O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS
TA’LIM VAZIRLIGI
BUXORO DAVLAT UNIVERSITETI
Fizika –matematika fakulteti
“Fizika” kafedrasi
5140200 - “Fizika” ta’lim yo’nalishi bo’yicha bakalavr darajasini olish uchun
Pardayeva Muazzam Xushvaqt qizi
“Bozon zarrachasi kashf qilinishi XXI asr fani rivojida tub burilishdir”.
BITIRUV MALAKAVIY ISHI
“Ish ko’rildi va himoyaga Ilmiy rahbar:______katta o’qituvchi M.N.Narzullayev
ruxsat berildi” “_____” ___________2017 y.
Kafedra mudiri _____f-m.f.n. B.E.Niyazxanova Taqrizchi: _____ Bux MTI fizika kafedrasi
Dotsenti. F.m.n.M.R.Jumayev
“____” __________2017 y. “_____” __________2017 y.
“Himoya qilishga ruxsat berildi”
Fakultet dekani __________ prof. SH.M. Mirzayev
“_______” ______________ 2017 y.
Buxoro-2017y.
MUNDARIJA
KIRISH 2
1-BOB . Katta adron kollayderni qurib ishga tushirilishi Fizika fani taraqqiyotida oltin davrning boshlanishi. 6
1.1. Katta adron kollayderni qurilishidan asosiy maqsad va unda o’tkazilgan dastlabki tajriba natijalari. 6
1.2.Tabiatdagi mavjud fundamental o’zaro ta’sirlar qatorida gravitatsiya o’zaro ta’sirlari o’rni. 15
1.3. XIGGS bozonini izlash uchun asosiy tadqiqotlar g’oyasi nimadan iborat bo’lgan. 21
Xulosalar. 28
2-BOB. Olamning hozirgi zamon ilmiy fizik manzarasini tushuntirishda bozonlarning hissasi. 29
2.1. Xiggs bozoni va olam paydo bo’lishining yangicha nazariyalari. 29
2. 2. BOZONLAR va Kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion o`zaro taxsirlar. 40
2.3. Kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion o`zaro taxsirlar 49
Xulosalar. 55
XOTIMA 56
Adabiyotlar 57
ILOVALAR: 59
KIRISH
Tanlangan mavzuning dolzarbligi. . O`zbekiston Respublikasi Prezidenti Shavkat Mirziyoev yangi yil arafasida – 2016 yil 30 dekabr’ kuni mamlakatimizning yetakchi ilm-fan namoyandalari bilan uchrashdi. Bunda Ilm-fan yutuqlari – taraqqiyotning muhim omili mavzusidagi nutqida ”Mamlakatimiz va jamiyatimizning zamon talablari darajasida rivojlanishini ilm-fansiz tasavvur qilish qiyin. Ilm-fan taraqqiyotida fundamental tadqiqotlar muhim ahamiyat kasb etadi. Aynan ular orqali yangi bilimlar o`zlashtiriladi va nazariyalar shakllantiriladi, kelgusi amaliy tadqiqotlar va innovatsion ishlanmalar uchun mustahkam asos yaratiladi” - degan edi. Shu maqsaddan kelib chiqib mamlakatimizda ilm fanni rivojlantirishga katta e`tibor berilayotgan bir vaqtda tabiiy fanlarni zamon yangiliklari bilan boyitib borish asosiy maqsadimiz hisoblanadi.
Tadqiqotlar natijasida shu narsa ma`lum bo`ldiki, Koinotning o`zi bundan 13 mlrd. yil avval «Katta portlash» natijasida paydo bo`lgan va dastlabki davrda mikroskopik o`lchamlarga ega bo`lgan. Shu nuqtai nazarda elementar zarralar xaqidagi xozirgi zamon tajriba qurilmalari yordamida olingan ma`lumotlar Koinot rivojlanishining dastlabki etapidagi fizik jarayonlarni tushunishga yordam beradi. Xususan, tezlatgichlardagi to`qnashuvchi zarrachalarning energiyasi qanchali katta bo`lsa, materiyaning tadqiq etilayotgan qismining o`lchamlari shuncha kichik bo`ladi, shuningdek Koinot evolyutsiyasining ko`rilayotgan davri shunchalik oldinroq bo`ladi. Shunday qilib mikro- va makro-olamlarning uyg’unlashuvi sodir bo`ldi.
Bundan 50 yil avval barcha moddalar atomlardan, ular esa o`z navbatida 3 ta fundamental zarralardan tashkil topganligi ma`lum bo`ldi (musbat zaryadlangan protonlar va elektr jixatdan neytral bo`lgan neytronlar – markaziy yadroni tashkil etadi, manfiy zaryadlangan elektronlar yadro atrofida orbitalar bo`ylab harakatlanadi).
