Mavzu: Kvant xromodinamikasi va kuchlarning umumlashgan nazariyasi. Kirish

Mavzu: Kvant xromodinamikasi va kuchlarning umumlashgan nazariyasi.

KIRISH………………………………………………………………………..2

I BOB. KVANT XROMODINAMIKASI……………………………………6

1.1. Optik kvant generatorlar (lazerlar) ……………………….……..6

1.2. Lazer rezonatorlari……………………………………….………28

II BOB KVANT KUCHLARNING UMUMLASHGAN NAZARIYASI …

………………………………………………………………………………...32

2.1. Kvant mexanika predmeti, o‘rni, maqsadi………………….32

2.2. Absolyut qora jismning nurlanish qonunlari………….…..35

XULOSA………………………………………………………………….….40

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO’YXATI…………………..….42

KIRISH

Kvarklarni elementar zarralar ichida tutib turuvchi kuchli o‘zaro ta'sirlar - kvarklarning maxsus zarrachalar - glyuonlarni o‘zaro almashinishga asoslangan bo‘ladi.

Materiya tuzilishini tushuntirib berishga urinadigan nazariyalar ichida hozirgi zamonda eng maqbul nazariya "Standart model" deb nomlanadi. Standart modelga ko‘ra, kvarklarning o‘zaro birlashishidan turli xil elementar zarralar vujudga keladi. Ushbu elementar zarralardan esa, o‘z navbatida turli xil kimyoviy elementlarning atomlarining yadrolari shakllanadi. Kvarklarning o‘zaro ta'sirlanishini fizikaning maxsus bo‘limi - kvant xromodinamikasi (qisqacha KXD) o‘rganadi. Ushbu kvant xromodinamikasi nazariyasiga ko‘ra, kvarklarning o‘zaro ta'sirlashishi - ular orasida maxsus bir zarrachalar - glyuonlarni o‘zaro almashinishi orqali sodir bo‘ladi.

Materiya tuzilishini tushuntirib berishga urinadigan nazariyalar ichida hozirgi zamonda eng maqbul nazariya "Standart model" deb nomlanadi. Standart modelga ko‘ra, kvarklarning o‘zaro birlashishidan turli xil elementar zarralar vujudga keladi. Ushbu elementar zarralardan esa, o‘z navbatida turli xil kimyoviy elementlarning atomlarining yadrolari shakllanadi. Kvarklarning o‘zaro ta'sirlanishini fizikaning maxsus bo‘limi - kvant xromodinamikasi (qisqacha KXD) o‘rganadi. Ushbu kvant xromodinamikasi nazariyasiga ko‘ra, kvarklarning o‘zaro ta'sirlashishi - ular orasida maxsus bir zarrachalar - glyuonlarni o‘zaro almashinishi orqali sodir bo‘ladi.

Mumtoz fizika, ya'ni, Nyuton fizikasi tushunchalariga ko‘ra kuch bu - ikkita jismning harakat xarakterini o‘zgartiruvchi yoki tortishish, yoki, itarilish hodisasidir. Lekin, zamonaviy kvant nazariyasida kuchni biroz boshqacha talqin qilinadi. Kvant nazariyasida kuchning yuzaga kelishi - ikkita zarrachalarning uchinchi bir zarrachani o‘zaro almashinishi natijasidan sodir bo‘ladi deb qaraladi.

Quyidagicha, biroz dag‘alroq misol keltiramiz. Tasavvur qiling, siz muz ustida figurali uchun musobaqasini kuzatmoqdasiz. Muzda harakatlanayotgan juftlik figurachilar bir-biriga nisbatan harakatlanib kelmoqda. Bir-biriga yaqin kelishi bilan, ulardan biri ikkinchisining ustiga bir chelak suv ag‘darib yuboradi. Sherigining ustiga bir chelak suv ag‘dargan figurachi bu ishining natijasida biroz tormozlaydi va yo‘nalishini o‘zgartirib, boshqa tomonga qarab ketadi. Ustiga suv to‘kilib, shalabbo bo‘lgan ikkinchi figurachi ham biroz tormozlaydi va yo‘nalishini o‘zgartirib, boshqa tarafga qarab ketadi. Shu tarzda, o‘zaro suv bilan almashingan figurachilar, yo‘nalishni o‘zgartirishdi. Nyuton mexanikasida bu holatni "figurachilar o‘rtasida kuchli o‘zaro ta'sir sodir bo‘ldi" - deb qaraladi. Keltirilgan misolda, yo‘nalishni o‘zgartirishga majbur qilgan kuch - suv tufayli (yoki, fiziklar aytadigandek, "suv vositasida") yuzaga keldi.

