Ajiniyoz nomidagi nukus davlat pedagogik inistituti fizika- matematika fakulteti

ÓZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA ÓRTA MAXSUS TALIM VAZIRLIGI


AJINIYOZ NOMIDAGI NUKUS DAVLAT PEDAGOGIK INISTITUTI


FIZIKA- MATEMATIKA FAKULTETI

“Fizika astronomiya óqitish metodikasi” tálim yónalishi

3 V kurs talabasi Seydullayev Zayfunning
Mavzu:Fizika fanini óqitishda axborot texnologiyalarini qóllash

NUKUS- 2022


1.Kirish.
2) Qisqacha tarixiy ma'lumotlar.
3) Elementar zarrachalarning asosiy xossalari.
O'zaro ta'sir sinflari.
4) Elementar zarrachalarning xarakteristikalari.
5) Xulosa.

KIRISH.

Ushbu atamaning aniq ma'nosida elementar zarracha, asosiy, keyingi ajralmaydigan zarralar bo'lib, ular taxmin bo'yicha barcha moddalardan iborat. Zamonaviy fizikada "elementar zarracha" tushunchasi moddiy olamning barcha ma'lum xususiyatlarini belgilovchi ibtidoiy mavjudotlar g'oyasini ifodalaydi, bu g'oya tabiatshunoslik shakllanishining dastlabki bosqichlarida paydo bo'lgan va doimo muhim rol o'ynagan. uning rivojlanishi. "Elementar zarracha" tushunchasi materiya tuzilishining diskret tabiatini mikroskopik darajada o'rnatish bilan chambarchas bog'liq holda shakllangan.