Hozirgi davrga kelib bizga nima ma`lum bo`ldi? eng muhimi shundan iboratki, bizning atrofimizdagi barcha moddalar atomlardan tashkil topgan. Ular tabiatimizning g’ishtlari bo`lib, doimiy harakatda bo`lishadi, katta masofalarda ular bir birlaraga tortishadi va shu bilan birgalikda juda yaqin masofalarda bir birlaridan itarishadi. Ma`lumki, atomning ulchamlari 10-8 cm = 1 Angstremga teng. Ushbu o`lchamlarni ko`z oldiga keltirish uchun qo`yidagini misol sifatida qarash mumkin. Masalan, agar oddiy olmani Yerning o`lchamlarigacha kattalashtirsak. u holda olma atomlarining o`lchamlari olma o`lchamlarining o`ziga teng bo`lib qoladi.
Atomning hamma musbat zaryadi va atomning deyarli butun massasi radiusi 10-13 cm tartibida bo`lgan juda kichik xajm ichida mujassamlashgan musbat yadrodan iborat va atom yadrosi atrofida esa 10-8 cm. tartibda bo`lgan masofalarda orbitalar bo`ylab manfiy zaryadlangan elektronlar harakatlanadi. elektronning o`lchamlarini xozirgacha o`lchash imkoni bo`lmadi. Faqat shu narsa ma`lumki uning radiusi 10-16 cmdan kichik. Yadroning ulchamlari esa 10-13 cm ga teng. O`z navbatida yadrolar protonlar va neytronlardan tashkil topgan. elektron proton va neytrondan 2000 marta engilroqdir. endi yana bir savol tug’iladi. Proton va neytronlarning o`zlari nimalardan tashkil topgan? Javob ma`lum: ular kvarklardan tashkil topishgan. elektron-chi nimadan tashkil topgan? Hozircha bu savolga javob yo`q.
Yuqorida qayd etilgan tabiatning barcha jarayonlari Koinotda sodir bo`ladi. Koinotning ulchamlariga esa 1028 sm ga teng, bu esa 1010 yorug’lik yiliga teng. Bir yil davomida yorug’lik bosib o`tadigan masofa yorug’lik yili deb ataladi va u 9,5 1012 km yoki tahminan 1018 sm ga teng. Yerdan Quyoshgacha bo`lgan masofa 1,5 1013 sm (150 mln km) ga teng, Yerning radiusi esa 6,4 108 sm (6400 km). Koinotdagi protonlar va neytronlarning soni tahminan 1078-1082 sm teng. Quyosh tarkibida taxminan 1057 protonlar va neytronlar mavjud. Erni o`zida esa ularning soni 4 1051 ga teng. Tabiatning barcha narsalari atomlardan tashkil topgan, shu jumladan biz va sizlar ham.
Tabiatdagi atomlar bilan ajralmas holda o`zarota`sirlar tushunchasi ham mavjud. Qattiq jismda atomlar bir birlari bilan nima orqali bog’langan? Nima sababdan bizning Yer sayyoramiz Quyosh atrofida yopiq orbita bo`ylab harakatlanib undan uchib ketmaydi? Nima uchun yadrodagi protonlar, ya`ni musbat zaryadlangan zarrachalar, elektr jixatdan bir biridan itarishadi va ular bir biridan uzoqlashmaydi? Ularni qanday kuchlar birga ushab turadi? Tabiatda hozirgi paytda 4 hil o`zarota`sir kuchlari mavjud.
Bitiruv malakaviy ishining maqsadi: . Mavjudligi Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadigan bozon zarralarini qayd qilinishini nazariy jihatdan tushuntirish va amaliyotda qayd qilinish jarayonini tadqiq qilish.
Bitiruv malakaviy ishining vazifasi: Tadqiqot ishini amalga oshirish uchun quyidagi vazifalarni hal qilish kerak bo`ladi:
bozon zarralarini qayd qilinishini mavjud bo`lishini nazariyabtenglamalarini yechimi sifatida baholash,
bozon zarralarini qayd qilinishinishini ilmiy jihatdan tushuntirish,
bozon zarralarini qayd qilinishinishini yerda qurilgan zamonaviy qurilmalar Katta Adron Kollayder(KAK) yordamiada qayd qilinishini tadqiq qilish,
bozon zarralarini qayd qilinishinishini zamonaviy (KAK) qurilmalar yordamiada qayd qilinishini baholash,
Bitiruv malakaviy ishining o’rganilganlik darajasi: Max Camenzind, Compact Objects in Astrophysics, Springer, T. Padmanabhan, Theoretical Astrophysics, Volume I-III, Cambridge University Press, L. Rezzolla, O. Zanotti, Relativistic Hydrodynamics, Oxford University Press,Bochkarev N.G.b Magnitnie polya v kosmose asarlarida atroflicha bayon qilingan.
