प्राथमिक कणसंकीर्ण अर्थ में, वे कण हैं जिन्हें अन्य कणों से युक्त नहीं माना जा सकता है। मॉडर्न में भौतिकी में, "प्राथमिक कण" शब्द का प्रयोग व्यापक अर्थ में किया जाता है: तथाकथित। पदार्थ के सबसे छोटे कण, इस शर्त के अधीन कि वे परमाणु नाभिक और परमाणु नहीं हैं (अपवाद प्रोटॉन है); कभी-कभी इसी कारण से प्राथमिक कणों को उपनाभिकीय कण कहा जाता है। इनमें से अधिकांश कण (उनमें से 350 से अधिक ज्ञात हैं) मिश्रित प्रणालियाँ हैं।
इ प्राथमिक कण विद्युत चुम्बकीय, कमजोर, मजबूत और गुरुत्वाकर्षण इंटरैक्शन में भाग लेते हैं। प्राथमिक कणों के छोटे द्रव्यमान के कारण, उनका गुरुत्वाकर्षण संपर्क। आमतौर पर ध्यान नहीं दिया जाता. सभी प्राथमिक कणों को तीन मुख्य कणों में विभाजित किया गया है। समूह. पहले में तथाकथित शामिल हैं। बोसॉन इलेक्ट्रोवीक इंटरेक्शन के वाहक हैं। इसमें एक फोटॉन, या विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक मात्रा शामिल है। एक फोटॉन का बाकी द्रव्यमान शून्य है, इसलिए निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति (प्रकाश तरंगों सहित) भौतिक कणों के प्रसार की अधिकतम गति का प्रतिनिधित्व करती है। प्रभाव और निधियों में से एक है। भौतिक स्थायी; यह स्वीकार किया जाता है कि c = (299792458 1.2) मी/से.
प्राथमिक कणों का दूसरा समूह लेप्टान है, जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग लेता है। 6 ज्ञात लेप्टान हैं: इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन, म्यूऑन न्यूट्रिनो, हेवी-लेप्टान और संगत न्यूट्रिनो। इलेक्ट्रॉन (प्रतीक ई) को प्रकृति में सबसे छोटे द्रव्यमान m c का भौतिक वाहक माना जाता है, जो 9.1 x 10 -28 ग्राम (ऊर्जा इकाइयों में 0.511 MeV) और सबसे छोटा नकारात्मक है। इलेक्ट्रिक चार्ज ई = 1.6 x 10 -19 सी. म्यूऑन (प्रतीक) लगभग द्रव्यमान वाले कण होते हैं। 207 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान (105.7 MeV) और विद्युत। इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर आवेश; एक भारी लेप्टान का द्रव्यमान लगभग होता है। 1.8 GeV. इन कणों के अनुरूप तीन प्रकार के न्यूट्रिनो हैं इलेक्ट्रॉन (प्रतीक वी सी), म्यूऑन (प्रतीक) और -न्यूट्रिनो (प्रतीक) - प्रकाश (संभवतः द्रव्यमान रहित) विद्युत रूप से तटस्थ कण।
सभी लेप्टान में एक स्पिन (- प्लैंक स्थिरांक) होता है, यानी, सांख्यिकीय रूप से। सेंट आप फर्मियन हैं (सांख्यिकीय थर्मोडायनामिक्स देखें)।
प्रत्येक लेप्टान एक एंटीपार्टिकल से मेल खाता है, जिसमें द्रव्यमान, स्पिन और अन्य विशेषताओं के समान मूल्य होते हैं, लेकिन विद्युत संकेत में भिन्न होता है। शुल्क। एक पॉज़िट्रॉन (प्रतीक ई +) है - एक इलेक्ट्रॉन के संबंध में एक एंटीपार्टिकल, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया म्यूऑन (प्रतीक) और तीन प्रकार के एंटीन्यूट्रिनो (प्रतीक), जिन्हें एक विशेष क्वांटम संख्या के विपरीत संकेत के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, कहा जाता है। लेप्टान चार्ज (नीचे देखें)।
प्राथमिक कणों का तीसरा समूह हैड्रोन है, वे मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय इंटरैक्शन में भाग लेते हैं। हैड्रोन "भारी" कण होते हैं जिनका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से काफी अधिक होता है। यह सर्वाधिक है प्राथमिक कणों का एक बड़ा समूह। हैड्रोन को बेरिऑन में विभाजित किया गया है - स्पिन वाले कण; मेसॉन - पूर्णांक स्पिन वाले कण (ओ या 1); साथ ही तथाकथित प्रतिध्वनि हैड्रोन की अल्पकालिक उत्तेजित अवस्थाएँ हैं। बैरियन में एक प्रोटॉन (प्रतीक पी) शामिल होता है - एक हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक जिसका द्रव्यमान m s से ~ 1836 गुना अधिक होता है और 1.672648 x 10 -24 ग्राम (938.3 MeV) के बराबर होता है, और डाल दिया जाता है। इलेक्ट्रिक एक इलेक्ट्रॉन के चार्ज के बराबर चार्ज, साथ ही एक न्यूट्रॉन (प्रतीक n) - एक विद्युत रूप से तटस्थ कण, जिसका द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से थोड़ा अधिक होता है। सभी परमाणु नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, अर्थात् मजबूत अंतःक्रियाओं से निर्मित होते हैं। इन कणों का एक दूसरे से संबंध निर्धारित करता है। एक मजबूत अंतःक्रिया में, एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन में समान गुण होते हैं और उन्हें एक कण की दो क्वांटम अवस्थाओं के रूप में माना जाता है - समस्थानिक के साथ एक न्यूक्लियॉन। स्पिन (नीचे देखें)। बैरियन में हाइपरॉन भी शामिल हैं - न्यूक्लियॉन से अधिक द्रव्यमान वाले प्राथमिक कण: हाइपरॉन का द्रव्यमान 1116 MeV है, हाइपरॉन का द्रव्यमान 1190 MeV है, हाइपरॉन का द्रव्यमान 1320 MeV है, और हाइपरॉन का द्रव्यमान 1670 है मेव. मेसॉन में एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन (-मेसन, के-मेसन) के द्रव्यमान के बीच का द्रव्यमान होता है। तटस्थ और आवेशित मेसॉन (सकारात्मक और ऋणात्मक प्राथमिक विद्युत आवेश के साथ) होते हैं। सभी मेसॉन की अपनी-अपनी विशेषताएँ होती हैं। सेंट आप बोसोन से संबंधित हैं।