19-20-asrlar oxiridagi kashfiyot. materiya xossalarining eng kichik tashuvchilari - molekulalar va atomlar va molekulalar atomlardan tuzilganligi haqiqatining aniqlanishi birinchi marta barcha ma'lum moddalarni chekli, ko'p bo'lsa ham, strukturaviy elementlarning kombinatsiyasi sifatida tasvirlashga imkon berdi. komponentlar - atomlar. Atomlarning tarkibiy qismlari - elektronlar va yadrolarning mavjudligining keyingi kashfiyoti, faqat ikki turdagi zarrachalardan (protonlar va neytronlar) qurilgan yadrolarning murakkab tabiatining o'rnatilishi diskret elementlarning sonini sezilarli darajada kamaytirdi. materiyaning xossalarini tashkil etuvchi va materiyaning tarkibiy qismlari zanjiri diskret strukturasiz shakllanishlar bilan tugaydi, deb taxmin qilishga asos berdi - elementar zarrachalar Bunday taxmin, umuman olganda, ma'lum faktlarning ekstrapolyatsiyasi bo'lib, uni qat'iy asoslab bo'lmaydi. Yuqoridagi ta'rif ma'nosida elementar bo'lgan zarrachalar mavjudligini aniq aytish mumkin emas. . Masalan, uzoq vaqt davomida elementar zarralari hisoblangan proton va neytronlar, ma'lum bo'lishicha, murakkab tuzilishga ega.
Ehtimol, moddaning tarkibiy qismlarining ketma-ketligi tubdan cheksizdir. Bundan tashqari, materiyani o'rganishning qaysidir bosqichida "...dan iborat" degan gap mazmundan xoli bo'lishi mumkin. Bunday holda, yuqorida keltirilgan "elementarlik" ta'rifidan voz kechish kerak bo'ladi. elementar zarrachalar ning mavjudligi oʻziga xos postulat boʻlib, uning haqiqiyligini tekshirish fizikaning eng muhim vazifalaridan biridir. "Elementar zarracha" atamasi ko'pincha zamonaviy fizikada o'zining aniq ma'nosida emas, balki kamroq qat'iy ravishda - materiyaning eng kichik zarrachalarining katta guruhini nomlash uchun, ular atom yoki atom yadrosi bo'lmasligi sharti bilan qo'llaniladi (istisno). vodorod atomining eng oddiy yadrosi - proton).
Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu zarrachalar guruhi g'ayrioddiy darajada kengdir. Belgilangan proton (p), neytron (n) va elektron (e-) dan tashqari, u quyidagilarni o'z ichiga oladi: foton (g), pi-mezonlar (p), muonlar (m), uch turdagi neytrinolar (elektron ve muon). vm va og'ir lepton vt deb ataladigan bilan bog'liq ), deb ataladigan. g'alati zarralar (K-mezonlar va giperonlar), ), 1974-77 yillarda kashf etilgan turli rezonanslar y-zarralar, "maftunkor" zarralar, upsilon zarralari (¡) va og'ir leptonlar (t + , t- ) - jami 350 dan ortiq zarralar, asosan beqaror. Ushbu guruhga kiritilgan zarralar soni o'sishda davom etmoqda va, ehtimol, cheksiz ko'p; bundan tashqari, sanab o'tilgan zarralarning aksariyati elementarlikning qat'iy ta'rifini qondirmaydi, chunki zamonaviy tushunchalarga ko'ra, ular kompozit tizimlardir (pastga qarang). " Elementar zarrachalar" nomidan foydalanish. Bu barcha zarralarning tarixiy sabablari bor va tadqiqot davri (XX asrning 30-yillari boshlari) bilan bog'liq bo'lib, bu guruhning yagona taniqli vakillari elektromagnit maydonning proton, neytron, elektron va zarralari bo'lgan. foton. Keyinchalik bu to'rtta zarra tabiiy ravishda elementar deb hisoblangan, chunki ular bizni o'rab turgan materiya va u bilan o'zaro ta'sir qiluvchi elektromagnit maydonni yaratish uchun asos bo'lib xizmat qilgan va proton va neytronning murakkab tuzilishi ma'lum emas edi.
Moddaning yangi mikroskopik zarralarining kashf etilishi bu oddiy rasmni asta-sekin yo'q qildi. Yangi kashf etilgan zarralar ko'p jihatdan birinchi to'rtta ma'lum zarrachaga yaqin edi. Ularni birlashtiruvchi xususiyat shundan iboratki, ularning barchasi yadro va atomlarga bog'lanmagan materiya mavjudligining o'ziga xos shakllaridir (ba'zan shu sababli ular "subyadro zarralari" deb ataladi). Bunday zarrachalar soni unchalik koʻp boʻlmaguncha, ular materiya tuzilishida asosiy rol oʻynaydi, degan eʼtiqod saqlanib qolgan va ular Elementar zarrachalar deb tasniflangan. . Subyadroviy zarrachalar sonining koʻpayishi, ularning koʻpchiligining murakkab tuzilishga ega boʻlganligini aniqlash, qoida tariqasida, ular elementarlik xossalariga ega emas, balki anʼanaviy “Elementar zarrachalar” nomiga ega ekanligini koʻrsatdi. ularning orqasida ushlab turdi.
