Mundarija kirish I bob yadro va elementar zarralar Yadroni modellar orqali tasavvur qilish zarurligi. I bob

1.1.Yadro va elementar zarralar.
Elementar zarracha (boshqa nomlari: fundamental zarracha, elementar zarra) parchalanishi mumkin boʻlmagan yoki parchalana olishi isbot etilmagan zarrachadir. Standart modelda kvark, lepton va kalibr bozonlar elementar zarracha, deb koʻriladi.
Elementar zarracha materiya tuzilishining boshlangʻich boʻlinmas elementlaridir. Elementar zarrachadan birinchi boʻlib manfiy elementar elektr zaryadli elektron (e~) kashf qilingan va bu kashfiyot J. Tomson tomonidan 1897 yilda kashf qilingan. 1919 yilda E. Rezerford (atom yadrosidan urib chiqarilayotgan zarralarni oʻrganishda) musbat zaryadli va elektron massasiga qaraganda 1840 marta katta massali proton 0)ni kashf qildi. 1932 yilda Ingliz fizigi J. Chedvik zarralarning berilliy bilan oʻzaro taʼsirini oʻrganishda neytral zarra — neytron (p) ni kashf qildi. Neytronning massasi protonning massasiga juda yaqin. Bu uchta zarra (elektron, proton va neytron) atom tuzilishida qatnashadi. Hozirgi paytda maʼlumki, boʻlinmas Elementar zarracha hisoblangan proton va neytron murakkab tarkibiy tuzilishga ega. 1900 yilda M. Plank mutlaq qora jism nurlanishi energiyasidan kvantlangan deb foton tushunchasiga asos soldi. Keyinchalik A. Eynshteyn elektromagnit nurlanish fotonlar tarzida yuz berib, muhitda tarqaladi va yutiladi deb fotonning hozirgi zamon tushunchasini yaratdi. 1912 - 1915 yillarda Fotonlarning mavjudligi R.Milliken va 1922 yilda R.R. Kompton oʻtkazgan tajribalarda tasdiqlandi.
1928 -1931 yillarda P. Dirak oʻzi yaratgan elektronning relyativistik nazariyasidagi harakat tenglamasining simmetriyasiga asoslanib, massasi elektron massasiga teng , lekin musbat zaryadli zarra — pozitron (e+) ning tabiatda mavjudligini nazariy ochgan boʻlsa, 1932 yilda amerikalik fizik K.D. Anderson uni kosmik nurlar tarkibida qayd qildi . Mavjudligi yapon fizigi 1935 yilda X. Yukava tomonidan yadro kuchlar tabiatini tushuntirishda taxmin qilingan va massasi 274 elektron massasiga teng boʻlgan neytral musbat va manfiy zaryadli pimezonlarnn ingliz fizigi 1947 yilda S.Pauell kosmik nurlar tarkibida aniqladi.1936 yilda K.D. Anderson va amerikalik fiziki S. Nedermeyer kosmik nurlar ustidagi tadqiqotlari jarayonida massasi taxminan 207 elektron massasiga teng , boshqa xossalari bilan elektronga oʻxshash musbat va manfiy zaryadli myuonlarni kashf qiladilar.
Elementar zarrachaga oid kosmik nurlarni oʻrganish bilan bogʻliq kashfiyotlar 50- yillarning boshida qayd qilingan gʻalati xususiyatli bir guruh zarralar — Kmezonlar va giperonlar kashf qilinishi bilan yakunlandi. Keyingi tadqiqotlar Elementar zarracha tezlatkichlarida oʻtkazilib, yuzdan ortiq yangi Elementar zarracha va ularning antizarralari kashf qilindi. Jumladan, P. Pauli 1930 yilda nazariy , 1953 yilda F.Raynes va K. Kouen tajribada qayd qilgan neytrino (neytral zarra)ning ikki xili — elektron neytrinosi US va myuon neytrinosi V mavjudligi aniqlandi.
Juda qisqa vaqt yashovchi rezonans Elementar zarracha qayd qilindi. Elementar zarrachaning xilma xil xususiyatlarini ifodalash uchun qator yangi kvant sonlari (mas, lepton zaryadi, barion zaryadi, giperzaryad, ajiblik, maftunlik va h.k.) kiritildi.
