कण भौतिकी

कण भौतिकी, भौतिकशास्त्राची एक शाखा आहे ज्यामध्ये कणांच्या अस्तित्त्वाचा आणि परस्परातील अन्योन्य क्रियेचा अभ्यास केला जातो, ज्यात पदार्थ किंवा विकिरणनिर्मित आहेत. आपल्या आतापर्यंतच्या मतानुसार परमाणू हे विशिष्ट भागांचे उद्दीपनाचे आणि त्यांच्या परस्परातील चलनशक्तीविषयीचे कारण आहेत. ह्या क्षेत्रात खरे कुतूहल हे मूलभूत भागाचे आहे, ज्यातील प्रत्येक भाग हे अन्य भागांशी बंधनात आहेत असे वर्णन करता येणार नाही.
मूलकणांचा आताचा संच आणि त्यांची चलनशक्ती याचा सारांश असलेला सिद्धांत म्हणजेच एक प्रमाणभूत नमुना होय, म्हणून भौमेतिक कणांचा अभ्यास हा प्रमाणभूत नमुन्याच्या कणांचा सहभाग आणि त्याचा संभवनीय विस्तार याचा जास्तीत जास्त अभ्यास आहे.
आधुनिक कणभौतिकी संशोधन हे अणुपेक्षा लहान असलेल्या कणाबरोबरच अणुचे घटक जसे इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्युट्रॉन (प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन यांना एकत्रित ब्रायन असे संबोधतात जे क्वार्कस पासून बनविले आहेत)अत्यंत लहान लहान किरणोत्सारी क्रियेने बनलेल्या जसे प्रोटॉन्स, न्युट्रॉन्स आणि म्युऑन्स त्याचप्रमाणे विलक्षणप्रकारच्या विस्तीर्णश्रेणीच्या कणांवर प्रकाश टाकते. परमाणूची चलनशक्ती विशिष्ट यांत्रिकीक्रियेने नियंत्रित केल्यामुळे पारंपारिक भौतिकशास्त्रापेक्षा परमाणू ह्या संज्ञेचा चुकीचा वापर केला जातो हे निश्‍चित.त्याचप्रमाणे ते तरंग - मुलकण दुहेरी अवस्था प्रदर्शित करतात.एका प्रायोगिक अवस्थेत ते मुलकण दिसतात तर अन्य अवस्थेत ते तरंगासारखी वर्तवणूक करतात. आणखी तांत्रिक संज्ञामध्ये.त्यांचे वर्णन हिलबर्ट स्पेसमध्ये प्रमाणित राशी अवस्था असे केले जाते. ज्याला प्रमाणित भागांचा सिद्धांत मानतात.पुढे निर्देशीत केले आहे की,  परमाणू पदार्थविज्ञानाच्या अभ्यासकांच्या परिषदेनुसार वस्तूंच्या प्राथमिक स्वरूपाचे मुलकण जसे इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन आहे,कारण हे सर्वमान्य आहे की, या प्रकारचे मुलकण तरंगासारखी प्रमाणबद्धता दर्शवतात.
सर्व परमाणू आणि त्यांच्यातील परस्पर अन्योन्यक्रिया बारकाईने आतापर्यंत बघितल्यावर प्रमाणित भागांचा सिद्धांत संपुर्णपणे वर्णन केला गेला ज्याला प्रमाणित नमुना (स्टॅन्डर्ड मॉडल) म्हणतात. प्रमाणित नमुन्यात 61 प्राथमिक मुलकण समाविष्ट आहेत.ही सर्व प्राथमिक मुलकण मिळून संयुक्त परमाणू केला जाऊ शकतो.1960 पासूनच्या अन्य प्रकारच्या शेकडो मुलकणांचा हिशोब ठेवण्यासाठी सर्व प्राथमिक मुलकणांचा शोध लावला गेला.आत्तापर्यंतच्या सर्व प्रायोगिक चाचण्यांशी प्रमाणित नमुना (स्टॅन्डर्ड मॉडल) सहमत असल्याचे सापडले आहे. परंतु परमाणू (कण) भौतिकशास्त्राचे अभ्यासक विश्वास ठेवतात की,हे निसर्गाचे अपूर्ण वर्णन आहे आणि अजून ह्यात नवीन शोध लागतील.(सर्व वस्तुंचा सिद्धांत पहा). अलिकडच्या वर्षात अतिलघुकणाच्या वस्तुमानाचे मोजमाप प्रमाणित नमुन्यापासून पहिल्या प्रायोगिक अवस्थेपासून दुर जाते.
