വര്‍ണവും ഒരു പ്രതിവര്‍ണവും ഒന്നിച്ചു വഹിക്കുന്നു. ചുവപ്പ്‌ (r)നീല (b), പച്ച (g) എന്നിവ വര്‍ണങ്ങളും പ്രതിച്ചുവപ്പ്‌ (r')പ്രതിനീല (b') പ്രതിപ്പച്ച (g') എന്നിവ പ്രതിവര്‍ണങ്ങളും ആണ്‌. ഒരു ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ഗ്ലൂഓണിനെ ഉത്സര്‍ജിക്കുകയോ സ്വീകരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോള്‍ അതിന്റെ വര്‍ണം മാറുന്നു. ഉദാ. ഒരു ചുവപ്പ്‌ ക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ചുവപ്പ്‌പ്രതിനീല ഗ്ലൂഓണിനെ ഉത്സര്‍ജിച്ചാല്‍ അതൊരു നീല ക്വാര്‍ക്കായി മാറും. പ്രസ്‌തുത ഗ്ലൂഓണിനെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന മറ്റൊരു നീലക്വാര്‍ക്ക്‌ ഒരു ചുവപ്പ്‌ ക്വാര്‍ക്കായും മാറും.
rr', rb', rg', bb', br', bg', gg', gr', gb' എന്നിങ്ങനെ 9 തരം ഗ്ലൂഓണുകളുടെ സാധ്യതയുണ്ടെന്നു തോന്നാമെങ്കിലും rr' + bb'+ gg'=0 എന്ന സമവാക്യം ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌ ഇതില്‍ 8 എണ്ണമേ സ്വതന്ത്രങ്ങളായുള്ളു; ഒന്നിന്‌ ആശ്രിതത്വമുണ്ട്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ഗ്ലൂഓണുകളുടെ കൈമാറ്റം വഴി നടത്തുന്ന പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെ വിവരിക്കുന്ന സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതിക ശാഖയാണ്‌ ക്വാണ്ടം ക്രാമോ ഡയനാമിക്‌സ്‌ (Quantum Chromo Dynamics - QED). ചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം വിവരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം ഇലക്‌ട്രാ ഡയനാമിക്‌സിന്‌ (QED) സമാനമാണിത്‌. ഒരു പ്രധാന വ്യത്യാസം, ചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ക്ക്‌ സ്വതന്ത്രനിലനില്‍പ്പുണ്ട്‌. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കതില്ല എന്നതാണ്‌. ക്വാര്‍ക്കുകളെ അവ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ഹഡ്രാണുകളില്‍ നിന്ന് വേര്‍പെടുത്താനാവില്ല. (വേര്‍പെടുത്താന്‍ ചെലവിടുന്ന ഊര്‍ജം പുതിയ കണങ്ങളുടെ സൃഷ്‌ടിയില്‍ കലാശിക്കും എന്നല്ലാതെ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ സ്വതന്ത്രമാവില്ല). അസിംപ്‌റ്റോട്ടിക്‌ ഫ്രീഡം (Asymptotic freedom) എന്ന ഈ ക്വാര്‍ക്ക്‌ പ്രതിഭാസം നമുക്ക്‌ ഉള്‍ക്കൊള്ളാന്‍ പ്രയാസമാണ്‌.
ബലങ്ങളുടെ ഏകീകരണം. വിദ്യുത്‌കാന്തിക ബലവും അശക്തബലവും തമ്മില്‍ അടിസ്ഥാനപരമായി സാധര്‍മ്യമുണ്ടെന്നും വ്യത്യാസം ഉള്ളത്‌ ബലവാഹക കണങ്ങളുടെ പിണ്‌ഡത്തിലാണെന്നും ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ ശാസ്‌ത്രജ്ഞര്‍ക്ക്‌ അനുഭവപ്പെട്ടുതുടങ്ങി. 1960കളില്‍ അബ്‌ദുസ്‌സലാമും, സ്റ്റീവന്‍ വെയ്‌ന്‍ബര്‍ഗും, അന്യോന്യം അറിയാതെ, ഈ ബലങ്ങളെ ഏകീകരിക്കാനുള്ള സിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവെച്ചു. അതനുസരിച്ച്‌ വിദ്യുത്‌അശക്തബലം (Electro-weak force) എന്ന ഒറ്റ അടിസ്ഥാന ബലമേയുള്ളു. അതിന്റെ ബലവാഹകരാണ്‌ ഫോട്ടോണ്‍ (a'), W+, W-, Z0 എന്നീ ബോസോണുകള്‍. പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില്‍ ഇവയ്‌ക്കൊന്നിനും പിണ്‌ഡം ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. പിന്നീട്‌ ഒരു ഘട്ടത്തില്‍ സ്വതഃസമമിതിഭേദനം (spontaneous symmetry breaking) എന്ന പ്രതിഭാസം വഴി അവയില്‍ 3 എണ്ണം പിണ്‌ഡം ആര്‍ജിക്കുകയും W+, W-, Z0 എന്ന പിണ്‌ഡമുള്ള കണങ്ങളായി മാറുകയും ചെയ്‌തു. വിദ്യുത്‌അശക്തബല സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ നടത്തിയ നിരവധി പ്രവചനങ്ങള്‍ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ സാധൂകരിക്കപ്പെട്ടതോടെ അത്‌ ശാസ്‌ത്ര സമൂഹത്തിന്‌ സ്വീകാര്യമായി.