प्राथमिक कणों के मूल गुण।प्रत्येक प्राथमिक कण को अलग-अलग भौतिक मूल्यों के एक सेट द्वारा वर्णित किया गया है। मात्राएँ (क्वांटम संख्याएँ)। सभी प्राथमिक कणों की सामान्य विशेषताएँ - द्रव्यमान, जीवनकाल, स्पिन, बिजली। शुल्क।
उनके जीवनकाल के आधार पर, प्राथमिक कणों को स्थिर, अर्ध-स्थिर और अस्थिर (प्रतिध्वनि) में विभाजित किया जाता है। स्थिर (आधुनिक माप की सटीकता के भीतर) हैं: इलेक्ट्रॉन (जीवनकाल 5 -10 21 वर्ष से अधिक), प्रोटॉन (10 31 वर्ष से अधिक), फोटॉन और न्यूट्रिनो। अर्ध-स्थिर कणों में वे कण शामिल होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के कारण क्षय होते हैं; उनका जीवनकाल 10-20 सेकंड से अधिक होता है। मजबूत अंतःक्रियाओं के कारण अनुनादों का क्षय होता है, उनका विशिष्ट जीवनकाल 10 -22 -10 -24 सेकेंड होता है।
प्राथमिक कणों की आंतरिक विशेषताएँ (क्वांटम संख्याएँ) लेप्टान (प्रतीक एल) और बैरियन (प्रतीक बी) आवेश हैं; इन संख्याओं को सभी प्रकार के फंडों के लिए कड़ाई से संरक्षित मात्रा माना जाता है। इंटरैक्शन लेप्टोनिक न्यूट्रिनो और उनके एंटीपार्टिकल्स एल के लिए विपरीत संकेत हैं; बैरियनों के लिए B = 1, संगत प्रतिकणों के लिए B = -1।
हैड्रोन को विशेष क्वांटम संख्याओं की उपस्थिति की विशेषता है: "अजीबता", "आकर्षण", "सौंदर्य"। साधारण (गैर-अजीब) हैड्रोन - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन। हैड्रोन के विभिन्न समूहों के भीतर कणों के परिवार होते हैं जो द्रव्यमान में समान होते हैं और मजबूत अंतःक्रिया के संबंध में समान गुणों वाले होते हैं, लेकिन विभिन्न विशेषताओं के साथ। विद्युत मान शुल्क; सबसे सरल उदाहरण एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन है। ऐसे प्राथमिक कणों की कुल क्वांटम संख्या तथाकथित है। समस्थानिक स्पिन, जो सामान्य स्पिन की तरह, पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक मान स्वीकार करता है। हैड्रोन की विशेष विशेषताओं में आंतरिक समता भी शामिल है, जो मान 1 लेती है।
प्राथमिक कणों का एक महत्वपूर्ण गुण विद्युत चुम्बकीय या अन्य अंतःक्रियाओं के परिणामस्वरूप पारस्परिक परिवर्तनों से गुजरने की उनकी क्षमता है। पारस्परिक परिवर्तनों के प्रकारों में से एक तथाकथित है। एक जोड़ी का जन्म, या एक ही समय में एक कण और एक एंटीपार्टिकल का निर्माण (सामान्य मामले में, विपरीत लेप्टोनिक या बैरियन चार्ज के साथ प्राथमिक कणों की एक जोड़ी का गठन)। संभावित प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े ई-ई + का निर्माण, लेप्टान के टकराव में नए भारी कणों के म्यूऑन जोड़े और क्वार्क से सीसी- और बीबी-राज्यों का निर्माण शामिल है (नीचे देखें)। प्राथमिक कणों का एक अन्य प्रकार का अंतःरूपांतरण एक सीमित संख्या में फोटॉन (क्वांटा) के गठन के साथ कण टकराव के दौरान एक जोड़ी का विनाश है। आमतौर पर, 2 फोटॉन तब उत्पन्न होते हैं जब टकराने वाले कणों का कुल स्पिन शून्य होता है और 3 फोटॉन तब उत्पन्न होते हैं जब कुल स्पिन 1 के बराबर होता है (चार्ज समता के संरक्षण के नियम का प्रकटीकरण)।
कुछ शर्तों के तहत, विशेष रूप से टकराने वाले कणों की कम गति पर, एक बाध्य प्रणाली का गठन संभव है - पॉज़िट्रोनियम ई - ई + और म्यूओनियम। इन अस्थिर प्रणालियों को अक्सर कहा जाता है। हाइड्रोजन जैसे परमाणु, पदार्थ में उनका जीवनकाल काफी हद तक पदार्थ के गुणों पर निर्भर करता है, जिससे कंडेनसर की संरचना का अध्ययन करने के लिए हाइड्रोजन जैसे परमाणुओं का उपयोग करना संभव हो जाता है। तेज़ रसायनों के पदार्थ और गतिकी। r-tions (मेसन रसायन विज्ञान, परमाणु रसायन विज्ञान देखें)।
हैड्रोन का क्वार्क मॉडल।उनके वर्गीकरण के उद्देश्य से हैड्रॉन की क्वांटम संख्याओं की एक विस्तृत जांच ने हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि अजीब हैड्रॉन और साधारण हैड्रॉन मिलकर करीबी गुणों वाले कणों का संघ बनाते हैं, जिन्हें एकात्मक गुणक कहा जाता है। इनमें शामिल कणों की संख्या 8 (ऑक्टेट) और 10 (डिक्यूपलेट) है। जो कण एकात्मक गुणक का हिस्सा होते हैं उनकी स्पिन और आंतरिकता समान होती है। समता, लेकिन विद्युत मूल्यों में भिन्नता। आवेश (समस्थानिक गुणक के कण) और विचित्रता। समरूपता के गुण एकात्मक समूहों से जुड़े हैं; उनकी खोज विशेष संरचनात्मक इकाइयों के अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष का आधार थी जिससे हैड्रॉन और क्वार्क का निर्माण होता है। ऐसा माना जाता है कि हैड्रॉन 3 मूल सिद्धांतों का संयोजन है। 1/2 स्पिन वाले कण: अप-क्वार्क, डी-क्वार्क और एस-क्वार्क। इस प्रकार, मेसॉन एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क से बने होते हैं, बैरियन 3 क्वार्क से बने होते हैं।
