अणुकेंद्रक आणि उप-अणुकण (Subatomic Particles) & अणुकेंद्रकाबाहेर इलेक्ट्रॉनव्यतिरिक्त इतर कण 🎷
😯 अणुकेंद्रकात प्रोटॉन (p) व न्यूट्रॉन (n) व्यतिरिक्त इतर कण असतात...?
हो... केंद्रकात प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन व्यतिरिक्त इतर अनेक सूक्ष्म कण असतात.
6 प्रकारच्या क्वार्क्सची नावे :
- अप क्वार्क (Up - u)
- डाऊन क्वार्क (Down - d)
- स्ट्रेंज क्वार्क (Strange - s)
- चार्म क्वार्क (Charm - c)
- बॉटम क्वार्क (Bottom - b)
- टॉप क्वार्क (Top - t)
आधुनिक कण भौतिकशास्त्रानुसार (Particle Physics) प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन हे स्वतः मूलभूत कण नसून ते क्वार्क्स (Quarks) नावाच्या कणांपासून बनलेले असतात:
क्वार्क्स (Quarks):
(p) प्रोटॉनमध्ये 2 'अप क्वार्क्स' (+2/3 प्रभार) आणि १ 'डाऊन क्वार्क' (-1/3 प्रभार) असतात.
(एकूण प्रभार: +1)
( n) न्यूट्रॉनमध्ये 1 'अप क्वार्क' (+2/3 प्रभार) आणि २ 'डाऊन क्वार्क्स' (-1/3 प्रभार) असतात.
(एकूण प्रभार: 0)
ग्ल्युऑन्स (Gluons):
अणूचे केंद्रक (Atomic Nucleus) स्थिर राखते.
हे ते कण आहेत जे उप-अणूंना (subatomic particles) एकमेकांसोबत घट्ट बांधून ठेवतात. 'Glue' म्हणजे डिंक, आणि डिंकाप्रमाणेच ते कणांना चिकटवून ठेवतात म्हणून त्यांना 'ग्ल्युऑन्स' हे नाव देण्यात आले आहे.
द्रव्यमान नसलेले कण: ग्ल्युऑन्सना स्वतःचे कोणतेही द्रव्यमान (Mass) नसते. तसेच त्यांच्यावर कोणताही विद्युत प्रभार (Electric Charge) नसतो.
ग्ल्युऑन्सवर कोणताही विद्युतप्रभार नसतो (प्रभार शून्य).
🙏मेसॉन्स (Mesons - उदा. पायॉन / pi): प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन दरम्यान सतत मेसॉन कणांची देवाणघेवाण होत असते. हे कण धन प्रभारित (+ve), ऋण प्रभारित (-ve) किंवा प्रभाररहित (0) असू शकतात.
अस्थिरता: मेसॉन्स अत्यंत अस्थिर (Unstable) असतात. निर्माण झाल्यानंतर काही सेकंदांच्या अतिसूक्ष्म भागातच (फ्रॅक्शन ऑफ अ सेकंद) त्यांचे विघटन होऊन ते इतर हलक्या कणांमध्ये (जसे की इलेक्ट्रॉन किंवा फोटॉन) बदलतात.
मेसॉन्सचे प्रकार
पायॉन्स (Pions - π)
काऑन्स (Kaons - K)
जे/पाय मेसॉन (J/ψ)
🎻 एवढे सगळे कण अत्यंत कमी जागेत एकत्र कसे राहतात?
प्रोटॉनवर धन प्रभार (+ve) असल्यामुळे ते एकमेकांना तीव्रतेने दूर ढकलतात
(समान प्रभार एकमेकांना प्रतिकर्षित करतात).
परंतु, या प्रतिकर्षणावर मात करून त्यांना एकत्र ठेवण्याचे काम 'तीव्र केंद्रकीय बल' (Strong Nuclear Force) करते.
प्रकृतीतील सर्वात शक्तिशाली बल: हे बल इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रतिकर्षणापेक्षा सुमारे १०० पट जास्त शक्तिशाली असते.
🤏 कमी पल्ल्याचे बल (Short Range): हे बल केवळ अणुकेंद्रकाच्या अतिसूक्ष्म व्यासात (10^-15} मीटरच्या अंतरात) कार्य करते.
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनमध्ये 'ग्ल्युऑन्स' आणि 'मेसॉन्स'ची प्रचंड वेगाने देवाणघेवाण होते, ज्यामुळे हे कण अतिशय घट्ट बांधले जातात.
🎷 अणुकेंद्रकाबाहेर इलेक्ट्रॉनव्यतिरिक्त इतर कण असतात का?
होय, केंद्रकाबाहेरील पोकळीत इलेक्ट्रॉन व्यतिरिक्त अनेक क्षणिक (transient) आणि वैश्विक कण प्रवास करत असतात:
फोटॉन्स (Photons): प्रकाशाचे आणि ऊर्जेचे कण. अणूमधील इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पातळी बदलताना फोटॉन्स उत्सर्जित किंवा शोषून घेतात.
न्यूट्रिनो आणि अँटी-न्यूट्रिनो (Neutrinos): केंद्रकामध्ये रेडिओॲक्टिव्ह क्षय (Radioactive Decay / Beta Decay) होतो, तेव्हा केंद्रकातून न्यूट्रिनो बाहेर पडतात आणि अणूबाह्य अवकाशात निघून जातात.
पॉझिट्रॉन (Positron): हा इलेक्ट्रॉनचा 'प्रतिकण' (Antiparticle) आहे, जो विशिष्ट अणू प्रक्रियेदरम्यान केंद्रकाबाहेर उत्सर्जित होतो.
व्हर्च्युअल कन्स/पार्टिकल्स (Virtual Particles): क्वांटम फिजिक्सनुसार, अणूच्या रिकाम्या जागेत (Quantum Vacuum) सतत कणांच्या जोड्या तयार होतात आणि नष्ट होतात.
एका अणूमधील कणांची एकूण संख्या पूर्णपणे त्या अणूतील मूलद्रव्यावर अवलंबून असते. हे खालील उदाहरणावरून आपण पाहू.
1. Gold सोने
- प्रोटॉन - 79
- न्यूट्रॉन - 118
- इलेक्ट्रॉन - 79
- एकूण कण - 276
2. carbon कार्बन ( C )
- प्रोटॉन - 6
- न्यूट्रॉन - 6
- इलेक्ट्रॉन - 6
- एकूण कण - 18
(टीप:
- इलेक्ट्रॉन हा क्वार्क्सपासून बनलेला नसून तो स्वतः एक मूलभूत कण म्हणजेच 'लेप्टॉन' आहे.
- प्रोटॉन व न्यूट्रॉन हे quarks आणि gluons यांनी बनलेले composite particles आहेत.
- अणूची सूक्ष्म रचना ही अत्यंत गतिशील quantum system आहे; त्यातील अंतर्गत quark–gluon संरचना साध्या “किती कण?” या मोजणीपेक्षा अधिक गुंतागुंतीची आहे.)
टिप्पण्या
टिप्पणी पोस्ट करा