Bitiruv malakaviy ishining predmeti.Mavjud adabiyotlar, internet ma`lumotlari, nazariy fizika kitob va ilmiy jurnallari ma`lumotlarini taxlil qilish jarayoni.
Bitiruv malakaviy ishining ob`ekti KAKda bozon zarralarini qayd qilinishini haqidagi ma`lumotlarni taxlil qilish asosida olamning haqiqiy ilmiy manzarasini shakllantirish metodikasini ishlab chiqish jarayoni.
Bitiruv malakaviy ishining ilmiy farazi : Agar bozon zarralarini qayd qilinishini fizikada samarali foydalanish tizimli ta`minlansa, o`quvchining nazariy olgan bilimi, amaliy ko`nikma va malakalari shakllanadi, mantiqiy fikrlash, abstrakt tafakkuri rivojlanadi, o`qitish mazmuni va sifati samaradorligi ta`minlanadi.
Bitiruv malakaviy ishining yangiligi: bozon zarralarini qayd qilinishini mavjudligi ilmiy dalillar asosida mukammal yagona ilmiy dunyoqarashni shakllantirish uchun metodika ishlab chiqilganligi.
Bitiruv malakaviy ishining amaliy ahamiyati. Olam tuzilishining yagona ilmiy manzarasini shakllantirishda amaliy ahamiyatga ega.
Bitiruv malakaviy ishining nazariy-metodologik asosi bo`lib, ilmiy bilish jarayoni, prezident asarlari, mavjud adabiyot va darsliklar va ma`lumotlarni komp’yuterda taxlil qilish jarayoni.
Bitiruv malakaviy ishining metodlari.Mavjud ma`lumotlarni o`rganish asosida ilmiy xulosalar qilish va tavsiyalar ishlab chiqish.
Bitiruv malakaviy ishining tarkibi va hajmi: Bitiruv malakaviy ishi kirish, oltita paragraf, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar ro’yxatidan iborat bo’lib, kirish qismida ishning mohiyati qisqacha yoritilgan. Birinchi paragrafda mavzu haqidagi boshlang’ich tushunchalari keltirilgan. Ikkinchi paragrafda assosiy matn asosida yagona ilmiy dunyoqarashni shakllantirish metodlari bayon qilingan Chizmalar shaxsiy kompyuterlardan foydalanilgan holda bir necha dasturlar yordamida olingan.
Bitiruv malakaviy ish qismidan, 2 ta bob, 6 ta paragraf, 65-bet hajimda rasmiylashtirilgan.
1-BOB . Katta adron kollayderni qurib ishga tushirilishi Fizika fani taraqqiyotida oltin davrning boshlanishi. 1.1. Katta adron kollayderni qurilishidan asosiy maqsad va unda o’tkazilgan dastlabki tajriba natijalari.
2008 yilning 10 sentyabr kuni Toshkent vaqti bilan 12.30 da «Yevronyus» telekanali orqali Shvetsariya va Frantsiya chegarasida 10 milliard dollar sarf-xarajat asosida bunyod etilgan misli ko‘rilmagan darajada katta quvvati bo‘lgan elementar zarrachalar tezlatgichi - Katta adron kollayderi (KAK) ishga tushirilishi to‘g‘ridan-to‘g‘ri efirga uzatildi. KAK fizikaning oltin davrini ochib berishiga hamda olamning barpo bo‘lishi borasidagi ko‘pgina jumboqlarni yechishiga katta umid bog‘langan.