Barcha zamonaviy nazariyalar kuchli o‘zaro ta'sirlarni zarrachalarning o‘zaro almashinish terminlari orqali asoslashga urinadi. Bunday nazariyalarning barchasi simmetriya va zarrachalar hamda maydonlarning sistemadagi invariantligi haqidagi g‘oyalarga tayandi va bunday nazariyalarni kalibrlovchi nazariyalar (muvofiqlashtiruvchi nazariyalar) deyiladi. Zarrachalar hamda maydonlarning sistemadagi invariantligi deganda, bu sistemadagi parametrlar to‘plamida qanday o‘zgarish sodir bo‘lsa ham, lekin sistemani umumiy holatini ifodalovchi tenglamalarning o‘zgarmasligi tushuniladi. Masalan, sistemadagi musbat va manfiy zaryadlar o‘z o‘rinlarini almashganda ham, zarrachalar o‘rtasida mavjud bo‘lgan o‘zaro ta'sir kuchlari avvalgidek qolaveradi, ya'ni, o‘zgarmaydi.

Kvant xromodinamikasi - muvofiqlashtiruvchi nazariyalar ichidan eng dastlabkilaridan va eng muvaffaqiyatlilaridan biri - kvant elektrodinamikasi (KED) g‘oyalarini rivojlantiradi. Shunisi e'tiborliki, ingliz tilida kvant elektrodinamikasining qisqartmasi QED tarzida ifodalanadi va bu qisqartma matematik teoremalarning muvaffaqiyatli isbotlanishi uddalangan matnlarning so‘ngida "Quod Erat Demonstrandum" jumlasining qisqartmasi, ya'ni, "aynan shuni isbotlash talab etilgandi" - jumlasi bilan mos tushadi. Kvant elektrodinamikasi nazariyasiga ko‘ra, elektr zaryadiga ega zarrachalar orasidagi elektromagnit kuchlar, ushbu zarrachalar orasida yorug‘lik kvantlari, ya'ni, fotonlarni o‘zaro almashinish natijasida vujudga keladi.

Kvant xromodinamikasi ham shunga o‘xshash tarzda shakllangan. Faqat KED dan farqli ravishda, KXD da kvarklar o‘rasidagi o‘zaro ta'sirlar elektr zaryadlari vositasida emas, balki, alohida, maxsus bir xossa orqali amalga oshadi. Ushbu maxsus xossani fiziklar rang deb nomlashgan. Aslida, bu rang tushunchasi kundalik hayotda siz bilan biz ishlatadigan va ko‘radigan ranglar bilan hech qanday aloqadorlikka ega emas. Shunchaki, olimlar yangi termin o‘ylab topib o‘tirmasdan, ushbu so‘zni fizik termin o‘rnida qo‘llab yuborishgan xolos. Kvarklar orasidagi o‘zaro ta'sir ranglari uch xil bo‘lishi mumkin. Ular qizil, sariq va ko‘k bo‘ladi. Nimagadir, 1970-yillarda ishlagan va ilmiy izlanishlarini jahonga e'lon qilgan fiziklar orasida fizik hodisalarga nom berishda shunaqa sayoz fikrlash (men kaltabinlik degan bo‘lardim) avj olgan bo‘lib, ular mazkur fizik fenomenga mos va tushunarliroq, eng muhimi, boshqalarni chalg‘itmaydigan terminlar biriktirish o‘rniga, kaltabinlik bilan, oddiy so‘zlarni termin sifatida qo‘llab yuborishgan. Natijada, shu kabi g‘alati atamalar ilm-fanda o‘rnashib qoldi. Asl holat bilan mutlaqo aloqadorlikka ega bo‘lmagan rang xossalaridan tashqari, kvarklarning yana shuningdek, "maftun kvark" (yoki, "chiroyli kvark") hamda, "g‘alati kvark" singari yana boshqa, bir qarashda tushunarsiz va terminologik asoslanmagan xossalari ham mavjudki, bu shundoq ham aniq fanlardan cho‘chiydigan odamlarni Kvant xromonikasi va kuchlarining umumlashgan nazariyasida butunlay boshi berk ko‘chaga olib kirib qo‘yishi hech gap emas. Chunki, harholda, "maftun kvark qizil rangga ega" qabilidagi gap "elektron manfiy zaryadga ega" degan gapga o‘xshash ma'noda yangrashini fizikadan yiroq bo‘lgan, oddiy odamga tushuntirish biroz mushkullik paydo qiladi.