यह धारणा कि हैड्रॉन 3 क्वार्क से बने होते हैं, 1964 में बनाई गई थी (जे. ज़्विग और, स्वतंत्र रूप से, एम. गेल-मैन)। इसके बाद, हैड्रोन की संरचना के मॉडल में दो और क्वार्क शामिल किए गए (विशेष रूप से, पाउली सिद्धांत के साथ विरोधाभासों से बचने के लिए) - "आकर्षण" (सी) और "सुंदर" (बी), और क्वार्क की विशेष विशेषताएं भी पेश किए गए - "स्वाद" और "रंग"। हैड्रोन के घटकों के रूप में कार्य करने वाले क्वार्क को स्वतंत्र अवस्था में नहीं देखा गया है। हैड्रोन की सारी विविधता विभिन्न कारकों के कारण है। और-, डी-, एस-, सी- और बी-क्वार्क के संयोजन से जुड़े राज्य बनते हैं। साधारण हैड्रोन (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन) अप और डी क्वार्क से निर्मित जुड़े राज्यों से मेल खाते हैं। एक हैड्रॉन में, अप और डी क्वार्क के साथ, एक एस-, सी- या बी-क्वार्क की उपस्थिति का मतलब है कि संबंधित हैड्रॉन "अजीब", "आकर्षक" या "सुंदर" है।
अंत में किए गए प्रयोगों के परिणामस्वरूप हैड्रोन की संरचना के क्वार्क मॉडल की पुष्टि की गई। 60 के दशक - जल्दी
70 के दशक 20 वीं सदी क्वार्क को वास्तव में नए प्राथमिक कणों के रूप में माना जाने लगा - पदार्थ के हेड्रोनिक रूप के लिए वास्तव में प्राथमिक कण। मुक्त क्वार्क की अप्राप्यता, जाहिरा तौर पर, एक मौलिक प्रकृति की है और यह मानने का कारण देती है कि वे वे प्राथमिक कण हैं जो शरीर के संरचनात्मक घटकों की श्रृंखला को बंद कर देते हैं। सैद्धांतिक हैं और प्रयोग करें. इस तथ्य के पक्ष में तर्क कि क्वार्कों के बीच कार्य करने वाली शक्तियां दूरी के साथ कमजोर नहीं होती हैं, अर्थात क्वार्कों को एक दूसरे से अलग करने के लिए असीम रूप से बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है या, दूसरे शब्दों में, मुक्त अवस्था में क्वार्कों का उद्भव असंभव है . यह उन्हें द्वीप में पूरी तरह से नई प्रकार की संरचनात्मक इकाइयाँ बनाता है। यह संभव है कि क्वार्क पदार्थ विखंडन के अंतिम चरण के रूप में कार्य करते हैं।
संक्षिप्त ऐतिहासिक जानकारी.पहला खोजा गया प्राथमिक कण इलेक्ट्रॉन-वाहक ऋणात्मक था। इलेक्ट्रिक परमाणुओं में आवेश (जे. जे. थॉमसन, 1897)। 1919 में, ई. रदरफोर्ड ने उनसे निकले कणों के बीच के-मेसॉन की खोज की (एस. पॉवेल समूह, 1947; ऐसे कणों के अस्तित्व का सुझाव एच. युकावा ने 1935 में दिया था)। साथ में. 40 के दशक - जल्दी 50 के दशक "अजीब" कणों की खोज की गई। इस समूह के पहले कण - K + - और K - -मेसन, ए-हाइपरॉन - भी अंतरिक्ष में दर्ज किए गए थे। किरणों
प्रारंभ से 50 के दशक त्वरक प्रमुख हो गए हैं प्राथमिक कण अनुसंधान उपकरण. एंटीप्रोटॉन (1955), एंटीन्यूट्रॉन (1956), एंटी-हाइपरॉन (1960), और 1964 में सबसे भारी की खोज की गईडब्ल्यू -हाइपरॉन. 1960 के दशक में त्वरक पर बड़ी संख्या में अत्यधिक अस्थिर अनुनादों की खोज की गई। 1962 में यह पता चला कि दो अलग-अलग न्यूट्रिनो हैं: इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन। 1974 में, बड़े पैमाने पर (3-4 प्रोटॉन द्रव्यमान) और एक ही समय में अपेक्षाकृत स्थिर (सामान्य अनुनादों की तुलना में) कणों की खोज की गई, जो प्राथमिक कणों के एक नए परिवार - "आकर्षक", उनके पहले प्रतिनिधियों से निकटता से संबंधित थे। 1976 में खोजे गए थे 1975 में, इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन का एक भारी एनालॉग - लेप्टान - खोजा गया था, 1977 में - लगभग दस प्रोटॉन द्रव्यमान वाले कण, 1981 में - "सुंदर" कण। 1983 में, सबसे भारी ज्ञात प्राथमिक कणों की खोज की गई - बोसॉन (द्रव्यमान 80 GeV) और Z° (91 GeV)।
इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन की खोज के बाद के वर्षों में, बड़ी संख्या में विभिन्न सूक्ष्म कणों की पहचान की गई है। प्राथमिक कणों की दुनिया जटिल हो गई और उनके गुण कई मायनों में अप्रत्याशित थे।
लिट.: कोक्केडे हां., क्वार्क का सिद्धांत, [ट्रांस. अंग्रेज़ी से], एम., 1971; मार्कोव एम. ए., पदार्थ की प्रकृति पर, एम., 1976; ओकुन एल.बी., लेप्टान और क्वार्क, दूसरा संस्करण, एम., 1990।
13.1. "प्राथमिक कणों" की अवधारणा
शब्द के सटीक अर्थ में "प्राथमिक" आंतरिक संरचना के बिना प्राथमिक अविभाज्य सरलतम कण हैं जो पदार्थ बनाते हैं।
