Quantum Chromodynamics

 

ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിനകത്ത് പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഉണ്ടേന്ന് നമുക്കറിയാം. ഈ പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നത് ക്വാർകുകൾ എന്ന എലമെന്ററി പാർട്ടിക്കിളുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ്.

ക്വാർകുകൾ ആറെണ്ണമുണ്ട്.

1st generation -up, down

2nd generation- charmed, strange

3rd generation- top, bottom

1st generation ന് ആണ് എറ്റവും മാസ് കുറവ്. 2,3 യഥാക്രമം കൂടിവരും.

എല്ലാ ജനറേഷലിലും ആദ്യം എഴുതിയിരിക്കുന്നതിന് രണ്ടാമത്തേതിനേക്കാൾ മാസ് കുറവാണ്.

എല്ലാ ജനറേഷനിലും ആദ്യത്തേതിന്റെ ( അതായത്, up, charmed, top) ചാർജ് +2/3 യും രണ്ടാമത്തേതിന്റെ -1/3 യും ആണ്.( multiples of e)

പ്രോട്ടോൺ ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നത് രണ്ട് അപ് ക്വാർകും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർകും ചേർത്താണ്.(uud). ന്യൂട്രോണിന് udd.

ഇതിലെ ചാർജ് കൂട്ടിനോക്കി പ്രോട്ടോണിന്റെയും ന്യൂട്രോണിന്റെയും ചാർജ് കണക്കാക്കി നോക്കൂ.

(ക്വാർക് ചേർന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന പാർടിക്കിൾസിനെപ്പറ്റി പിന്നീട്.)

അപ്പോൾ നമ്മുടെ പ്രശ്നം ഇതാണ്. എല്ലാ ക്വാർകുകളുടെയും സ്പിൻ 1/2 ആണ്. അപ്പോൾ ഒരു സ്റ്റേറ്റിൽ രണ്ട് ക്വാർകേ വയ്കാൻ പറ്റൂ. മൂന്നും ഒരേ ക്വാർക് വച്ചുണ്ടായ ബേരിയോണുകൾക്ക് എന്ത് ചെയ്യും?(ബേരിയോൺ- മൂന്ന് ക്വാർക് വച്ച് ഉണ്ടാകുന്ന പാർടിക്കിൾ)

ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ കൊണ്ടുവന്നതാണ് കളർ ചാർജ് എന്ന സങ്കല്പം. നമുക്ക് അറിയുന്ന കളർ അല്ല, സ്പിൻ, ചാർജ് ഒക്കെ പോലെ ഒരു intrinsic property ആണ് colour charge.

സ്വതന്ത്രമായി നില്കുന്ന ഒരു പാർട്ടിക്കിളിനും കളർ ചാർജ് ഉണ്ടാകില്ല. അതായത്, ഹാഡ്രോണുകൾ(ന്യൂക്ലിയോൺ, ഹൈപറോൺ, മീസോൺ)

ലെപ്റ്റോണുകൾ( ഇലക്ട്രോൺ, ന്യൂട്രിനോകൾ എന്നിവ) എന്നിവക്ക് കളർ ഇല്ല. ക്വാർകുകൾ സ്വതന്ത്രമായി നില്കില്ല.

ക്വാർകുകൾളെപ്പോലെ തന്നെ ആന്റി ക്വാർകുകൾക്കും കളർ ഉണ്ട്. അവയെ ആന്റി കളർ എന്നാണ് പറയാറ്.

നമ്മുടെ കളറിന്റെ പേര് തന്നെയാണ് കളർ ചാർജിനും കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്.

Red-R, Green- G, Blue-B.

അതുപോലെ ആന്റി ക്വാർകുകളുടെ കളർ

Anti- Red- R', Anti- Blue- B', Anti-Green G'

( ശരിക്കും ലെറ്ററിന്റെ മുകളിൽ വരയിടുകയാണ് ചെയ്യെണ്ടത്. ഇവിടെ അത് പറ്റില്ലല്ലോ)

ഒരു ക്വാർകിന് ഒരു സമയം ഒരേ കളർ മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. പക്ഷേ കളർ ഇടയ്കിടെ മാറും. അതിന് കാരണമായ പാർടിക്കിൾ ആണ് ഗ്ലൂവോൺ എന്ന ബോസോൺ. സ്പിൻ 1 ആണ്.

ഇതിന്റെ കളർ എങ്ങനെയെന്നാൽ, ഒരു കളർ, മറ്റേതെങ്കിലും ആന്റി കളർ.

ഉദാഹരണം, RB' or RG'

BR' or BG'

അങ്ങനെ പോകും.

ഈ ഗ്ലൂവോൺ കൈമാറ്റം ആണ് ക്വാർകുകളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തുന്നത്. ഗ്ലൂവോൺ ഇല്ലാതെ ക്വാർകിനോ ക്വാർക് ഇല്ലാതെ ഗ്ലുവോണിനോ നിലനില്പില്ല.

ഇനി കളർ മാറുന്നത് എങ്ങനെ ആണെന്ന് നോക്കാം.

ഉദാഹരണം

R കളർ ഉള്ള ഒരു ക്വാർക് പരിഗണിക്കുക. അതിലേക്ക് R' ഉള്ള ഒരു ഗ്ലുവോണിന് ചേരാൻ പറ്റും. അതായത്, ഒന്നുകിൽ BR', അല്ലെങ്കിൽ GR'. എങ്ങനെയായാലും R' ഉണ്ടായാൽ മതി.

BR' ആണ് വരുന്നത് എന്ന് കരുതുക. വന്ന ഗ്ലൂവോണിലെ R' ഉം അത് സ്വീകരിക്കുന്ന ക്വാർകിന്റെ R ഉം നശിക്കുന്നു. ആ സ്ഥാനത്ത് ഗ്ലോവോണിൽ ഉണ്ടായിരുന്ന B വന്ന്ചേരുന്നു. ഇപ്പോൾ ക്വാർകിന്റെ കളർ B ആയി മാറി.

ഇതിന്റെ നേരേ എതിരായി ഗ്ലൂവോൺ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യാം. അതായത്,

B(quark) -> BR'(gluon) and R(quark)

ഇങ്ങനെയാണ് ക്വാർക്കുകളെ ചേർത്ത് നിർത്തുന്നത്. ഇതാണ് ക്വാണ്ടം ക്രോമോഡൈനാമിക്സിന് അടിസ്ഥാനം.

മുകളിൽ പറഞ്ഞ ഉദാഹരണത്താനു പകരം കളർ മാറ്റി നിങ്ങൾ തന്നെ പല കോംബിനേഷൻ എഴുതി നോക്കൂ.

NB: ഗ്ലൂവോണുകളുടെ കൈമാറ്റം ചാർജ്ജിന് independent ആണെന്നതും പ്രത്യേകം ഓർക്കേണ്ടതാണ്.