कण भौतिकी भौतिकी की एक शाखा है जो पदार्थ और विकिरण का निर्माण करने वाले कणों की प्रकृति का अध्ययन करती है। हालाँकि कण नंगी आँखों से दिखाई नहीं देते, लेकिन उनका प्रभाव वास्तव में ब्रह्मांड पर बहुत बड़ा है। यह क्षेत्र पदार्थ के सबसे छोटे घटकों की जांच करता है और यह बताता है कि वे एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं। इन कणों और उनकी अंतःक्रियाओं को समझने से हमें ब्रह्मांड को बड़े पैमाने पर समझने में मदद मिलती है।
कण भौतिकी का मानक मॉडल एक सिद्धांत है जो ब्रह्मांड में ज्ञात चार मूलभूत बलों में से तीन का वर्णन करता है (विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाएं, लेकिन गुरुत्वाकर्षण नहीं) और सभी ज्ञात मूल कणों को वर्गीकृत करता है। यह कणों को दो मुख्य समूहों में विभाजित करता है: फ़र्मियन और बोसॉन।
फ़र्मियन पदार्थ के निर्माण खंड हैं। उनके पास आधा-पूर्णांक स्पिन होता है और वे पॉली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि कोई भी दो फ़र्मियन एक ही समय में एक ही क्वांटम अवस्था पर कब्जा नहीं कर सकते हैं। फ़र्मियन को आगे लेप्टन और क्वार्क में वर्गीकृत किया जाता है।
बोसोन ऐसे कण होते हैं जो बल वहन करते हैं और जिनका स्पिन पूर्णांक होता है। वे पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं। मानक मॉडल में चार प्रकार के बोसोन हैं:
ब्रह्मांड में, चार मूलभूत अंतर्क्रियाएँ हैं जो सभी पदार्थों और ऊर्जा के व्यवहार को नियंत्रित करती हैं। मानक मॉडल इनमें से तीन को सफलतापूर्वक समझाता है:
गुरुत्वाकर्षण, चौथा बल, अभी तक मानक मॉडल द्वारा वर्णित नहीं किया गया है। इसे सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है और माना जाता है कि यह ग्रैविटन नामक एक सैद्धांतिक कण द्वारा मध्यस्थता करता है।
कण भौतिकी का अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिक कणों को गति देने और उच्च ऊर्जा पर टकराने के लिए कण त्वरक नामक बड़ी मशीनों का उपयोग करते हैं। ये टकराव नए कणों का उत्पादन करते हैं और शोधकर्ताओं को इन कणों के गुणों का अध्ययन करने की अनुमति देते हैं।
स्विटजरलैंड के जिनेवा के पास सर्न में स्थित लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) दुनिया का सबसे बड़ा और सबसे शक्तिशाली कण त्वरक है। हिग्स बोसोन की खोज में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका थी।
क्वांटम फील्ड थ्योरी कण भौतिकी का सैद्धांतिक ढांचा है। यह क्वांटम यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता को जोड़ती है। QFT कणों को उनके अंतर्निहित क्षेत्रों की उत्तेजित अवस्थाओं के रूप में वर्णित करता है। उदाहरण के लिए, फोटॉन विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के उत्तेजना हैं, और इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन क्षेत्र के उत्तेजना हैं।
हर कण के लिए, विपरीत विद्युत आवेश वाला एक प्रतिकण मौजूद होता है। जब कोई कण अपने प्रतिकण से मिलता है, तो वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं, जिससे गामा किरणें उत्पन्न होती हैं। एंटीमैटर का उपयोग मेडिकल इमेजिंग में किया जाता है और यह ब्रह्मांड में पदार्थ और एंटीमैटर के बीच असंतुलन को समझने के लिए शोध का विषय है।
न्यूट्रिनो अत्यंत हल्के, तटस्थ कण होते हैं जो अन्य पदार्थों के साथ बहुत कमज़ोर तरीके से क्रिया करते हैं। हर सेकंड अरबों न्यूट्रिनो हमारे पास से गुज़रते हैं, जिनमें से ज़्यादातर पर किसी का ध्यान नहीं जाता। न्यूट्रिनो सूर्य और अन्य खगोलीय स्रोतों से आते हैं। वे तारकीय प्रक्रियाओं और ब्रह्मांड की संरचना को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
कण भौतिकी एक आकर्षक और जटिल क्षेत्र है जो ब्रह्मांड के मूलभूत घटकों और बलों का पता लगाता है। एलएचसी जैसे कण त्वरक और मानक मॉडल और क्वांटम फील्ड थ्योरी जैसे सैद्धांतिक ढाँचों का उपयोग करके प्रयोगों के माध्यम से, वैज्ञानिक एक समय में एक कण के माध्यम से ब्रह्मांड के रहस्यों को उजागर करना जारी रखते हैं।