1932 तक, चार प्रकार के कण ज्ञात थे: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और फोटॉन। ये कण (फोटॉन के अपवाद के साथ) वास्तव में अवलोकनीय पदार्थ के घटक हैं।
1956 तक, लगभग 30 प्राथमिक कणों की खोज की जा चुकी थी। इस प्रकार, ब्रह्मांडीय विकिरण के भाग के रूप में, पॉज़िट्रॉन (1932), म्यूऑन (1936), पी(पीआई) - मेसॉन (1947), अजीब कण के (केए) - मेसॉन और हाइपरॉन की खोज की गई। इस क्षेत्र में बाद की खोजें बड़े त्वरक की मदद से की गईं जो कणों को सैकड़ों और हजारों MeV के क्रम की ऊर्जा प्रदान करती हैं। इस प्रकार, एंटीप्रोटॉन (1955) और एंटीन्यूट्रॉन (1956), भारी हाइपरॉन और अनुनाद (60 के दशक), "आकर्षक" और "प्यारे" कण (70 के दशक), टी (ताऊ) - लेप्टान (1975), एन (अपसिलॉन) - एक कण लगभग दस (!) प्रोटॉन द्रव्यमान का एक द्रव्यमान, "सुंदर" कण (1981), मध्यवर्ती वेक्टर बोसॉन (1983)। कई सौ कण अब ज्ञात हैं और उनकी संख्या लगातार बढ़ रही है।
इन सभी प्राथमिक कणों की सामान्य संपत्ति यह है कि वे पदार्थ के अस्तित्व के विशिष्ट रूप हैं जो नाभिक और परमाणुओं से जुड़े नहीं हैं। इस कारण से, शब्द " उपपरमाणु कण". इनमें से अधिकांश कण मौलिकता की सख्त परिभाषा को पूरा नहीं करते हैं, क्योंकि (आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार) वे हैं मिश्रित प्रणालियाँअर्थात्, उनकी एक आंतरिक संरचना होती है। हालाँकि, स्थापित प्रथा के अनुसार, "प्राथमिक कण" शब्द को बरकरार रखा गया है। वे कण जो पदार्थ के प्राथमिक तत्व होने का दावा करते हैं (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन) कहलाते हैं वास्तव में प्राथमिक".
13.1.1. प्राथमिक कणों के मूल गुण
सभी प्राथमिक कणों का द्रव्यमान बहुत छोटा होता है: 10 -22 (मध्यवर्ती बोसॉन के लिए) से ~ 10 -27 (इलेक्ट्रॉनों के लिए)। सबसे हल्के कण न्यूट्रिनो हैं (इसका द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से 10 हजार गुना कम माना जाता है)। प्राथमिक कणों का आकार भी बेहद छोटा होता है: 10 -13 सेमी (हैड्रोन के लिए) से< 10 -16 см у электронов и мюонов.
सूक्ष्म द्रव्यमान और आकार निर्धारित करते हैं क्वांटम विशिष्टताप्राथमिक कणों का व्यवहार. सबसे महत्वपूर्ण क्वांटम गुण अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय पैदा होने और नष्ट होने (उत्सर्जित और अवशोषित) होने की क्षमता है।
सबसे प्राथमिक कण अस्थिर: कॉस्मिक किरणों या त्वरक में पैदा हुए, वे एक सेकंड के एक अंश के लिए जीवित रहते हैं और फिर क्षय से गुजरते हैं। कण स्थिरता का एक माप औसत जीवनकाल t है। इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, फोटॉन और न्यूट्रिनो - बिल्कुल स्थिर कण(t®¥), किसी भी मामले में, उनके क्षय का प्रयोगात्मक रूप से पता नहीं लगाया गया है। न्यूट्रॉन अर्ध स्थिर(t=(898±16)s। 10 -6, 10 -8, 10 -10, 10 -13, 10 -16, 10 -20 सेकंड के क्रम के औसत जीवनकाल वाले अस्थिर कणों के समूह हैं। सबसे अधिक नम्र जीवित कण प्रतिध्वनि हैं: t~(10 -22 ¸10 -23)s।
प्राथमिक कणों की सामान्य विशेषताएँ स्पिन, विद्युत आवेश q और आंतरिक चुंबकीय क्षण भी हैं। स्पिन आमतौर पर इकाइयों में व्यक्त किया जाता है और केवल पूर्णांक या अर्ध-पूर्णांक मान लेता है। यह किसी कण की संभावित स्पिन अवस्थाओं की संख्या, साथ ही उन आँकड़ों के प्रकार को निर्धारित करता है जिनके अधीन ये कण हैं। इस मानदंड के अनुसार, सभी कणों को विभाजित किया गया है फरमिओन्स(आधे-पूर्णांक स्पिन वाले कण) और बोसॉन(पूर्णांक स्पिन वाले कण)। किसी कण का विद्युत आवेश प्राथमिक आवेश |e| का पूर्णांक गुणज होता है = 1.6 × 10 -19 सीएल. ज्ञात प्राथमिक कणों के लिए, ई की इकाइयों में विद्युत आवेश निम्नलिखित मान लेता है: q = 0, ±1, ±2। भिन्नात्मक आवेश वाले कण - क्वार्क- मुक्त अवस्था में न हों (खंड 5.3.2 देखें)।
आंतरिक चुंबकीय क्षण एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ आराम कर रहे कण की बातचीत को दर्शाता है। वेक्टर और
समानांतर या प्रतिसमानांतर.
सूचीबद्ध कणों के अलावा, प्राथमिक कणों को कई क्वांटम विशेषताओं की भी विशेषता होती है, जिन्हें "आंतरिक" (लेप्टन चार्ज, बैरियन चार्ज, विचित्रता, आदि) कहा जाता है।
13.1.2 कण एवं प्रतिकण
लगभग हर कण मेल खाता है कण- समान द्रव्यमान, जीवनकाल, स्पिन वाला एक कण; उनकी अन्य विशेषताएँ परिमाण में समान हैं, लेकिन संकेत में विपरीत हैं (विद्युत आवेश, चुंबकीय क्षण, आंतरिक क्वांटम विशेषताएँ)। कुछ कणों (उदाहरण के लिए, एक फोटॉन) में कोई आंतरिक क्वांटम संख्या नहीं होती है और इसलिए, वे अपने एंटीपार्टिकल्स के समान होते हैं - यह है सच्चे तटस्थ कण.