Belgilangan amaliyotga muvofiq, " Elementar zarrachalar" atamasi. quyida umumiy nom sifatida ishlatiladi. subyadroviy zarralar. Biz materiyaning birlamchi elementlari deb da'vo qiladigan zarralar haqida gapiradigan hollarda, agar kerak bo'lsa, "haqiqiy Elementar zarrachalar" atamasi qo'llaniladi. Qisqacha tarixiy ma'lumotlar.
Elektrokimyoviy toza moddaning kashf etilishi 19-asr oxirida fizikaning materiya tuzilishini oʻrganishda erishgan umumiy muvaffaqiyatlarining tabiiy natijasi boʻldi. U atomlarning optik spektrlarini har tomonlama o'rganish, suyuqlik va gazlardagi elektr hodisalarini o'rganish, materiyaning murakkab tuzilishi mavjudligidan dalolat beruvchi fotoelektr, rentgen nurlari, tabiiy radioaktivlikni ochish orqali tayyorlangan. Tarixiy jihatdan birinchi kashf etilgan elektron elektron - atomlardagi manfiy elementar elektr zaryadining tashuvchisi bo'lgan. 1897 yilda J. J. Tomson shunday deb atalmish ekanligini aniqladi. katod nurlari elektronlar deb atalgan mayda zarralar oqimidan hosil bo'ladi. 1911-yilda E.Rezerford tabiiy radioaktiv manbadan alfa-zarrachalarni turli moddalardan iborat yupqa plyonkalardan o‘tkazib, atomlardagi musbat zaryad ixcham shakllanishlar - yadrolarda to‘planganligini aniqladi va 1919-yilda protonlar - birlik musbat zaryadli zarralarni kashf etdi. va massa elektronning massasidan 1840 marta katta.
. Yadroni tashkil etuvchi yana bir zarracha neytronni 1932 yilda J.Chedvik a-zarrachalarning berilliy bilan oʻzaro taʼsirini oʻrganayotganda kashf etgan. Neytronning massasi protonnikiga yaqin, lekin elektr zaryadiga ega emas. Neytronning kashf etilishi zarrachalarni - atomlarning strukturaviy elementlarini va ularning yadrolarini aniqlashni yakunladi.
Elektromagnit maydon zarrasi - fotonning mavjudligi haqidagi xulosa M. Plank (1900) ishidan kelib chiqadi. Mutlaq qora jismning elektromagnit nurlanishining energiyasi kvantlangan deb faraz qilib, Plank nurlanish spektrining to'g'ri formulasini oldi. Plank g‘oyasini rivojlantirar ekan, A. Eynshteyn (1905) elektromagnit nurlanish (yorug‘lik) aslida alohida kvantlar (fotonlar) oqimidir, degan fikrni ilgari surdi va shu asosda fotoelektr effekti qonuniyatlarini tushuntirdi. Fotonning mavjudligiga bevosita eksperimental dalillar R. Millikan (1912-1915) va A. Kompton (1922; Kompton effektiga qarang) tomonidan berilgan. Neytrino, ya'ni materiya bilan deyarli o'zaro ta'sir qilmaydigan zarraning kashf etilishi V. Paulining (1930) nazariy farazidan kelib chiqqan bo'lib, u shunday zarrachaning tug'ilishini taxmin qilish orqali qonun bilan bog'liq qiyinchiliklarni bartaraf etishga imkon berdi. radioaktiv yadrolarning beta-parchalanish jarayonlarida energiyaning saqlanishi. Neytrinolarning mavjudligi faqat 1953 yilda (F. Reyns va K. Kouen, AQSh) eksperimental tarzda tasdiqlangan. 30-yillardan 50-yillarning boshlarigacha. E. h.ni oʻrganish kosmik nurlarni oʻrganish bilan chambarchas bogʻliq edi. 1932 yilda kosmik nurlar tarkibida K. Anderson pozitronni (e + ) - elektron massasiga ega, lekin musbat elektr zaryadiga ega bo'lgan zarrachani kashf etdi. Pozitron kashf etilgan birinchi antipartikul edi (pastga qarang). E+ ning mavjudligi toʻgʻridan-toʻgʻri pozitron kashf etilishidan sal avval P. Dirak (1928—31) tomonidan ishlab chiqilgan elektronning relativistik nazariyasidan kelib chiqqan. 1936 yilda amerikalik fiziklar K. Anderson va S. Neddermeyer osmik nurlarni - massasi taxminan 200 elektron massaga ega bo'lgan zarralarni o'rganishda muonlarni (elektr zaryadining ikkala belgisini) kashf etdilar, lekin boshqacha tarzda hayratlanarli darajada e-, e ga xos xususiyatlarga o'xshash. +.
1947 yilda kosmik nurlarda ham S. Pauell guruhi massasi 274 elektron massali p+ va p- mezonlarni kashf etdi, ular yadrolardagi protonlar bilan neytronlarning o'zaro ta'sirida muhim rol o'ynaydi. Bunday zarrachalarning mavjudligini 1935 yilda X. Yukava taklif qilgan.
40-yillarning oxiri - 50-yillarning boshi. "g'alati" deb nomlangan g'ayrioddiy xususiyatlarga ega bo'lgan katta zarralar guruhining kashf etilishi bilan belgilandi. Ushbu guruhning birinchi zarralari K+ - va K- mezonlari, L-, S+ -, S- -, X- giperonlar kosmik nurlarda, g'alati zarrachalarning keyingi kashfiyoti tezlatgichlarda - tez oqimlarning intensiv oqimini yaratadigan qurilmalarda amalga oshirildi. protonlar va elektronlar. Modda bilan to'qnashganda tezlashtirilgan proton va elektronlar yangi elektron hujayralarni keltirib chiqaradi, ular tadqiqot mavzusiga aylanadi.
