Yadro fizikasi kafedrasi

 

---

Standart model: chiroyli, ammo unchalik to’g’ri bo’lmagan nazariya 
Bu supersimmetriya bo'yicha uchta seriyaning birinchi qismi bo'lib, ko'pchilik standart 
modeldan tashqariga chiqishi mumkin deb hisoblaydi. Avval standart model nima 
ekanligini tushuntiramiz va uning cheklovlarini ko'rsatamiz. Keyin biz 
supersimmetriyani kiritamiz va u standart modelning asosiy kamchiliklarini qanday 
tuzatishini tushuntiramiz. Nihoyat, biz eksperimental fiziklarning CERN dagi “Katta 
adron kollayderi”da qanday qilib “superzarralar”ni kashf etishga harakat qilayotganini 
ko‘rib chiqamiz. 
Standart model materiya nimadan iboratligi va u qanday birlashganini tavsiflaydi. U 
ikkita asosiy g'oyaga tayanadi: 1) barcha moddalar zarralardan iborat va 2) bu zarralar 
asosiy kuchlar bilan bog'liq bo'lgan boshqa zarralarni almashish orqali bir-biri bilan 
o'zaro ta'sir qiladi. 
Moddaning asosiy tashkil etuvchilari fermionlar, kuch tashuvchilari esa bozonlardir.
Ushbu ikki sinfning nomlari ularning aylanish tezligiga yoki burchak momentiga 
ishora qiladi. Quyidagi diagrammada ko'rsatilganidek, fermionlar spinning yarim 
butun qiymatlariga ega, bozonlar esa butun son qiymatlariga ega. 
Fermionlar ikki oilada bo'ladi. Leptonlar oilasi olti a'zodan iborat bo'lib, ularning eng 
mashhuri elektrondir. Kvarklar oilasida oltita kvark mavjud. Yuqori va pastga 
kvarklar proton va neytronlar ichida joylashgan. O'n ikkita fermion materiyaning 
qurilish bloklari bo'lib, ularning har biri ½ spin qiymatiga ega. 
Bu zarralar bir-biri bilan asosiy 
kuchlar orqali o'zaro ta'sir qiladi.
Har bir kuch bir yoki bir nechta 
kuch tashuvchisi bilan birga 
keladi. Yadro kuchi glyuon bilan 
birga keladi va proton va 
neytronlar ichidagi kvarklarni 
bog'laydi. Foton elektromagnit 
kuch bilan bog'liq. Zaif o'zaro 
ta'sir 
radioaktivlik 
uchun 
javobgardir. U, Z va W bozonlari 
bilan birga keladi.Hammasini 
spini 1 ga teng. 
3-rasm. Standart modelning elementar zarralari 
Asosiy nuqta: moddaning tashkil etuvchilari, spinni kasr sonlar bo'lgan fermionlar va 
kuch tashuvchilari, spinlari butun qiymatlari bo'lgan bozonlar mavjud. 