प्रतिकणों के अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष सबसे पहले पी. डिराक (1930) ने दिया था। उन्होंने एक सापेक्षतावादी क्वांटम समीकरण निकाला जो आधे-पूर्णांक स्पिन वाले कण की स्थिति का वर्णन करता है। एक मुक्त कण के लिए, डिराक समीकरण कण के संवेग (पी), ऊर्जा (ई) और द्रव्यमान (एम) के बीच एक सापेक्ष संबंध की ओर ले जाता है:
आराम की स्थिति में एक इलेक्ट्रॉन के लिए (p e = 0), निम्नलिखित ऊर्जा स्तर संभव हैं: 
और 
, ऊर्जा अंतराल 
"निषिद्ध"।
क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में, नकारात्मक ऊर्जा वाले एक कण की स्थिति की व्याख्या एक एंटीपार्टिकल की स्थिति के रूप में की जाती है, जिसमें सकारात्मक ऊर्जा होती है लेकिन विपरीत विद्युत आवेश होता है। सभी संभावित नकारात्मक ऊर्जा के स्तर भरे हुए हैं लेकिन देखने योग्य नहीं हैं। ऊर्जा वाला एक फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन को नकारात्मक ऊर्जा वाले राज्य से सकारात्मक ऊर्जा वाले राज्य में स्थानांतरित करने में सक्षम है (चित्र 5.1 देखें) - इलेक्ट्रॉन अवलोकन योग्य हो जाता है।
प्राथमिक कणों की भौतिकी का परमाणु नाभिक की भौतिकी से गहरा संबंध है। आधुनिक विज्ञान का यह क्षेत्र क्वांटम अवधारणाओं पर आधारित है और अपने विकास में पदार्थ की गहराइयों में और गहराई तक प्रवेश करता है, जिससे इसके मूलभूत सिद्धांतों की रहस्यमय दुनिया का पता चलता है। प्रारंभिक कण भौतिकी में सिद्धांत की भूमिका अत्यंत महत्वपूर्ण है। ऐसी भौतिक वस्तुओं के प्रत्यक्ष अवलोकन की असंभवता के कारण, उनकी छवियां गणितीय समीकरणों से जुड़ी होती हैं, उन पर प्रतिबंध लगाने और अनुमति देने के नियम लागू होते हैं।
परिभाषा के अनुसार, प्राथमिक कण प्राथमिक, अविभाज्य संरचनाएं हैं जिनसे, अनुमान के अनुसार, सभी पदार्थ बने होते हैं। वास्तव में, इस शब्द का उपयोग व्यापक अर्थ में किया जाता है - पदार्थ के सूक्ष्म कणों के एक बड़े समूह को नामित करने के लिए जो संरचनात्मक रूप से नाभिक और परमाणुओं में एकजुट नहीं होते हैं। कण भौतिकी में अध्ययन की अधिकांश वस्तुएँ मौलिकता की सख्त परिभाषा को पूरा नहीं करती हैं, क्योंकि वे मिश्रित प्रणालियाँ हैं। इसलिए, जो कण इस आवश्यकता को पूरा करते हैं उन्हें आमतौर पर वास्तव में प्राथमिक कहा जाता है।
19वीं शताब्दी के अंत में सूक्ष्म जगत के अध्ययन की प्रक्रिया में खोजा गया पहला प्राथमिक कण इलेक्ट्रॉन था। इसके बाद प्रोटॉन की खोज की गई (1919), उसके बाद न्यूट्रॉन की खोज की गई, 1932 में। पॉज़िट्रॉन के अस्तित्व की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी पी. डिराक ने 1931 में की थी, और 1932 में इलेक्ट्रॉन के इस सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए "जुड़वां" को कॉस्मिक किरणों में खोजा गया था। कार्ल एंडरसन द्वारा. प्रकृति में न्यूट्रिनो के अस्तित्व की धारणा 1930 में डब्ल्यू पॉली द्वारा सामने रखी गई थी, और इसे प्रयोगात्मक रूप से केवल 1953 में खोजा गया था। 1936 में कॉस्मिक किरणों की संरचना में, म्यू-मेसन (म्यूऑन) पाए गए - दोनों संकेतों के कण लगभग 200 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाले विद्युत आवेश का। अन्य सभी मामलों में, म्यूऑन के गुण इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन के गुणों के बहुत करीब हैं। इसके अलावा कॉस्मिक किरणों में, सकारात्मक और नकारात्मक पाई मेसॉन की खोज 1947 में की गई थी, जिसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1935 में जापानी भौतिक विज्ञानी हिदेकी युकावा ने की थी। बाद में पता चला कि एक तटस्थ पाई मेसॉन भी मौजूद है।
50 के दशक की शुरुआत में। बहुत ही असामान्य गुणों वाले कणों के एक बड़े समूह की खोज की गई, जिससे उन्हें "अजीब" कहा जाने लगा। इस समूह के पहले कण कॉस्मिक किरणों में खोजे गए थे, ये दोनों संकेतों के के-मेसन और के-हाइपरॉन (लैम्ब्डा हाइपरॉन) हैं। ध्यान दें कि मेसॉन को अपना नाम ग्रीक से मिला है। "औसत, मध्यवर्ती" इस तथ्य के कारण है कि इस प्रकार के पहले खोजे गए कणों (पाई-मेसन, म्यू-मेसन) के द्रव्यमान में एक न्यूक्लियॉन और एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बीच एक द्रव्यमान मध्यवर्ती होता है। हाइपरॉन्स का नाम ग्रीक से लिया गया है। "ऊपर, उच्चतर", क्योंकि उनका द्रव्यमान एक न्यूक्लियॉन के द्रव्यमान से अधिक होता है। इसके बाद अजीब कणों की खोज आवेशित कण त्वरक का उपयोग करके की गई, जो प्राथमिक कणों के अध्ययन के लिए मुख्य उपकरण बन गया।