सहाव्या शतकापासून तर आतापर्यंत अशी कल्पना केली जात होती की, समस्त पदार्थ हे प्राथमिक कणांपासून तयार होतात.आण्विक कणाचे तत्त्वज्ञानविषयक तत्त्वप्रणाली आणि प्राथमिक कणांचे गुणधर्म यांचा अभ्यास प्राचीन ग्रीक तत्त्वज्ञानी जसे ल्युसिपुस (Leucippus), डेमोक्रेटीक्स आणि इपिक्युरस (Epicurus), प्राचीन भारतीय तत्त्वज्ञानी जसे कानडा (Kanada), डिगनगा (Dignaga) आणि धर्मकिर्ती, मुस्लिम शास्त्रज्ञ जसे इल-अल-हायथम (Ibn-Al-Haytham),  इब्नसिना (Ibn-Sina), मुहम्मद-अल-गझली आणि आधुनिक काळातील युरोपियन भौतिकशास्त्रज्ञ जसे पायरी गॅसेंडी (Pieree Gassendi), रॉबर्ट बॉयले (Robert Boyle) आणि आयझॅक न्युटन (Isaac Newton)  यांच्याकडून केला गेला.
प्रकाशाच्या मुळकणांचा सिद्धांत सुद्धा अल हदम (Ibn - Haytham) अल्बसिना (Ibn Sina), गॅसेंडी (Gassendi) आणि न्युटन यांच्याकडून मांडण्यात आला होता. या आधीच्या सर्व कल्पना प्रयोग आणि निरीक्षणपेक्षा काहीसे गुढ तत्त्वज्ञानविषयक युक्तिवादात सापडल्या होत्या. एकोणिसाव्या शतकात जॉन डाल्टनने त्याच्या स्टाईचिओमेट्रा (Stoichiometry) वरील कार्यावरून असा निष्कर्ष काढला की, निसर्गाचा प्रत्येक घटक एकाच प्रकारच्या कणांनी बनला आहे.  डॉल्टन आणि त्याचे समकालीन विश्वास ठेवत होते की, ते निसर्गाचे मुलभूत कण होते आणि अशाप्रकारे ग्रीक शब्द अ‍ॅटोमस ज्याचा अर्थ अदृश्य, वरून त्या कणांना अणु असे नामकरण केले परंतु शतकाच्या शेवटी भौतिक शास्त्रज्ञांनी शोधुन काढले की, अणु हा काही निसर्गाचा मुलभूत कण नाही. याहीपेक्षा लहान लहान कणांनी निसर्गाचे घटक बनलेले आहेत. विसाव्या शतकाच्या पूर्वार्धात अणुंच्या विविध कणांचे 1939 मध्ये लिसेमॅटरने (Lise Meitnar) (ऑटो हॅनच्या (Otto Hahn) प्रयोगावर आधारीत) केलेले संशोधन आणि हंसबेथने (Hansbethe) त्याचवर्षात अणुच्या एकत्रीकरणावर केलेले संशोधन हे पुरावा म्हणून आण्विक भौतिकशास्त्र आणि परिपुर्ण भौतिकशास्त्र (Quantum Physics)च्या संशोधनास कळस ठरले. शिशाचे सोन्यात रूपांतर करणे सोपे असूनही (जरी फायदेशीर नव्हते) ह्या संशोधनांनी एका अणुपासून दुसरा अणु तयार करण्याच्या सक्रिय उद्योगाला भरभराटीला आणले, त्यांनी आण्विक शस्त्रे विकसित करण्याला मार्ग दाखविला.1950 आणि 1960च्या दहा वर्षभरात नानाप्रकारचे मतीगुंग करणारे कण विखुरलेल्या प्रयोगांमध्ये सापडले.त्यांना परमाणू संग्रहालय संबोधण्यात आले ह्या विशेष शब्दाला प्रमाणित नमुना (स्टॅन्डर्ड मॉडल)1970 मध्ये अस्तित्त्वात आल्यानंतर नापसंती दर्शवण्यात आली होती ह्या प्रमाणित नमुन्यात मोठ्या प्रमाणावर परमाणू हे लहान लहान मुलकणांचे बनलेले असतता असे स्पष्ट करण्यात आले होते.