Katta adron kollayder (Large Hadron Collider - KAK) dunyodagi eng katta Yevropa yadro fizikasi laboratoriyasi - CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire)da qurildi. Bu qurilma elementar zarrachalarning tezlatgichi bo‘lib, u elementar zarrachalarning o‘zaro ta'sirini o‘rganish uchun insoniyat tomonidan barpo qilingan tarixdagi eng katta qurilmadir. KAK CERNdagi Katta elektron-pozitron kollayderi (Large Electpon Positron (LEP sollider)ning o‘rnini olib o‘rtacha 100 metr chuqurlikdagi uzunligi 27 km. bo‘lgan tunnelda joylashgan. U protonlarning 7 Tev (Terra elektronvolt) energiyagacha 2 dastasini bir-biriga qarama-qarshi yo‘nalishda jadallashtirish va so‘ngra ularni bir-biri bilan to‘qnashtirish imkonini beradi. Protonlar to‘qnashganda energiyasi 14 TeV ni (1TeV=1012 eV) tashkil etadi. Energiya shkalasi elektronvolt bo‘laklaridan toki termodiapazonlargacha ortib borar ekan, biz bu jarayonda borgan sari o‘zimizga tanish bo‘lgan olamdan uzoqlashib boramiz va butunlay boshqa bilimlar qamroviga tushib qolamiz. Bular qattiq jism kimyosi va elektronikasi doirasi (eV lar va uning bo‘laklari), yadroviy reaktsiyalar (million eVlar) va o‘tgan asrning ikkinchi yarmida olimlar o‘rgangan milliard eV li diapazonlardir. Termodiapazonda insoniyatni nimalar kutayapti, buni hech kim bilmaydi. KAK faqat proton - proton to‘qnashishini o‘rganish bilangina cheklanib qolmasdan qo‘rg‘oshin kabi og‘ir ionlarning to‘qnashishini ham o‘rganish imkonini beradi va bu to‘qnashishlardagi energiya 1148 TeV gacha yetib boradi. KAKga tushguncha protonlar CERNda mavjud «tezlatgich komplekslari»da tayyorlanadi. 7 TeV energiyali protonlar aylana bo‘ylab harakatlanishi uchun KAK magnit induktsiyasi 8.36 Tesla li magnit maydonini hosil qila oladigan elektromagnitlarga ega bo‘lishi kerak. Buning uchun o‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasidan foydalanishga to‘g‘ri keladi. Elektromagnitlarni tashkil qilgan o‘tkazgichlarda o‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasi vujudga kelishi uchun esa ularni o‘ta past temperaturalarda ushlab turish kerak. Shu sababli KAKning 38000 tonna qurilmalari o‘ta past temperaturada ishlatiladi. Buning uchun bir necha tonna suyuq geliy va vodoroddan foydalaniladi.
1.1-chizma. KAK loyihasi.
1296 o‘ta o‘tkazuvchan elektromagnitlar va 2500 dan ortiq boshqa magnitlar KAKda nurlarning uchishini va to‘qnashishini ta'minlab turadi. Magnitlar og‘irligi yig‘indisi 1.9 million tonnani tashkil qiladi.
Jahondagi minglab fiziklar o‘tgan asr davomida o‘zlarining nazariyalari va eksperimentlari asosida materiyaning ajoyib fundamental manzarasini yaratishdi va u Zarrachalar va Kuchlarning Standart Modeli degan nom oldi. Standart Model bugungi kunda yaxshi tekshirilgan fizik nazariyadir va u ko‘plab turli-tuman hodisalarni tushuntirib va oldindan aytib bera oladi. O‘ta aniq eksperimentlar nazariya oldindan aytib bergan hisob-kitoblarni bir necha bor tasdiqlagan. Lekin shu bilan bir qatorda hali yechilmagan masalalar ham turibdi. Masalan, nega elementar zarrachalar massaga ega va nega ular turli-tuman? Ushbu savolga javob Standart Model doirasida bo‘lgan Higgs (Higgs) - mexanizm g‘oyasida yotgan bo‘lishi mumkin. Unga binoan barcha fazo «Higgs maydon»lar bilan to‘la bo‘lib, ushbu maydonlar bilan o‘zaro ta'sirlashganda zarrachalar ularning massalariga ega bo‘ladi. Higgs maydon bilan kuchli ta'sirlashadigan zarrachalar - og‘ir, kuchsiz ta'sirlashadigan zarrachalar esa yengildir. Nazariyaga binoan Higgs maydon bilan bog‘liq bo‘lgan kamida bitta zarracha - Higgs bozon mavjud. Agar bunday zarracha mavjud bo‘lsa, KAK uni aniqlashga qodir. Boshqa jumboq to‘rtta turli o‘zaro ta'sir kuchlariga aloqadordir. Olam yosh va hozirgiga nisbatan judayam qaynoq bo‘lgan davrlarda bu to‘rttala kuchlar bir kuch ko‘rinishida bo‘lgan. Elementar zarrachalar fiziklari buni bir nazariya doirasida bayon qilish mumkinligiga umid bog‘lashgan va ushbu yo‘nalishda ba'zi yutuqlarga erishishgan. Ikki «elektromagnit» va «kuchsiz» o‘zaro ta'sir 1970 yillarda bir umumiy nazariyaga birlashtirildi va bir necha yillar o‘tgach CERNda o‘z tasdig‘ini topdi hamda