Elementar zarracha nazariyasining yaratilishi maydonning kvant nazariyasinn rivojlantirish yoʻli bilan bordi. Elementar zarrachaning massasi t, elektr zaryadi £>, yashash vaqti t va spini 1 ularning umumiy xarakteristikalaridir. Elementar zarracha yashash vaqtiga qarab barqaror (">), kvazibarqaror (yoki metabarqaror, yaʼni barqarordan keyingi; >>10~22— 10~24sek) guruhiga ajraladi. Elementar zarracha spini Plank doimiysi N ning butun yoki yarim butun soniga teng . Bir xil zarralardan tashkil topgan ansamblda spin qiymati Elementar zarracha statistikasini ifodalaydi (V. Pauli, 1940). Yarim butun spinli Elementar zarracha — fermionlar Fermi — Dirak statistikasiga, butun spinli Elementar zarracha — bozonlar esa Boze — Eynshteyn statistikasiga boʻysunadi. Jumladan, eng yengil zarralar ikki tipdagi lepton zaryadi ga; elektron va elektron neytrinosi — elektron lepton zaryadiga, manfiy zaryadli myuon va myuon neytrinosi — myuon lepton zaryadiga ega. Leptonlardan ogʻir zarralar — adronlar uchun lepton zaryadlari nolga teng . Adronlar maxsus barion zaryadi (V) bilan ifodalanadi. V=+1 boʻlgan adronlar barionlar, V=0 boʻlgan adronlar mezonlar deb yuritiladi (barionlarga proton, neytron, giperonlar, barion rezonanslari; mezonlarga k va L^mezonlar, bozon rezonanslari kiradi).
Elementar zarrachaning oʻzaro taʼsirlashuv jarayonlarida tugʻilish va yoʻqolish (yutilish) xususiyati ularning eng muhim xossasidir. Elementar zarrachada oʻtadigan hamma fizik jarayonlar ularning tugʻilish va yoʻqolish aktlari orqali oʻtadi. Elementar zarrachada tugʻilish va yoʻqolishning mavjudligi Elementar zarracha elementar emasligini, ularning tarkibiy tuzilish xarakteri oʻzaro taʼsirlashuv jarayonlaridagina namoyon boʻlishini koʻrsatadi.
Atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi atom yadrosining strukturasini, yadroviy kuchlarning xususiyatlarini , yadroviy reaksiyalarda va parchalanishda yadrolarinng o’zgarish va aylanish qonunlarini yadroviy nurlanishni modda bilan o’zaro ta’sirini va elementar zarrachalarini o’rganadi . Yadro fizikasi fransuz fizigi Bekkerel 1896 yilda uran tomonidan moddalarga kuchli kiruvchanlik qobiliyatiga ega bo’lgan nurlanish o’z – o’zidan chiqarilganini kashf qilgandan boshlab rivojlana boshladi. Bu nurlarnishni magnit maydonda og’ish harakterini tekshirib , Rezerford Ular uchta komponentadan iborat ekanligini aniqladi: nurlar musbat zaryadlangan zarrachalar oqimi , nurlar manfiy zaryadlangan zarrachalar oqimi va nurlar fotonlar oqimi. Keyinchalik ma’lum bo‘ldiki, nurlar ichki elementar musbat zaryad olib yuruvchi, massasi geliy atomi yadrosini massasiga yaqin bo’lgan zarrachalardan tuzilgan ekan , nurlar esa tez harakatalanuvchi elektronlar oqimidan iborat, nurlar esa o’zini rentgen nurlari kabi tutar ekan. Rezerford tajribaga asosan, 1911 yilda atomni yadro modelini taklif qildi. Bu modelga asosan atom og’ir musbat zaryadlangan yadro va undan minglab marta engil bo’lgan elektronlardan iborat. Elektronlar yadro atrofida aylanadilar va uni yaqinida elektr kuchlari bilan ushlab turiladilar. Atomlar elektr neytral, atom nomeri Z yadro zaryadi va elemenlarni ximik xususiyatlarini aniqlaydi. 1919 yilda Rezerford turli moddalar yadrolarini zarrachalar bilan bombordimon qilganida Ularni parchalanishini kuzatdi . Bu holda yadrodan bir karrali musbat zaryadlangan, vodorod atomi yadrosi massasiga teng, elektron massasidan 1836 marta katta bo’lgan zarracha o’chib chiqqan. Natijada turli yadrolar tarkibida vodorod yadro mavjudligi isbotlandi, ular protonlar deb ataldi. 1930 yilda Bote va Bekker berilliyga zarrachani ta’sir qildidirib o’ndan kuchli kiruvchanlik qobiliyatiga ega nurlanish chiqishini aniqladilar. Bu nurlar nurlar edi. Iren Jolio-Kyo’ri va Frederik Jolio agar nurlanish ro’parasiga parafin joylashtirilsa, parafindan katta energiyali protonlar uchib chiqishini kuzatdilar. 1932 yilda Chedvik massasi proton massasiga yaqin, elektr neytral zarracha mavjudligini isbotladi . Bu zarracha neytron deb ataldi.
