O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi ajiniyoz nomidagi nukus davlat pedagogika instituti fizika-matematika fakulteti
–§. Elementar zarralar va ta’sir turlari
Yüklə 0,79 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
2.4–§. Elementar zarralar va ta’sir turlari.
Elementar zarralarning kuchsiz va gravitatsion o‘zaro ta’sirlashuvi. Yuqorida eslatganimizdek, mikrodunyoda u yoki bu xodisaning o‘tish vaqti zarralar «xayotida» asosiy ko‘rsatkichlardan biri bo‘lib xizmat qildi. Zarralarda bo‘ladigan xarakterli jarayonlar kuchli o‘zaro ta’sir ostida 10 -22 —10 -23 s ichida yuz bersa, elektromagnit o‘zaro ta’sir ostida 10 -16 —10 -17 s ichida yuz berady. Bundan xam sekinrok (taxminan 10 -10 s dan o‘nlab minutgacha) jarayonlar zarralariing kuchsiz o‘zaro ta’siri ostida o‘tadi. Kuchsiz o‘zaro ta’sir kuchli o‘zaro ta’sirga nisbatan 10 14 marta zaifroqdir. Lekin shunga qaramasdan oxirgi o‘n yillikda fizikadagi muxim kashfiyotlar xuddi ana shu o‘zaro ta’sir bilan bog‘liq. Kuchsiz o‘zaro ta’sirni yaqqol ko‘z oldimizga keltirish uchun kuchli elektromagnit va kuchsiz o‘zaro ta’sirlarni birma-bir tabiatda yo‘q deb faraz qilaylik. Agar kuchli o‘zaro ta’sir bo‘lmaganda edi, pi-mezonlardan yengilroq zarralarda va ular bilan bog‘lik bo‘lgan fizik xodisalarda aytarli o‘zgarishlar bo‘lmasdi. Lekin og‘ir zarralar butunlay bo‘lmas yoki mutlaqo boshqa zarralardan iborat bo‘lar edi. Shuning uchun dunyo yaxlit xolda butunlay boshqacha bo‘lardi. Elektromagnit o‘zaro ta’sir bo‘lmaganida esa tabiatda pi- mezonlardan og‘ir zarralargina qolar edi. Massasi deyarli bir xil, lekin faqat zaryadlari bilan farq qiladigan zarralarni bir-biridan endi ajratib bo‘lmas edi (masalan, protonni neytrondan, uchala pi-mezonlarni bir-biridan va xokazo). Atom va undan ham katta masshtablarda (10 -10 m) dunyo o‘zgarib ketardi. Atom ham, molekula ham, yorug‘lik ham, jism ham bo‘lmasdi. Biroq kuchsiz o‘zaro ta’sir bo‘lmasa, zarralardan faqat neytrino (ν) bo‘lmaydi, xolos. Qolganlari aytarli o‘zgarmaydi. Yadrolar, atomlar, molekulalar, kristallar avvalgidek mavjud bo‘ladi. Barqaror zarralarning soni, binobarin, atomlar darajasidan tortib materiyaning tuzilish shakllari ancha ko‘p bo‘lardi. Kuchsiz o‘zaro ta’sirning yo‘qligi atomlar, molekulalar, jismlar tuzilishi nuqtai nazaridan aytarli o‘zgarishga olib kelmas edi. Aksincha, dunyo juda turli-tuman bo‘lardi. Kuchsiz o‘zaro ta’sirning mavjudligi ba’zi bir zarra va jismlarning ba’zi tuzilish formalarini beqaror qiladi. Shunday qilib, kuchsiz o‘zaro ta’sir ko‘proq zarralarning parchalanishi bo‘yicha 30 «mutaxassis» dir. Masalan, myu-mezonlar zaryadli pi-mezonlar, neytron va boshqa bir gurux og‘ir zarralarning parchalanishi faqat kuchsiz o‘zaro ta’sir orqaligina ro‘y beradi. Kuchsiz o‘zaro ta’sir jarayonlarining bunchalik xilma-xilligiga qaramasdan ularning hammasi uchun kuchsiz o‘zaro ta’sir doimiysi bitta 14 4 2 10 5 mc c G (3.4.1) mc parchalanuvchi zarraning kompton to‘lqin uzunligi, G — neytronning parchalanish jarayoni uchun bog‘lanish doimiysi ( 1 c bo‘lgan birliklar sistemada G massa (ya’ni uzunlik) kvadratiga teskari birlikka ega). Kuchsiz o‘zaro ta’sir doirasining radiusi eng qisqa bo‘lib, taqriban 10 -19 m ga teng. Kuchsiz o‘zaro ta’sirning agenti (ya’ni o‘zaro ta’sirni tashuvchi zarra) vektor mezonlar (W) deyiladi. Kuchsiz ta’sir zarralar bir-biri bilan o‘zaro og‘ir W-mezonlarni almashish natijasida