Nobel mukofoti bilan taqdirlandi. Lekin eng kuchsiz va kuchli ta'sir («gravitatsiya» va «kuchli»)lar hali yetarlicha tahlil qilinganicha yo‘q. Kuchlarni bir nazariya bilan birlashtirish borasida o‘ziga xos eng yaxshi g‘oya supersimmetriya yoki qisqacha SUSI (Susy) bo‘lib turibdi. SUSY chiqargan xulosalarga ko‘ra har bir ma'lum zarrachaning «suppersimmetrik» o‘xshashi mavjuddir. Agarda nazariya haq bo‘lsa, u holda KAKda supersimmetrik zarrachalar topiladi. KAK antimateriya jumbog‘ini yechib berishi kerak. Ilgari antimateriya bu materiyaning to‘la aksi, go‘yoki materiyani antimateriya bilan almashtirib va natijaga «ko‘zgu» orqali qaralsa, farqiga borib bo‘lmasligi tushunilardi. Hozirda bunday o‘zgartirish ideal bo‘lmasligi va materiya-antimateriya o‘zgartirish stabil emasligi ma'lum. KAK juda ham yaxshi «antimateriya ko‘zgusi» bo‘lishi mumkin va u Standart Modelni shafqatsizlarcha tekshiruvdan o‘tkazadi. KAK yurgizib yuborilganidan so‘ng elementar zarrachalarning jahondagi eng yuqori energiyali tezlatkichi bo‘ladi. AQSh, Batava, Illinoys shtatidagi Fermi nomli tezlatgich Milliy laboratoriyasidagi proton-antiproton Tevatron (Tevatron) kollayderidan va AQSh dagi Brukxeyven laboratoriyasida ishlab turgan og‘ir ionlarning relyativistik kollayderlardan energiya bo‘yicha 7-8 marotaba kuchlilik qiladigan bo‘ladi. To‘qnashayotgan protonlarning energiyasi ularning tinch holatdagi to‘liq energiyasidan 7 ming marotaba kattaroq bo‘ladi va shu bilan bir qatorda zarrachalar dastasining intensivligi ulardagidan 40 marotaba katta bo‘ladi. Protonlar kollayderning aylana shaklidagi barcha 27 km. li uzunligi bo‘ylab taqsimlangan 3 ming igna shaklidagi dasta ko‘rinishida harakatlanadi. Har bir to‘plam 100 milliard protonlarga ega bo‘lib, to‘qnashuv nuqtalarida bir necha santimetrli uzunlikda (igna uzunligida) va diametri 16 mikron bo‘ladi (inson sochi tolasining eng ingichkasining qalinligi). Ushbu ignalar detektorlar joylashgan zonalarda o‘zaro to‘qnashadilar va sekundiga 600 million to‘qnashuv sodir bo‘ladi. Ushbu to‘qnashuvlar (yoki fizika tili bilan aytganda sob?tie-voqea) amalda protonlarni tashkil qiluvchi zarrachalar kvarklar va glyuonlar orasida bo‘ladi. Bunda ular o‘rtasidagi masofa misli ko‘rilmagan darajagacha 10 darajasi minus 18 metrgacha kamayadi. Zarrachalar energiyasi maksimal bo‘lganida birlamchi protonlarda mavjud bo‘lgan energiyaning yettidan biricha qismi, ya'ni 2 TeV energiya ajralib chiqadi. Detektorlarning to‘rtta gigant sistemasi, ularning eng kattasi Parijdagi Notr-Dam soborining yarmini egallagan bo‘lar edi va eng og‘iri Eyfel minorasidagidan ko‘proq temirni o‘ziga jamlagan. Har bir to‘qnashuvda protonlar parchalanib turli tomonlarga kvarklar ko‘rinishida sochilib ketadi va kvarklar yakka holda mavjud bo‘la olmasligi sababli ular bir zum o‘tmay birlashib turli tomonlarga ulkan tezlik bilan sochilayotgan yangi zarrachalarni hosil qiladi va kollayder detektorlari ularning parametrlarini o‘lchab boradi. Detektorlarning o‘lchamlari haddan tashqari katta bo‘lishiga qaramay, ularning elementlari 50 mikron aniqlik bilan montaj qilingan. KAK proekt quvvatiga yetganida unda tsirkulyatsiya qilayotgan zarrachalar energiyasi tezligi 100 km/soat bo‘lgan 900 avtomobilning kinetik energiyasiga yoki 2 tonna suvni qaynatishga yetarli bo‘ladi. Xalqaro loyiha bo‘lgan KAK ning amalga oshishida CERNga a'zo 20 davlat hamda kuzatuvchi sifatida AQSh, Yaponiya, Rossiya, Kanada, Xitoy va boshqa davlatlar ishtirok etyapti. Katta adron kollayderining vujudga kelishida dunyoning barcha yetakchi olimlari, shu jumladan, o‘zbekistonlik fiziklar ham o‘z hissalarini qo‘shgan. U yetti yil davomida qurildi. Unda proton va ionlar yorug‘lik tezligiga yaqin tezlikkacha haydalib o‘zaro to‘qnashtiriladi. Bunda bizning Olam vujudga kelganga o‘xshash holatlar vujudga kelishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, Katta adron kollayderi Katta portlashni va u ro‘y bergandagi hodisalarni «laboratoriya» sharoitida vujudga keltirish uchun qurilgandir. Kollayder ishidagi ikkinchi muhim tomon Olamdagi qora o‘ralar ichidagi sharoitlarning o‘xshashini vujudga keltirishdir.