Bu kashfiyotdan keyin, darhol bir-biridan mustaqildi ravishda Geyzenberg va Ivanenko yadro proton va neytronlardan tuzilgan, Ularni to’la soni yadro massasini aniqlaydi, degan gipotezalarni aytishdi. Yadro ichida proton va neytronlar yadro kuchlari vositasida ushlab turiladi. 1932 yil oxirida Anderson va Milliken kosmik nurlarda elektron massasiga teng, zaryadi unga qarama-qarshi, Ya’ni musbat zaryadga ega bo’lgan zarracha pozitronni kashf qiladilar. Elektronlarni nurlanish spektri uzluksiz harakterga ega ekanligi, Ularni o’rtacha energiyasi parchalanishda yadro chiqaradigan energiyaga nisbatan etarlicha kichikligi isbotlandi. Pauli yana bitta gipotezani, Ya’ni kuchli kiruvchanlikka ega neytral zarracha neytrino mavjudligini asoslab berdi. Bunday zarracha parchalanishda yadrodan chiqayotib, elektronlar bilan birga qo’shimcha energiya olib yuradi. Neytrino haqidagi gipotezaga asosan, Fermi zarrachalarni o’zaro ta’sirlarini yangi tipini o’zaro ta’sir yoki kuchsiz o’zaro ta’sirlari mavjudligini gipoteza tarzida aytdi. Bu o’zaro ta’sir parchalanishga, Ya’ni yadroda neytronni protonga aylanib, elektron va neytrino uchib chiqishiga olib keladi.

1934 yilda I.E. Tamm parchalanish sodir bo’lish faktidan neytron va proton orasida qandaydir kuchlar mavjudligi va bu kuchlar juda kuchsiz bo’lib,yadroni turg’unligini ta’minlay olmasligi kelib chiqishini ko’rsatdi. 1935 yilda Yapon fiziki Yukava, bu g’oyani rivojlantirib, yadro kuchlarini qandaydir zarrachalar- yadro kuchlari maydonini kvantlari bilan almashtirish mumkin ekanligini ko’rsatdi. Ular elektron massasidan 200-300 tartibga katta massaga ega bo’ladilar. 1938 yilda bunday zarrachalar kosmik nurlarida topildi va mezon deb nom oldi. Bu zarrachalarni xususiyatlarini o’rganish shuni ko’rsatdiki,ular yadroviy o’zaro ta’sirni olib yuruvchi emas,ularni o’zi yadro zarrachalari bilan kuchsiz o’zaro ta’sirlashadi. 1947 yili Pauell kosmik nurlarida yadro aktiv zarralarini mezonlarni kashf qildi, ularni massasi ga teng bo’lib,yadro kuchlari maydonini kvantlari hisoblanadi. Shunday qilib nuklonlar orasidagi yadro kuchlarini mavjudligi asosida yadro kuchlari maydoni orqali sodir bo’ladigan o’zaro ta’sir yotadi va mezonlar va boshqa mezonlar bu maydonlarni kvantlari hisoblanadi.Nuklonlar orasidagi o’zaro ta’sirni o’rganish ishlari zarrachalarni sun’iy ravishda tezlatish usullari ochilgandan keyin tez rivojlanish ketdi. 1944 yilda Veksler va 1945 yilda Makmillan yangi siklik qurilmalar ustida ish boshladilar.1958 yilda Rossiyada 10 Gev energiyagacha, 1960 yilda 30 Gev gacha zarralarni tezlashtiruvchi 1932 yilda Kokraft va Uolton tezlashtirilgan protonlar dastasi olinadigan qurilmani o’rnatdilar. Bunday tezlashtirilgan protonlar bilan turli moddalardan iborat nishonlarni bombardimon qildirishganda yadrolarni parchalanish jarayonlari kuzatildi. Keyinchalik elektronlar, deytonlar, zarrachalarni tezlashtiruvchi qurilmalar yaratildi, natijada fiziklar atom yadrosiga ta’sir qildiruvchi quvvatli vositaga ega bo’ldilar. 1939 yilda Gann va Sitrassman uranni neytronlar bilan nurlantirib ancha engil elementlarni hosil b o’lishini kuzatdilar. Og’ir yadro neytronlar ta’sirida bo’linishini, bu bo’linish ikkilamchi neytronlarni va katta miqdorda energiya chiqarish bilan sodir bo’lishini aniqladilar. 1955 yil antiproton,1956 yilda antineytron kashf qildindi. Elementar zarrachalar dunyosi uzluksiz kengayib boraverdi proton massasidan katta massali giperonlar, elektron neytrinosi, myo’on neytrinosi kashf qilindi. Hamma elementar zarrachalar tug’ilishi o’lishi, boshqa elementar zarrachalarga aylanishlari mumkinligi aniqlandi. Zarrachalar nurlanishga aylanishi va aksincha yoro’glik kvantlari zarrachalar hosil qildirishi kuzatildi, hozirgi vaqtda 200 dan ko’prok elementar zarrachalar mavjud.Mikrodunyo hodisalarini tadqiq qildirish, atomlar va elementar zarrachalar makrodunyo qonuniyatlaridan farq qiladigan qonuniyatlarga bo’ysunishini ko’rsatdi. Bu Mikrodunyoda boshqa o’lchamlar, tezliklar energiya masshtablariga o’tish bilan bog’liqdir. Makrodunyo qonunlari mikrodunyoning umumiy qonunlarini xususiy yoki chegaraviy holatlari hisoblanadi.
2) Elementar zarrachalar dunyosi uchun harakterli bo’lgan kattaliklarni masshtablarini ko’ramiz.