इस प्रकार एंटीप्रोटॉन, एंटीन्यूट्रॉन और कई हाइपरॉन की खोज की गई। 60 के दशक में अत्यंत कम जीवनकाल वाले महत्वपूर्ण संख्या में कणों की खोज की गई, जिन्हें अनुनाद कहा गया। जैसा कि यह निकला, अधिकांश ज्ञात प्राथमिक कण प्रतिध्वनि से संबंधित हैं। 70 के दशक के मध्य में। प्राथमिक कणों का एक नया परिवार खोजा गया, जिसे रोमांटिक नाम "चार्म्ड" मिला, और 80 के दशक की शुरुआत में - "सुंदर" कणों और तथाकथित मध्यवर्ती वेक्टर बोसॉन का एक परिवार। इन कणों की खोज प्राथमिक कणों के क्वार्क मॉडल पर आधारित सिद्धांत की एक शानदार पुष्टि थी, जिसने खोज से बहुत पहले नए कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी।
इस प्रकार, पहले प्राथमिक कण - इलेक्ट्रॉन - की खोज के बाद के समय में, प्रकृति में पदार्थ के कई (लगभग 400) माइक्रोपार्टिकल्स की खोज की गई, और नए कणों की खोज की प्रक्रिया जारी है। यह पता चला कि प्राथमिक कणों की दुनिया बहुत, बहुत जटिल है, और उनके गुण विविध और अक्सर बेहद अप्रत्याशित हैं।
सभी प्राथमिक कण अत्यंत छोटे द्रव्यमान और आकार की भौतिक संरचनाएँ हैं। उनमें से अधिकांश का द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के क्रम पर (~10 -24 ग्राम) और आयाम 10 -13 मीटर के क्रम पर होता है। यह उनके व्यवहार की विशुद्ध रूप से क्वांटम विशिष्टता निर्धारित करता है। सभी प्राथमिक कणों (उनके फोटॉन सहित) की एक महत्वपूर्ण क्वांटम संपत्ति यह है कि उनके साथ सभी प्रक्रियाएं उत्सर्जन और अवशोषण के कार्यों के अनुक्रम के रूप में होती हैं (अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय पैदा होने और नष्ट होने की क्षमता) . प्राथमिक कणों से जुड़ी प्रक्रियाएं सभी चार प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं, मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण से संबंधित हैं। परमाणु नाभिक में न्यूक्लियंस के बंधन के लिए मजबूत अंतःक्रिया जिम्मेदार है। विद्युत चुम्बकीय संपर्क एक परमाणु में नाभिक के साथ इलेक्ट्रॉनों के कनेक्शन को सुनिश्चित करता है, साथ ही अणुओं में परमाणुओं के कनेक्शन को भी सुनिश्चित करता है। कमजोर अंतःक्रिया, विशेष रूप से, 10 -12 -10 -14 सेकंड के भीतर जीवनकाल वाले अर्ध-स्थिर (यानी, अपेक्षाकृत लंबे समय तक रहने वाले) कणों के क्षय का कारण बनती है। ~10 -13 सेमी के प्राथमिक कणों की विशेषता वाली दूरी पर गुरुत्वाकर्षण संपर्क, उनके द्रव्यमान की छोटीता के कारण, बेहद कम तीव्रता वाला होता है, लेकिन अति-छोटी दूरी पर महत्वपूर्ण हो सकता है। प्रक्रियाओं की मध्यम ऊर्जा पर, मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण - इंटरैक्शन की तीव्रता क्रमशः 1, 10 -2, 10 -10, 10 -38 है। सामान्य तौर पर, जैसे-जैसे कण ऊर्जा बढ़ती है, यह अनुपात बदलता है।
प्राथमिक कणों को विभिन्न मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, और यह कहा जाना चाहिए कि सामान्य तौर पर उनका स्वीकृत वर्गीकरण काफी जटिल है।
विभिन्न प्रकार की अंतःक्रियाओं में उनकी भागीदारी के आधार पर, सभी ज्ञात कणों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया गया है: हैड्रोन और लेप्टान।
हैड्रोन मजबूत सहित सभी प्रकार की अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं। उन्हें अपना नाम ग्रीक से मिला है। "बड़ा, मजबूत।"
लेप्टान मजबूत अंतःक्रिया में भाग नहीं लेते हैं। उनका नाम ग्रीक से आया है. "हल्का, पतला", क्योंकि जनता को 70 के दशक के मध्य तक जाना जाता था। इस वर्ग के कण अन्य सभी कणों (फोटॉन को छोड़कर) के द्रव्यमान से काफ़ी छोटे थे।
हैड्रोन में सभी बेरिऑन (कणों का एक समूह जिसका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान से कम नहीं होता है, जिसे ग्रीक से "भारी" नाम दिया गया है) और मेसॉन शामिल हैं। सबसे हल्का बैरियन प्रोटॉन है।
लेप्टान, विशेष रूप से, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन, दोनों संकेतों के म्यूऑन, तीन प्रकार के न्यूट्रिनो (प्रकाश, विद्युत रूप से तटस्थ कण केवल कमजोर और गुरुत्वाकर्षण इंटरैक्शन में भाग लेते हैं)। यह माना जाता है कि न्यूट्रिनो प्रकृति में फोटॉन की तरह ही सामान्य हैं, और कई अलग-अलग प्रक्रियाएं उनके गठन का कारण बनती हैं। न्यूट्रिनो की एक विशिष्ट विशेषता इसकी विशाल भेदन शक्ति है, विशेषकर कम ऊर्जा पर। अंतःक्रिया के प्रकारों के आधार पर वर्गीकरण को पूरा करते समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फोटॉन केवल विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं में भाग लेता है। इसके अलावा, सभी चार प्रकार की अंतःक्रियाओं को एकीकृत करने के उद्देश्य से सैद्धांतिक मॉडल के अनुसार, एक काल्पनिक कण है जो गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को वहन करता है, जिसे ग्रेविटॉन कहा जाता है। गुरुत्वाकर्षण की ख़ासियत यह है कि यह (सिद्धांत के अनुसार) केवल गुरुत्वाकर्षण संपर्क में भाग लेता है। ध्यान दें कि सिद्धांत दो और काल्पनिक कणों को गुरुत्वाकर्षण संपर्क की क्वांटम प्रक्रियाओं से जोड़ता है - ग्रेविटिनो और ग्रेविफोटोन। गुरुत्वाकर्षण का प्रयोगात्मक पता लगाना, यानी, अनिवार्य रूप से, गुरुत्वाकर्षण विकिरण, पदार्थ के साथ इसकी बेहद कमजोर बातचीत के कारण बेहद मुश्किल है।