Bundan tashqari, qora materiya va qora energiya jumbog‘iga javob qidiriladi hamda ularning paydo bo‘lish qonuniyatlari aniqlanadi. Olamdagi eng kuchli nurlanish manbalari termoyadro reaktsiyalari yoki anniglyatsiyaviy protsesslar natijasi emasligi diqqatga sazovordir. Odatda modda og‘irlik kuchi ta'sirida ulkan energiyalargacha tezlanib «pastga tushadi» va uning o‘sha energiyasi «nurlanadi». Olamda neytron yulduzlar hamda qora tuynuklar ko‘rinishida juda ham zich va ixcham ob'ektlar mavjud bo‘lib, ular atrofida og‘irlik kuchi juda ham ulkandir. Faraz qilaylik, agar modda neytron yulduzning ustiga tushayotgan bo‘lsa, u yorug‘lik tezligining yarmiga teng bo‘lgan tezlikka erishadi. Bunda ajralib chiqadigan energiyaning effektivligi yadroviy va termoyadroviy reaktsiyalarda bo‘lishi mumkin bo‘lganiga nisbatan bir tartibdan ko‘proq yuqori bo‘ladi.
Asosiy aylanaga kiritish uchun tayyorlanadigan va energiyasi 0,45 TeV bo‘lgan proton dastalarini hosil qiluvchi, qator yordamchi tezlatgichlar sinovlardan o‘tkazilib bo‘lindi. Test tajribalarini o‘tkazishda apparaturani shikastlanishdan asrash maqsadida intensivligi kam bo‘lgan proton dastalaridan foydalaniladi. Birinchi yurgizishda har bir yo‘nalishda energiyasi 7 TeV bo‘lgan protonlarning faqat bir to‘plamigina tsirkulyatsiya qiladi. KAK tunneli iloji boricha uning ko‘proq qismi monolit qoyaga joylashtirilgani uchun gorizontga nisbatan 1,4 foiz og‘gan holatni olgan. U Jeneva ko‘li tomonda 50 metr va uning qarama-qarshi tomoni esa 175 metr chuqurlikda joylashgan. Dengiz suvlari ko‘tariladigan kunlari Jeneva yaqinidagi yer 25 sm. ga ko‘tariladi va KAKning uzunligini 1 mm. ga oshirib dasta energiyasini 0,02 foizga o‘zgartiradi. Shuning uchun eksperimentatorlar dasta energiyasini 0,002 foiz aniqlikda nazorat qilib borishiga to‘g‘ri keladi. Umuman aytganda, KAK to‘rt yoyli sakkiz burchak shaklida bo‘lib ular eksperimental qurilmalar (detektorlar) hamda dastalarni boshqaruvchi tizimlar joylashgan qisqa to‘g‘ri sektsiyalar orqali bog‘langan. 2008 yilning 11 avgustida KAKning dastlabki sinovlari bo‘lib o‘tdi. Bunda zaryadlangan zarrachalar dastasi KAK aylanalaridan biri bo‘ylab 3 km. dan ko‘proq masofani o‘tdi. Shunday qilib olimlar super proton sinxronizatori (SPS)ning sinxronizatsiya ishini tekshirishni hamda nurni o‘ng tomondan yetkaza olishni uddalashdi. Bu sistemada haydalgan zarrachalar dastasi soat mili yo‘nalishida harakatlandi. Sinovlarning ikkinchi bosqichi 22 avgust kuni muvaffaqiyatli o‘tkazildi. Bunda zarrachalar dastasi soat mili yo‘nalishiga teskari yo‘nalishda harakatlantirildi. Shu kuni KAK sinovdan o‘tkazilayotgan daqiqalarda Toshkentda kuchli zilzila bo‘lgani biroz ko‘ngillarni xira qildi. 4-5 sentyabr kunlari KAKning tezlatgich trubalarida yuqori vakuum hosil qilindi va uchinchi yakunlovchi sinov testlari bilan qurilma tekshirilib, elementar zarrachalar dastasi berilgan yo‘nalishda harakatlanishiga yana bir bora iqror bo‘lindi. Keyingi sinov 10 sentyabrga belgilandi hamda test bo‘yicha kollayderni yurgizish ishini bevosita efirga «Yevronyus» telekanali orqali to‘g‘ridan to‘g‘ri uzatish belgilandi. Bunda to‘qnashuvchi zarrachalar energiyasi Tevatron kollayderidagiga nisbatan ikki marotaba past bo‘lishi maqsadga muvofiq deb topildi. 2008 yilning 21 oktyabrida esa 7 TeV energiyani egallash rejalashtirildi. Shundan so‘ng kollayderni ikki oyga qish mavsumida yopib, 2009 yilning bahorida to‘la energiya 14 TeVni egallash va sekin-asta nurlanishni oshirib borish rejalashtirildi. Shu munosabat bilan kollayderda mikroskopik qora o‘ralar hamda antimateriya fragmentlari yoki quyqalari strapelka, («G‘aroyib tomchilar» inglizcha strange lets - g‘aroyib materiyadan tarkib topgan gipotetik ob'ektlar - shartli ravishda aytganda, adronlarga birikmagan erkin kvarklar (yuqori, pastki va g‘aroyib)dir. Ulardan ba'zi bir xil neytron