IONIZATSIYA ENERGIYA YO’QOTISH.
134
135
136
137
138
139
GAMMA-NURLANISHNING JISMLAR BILAN O’ZARO TA’SIRI.
140
141
15- MA’RUZA
ELEMENTAR ZARRALAR. ELEMENTAR ZARRALARNING
ASOSIY XUSUSIYATLARI.
Saqlanish qonunlari. Elementar zarralar klassifikatsiyasi
Elementar zarralar fizikasi butun dunyo fiziklari tomonidan fizikaning
boshqa sohalariga nisbatan chuqur va butun dunyo miqiyosida
o’rganilayotgan fan bo’lib, ilmiy natijalari fan va texnikaning juda ko’pgina
sohasida o’zining amaliy taqbiqini topdi. Elementar zarralar deganda odatda
boshqa tarkibiy qismlarga ajralmaydigan zarralarni tushunamiz. Bunday
zarrachalar sifatida elektron , foton, neytrino va yana boshqa neytronlarni
hamda kvarklarni qarash mumkin. Neytrino , foton elektron va proton lar
yashash davri juda katta bo’lgan turg’un zarrachalar bo’lib, elektron uchun
uning qiymati , yil proton uchun esa yil ekanligi tajribada aniqlangan.
Bulardan boshqa yana bir nechta yuzta zarralar mavjud bo’lib ularning
yashash davrlari 10-22 sekunddan 10-6 sekund oralig’ida yotadi. Bulardan
ko’plari 10-20 vaqtdan kam yashaydi va ular rezonanslar deb ataladi. Faqat
elementar zarrachalargagina tegishli bo’lgan xususiyatlardan bu ularning
o’zaro ta’siri natajasida yangi zarralar tug’ulishidir. Yetarlicha katta
energiyaga ega bo’lgan ikkita zarrachalar to’qnashganda ko’p yangi zarralar
tug’uladi. Bunday zarrachalarning soni yuzdan ham ortiq bo’lishi tajribada
kuzatilgan. Bu zarralarning hammasi butgul yangi va mustaqil zarrachalr
bo’lib, dastlabki to’qnashayotgan zarrachalarning tashkil etuvchi
bo’lagimasdir. Shu sababli noturg’un zarrachalarning yemirilishi natijasida
ham, ularga nisbatan yengil zarrachalar tug’iladi va bu zarralar ham
yemirilayotgan zarrachalarning tarkibiy qismi bo’lmay, balki yemirilish
jarayonida tug’ilayotgan yangi zarrachalardir. Mavjud hamma elementar
zarralar turli jarayonlarda ishtirok etadi va bu jarayonlarda ular orasida
o’zaro ta’sir asosan to’rtta turda bo’lib, ular gravitatsiya, elektromagnit,
kuchsiz va kuchli ta’sirlardir. Gravitatsiya ta’sirida hamma elementar
142
zarralar ishtirok etadi. Chunki gravitatsiya maydoning manbai to’rt o’lchovli
energiya – impuls tenzoridir. Xususiy holda tinch turgan zarra uchun uning
massasi maydon manbai bo’ladi.
Elektromagnit maydon manbai esa to’rt o’lchovli elektromagnit tok
vektoridir. Tinch turgan zarra uchun bu vektorning nolinchi tashkil etuvchi
noldan farqli bo’lib, u zarraning elektr zaryadiga teng bo’ladi. Elektr
zaryadga ega bo’lmagan neytral zarralar n- neytron va
γ
neytrino
elektromagnit maydon bilan o’zlarining murakkab strukturaga ega ekanligi
yoki kvant effektlari mavjudligi hisobiga ta’sirlashadi. Bu jihatdan
elektronmagnit ta’sir gravitatsiya ta’siriga nisbatan chegaralangan bo’lib,
bunda faqat elektr zaryadiga ega bo’lgan zarralar ishtirok etadi. Kuchsiz
ta’sir ham elektromagnit ta’sir kabi ma’lum doirada chegeralangan ta’sirdir.