Muvofiqlashtiruvchi nazariyalar ichida KED va KXD ni o‘zaro taqqoslaganda, ularni xarakter va simmetriya jihatdan yaqqol farqlab turuvchi muhim bir jihati ko‘zga tashlanadi. KEDda ikkita ketma-ket almashinish (to‘g‘ri va teskari) operatsiyalarning ketma-ketligi o‘zaro o‘rin almashsa ham, operatsiya natijasi o‘zgarmaydi. KXDda esa bunday emas. Bunda almashinishlar natijasida yakuniy natija ham albatta o‘zgarishga yuz tutadi. Shunga ko‘ra, KXD ancha murakkabroq nazariya sanaladi.

Rang xossasi faqat kvarklarga taalluqli bo‘lib, lekin aynan kvarklardan tashkil topadigan mezonlar va barionlarning rangi bo‘lmaydi. Barionlarga shu jumladan neytron va proton ham mansub bo‘lib, ular o‘sha uch xil kvark - qizil, sariq va ko‘k kvarklardan tashkil topadi va ularning birlashib barion hosil qilishida, bir-birining rangini yo‘q qiladi. Mezonlar esa kvark+antikvark juftligidan tashkil topgan bo‘ladi va shu sababli ularning ham rangi bo‘lmaydi. Umuman olganda, KXD da mavjud tamoyilga ko‘ra, tabiatda kvarklarning o‘zaro birlashishidan (o‘zaro ta'siridan) yakunda faqat bir-birining rangini neytrallaydigan kombinatsiyalar vujudga kelishi mumkin xolos deb qaraladi.

Kvarklar orasidagi o‘zaro ta'sirlashuv glyuonlar deb nomlanadigan sakkiz xil zarrachalar vositasida amalga oshiriladi. Agar maqola avvalida tilga olingan, chelakda suv ko‘targan figurachilar bilan taqqoslansa, aynan glyuonlar chelakdagi suv vazifasini bajaradi. "Glyuon" atamasi ingliz tilidagi "glue" - ya'ni, "yelim" (kley) ma'nosidagi so‘zdan olingan bo‘lib, kvarklarni o‘zaro "yelimlash" vazifasini bajaradi. Agar KED da fotonlar garchi o‘zi zaryadlangan zarralar orasida elektromagnit o‘zaro ta'sir vositasi bo‘lsa-da, lekin foton o‘zi zaryadga ega bo‘lmaydi. KXD da esa aksincha, glyuonlarning ham o‘z rang xossasi bo‘lib, o‘zi ta'sirlashayotgan (yelimlashga vositachilik qilayotgan) kvarklarning ham rangini o‘zgartira oladi. Bu xuddi, masalan muz ustidagi figurachilarning biri habash, ikkinchisi malla bo‘lsa, ulardan biri ikkinchisiga bir chelak suv to‘kib o‘tib ketgach, malla figurachi qizil tanliga, habash figurachi esa oqtanliga aylanib qolgandek gap (agar ta'bir joiz bo‘lsa...  ). Masalan, glyuonni qabul qilish natijasida ko‘k kvark qizil kvarkka aylanib qolishi mumkin. Demak, unga vositachilik qilgan (kleylagan) glyuon o‘zida bitta musbat qizil zaryad va biya manfiy ko‘k zaryad tutgan. Bunda kvarkning umumiy rang zaryadi o‘zgarmasligi tufayli, bunday o‘zaro ta'sir KXD doirasida imkonli bo‘ladi (yoki, hatto majburiy bo‘ladi).

KXD 1980-yillarda shakllangan bo‘lib, o‘shandan buyon qator amaliy-eksperimental sinovlardan muvaffaqiyatli o‘tib kelmoqda. Hozircha, KXD doirasida nazariy ta'kidlangan hodisalar, masalan, yuqori energiyaga ega zarrachalarning o‘zaro to‘qnashishi borasidagi gipotezalar, zarrachalarni tezlatkich uskunalarida olingan real holatdagi sinov natijalari bilan tasdiqlanmoqda. Shu sababli, hozirda ushbu nazariya gullab-yashnamoqda. Boz ustiga, fizik-eksperimentatorlar ushbu nazariyaga tayangan holda yangidan-yangi tajribalarni rejalashtirishmoqda va ularning barchasi ushbu nazariyaning haq ekaniga chin ixlos bilan ishonishadi. Yaxshi nazariyadan yana nimani ham kutish mumkin?