سباٹومک پارٹیکلز کائنات کے بلڈنگ بلاکس ہیں، ایسے اجزاء جو ایٹم سے چھوٹے ہوتے ہیں۔ وہ فطرت کے قوانین اور مادے کی ساخت کو سمجھنے کے لیے بنیادی ہیں۔ اس پورے سبق کے دوران، ہم ان ذرات، ان کی خصوصیات، اور وہ کس طرح تعامل کرتے ہیں، کی تلاش شروع کرتے ہیں، جس سے پارٹیکل فزکس کو سمجھنے کی بنیاد رکھی جاتی ہے۔
سٹینڈرڈ ماڈل ایک نظریہ ہے جو کائنات میں چار معلوم بنیادی قوتوں میں سے تین کو بیان کرتا ہے، کشش ثقل کو چھوڑ کر، اور تمام معلوم ذیلی ایٹمی ذرات کی درجہ بندی کرتا ہے۔ یہ ان ذرات کو فرمیون (مادے کے ذرات) اور بوسنز (قوت بردار) میں درجہ بندی کرتا ہے۔
فرمیون کو مزید کوارک اور لیپٹون میں تقسیم کیا گیا ہے، جبکہ بوسنز میں فوٹان، ڈبلیو اور زیڈ بوسنز، گلوون اور ہگز بوسون شامل ہیں۔ کوارکس مل کر پروٹان اور نیوٹران بناتے ہیں، جوہری مرکز کے اجزاء ہیں، جبکہ لیپٹون میں الیکٹران شامل ہیں، جو نیوکلئس کا چکر لگاتے ہیں۔
کوارکس چھ اقسام یا "ذائقہ" میں آتے ہیں: اوپر، نیچے، دلکش، عجیب، اوپر اور نیچے۔ وہ چاروں بنیادی قوتوں کا تجربہ کرتے ہیں، بشمول مضبوط جوہری قوت جو انہیں پروٹون اور نیوٹران کے اندر ایک ساتھ رکھتی ہے۔ "رنگ کی قید" نامی ایک رجحان کی وجہ سے کوارک کبھی بھی تنہائی میں نہیں پائے جاتے ہیں۔ وہ جوڑوں میں یا تین کے گروپوں میں موجود ہیں، پروٹون (دو اپ کوارک اور ایک نیچے کوارک) اور نیوٹران (دو نیچے کوارک اور ایک اپ کوارک) جیسے ہیڈرون بناتے ہیں۔
دوسری طرف لیپٹون مضبوط ایٹمی قوت کا تجربہ نہیں کرتے۔ الیکٹران سب سے زیادہ معروف لیپٹن ہے، جو اکثر ایٹم نیوکلئس کے گرد بادل میں پایا جاتا ہے۔ دوسرے لیپٹون میں میوون، ٹاؤ اور ان کے متعلقہ نیوٹرینو شامل ہیں، جو تقریباً ماس کے بغیر ہوتے ہیں اور مادے کے ساتھ بہت کمزور تعامل کرتے ہیں۔
بوسنز وہ ذرات ہیں جو بنیادی قوتوں میں ثالثی کرتے ہیں۔ فوٹون برقی مقناطیسی قوت کا کیریئر ہے، جب کہ ڈبلیو اور زیڈ بوسنز کمزور جوہری قوت کے لیے ذمہ دار ہیں، جوہری کشی کے عمل کے لیے ذمہ دار ہیں۔ گلوون مضبوط جوہری قوت لے جاتے ہیں، کوارک کو پروٹون اور نیوٹران کے اندر ایک ساتھ رکھتے ہیں۔ 2012 میں لارج ہیڈرون کولائیڈر (LHC) میں دریافت ہونے والا ہِگس بوسون ہِگس فیلڈ سے وابستہ ہے، جو ذرات کو بڑے پیمانے پر فراہم کرتا ہے۔
اسٹینڈرڈ ماڈل میں ہر قسم کے ذرہ میں ایک متعلقہ اینٹی پارٹیکل ہوتا ہے، جو بڑے پیمانے پر ایک جیسا ہوتا ہے لیکن دیگر خصوصیات جیسے الیکٹرک چارج میں اس کے برعکس ہوتا ہے۔ جب ذرات اور اینٹی پارٹیکلز آپس میں ملتے ہیں، تو وہ فنا ہو جاتے ہیں، آئن سٹائن کی مساوات کے مطابق اپنی کمیت کو توانائی میں تبدیل کر دیتے ہیں، \(E = mc^2\) ، جہاں \(E\) توانائی ہے، \(m\) ماس ہے، اور \(c\) روشنی کی رفتار ہے۔
ذیلی ایٹمی ذرات کے بارے میں ہماری سمجھ میں کئی تجربات اہم رہے ہیں:
QCD ایک نظریہ ہے جو مضبوط ایٹمی قوت کی وضاحت کرتا ہے، جو چار بنیادی قوتوں میں سے ایک ہے، جو کوارک اور گلوون کے درمیان کام کرتی ہے۔ یہ ثابت کرتا ہے کہ کوارکس ایک خاصیت رکھتے ہیں جسے "کلر چارج" کہا جاتا ہے اور یہ کہ گلوون کا تبادلہ، جو کلر چارج بھی رکھتا ہے، مضبوط قوت میں ثالثی کرتا ہے۔ کوارکس کے قریب آنے کے ساتھ ہی مضبوط قوت کی طاقت کم ہوتی جاتی ہے، ایک خاصیت جسے "اسیمپٹوٹک آزادی" کہا جاتا ہے۔
الیکٹرویک تھیوری برقی مقناطیسی اور کمزور ایٹمی قوتوں کو ایک فریم ورک میں یکجا کرتی ہے۔ یہ بتاتا ہے کہ کس طرح، اعلی توانائی کی سطحوں پر (جیسے بگ بینگ کے فوراً بعد)، یہ دونوں قوتیں ایک جیسا برتاؤ کرتی ہیں۔ یہ نظریہ ڈبلیو اور زیڈ بوسنز کے وجود کی پیشین گوئی کرتا ہے، بعد میں تجرباتی طور پر اس کی تصدیق ہوئی۔
اس کی کامیابی کے باوجود، معیاری ماڈل مکمل نہیں ہے۔ یہ کشش ثقل کو شامل نہیں کرتا، جسے نظریہ اضافیت کے ذریعہ بیان کیا گیا ہے، یا زیادہ تر کائنات پر مشتمل تاریک مادے اور تاریک توانائی کی وضاحت نہیں کرتا ہے۔ نظریے جیسے سپر سمیٹری اور سٹرنگ تھیوری معیاری ماڈل میں توسیع کی تجویز پیش کرتے ہیں، ان اسرار کو حل کرنے کی کوشش میں نئے ذرات اور تصورات متعارف کراتے ہیں۔
آخر میں، مادے کے سب سے بنیادی اجزاء، ذیلی ایٹمی ذرات، کائنات کی ساخت اور اس کی تشکیل کرنے والی بنیادی قوتوں کو سمجھنے کے لیے لازمی ہیں۔ ان ذرات کا مطالعہ، نظریاتی فریم ورک جیسے معیاری ماڈل اور زمینی تجربات کے ذریعے، کائنات کے بارے میں ہمارے علم کو چیلنج اور وسعت دیتا رہتا ہے۔