उनके जीवनकाल के आधार पर, प्राथमिक कणों को स्थिर, अर्ध-स्थिर और अस्थिर (प्रतिध्वनि) में विभाजित किया जाता है।
स्थिर कण हैं इलेक्ट्रॉन (इसका जीवनकाल t > 10 21 वर्ष), प्रोटॉन (t > 10 31 वर्ष), न्यूट्रिनो और फोटॉन। विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के कारण क्षय होने वाले कणों को अर्ध-स्थिर माना जाता है; उनका जीवनकाल t > 10 -20 s है। अनुनाद वे कण हैं जो मजबूत अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप क्षय हो जाते हैं; उनका जीवनकाल 10 -22 ^10 -24 सेकेंड की सीमा में होता है।
प्राथमिक कणों का एक अन्य प्रकार का उपविभाजन आम है। शून्य और पूर्णांक स्पिन वाले कणों की प्रणाली बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी का पालन करती है, यही कारण है कि ऐसे कणों को आमतौर पर बोसॉन कहा जाता है। अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कणों का एक संग्रह फर्मी-डिराक सांख्यिकी द्वारा वर्णित है, इसलिए ऐसे कणों का नाम - फर्मियन है।
प्रत्येक प्राथमिक कण को असतत भौतिक मात्राओं - क्वांटम संख्याओं के एक निश्चित सेट की विशेषता होती है। सभी कणों के लिए सामान्य विशेषताएँ द्रव्यमान m, जीवनकाल t, स्पिन J और विद्युत आवेश Q हैं। प्राथमिक कणों का स्पिन प्लैंक स्थिरांक के पूर्णांक या अर्ध-पूर्णांक गुणकों के बराबर मान लेता है। कणों के विद्युत आवेश इलेक्ट्रॉन आवेश के पूर्णांक गुणज होते हैं, जिन्हें प्राथमिक विद्युत आवेश माना जाता है।
इसके अलावा, प्राथमिक कणों को अतिरिक्त रूप से तथाकथित आंतरिक क्वांटम संख्याओं की विशेषता होती है। लेप्टान को एक विशिष्ट लेप्टान चार्ज L = ±1 दिया जाता है, आधे-पूर्णांक स्पिन वाले हैड्रॉन एक बेरिऑन चार्ज B = ±1 ले जाते हैं (B = 0 वाले हैड्रॉन मेसॉन का एक उपसमूह बनाते हैं)।
हैड्रोन की एक महत्वपूर्ण क्वांटम विशेषता आंतरिक समता पी है, जो ±1 का मान लेती है और स्थानिक व्युत्क्रम (दर्पण छवि) के संबंध में कण तरंग फ़ंक्शन की समरूपता संपत्ति को दर्शाती है। कमजोर अंतःक्रियाओं में समता का संरक्षण न होने के बावजूद, अच्छी सटीकता वाले कण +1 या -1 के बराबर आंतरिक समता मान लेते हैं।
हैड्रोन को सामान्य कणों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, पाई-मेसन), अजीब कणों (^-मेसन, हाइपरॉन, कुछ अनुनाद), "आकर्षक" और "सुंदर" कणों में विभाजित किया गया है। वे विशेष क्वांटम संख्याओं के अनुरूप हैं: विचित्रता एस, आकर्षण सी और सुंदरता बी। इन कणों की विशिष्ट प्रक्रियाओं की व्याख्या करने के लिए इन क्वांटम संख्याओं को क्वार्क मॉडल के अनुसार पेश किया गया है।
हैड्रोन में समान द्रव्यमान, समान आंतरिक क्वांटम संख्या वाले, लेकिन विद्युत आवेश में भिन्न कणों के समूह (परिवार) होते हैं। ऐसे समूहों को आइसोटोपिक मल्टीप्लेट्स कहा जाता है और इन्हें एक सामान्य क्वांटम संख्या-आइसोटोपिक स्पिन की विशेषता होती है, जो सामान्य स्पिन की तरह, पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक मान लेता है।
हैड्रोन का पहले से ही बार-बार उल्लेखित क्वार्क मॉडल क्या है?
हैड्रोन को मल्टीप्लेट्स में समूहित करने के पैटर्न की खोज ने विशेष संरचनात्मक संरचनाओं के अस्तित्व की धारणा के आधार के रूप में कार्य किया, जिनसे हैड्रॉन का निर्माण होता है - क्वार्क। ऐसे कणों के अस्तित्व को मानते हुए, हम यह मान सकते हैं कि सभी हैड्रॉन क्वार्क के संयोजन हैं। यह साहसिक और अनुमानतः उत्पादक परिकल्पना 1964 में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी मरे गेल-मैन द्वारा सामने रखी गई थी। इसका सार अर्ध-पूर्णांक स्पिन के साथ तीन मूलभूत कणों की उपस्थिति की धारणा थी, जो हैड्रोन, यू-, डी- और एस-क्वार्क के निर्माण के लिए सामग्री हैं। इसके बाद, नए प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर, हैड्रोन की संरचना के क्वार्क मॉडल को दो और क्वार्क, "आकर्षक" (सी) और "सुंदर" (बी) के साथ पूरक किया गया था। अन्य प्रकार के क्वार्कों का अस्तित्व संभव माना जाता है। क्वार्कों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उनमें विद्युत और बैरियन आवेशों के भिन्नात्मक मान होते हैं, जो किसी भी ज्ञात कण में नहीं पाए जाते हैं। प्राथमिक कणों के अध्ययन पर सभी प्रयोगात्मक परिणाम क्वार्क मॉडल के अनुरूप हैं।
क्वार्क मॉडल के अनुसार, बैरियन में तीन क्वार्क होते हैं, मेसॉन - एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क का। चूँकि कुछ बेरिऑन एक ही अवस्था में तीन क्वार्कों का संयोजन हैं, जो पाउली सिद्धांत (ऊपर देखें) द्वारा निषिद्ध है, क्वार्क के प्रत्येक प्रकार ("स्वाद") को एक अतिरिक्त आंतरिक क्वांटम संख्या "रंग" सौंपा गया था। प्रत्येक प्रकार का क्वार्क ("स्वाद" - यू, डी, एस, सी, बी) तीन "रंग" अवस्थाओं में हो सकता है। रंग अवधारणाओं के उपयोग के संबंध में, क्वार्कों की मजबूत अंतःक्रिया के सिद्धांत को क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (ग्रीक "रंग" से) कहा जाता है।