प्राथमिक मुलकणांच्या वर्गीकरणांच्या प्रचलित स्थितीला प्रमाणित नमुना म्हणतात.ते भक्कम नाजुक आणि परस्परातील विद्युत चुंबकीय क्रियांनी त्यांचे वर्णन अप्रत्यक्ष बोसोन परिमाण वापरून केले आहे. ग्लोओन्स (Gluons), W-, W+ आणि Z बोसोन आणि फोटॉनस बोसॉन परिमाणांचे स्वतंत्र वर्ग आहेत.प्रमाणित नमुन्यात अजून 24 मुलभूत कणांचा (12 कण आणि त्यांच्या विरोधीकण) समावेश आहे. जे भौतिक वस्तुंचे घटक आहेत. शेवटी ते असे भाकित वर्तवतात की, बोसोनच्या प्रकारांचे अस्तित्त्व म्हणजेच हिग्स बोसोन होय.
कणभौतिकीमध्ये महत्त्वाच्या आंतरराष्ट्रीय प्रयोगशाळा पुढीलप्रमाणे आहेत-
Brookhaven National Laboratory (Long Island United State) याकडील महत्त्वाची सुविधा म्हणजे विद्युतभारीत कणांचे तीव्रतेने टक्कर घडवून आणता येते. ज्यात तीव्र विद्युतभारीत कण जसे सोन्याचा विद्युतभारीत कण आणि विरुद्ध भार असलेले प्रोटॉन्स् यांची टक्कर घडवून आणली जाते हे जगातील पहिले तीव्र विद्युत भारीत कणांचे टक्कर घडवून आणण्याचे साधन आहे आणि जगातील परस्परविरोधी भार असलेल्या प्रोटॉन्सची टक्कर घडवून आणणारे साधन आहे.
Budker Institute of Neuclier Physics (Novosibirsk Russia) यात सध्याचा महत्त्वाचा प्रकल्प म्हणजे इलेक्ट्रॉन - पॉझीट्रॉन यांची टक्कर घडवून आणणारे साधन VEPP-2000 जे 2006 पासून कार्यरत आहे अणि VEPP-4 जे 1964 पासून 1968 पर्यंत प्रयोग संचलित करत होते.  इलेक्ट्रॉन - पॉझिट्रॉन कोलाईडर VEPP-2  जे 1965 पासून 1974 पर्यंत कार्यान्वित होते आणि त्याची जागा घेणारा VEPP-2M जो 2000 मध्ये प्रयोग करीत होते.
CERN (Franco - Swiss border, near Geneva) याचा महत्त्वाचा आताचा प्रकल्प आहे Large Hardon Collider (LHC) ज्यात त्याचे पहिल्या प्रकाशकिरणांचे प्रसारण 10 सप्टेंबर 2008 रोजी झाले आणि आता हे जगातील सगळ्यात तीव्र प्रोटॉनचे टक्कर देणारे यंत्र होय. ते तीव्र आथनचे सगळ्यात प्रखर कोलाईडर सुद्धा आहे, जेव्हा त्या शिसेच्या आयनांची टक्करीची सुरुवात केली गेली अलिकडे Large Electron - Position Collider (LEP)ची सुविधा समाविष्ट केली आहे.  जी 2 नोव्हेंबर 2000 रोजी बंद केली गेली आणि त्यांनतर त्याचे LHCला पुढे आणण्याकरीता सुट्ट्या भागांमध्ये विभाजन केले गेले आणि LHC करिता प्रीअ‍ॅक्सीलेटर म्हणून Super Proton Synchrotronचा परत उपयोग केला गेला.
DESY (Hamburg, जर्मनी) याच मुख्य सुविधा म्हणजे Hadron Electron Ring Anlage (HERA) ज्यात आणि पॉझिट्रॉनची प्रोटॉन्जशी टक्कर केली जाते.