yulduzlar tarkib topgan deb hisoblanadi, lekin ularni neytron yulduzlarda strapelkalar deb atalmay, kichik ob'ektlar bo‘lganida ishlatiladi) va magnit monopoliyalari paydo bo‘lishi hamda buning oqibatida zanjir reaktsiyasi vujudga kelib, aylana atrofidagi materiyaning yutilishi xavfi borligini ro‘kach qilishlar ko‘payib ketdi. Magnit monopoliyalarining bor bo‘lishi protonlarning parchalanishini tezlashtirishi mumkin, lekin bu hol ham amalda hech qachon kuzatilmagan hodisadir (protonning taxminiy yarim parchalanish davri 1036 yilni tashkil qilib, olam paydo bo‘lgan vaqtdan ancha kattadir). Bir necha olimlar o‘z noroziliklarini bayon etib, Yevropa sudiga murojaat qilishga ulgurishdi. Gipotezalarning biriga binoan, manfiy zaryadlangan strapelkalarni Yerga tegishi butun planetani g‘aroyib materiyaga aylanishiga olib kelishi mumkin: biror atomning yadrosi bilan strapelkaning to‘qnashishi uni energiya ajratishiga va har tomonga strapelkalarning sochilishiga olib kelishi, ya'ni zanjir reaktsiyasi vujudga kelishi mumkin; Adron (grekcha hadros - kuchli - elementar zarrachalar sinfi), chin elementar bo‘lmagan kuchli ta'sirlashishga moyil. Adronlar ular tarkibidagi kvarklarga qarab ikki asosiy guruhga bo‘linadi: mezonlar - bir kvark va bir antikvarkdan tarkib topgan; barionlar - uch xil rangdagi uch kvarkdan tarkib topgan bo‘lib, rangsiz kombinatsiyani tashkil qiladi. Bizlarga ko‘rinib turadigan moddalarning asosiy qismi aynan barionlardan qurilgan bo‘lib - bular proton va neytron orqali atom yadrosini tashkil qiluvchi nuklonlardir. Barionlarga - elementar zarrachalari tezlatgichlarida olingan nisbatan og‘ir hamda noturg‘un ko‘pdan-ko‘p giperonlar ham kiradi. Mezonlarga pionlar ( - mezonlar) va kaonlar (K - mezonlar) va boshqa og‘ir mezonlar kiradi.
Ilgarilari «mezon» termini «massa bo‘yicha o‘rtacha» ma'nosini berar edi va shuning uchun mezonlar qatoriga myuonlar deb nomlanuvchi zarrachalar ham kiritilgandi va ular - mezonlar deb nomlanardi. Hozirgi paytda myuonlar adrion emasligi, ular leptonlar sinfiga mansubligi aniqlandi. CERNning maxsus ajratilgan olimlar va mutaxassislardan tashkil topgan guruhi tayyorlagan hisobotlarda xavfning uch asosiy turi: manfiy zaryadlangan strapelkalar, qora o‘ralar va magnit monopoliyalarining tahlili ustida batafsil to‘xtalib, vahimali chiqishlarning noo‘rin ekanligini ochiq-oydin ko‘pgina ilmiy dalillar bilan ko‘rsatib bera oladigan ma'ruza tayyorlashdi. Uning asosida loyihaning eng ko‘zga ko‘ringan olimi, Kembrij universiteti professori Stiven Xoking nutq so‘zlab, xavotirga o‘rin yo‘q ekanligini isbotlab berdi hamda «Apokalipsis bo‘lmaydi» deb barchani ishontirdi. Adrian Kentning ilmiy maqolasi ham uning fikrlarini tasdiqladi. Hisobot mualliflari agarda magnit monopoliyalari Dirak monopoliyalari (magnit monopoliyalarining mavjudligi xulosasiga Dirak o‘tgan asrning 30-yillarida Maksvell tenglamalarini simmetrik holatga keltirganida kelgan) kollayderda vujudga kelgan va protonlarni parchalanishini tezlashtirgan taqdirda ular faqatgina 1018 protonnigina halok qilishga ulgurishi mumkinligini ko‘rsatib, bu miqdor nisbatan juda ham kichkina ekanligiga e'tiborni qaratishdi. XXI asrning boshlarida, KAKni qurishga kirishishdan oldin CERN Buyuk Britaniya, Germaniya, Daniya, Frantsiya va Shveytsariya davlatlarining olti olimi ishtirokida tuzilgan maxsus komissiyaga topshiriq berib, yangi tezlatgichda yuzaga kelishi mumkin bo‘lgan xavf-xatarlarni tahlil qilishni topshirgan edi. 2003 yili komissiyaning hisoboti chop etilib, biror-bir vahimaga o‘rin yo‘q ekanligi isbotlab berildi. Rossiyalik olimlar, fizika-matematika fanlari doktori, professor Irina Arefeva va Rossiya Fanlar akademiyasi muxbir a'zosi, fizika-matematika fanlari doktori Igor Volovich kollayder eksperimentlari vaqt mashinasini vujudga keltirishi mumkin degan nuqtai nazarda bo‘lib turishibdi.