---

 Standart model juda sodda va juda kuchli.Bularning barchasini matematik tarzda 
ifodalovchi murakkab tenglamalar mavjud. Bu tenglamalar nazariyotchilarga juda aniq 
bashorat qilish imkonini beradi. So'nggi besh o'n yillikda zarrachalar fizikasi 
laboratoriyalarida o'lchangan deyarli har bir miqdor prognoz qilingan qiymatga to'g'ri 
keladi, eksperimental xato chegaralari ichida. 
Xo'sh, standart modelda nima noto'g'ri? Umuman olganda, butun model yuqori 
energiyada mustahkamlikka ega emasligini ya’ni yuqori energiyalar uchun o’rinli 
emas deb aytish mumkin. Biz past energiyada turli hodisalarni kuzatar ekanmiz, shu 
paytgacha qilganimizdek, barchasida to'g'ri ishlaydi.Ammo tezlatgichlar tobora 
kuchayib borayotgani sababli, biz Katta portlashdan ko'p o'tmay mavjud bo'lgan 
energiya darajasiga erishmoqchimiz, ya’ni bu yerda standart model tenglamalari 
silkinib keta boshlaydi(ishlamay qoladi). Bu past va yuqori tezlikda fizika qonunlariga 
o'xshaydi. Yorug'lik tezligiga yaqin harakatlanuvchi zarrachani Nyuton tomonidan 
chiqarilgan oddiy mexanika qonunlari bilan tasvirlab bo'lmaydi.Uning harakatini 
tasvirlash uchun maxsus nisbiylik kerak. Standart modelning asosiy muammolaridan 
biri shundaki, u to'rtta asosiy kuchlardan biri bo'lgan tortishish kuchini o'z ichiga 
olmaydi. Model, shuningdek, nega tortishish kuchi elektromagnit yoki yadroviy 
kuchlardan ancha zaif ekanligini tushuntirib bera olmaydi. 
Asosiy kuchlar kuchidagi bu katta farq "ierarxiya muammosi" ning bir tomonidir.
Bu, shuningdek, elementar zarralar uchun massaning keng diapazoniga ishora qiladi.
Yuqorida ko'rsatilgan jadvalda biz elektronning muondan taxminan 200 marta va 
taudan 3500 marta engilroq ekanligini ko'ramiz. Kvarklar uchun ham xuddi shunday: 
yuqori kvark yuqori kvarkdan 75 000 marta og'irroq.Nega materiyaning qurilish 
bloklari orasida massalar spektri shunchalik keng?Tasavvur qiling-a, bir xil 
o'lchamdagi g'ishtlardan iborat Lego to'plami bor! 
Ierarxiya muammosi Xiggs bozon massasi bilan ham bog'liq. Standart modelning 
tenglamalari asosiy zarralar orasidagi munosabatlarni o'rnatadi. Masalan, 
tenglamalarda Xiggs bozonining asosiy massasi bor, unga nazariyotchilar u bilan 
o'zaro ta'sir qiluvchi har bir zarracha uchun tuzatish kiritadilar. Zarracha qanchalik 
og'ir bo'lsa, tuzatish shunchalik katta bo'ladi. Yuqori kvark eng og'ir zarra bo'lib, u 
nazariy Xiggs bozon massasiga shu qadar katta tuzatish kiritadiki, nazariyotchilar 
o'lchangan Xiggs bozonining massasi qanday qilib topilgan bo'lsa, shunchalik kichik 
bo'lishi mumkinligiga hayron bo'lishadi. Bu hali ochilmagan boshqa zarralar 
mavjudligini va modelni o'zgartirishini ko'rsatadi. Bunday holda, yuqori kvarkdan 
Xiggs massasiga tuzatishlar boshqa gipotetik zarralar tomonidan bekor qilinishi va 
kuzatilgan past Higgs bozon massasiga olib kelishi mumkin. Supersimmetriya 
shunchaki bunday zarrachalarning mavjudligini taxmin qilish uchun sodir bo'ladi. 

---

Va nihoyat, standart model faqat ko'rinadigan materiyani tasvirlaydi, ya'ni biz 
atrofimizdagi Yerda, shuningdek, yulduzlar va galaktikalarda ko'radigan barcha 
moddalardir. Ammo koinotda oddiy materiyaga qaraganda taxminan besh baravar 
ko'p "qorong'u materiya" borligini ko'rsatadigan ko'plab dalillar mavjud. Qorong'u 
materiya hech qanday yorug'lik chiqarmaydi, lekin tortishish ta'sirida o'zini namoyon 
qiladi. Standart modeldagi barcha zarralar orasida hech biri qorong'u materiyaning 
xususiyatlariga ega emas. Shunday qilib, standart model koinotning mazmuni haqida 
to'liq bo'lmagan tasvirni beradi, ammo supersimmetriya bu muammoni hal qilishi 
mumkin. 
Paulin Gagnon