Fermilab (batabia, United State) टेव्हॉट्रॉन (Tevatron) ही याची मुख्य सुविधा 2011 पर्यंत होती, ज्यात प्रोटॉन्स् आणि प्रोटॉनविरोधी कणांची टक्कर केली गेली आणि 29 नोव्हेंबर 2009ला LHC वरचढ ठरेपर्यंत ते जगातील उच्चतम ताकदवर कोलाईडर होते.
kek (Tsukuba, Japan)  ते पुष्कळशा प्रयोगांचे आगार आहे जसे Kzk प्रयोग अतिलघुतम कणाचे आंदोलन प्रयोग आणि Belle, B Meson Mo CP Vilation मोजण्याचे प्रयोग.
कणांची गती वाढवणारे अजूनही यंत्रे आहेत.कणभौतिष्ठीचे आधुनिक प्रयोग करण्यासाठी लागणारी तंत्रे ह्या क्षेत्राच्या सैद्धांतिक बाजुपासून अगदी वेगळी आणि किचकट अर्धवट प्रसिद्धीनेयुक्त असलेली जवळजवळ पुर्णपणे भिन्न आहेत.
आणखी महत्त्वाचा प्रयत्न प्रतिकृती तयार करण्यात केला ज्यात प्रमाणित प्रतिकृतीच्या पाठीमागे कुठलेही भौतिक शास्त्र असु शकते याकरीता प्रतिकृती तयार करणाऱ्यांनी कल्पना विकसित केल्या आहेत (जास्तीत जास्त शक्ती किंवा कमीत कमी अंतरावर) ह्या कामाला स्तरीय समस्येने सतत प्रेरणा दिली आहे आणि अस्तित्त्वातील प्रायोगिक गृहीत गोष्टींनी मर्यादा घातल्या आहेत.
	हे काम सर्वाधिक प्रमाणबद्धतेला समाविष्ट करु शकते, Higgs यंत्रणेला पर्याय ठरु शकते, अधिक स्थानिक मोजमापे घेऊ शकते (जसे रॅडल - सन्ड्रम प्रतिकृतीसारखे), प्रेऑन सिद्धांत जो सर्वांच्या एकत्रीकरणारने बनलेला आहे किंवा अन्य कल्पना असु शकतात.
	String theory तज्ञांनी विशिष्ट रचना आणि काहीसे कणांपेक्षा बारीक कण आणि छोट्या मार्गावर आधारीत सिद्धांत तयार करून सामान्य सापेक्षता वाद यांचे एकत्रित वर्णन करण्याचा प्रयत्न केला जर सिद्धांत सफल झाला तर सर्व गोष्टींचा सिद्धांत म्हणून मानला जाईल. कणविध उत्पत्ती शास्त्रापासून ते विशिष्ट गुरुत्वापर्यंतच्या श्रेणीचे अजुनही दुसरे कार्यक्षेचे सैद्धांतिक कणभौतिकीत आहेत.
	प्रयत्नांचा हा विभाग कणभौतिकीत विविध नावांच्या वर्गीकरणावर म्हणजे  arxiv, a preprint archive, hep-th (theory), hep-ph (phenomenology), hep-ex (प्रयोगे) hept-lat (Lattice guage theory) प्रतिबिंबीत झालं आहे.
भवितव्य 
	प्रमाणित प्रतिकृतीच्याही पलिकडे काय भौतिकशास्त्र असू शकते हे शोधेणे आणि समजण्याचे नानाप्रकारचे वेगवेगळे मार्ग जे अभुतपूर्व साध्य करण्याकरता अनुसरले गेले.जड भौतिक वस्तु आणि अति लघुकणाचे वस्तुमानासहित नवीन भौतिकशास्त्र ह्या पुष्कळशा प्रायोगिक कारणांमुळे अपेक्षले जात आहेत.  अशा सैद्धांतिक इशारावजा सूचना सुद्धा आहेत की हे नवीन भौतिकशास्त्र शक्तीच्या सुसाध्य परिमाणांवर सापडु शकते.ह्याशिवाय आणखी नवल म्हणजे ही गोष्ट आपणास निसर्गाविषयी शिकण्याची संधी देईल.