Dastlab fiziklar kvarklar to‘g‘risidagi fikrga elementar zarrachalarning xususiyatlarini tahlil qilish borasida kelishgan. Adronlarning haddan tashqari ko‘pligi va leptonlarning kamligi fiziklarni o‘ylantirib qo‘ygan. Kvark gipotezasini ilgari surish, kvarklar turining soni leptonlar turining soniga teng bo‘lishi kerak, degan qoidaning shakllanishiga olib keldi. Kvarklarning o‘ziga xosligi shundaki, ular fermionlardir (kvark spini 1/2 ga teng). Bir holatni faqatgina ikkita fermion olishi mumkin va bunda ularning spinlari, albatta, qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘lishi shart. Fermionlar ham, bozonlar ham faqat fermionlardangina tarkib topgan bo‘ladi, bunda fermionlarning toq soni fermionlarni bersa, juft soni bozonlarni hosil qiladi.
2008 yilning 10 sentyabr kuni Toshkent vaqti bilan 12-30 da kollayderning ishlashini to‘g‘ridan-to‘g‘ri efirga uzatib, Yevropa telekanallari orqali CERNdan teletranslyatsiya olib borildi. Olimlar oldiniga protonlarni kollayderning sakkiz sektsiyasidan biriga yuborishdi, so‘ngra ikki sektsiyasiga, undan so‘ng esa uchta sektsiyasiga va h.k va nihoyat protonlar barcha sakkiz sektsiyalar bo‘yicha harakat qila boshladi. Har bir sektsiyani protonlar 10 mikrosekundlar atrofida va sakkiz sektsiyani o‘tib to‘la aylana bo‘yicha bir marta to‘la aylanishi uchun esa 90 mikrosekund vaqt sarf bo‘ldi. Toshkent vaqti bilan 12-45 da barcha sakkiz sektsiyani o‘tib ulgurgan protonlar dastasining quvvati KAKning loyiha bo‘yicha erishishi mumkin bo‘lgan miqdorning o‘ttizdan birini tashkil etadi. Olimlar proton dastalarining har bir sektsiyadan o‘tishini qarsaklar bilan kutib olishgan. Toshkent vaqti bilan soat 13-00 da loyiha rahbari Liin Evans o‘zining birinchi brifingini o‘tkazdi. Olim kollayderning ishi muvaffaqiyatli boshlanganligini aytgan. Keyinchalik 21 oktyabrda kollayder bo‘ylab qarama-qarshi yo‘nalishlarda protonlarning ikki dastasi yuborilib, ular o‘zaro to‘qnashtiriladi. Ya'ni, 21 oktyabrda birinchi marotaba kollayderni yasashdan maqsad bo‘lgan eksperimentlarni boshlash rejalashtirilgan. To‘la 14 TeV li eksperimentlarni boshlash esa 2009 yilning bahoriga mo‘ljallangan. KAKda ushbu energiyaga erishilgach, olimlar materiya qanday tuzilgani, ya'ni Higgs bozoni izlarini, «supersimmetriya»ni, «ekzotik nazariya» deb nomlanuvchi «higgs mexanizmi»ni va shu kunda ma'lum bo‘lgan eng og‘ir fundamental zarracha Top-kvarklarni hamda qo‘rg‘oshin yadrolarini to‘qnashtirish natijasida Olam barpo bo‘lgan paytning harorati 1,5 trillion gradus issiqlikka erishishni, fazo va vaqt tushunchasiga aniqlik kiritishni maqsad qilib olganlar. 19 sentyabr soat 12-27 da KAKning ishida jiddiy to‘xtash ro‘y berdi. 3-4 sektsiyalar orasidagi magnitlardan biri o‘ta o‘tkazuvchanlik holatidan normal holatga o‘tib qoldi va tezlatgich tunneli ichiga bir tonnaga yaqin suyuq geliy quyilib ketdi. 13 sentyabrda ham bir transformator ishdan chiqqan edi. Natijada kollayder ishi shu kunlarda bir necha oyga to‘xtab qoldi.
|