vujudga keladi degan nazariya mavjud. Kuchsiz o‘zaro ta’sir jarayoni xaqida keyinroq batafsil to‘xtalib o‘tamiz. Kuchsiz o‘zaro ta’sir kuchli va elektromagnit o‘zaro ta’sirlarga qaraganda kamroq simmetriyaga ega, ya’ni saqlanish qonunlari ko‘proq buziladi. Hozircha kuchsiz o‘zaro ta’sirda mikrodunyodagi jarayonlarning o‘ngni chap bilan, chapni o‘ng bilan, zarrani antizarra bilan, antizarrani zarra bilan almashtirishga nisbatan bo‘lgan simmetriyasi buzildi. Kuchsiz o‘zaro ta’sir o‘ngni chap, zarrani antizarra bilan almashtirishdan iborat murakkab simmetriyaga ham ega emas. Gravitatsion o‘zaro ta’sir biz bilgan o‘zaro ta’sirlar ichida eng zaifidir. Tabiatda mavjud to‘rtta o‘zaro ta’sir ichida zarralarning o‘zaro gravitatsiya ta’siri uchun xarakterlovchi vaqtning kattaligi (10 17 s) va unga xos ta’sir kuchining juda kichikligi (10 - 40 ) sababli deyarli xozirgacha elementar zarralar nazariyasida e’tiborga olinmaydi. Gravitatsion o‘zaro ta’sirning zaifligini kuyidagi oddiy tadjribadan ravshan bilish mumkin. Kichik metall jism olib uni kichik balandlikdan tushirib yuboramiz. U butun Yer massasidan xosil bo‘lgan gravitatsiya maydoni ta’sirida yerga tushadi. Endi kichik magnitni shu metall jismga yaqin keltirsak, u yerdan ko‘tarilib magnitga tortiladi. 31 Bundan ko‘rinadiki, kichkina magnitning maydoni butun Yer massasi vujudga keltirgan gravitatsiya maydonidan kuchlirok ekan. Elektromagnit va gravitatsiya kuchlari orasida xuddi shunday munosabat elementar zarralar uchun ham xarakterlidir. Gravitatsion o‘zaro ta’sir o‘zining uchta muxim xususiyatiga: cheksiz katta ta’sir doirasiga egaligi, absolyut universalligi va xar qanday ikki massa o‘rtasidagi ta’sir kuchi ishorasining bir xilligiga asosan butun Koinotda, astronomik masshtabda katta rol o‘ynaydi. Uchinchi xususiyatiga asosan gravitatsion o‘zaro ta’sir kuchi shu ta’sirdagi jismlarning massalari ortishi bilan tez ortadi. Shu sababli elementar zarralar nazariyasining oxirgi yutuqlari shuni ko‘rsatadiki, gravitatsion o‘zaro ta’sir katta energiyaga ega bo‘lgan zarralar «xayotida» munosib o‘ringa ega bo‘lishi mumkin. Xaqiqatan ham (3.2.2) formulaga asosan katta energiyaga tezlatilgan zarralarning xarakat massasi ortishi bilan gravitatsion o‘zaro ta’sir sezilarli bo‘lishi mumkin. Elementar zarraning gravitatsiya maydoni bilan o‘zaro ta’siri qanday yo‘l bilan yuz beradi? Elektromagnit maydonga qiyos qilib gravitatsion o‘zaro ta’sir gravitonlar deb ataluvchi zarralar vositasida vujudga keladi deb xisoblanadi. Xar qanday jism, zarralar o‘zidan gravitonlar chiqarib turadi. Gravitonning massasi (tinch xolat massasi) 10 -39 —10 - 42 MeV ga, ya’ni deyarli nolga teng, xarakat tezligi yorug‘lik tezligidan bir oz kam, spini ikkiga teng. Gravitonning to‘lqin uzunligi 10 26 m. Bu qattalik Koinotning radiusiga teng keladi. Gravitatsion o‘zaro ta’sirni xarakterlovchi vaqt va gravitonlar to‘lqin uzunligining cheksiz kattaliklaridan gravitatsion o‘zaro ta’sirning butun olam bo‘ylab deyarli so‘nmasdan tarqalishi kelib chiqadi. Shunday qilib, gravitatsiya maydoni bilan o‘zaro ta’sirda bo‘ladigan har qanday zarra uchun gravitonlar har doim realdir. Real gravitonsiz hech qanday holatning bo‘lishi mumkin emas. Shuning uchun ham gravitatsiya vakuumining mavjudligi haqidagi masala mazmunga ega emas. Bu fikr har qanday o‘zaro ta’sirda ham ishtirok qiluvchi gravitatsiya maydoni universal ekanligini ko‘rsatadi. |