ही नवीन भौतिकी शोधण्यासाठी जे भरपूर प्रयत्न होतील ते नवीन टक्करीच्या प्रयोगांवर प्रकाश टाकत आहेत.  Large Hadron Collider (LHC) सन 2008 मध्ये पुर्णत्वास नेण्यात आले होते जे Higgs bosen,अधिक प्रमाणयुक्त कण आणि दुसरे नवीन भौतिकशास्त्र यांच्यासाठीच्या संशोधनास सतत हातभार लावेल.International Linear Colliderच्या बांधणीचे मध्यंतराचे लक्ष आहे जे नवीन सापडलेल्या कणांच्या अंगीभुत गुणांचे अगदी तंतोतंत मोजमापे घेऊन LHCला पुर्णत्वास नेईल. ऑगस्ट 2004 मध्ये ILCच्या तंत्रज्ञानावर एक निर्णय घेण्यात आला होता. परंतु ह्या मंचाने यावर अजुन सहमती दर्शवली नाही यात आणखी महत्त्वाचे टक्कर विरोधी प्रयोग आहेत जे प्रमाणित प्राकृतीच्या पलिकडील भौतिकीशास्त्र शोधावयास आणि समजण्यास प्रयत्न करीत आहेत.एक महत्त्वाचा टक्करविरोधी प्रयत्न म्हणजे अतिलघुकणांचे नेमके वस्तुमान ठरविणे,ज्याअर्थी ही वस्तुमान अतिलघुकणांच्या अतिशय मोठ्या कणांच्या मिश्रणाने उत्पन्न झाले आहेत. याबरोबर जरी भौतिकी वस्तुंचे तंतोतंत गुणधर्म कोलाईडर शिवाय ठरविणे अशक्य आहे तरी विश्वउत्पत्ती शास्त्रीय निरीक्षणांनी जड भौतिकी वस्तुवरील असंख्य उपयोगी मर्यादा आखुन दिल्यात. शेवटी सांगायचे म्हणजे प्रोटॉन्सच्या अतिशय दीर्घ जीवित कालवधीच्या लहानात लहान परिकक्षेने Grand Unified Theory वर मर्यादा घातल्या आहेत की, ते कोणत्याही क्षणी सिद्ध करून दाखवतील की शक्तीची परिमाणं ही टक्करींच्या प्रयोगांपेक्षा उच्चतम आहेत.
1. "Particle Physics and Astrophysics Research". The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. ३१ मे २०१२ रोजी पाहिले.
2. S. Braibant, G. Giacomelli, M. Spurio (2009). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. Springer. pp. 313–314.ISBN 978-94-007-2463-1.
3. "Fundamentals of Physics and Nuclear Physics" (PDF). 2012-07-21 रोजी पाहिले .
4. "Scientific Explorer: Quasiparticles". Sciexplorer.blogspot.com. 2012-05-22. 2012-07-21 रोजी पाहिले .
5. Nakamura, K (१ जुलै २०१० ). "Review of Particle Physics". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics ३७ (७A): ०७५०२१
Frank Close (2004) Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press.ISBN 0-19-280434-0.
Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The particle odyssey: a journey to the heart of the matter. Oxford University Press.ISBN 9780198609438.
Ford, Kenneth W. (2005) The Quantum World. Harvard Univ. Press.
Oerter, Robert (2006) The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins Univ. Press.ISBN 0-8018-7971-X.
Riazuddin, PhD. "An Overview of Particle Physics and Cosmology". NCP Journal of Physics (Dr. Professor Riazuddin, High Energy Theory Group, and senior scientist at the National Center for Nuclear Physics) .
Frank Close (2006) The New Cosmic Onion. Taylor & Francis.ISBN 1-58488-798-2.
Robinson, Matthew B., Gerald Cleaver, and J. R. Dittmann (2008) "A Simple Introduction to Particle Physics" - Part 1, 135pp. and Part 2, nnnpp. Baylor University Dept. of Physics.
Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc.ISBN 0-471-60386-4.
Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books.ISBN 0-201-11749-5.
Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press.ISBN 0-521-62196-8.
Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag.ISBN 0-387-59439-6.
Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press.ISBN 978-1-4398-0412-4.
symmetry magazine
Fermilab
Particle physics – it matters - the Institute of Physics
Nobes, Matthew (2002) "Introduction to the Standard Model of Particle Physics" on Kuro5hin: Part 1, Part 2, Part 3a, Part 3b.
CERN - European Organization for Nuclear Research
The Particle Adventure - educational project, the Particle Data Group of the Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) यांनी पुरस्कृत केलेलं.