Kuchli ta’sirga kelsak, unda faqat adronlar deb ataluvchi zarralar ishtirok
etadi. O’z navbatida adronlar ham ikki guruhga bo’linadi: barionlar – yarin
butun spinli zarralar va mezonlar – butun spinli zarralar. Barionlar qatoriga
nuklonlar va antinuklonlar hamda massasi nuklonning massasidan katta
bo’lgan giperonlar va rezonanslar kiradi. Hozirgi vaqtda kuchli ta’sirda
ishtirok etmaydigan oltita fermion mavjuddir. Bular leptonlar deb ataladigan
ushbu zarrachalar – elektron , myuon , tay- lepton va ularga mos
keluvchi ,neytronlar. Yuqorida keltirilgan o’zaro ta’sir ta’sir kuchlarining
kuchli ta’sir jadalligiga (intensivligiga) nisbatan keltirilgan jadalligini
quyidagi jadvalda keltirilgan.
№
O’zaro ta’sir turi Ta’sirning solishtirma
jadalligi
Ta’sir kuchi
radiusi
1
Kuchli
1
10-4
sm
2
Elektromagnit
10-4
3
Kuchsiz
10-24
10-
11
4
Gravitatsiya
10-40
Misol sifatida ikkita proton orasidagi elektromagnit ta’sir kuchi bilan
gravitatsiya ta’sir kuchi orasidagi nisbatni ko’rib chiqaylik.
=
143
Bu kuchlarning nisbati ga teng, ya’ni gravitatsiya ta’sir elektromagnit
ta’sirdan 10-36 marta kuchsiz ekan.
Bu nisbatning qiymati boshqa zarrachalar uchun boshqacha, ya’ni
kichik yoki katta bo’lishi mumkin. Bu unchalik katta ahamyatga ega emas,
chunki bizni bu sonni absolyut kattaligi emas balki solishtirish uchun
ko’rgazmaligi qiziqtiradi. Elementar zarralar uchun har bir zarrani
tafsiflovchi kvant sonlari to’plami mavjud. Elementar zarralar ishtiroki bilan
bo’ladigan jarayonlarda bu kvant sonlarining saqlanish qonunlarining
ahamyati beqiyos kattadir. Buning sabablaridan biri faqat elementar
zarralarning dunyosigagina ta’luqli bo’lgan ko’pgina saqlanish qonunlarining
mavjudligi, ikkinchisi hozirgacha elementar zarralarning tugallangan to’la
nazariyasining yo’qligi va uchunchidan mikrodunyoga o’tish bilan saqlanish
qonunlari mikrodunyodagiga qaraganda effektiv va aniq bajariladi.
Misol sifatida protonning nima sababdan barqaror ekanligini ko’rib
chiqaylik. Energiya va elektr zaryadining saqlanish qonunlariga ko’ra
yemirilish man etilmagan, lekin bunday yemirilish boshqa kvant soni, ya’ni
protonga ta’luqli bo’lgan barion zaryadining (proton uchun B=1 ga teng )
saqlanish qonunining bajarilayotganligi tufayli bu yemirilish sodir bo’lmaydi.
Shu sababli elektr zaryadining saqlanish qonunining buzilishi ko’ra
yemirilishni bo’lishiga to’sqinlik qiladi. Barcha og’ir barionlar – giperonlar
va rezonanslar ketma – ket yemirilish natijasida oxirida protonhosil bo’lishi
bilan to’xtaydi. Buning ma’nosi barionlar ichida eng yengil proton bo’lib,
barion zaryadi yemirilayotgan bariondagi proton sonini ifodalaydi.
Masalan giperonni yemirilishini ko’raylik. Bu giperionni massasi 1672
Mev ga teng bo’lib, uning yemirilish kanallaridan biri quyidagicha
+ K-
| 