हम मान सकते हैं कि क्वार्क नए प्राथमिक कण हैं, और वे पदार्थ के हेड्रोनिक रूप के लिए वास्तव में प्राथमिक कण होने का दावा करते हैं। हालाँकि, मुक्त क्वार्क और ग्लूऑन के अवलोकन की समस्या अनसुलझी बनी हुई है। उच्च-ऊर्जा त्वरक पर ब्रह्मांडीय किरणों में व्यवस्थित खोजों के बावजूद, उन्हें मुक्त अवस्था में पहचानना अभी तक संभव नहीं हो पाया है। यह मानने के अच्छे कारण हैं कि यहां भौतिकी को एक विशेष प्राकृतिक घटना का सामना करना पड़ा है - क्वार्क का तथाकथित कारावास।
मुद्दा यह है कि इस धारणा के पक्ष में गंभीर सैद्धांतिक और प्रायोगिक तर्क हैं कि क्वार्कों के बीच परस्पर क्रिया की ताकतें दूरी के साथ कमजोर नहीं होती हैं। इसका मतलब यह है कि क्वार्क को अलग करने के लिए असीम रूप से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए क्वार्क का मुक्त अवस्था में प्रकट होना असंभव है। यह परिस्थिति क्वार्क को पदार्थ की पूर्णतः विशेष संरचनात्मक इकाइयों का दर्जा देती है। शायद यह ठीक क्वार्क से शुरू हो रहा है कि पदार्थ के विखंडन के चरणों का प्रयोगात्मक अवलोकन मौलिक रूप से असंभव है। भौतिक संसार में वास्तव में विद्यमान वस्तुओं के रूप में क्वार्क की मान्यता न केवल भौतिक इकाई के अस्तित्व के संबंध में विचार की प्रधानता का एक उल्लेखनीय मामला प्रस्तुत करती है। मौलिक विश्व स्थिरांक की तालिका को संशोधित करने के बारे में सवाल उठता है, क्योंकि क्वार्क का चार्ज एक प्रोटॉन और इसलिए एक इलेक्ट्रॉन के चार्ज से तीन गुना कम है।
पॉज़िट्रॉन की खोज के बाद से, विज्ञान को एंटीमैटर कणों का सामना करना पड़ा है। आज यह स्पष्ट है कि क्वांटम संख्याओं में से कम से कम एक के गैर-शून्य मान वाले सभी प्राथमिक कणों के लिए, जैसे कि विद्युत आवेश Q, लेप्टान आवेश L, बैरियन आवेश B, विचित्रता S, आकर्षण C और सौंदर्य b, मौजूद हैं समान द्रव्यमान मान, जीवनकाल, स्पिन वाले एंटीपार्टिकल्स, लेकिन उपरोक्त क्वांटम संख्याओं के विपरीत संकेतों के साथ। ऐसे कण ज्ञात होते हैं जो अपने प्रतिकणों के समान होते हैं; उन्हें वास्तव में तटस्थ कहा जाता है। वास्तव में तटस्थ कणों के उदाहरण फोटॉन और तीन पाई-मेसन में से एक हैं (अन्य दो एक दूसरे के संबंध में कण और एंटीपार्टिकल हैं)।
कणों और प्रतिकणों की परस्पर क्रिया की एक विशिष्ट विशेषता टकराव पर उनका विनाश है, अर्थात अन्य कणों के निर्माण के साथ पारस्परिक विनाश और ऊर्जा, संवेग, आवेश आदि के संरक्षण के नियमों की पूर्ति। जोड़ी एक इलेक्ट्रॉन और उसके एंटीपार्टिकल - एक पॉज़िट्रॉन - को विद्युत चुम्बकीय विकिरण (फोटॉन या गामा क्वांटा में) में बदलने की प्रक्रिया है। जोड़ी का विनाश न केवल विद्युत चुम्बकीय संपर्क के दौरान होता है, बल्कि मजबूत संपर्क के दौरान भी होता है। उच्च ऊर्जा पर, प्रकाश कण नष्ट होकर भारी कण बना सकते हैं, बशर्ते कि विनाशकारी कणों की कुल ऊर्जा भारी कणों के उत्पादन की सीमा (उनकी बाकी ऊर्जाओं के योग के बराबर) से अधिक हो।
मजबूत और विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रिया के साथ, कणों और उनके प्रतिकणों के बीच पूर्ण समरूपता होती है, अर्थात पूर्व के बीच होने वाली सभी प्रक्रियाएं बाद वाले के लिए भी संभव होती हैं। इसलिए, एंटीप्रोटोन और एंटीन्यूट्रॉन एंटीमैटर परमाणुओं के नाभिक का निर्माण कर सकते हैं, यानी, सिद्धांत रूप में, एंटीमैटर को एंटीकणों से बनाया जा सकता है। एक स्पष्ट प्रश्न उठता है: यदि प्रत्येक कण में एक प्रतिकण है, तो ब्रह्मांड के अध्ययन क्षेत्र में प्रतिपदार्थ का संचय क्यों नहीं है? वास्तव में, ब्रह्मांड में उनकी उपस्थिति, यहां तक कि ब्रह्मांड के "निकट" स्थान पर, पदार्थ और एंटीमैटर के बीच संपर्क के क्षेत्र से पृथ्वी पर आने वाले शक्तिशाली विनाशकारी विकिरण से आंकी जा सकती है। हालाँकि, आधुनिक खगोल भौतिकी के पास ऐसा डेटा नहीं है जो हमें ब्रह्मांड में एंटीमैटर से भरे क्षेत्रों की उपस्थिति का अनुमान लगाने की अनुमति दे सके।
ब्रह्मांड में पदार्थ के पक्ष में और एंटीमैटर के नुकसान का चुनाव कैसे हुआ, हालांकि समरूपता के नियम मूल रूप से पूरे होते हैं? इस घटना का कारण, सबसे अधिक संभावना, समरूपता का उल्लंघन था, अर्थात, पदार्थ के मूल सिद्धांतों के स्तर पर उतार-चढ़ाव।
एक बात स्पष्ट है: यदि ऐसा उतार-चढ़ाव नहीं हुआ होता, तो ब्रह्मांड का भाग्य दुखद होता - इसका सारा पदार्थ पदार्थ के कणों और एंटीमैटर के विनाश के परिणामस्वरूप फोटॉन के एक अंतहीन बादल के रूप में अस्तित्व में होता।