അബ്‌ദുസ്സലാംവെയ്‌ന്‍ബര്‍ഗ്‌ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിജയം സുശക്തബലത്തെക്കൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തി ഏകീകരണം സാധ്യമാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ക്ക്‌ ആക്കം കൂട്ടി. അതിന്റെ ഫലമാണ്‌ "മഹാസമന്വയ സിദ്ധാന്തം' (Grand Unified Theory - GUT). അതനുസരിച്ച്‌ സുശക്തബലം, വിദ്യുത്‌ കാന്തികബലം, അശക്തബലം ഇവയെല്ലാം ഒരേ അടിസ്ഥാന പ്രതിഭാസത്തിന്റെ 4 വ്യത്യസ്‌ത രൂപങ്ങളാണ്‌. ലെപ്‌റ്റോണുകളെയും ക്വാര്‍ക്കുകളെയും ബലവാഹകരായ ബോസോണുകളെയും ഒരേ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഘടകങ്ങളാക്കാന്‍ കഴിയുകവഴി കണികാ ഭൗതികത്തിലെ പല പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ക്കും വിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. എങ്കിലും തികച്ചും തൃപ്‌തികരമായ ഒരു സിദ്ധാന്തമായി അതിനിയും വികസിച്ചിട്ടില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്‌, ലെപ്‌റ്റോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം വഴി ഹാഡ്രാണുകള്‍ ലെപ്‌റ്റോണുകളായും തിരിച്ചും മാറുന്ന പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാന്‍ നടത്തിയ സൈദ്ധാന്തിക ശ്രമങ്ങള്‍ ചെന്നെത്തിയത്‌ പ്രാട്ടോണുകളും അസ്ഥിര കണങ്ങളാണെന്നതിലാണ്‌. അര്‍ധായുസ്‌ അതിദീര്‍ഘം (~1030 വര്‍ഷം) എന്നാണ്‌ കിട്ടിയതെങ്കിലും അതു പരിശോധിക്കാന്‍ ആവിഷ്‌ക്കരിച്ച പരീക്ഷണങ്ങളിലൊന്നും പ്രാട്ടോണ്‍ ശോഷണം കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ഏഡഠ യ്‌ക്ക്‌ പകരമായി രംഗത്തുവന്ന സ്റ്റ്രിങ്‌ തിയറിയും കണികാ ഭൗതികത്തിലെ ഒട്ടേറെ പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചിട്ടില്ല.
ഗുരുത്വബലം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള നാലു ബലങ്ങളെയും ഏകീകരിച്ചുകൊണ്ടുള്ള, എല്ലാ കണങ്ങള്‍ക്കും അവ തമ്മിലുള്ള എല്ലാ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്കും ബാധകമായ ഒരു സാകല സിദ്ധാന്തം (Theory of Everything) എന്ന ഐന്‍സ്റ്റൈനിന്റെയും സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിങ്ങിന്റെയും സ്വപ്‌നവും യാഥാര്‍ഥ്യമാകാന്‍ ഇനിയും ഏറെ മുന്നേറേണ്ടതുണ്ട്‌.
പ്രപഞ്ചോല്‌പത്തി സംബന്ധിച്ച്‌ പൂര്‍ണതയുള്ള ഒരു സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്‌കരിക്കണമെങ്കില്‍ കണികാ ഭൗതികത്തിന്റെ അടിത്തറ കൂടുതല്‍ ഭദ്രമായേ പറ്റൂ. സൈദ്ധാന്തിക തലത്തിലും പരീക്ഷണതലത്തിലും അതിനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ നടന്നുവരുന്നുണ്ട്‌. സ്വിറ്റ്‌സര്‍ലണ്ടില്‍ CERN ആഭിമുഖ്യത്തില്‍ നടക്കുന്ന കണികാ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ (Large Hadron Collider Experiments) Cu ദിശയില്‍ വെളിച്ചം വീശും എന്നു പ്രതീക്ഷിക്കാം.