50-yillarning boshidan. tezlatgichlar elektr energiyasini oʻrganishning asosiy quroliga aylandi.70-yillarda. tezlatgichlarda tarqalgan zarrachalarning energiyalari o'nlab va yuzlab milliardlab elektron voltlarni (GeV) tashkil etdi. Zarrachalar energiyalarini oshirish istagi shundan iboratki, yuqori energiyalar qisqaroq masofalarda materiya tuzilishini o'rganish imkoniyatini ochadi, to'qnashuvchi zarralar energiyasi qanchalik yuqori bo'lsa. Tezlatgichlar yangi ma'lumotlarni olish tezligini sezilarli darajada oshirdi va qisqa vaqt ichida mikrodunyoning xususiyatlari haqidagi bilimlarimizni kengaytirdi va boyitdi. G'alati zarralarni o'rganish uchun tezlatgichlardan foydalanish ularning xususiyatlarini, xususan, parchalanish xususiyatlarini batafsilroq o'rganish imkonini berdi va tez orada muhim kashfiyotga olib keldi: operatsiya davomida ba'zi mikroprosesslarning xususiyatlarini o'zgartirish imkoniyatini aniqlash. oyna aks ettirish (qarang Fazoviy inversiya) - deb ataladigan. bo'shliqlarni buzish. paritet (1956). ). Energiyalari milliardlab eV bo'lgan proton tezlatgichlarining ishga tushirilishi og'ir antizarralarni: antiproton (1955), antineytron (1956) va antisigma giperonlarini (1960) kashf qilish imkonini berdi. 1964 yilda eng og'ir giperon W- kashf qilindi (massasi taxminan ikki proton massasiga ega). 1960-yillarda Tezlatgichlarda juda ko'p sonli o'ta beqaror (boshqa beqaror elektron zarrachalarga nisbatan) zarrachalar topildi, ular "rezonanslar" deb nomlandi. Aksariyat rezonanslarning massasi protonning massasidan oshadi. Ulardan birinchisi D1 (1232) 1953 yildan beri ma'lum bo'ldi.Ma'lum bo'ldiki, rezonanslar elektrokimyoviy to'lqinlarning asosiy qismini tashkil qiladi.
1962 yilda ikki xil neytrino borligi aniqlandi: elektron va muon. 1964 yilda neytral K-mezonlarning parchalanishida. m, n ning saqlanmaganligi aniqlandi. birlashgan paritet (Li Tsung-dao va Yang Chenning tomonidan 1956 yilda LD Landau tomonidan mustaqil ravishda kiritilgan; Birlashtirilgan inversiyaga qarang), bu vaqtni aks ettirish jarayonida jismoniy jarayonlarning xatti-harakatlari haqidagi odatiy qarashlarni qayta ko'rib chiqish zarurligini anglatadi (qarang. CPT teoremasi). 1974 yilda massiv (3-4 proton massasi) va bir vaqtning o'zida nisbatan barqaror y-zarralar topildi, ular rezonanslar uchun juda uzoq umr ko'radi. Ular E. h.ning yangi oilasi - "sehrlangan" bilan chambarchas bog'liq bo'lib chiqdi, ularning birinchi vakillari (D0, D+, Lc) 1976 yilda kashf etilgan. elektron va muonning og'ir analogi (og'ir lepton t). 1977 yilda massasi o'n proton massasiga teng bo'lgan ¡-zarralar topildi. Shunday qilib, elektron kashf etilganidan beri o'tgan yillar davomida materiyaning juda ko'p turli mikrozarralari aniqlandi. E. h.ning dunyosi ancha murakkab bo'lib chiqdi. Ko'p jihatdan kashf etilgan elektron zarrachalarning xossalari kutilmagan bo'lib chiqdi.Ularni tavsiflash uchun klassik fizikadan o'zlashtirilgan elektr zaryadi, massasi, burchak momenti kabi xususiyatlardan tashqari, ko'plab yangi maxsus xususiyatlarni kiritish kerak edi. , xususan, g'alati elektron zarralarni tasvirlash uchun.- g'alatilik (K. Nishijima, M. Gell-Man, 1953), "sehrlangan" Elementar zarrachalar- "joziba" (amerikalik fiziklar J. Byorken, S. Glashow, 1964); allaqachon berilgan xususiyatlarning nomlari ular tomonidan tasvirlangan E. h. xususiyatlarining g'ayrioddiy xususiyatini aks ettiradi.
Dastlabki bosqichlaridan boshlab materiyaning ichki tuzilishi va elektr komponentlarining xususiyatlarini o'rganish ko'plab o'rnatilgan tushuncha va tushunchalarni tubdan qayta ko'rib chiqish bilan birga keldi. Kichkina materiyaning harakatini tartibga soluvchi qonuniyatlar klassik mexanika va elektrodinamika qonuniyatlaridan shunchalik farq qiladiki, ularni tasvirlash uchun mutlaqo yangi nazariy konstruktsiyalarni talab qiladi. Nazariyadagi bunday yangi fundamental konstruktsiyalar xususiy (maxsus) va umumiy nisbiylik (A. Eynshteyn, 1905 va 1916; nisbiylik nazariyasi, Gravitatsiyaga qarang) va kvant mexanikasi (1924—27; N. Bor, L. de Broyl, V. Geyzenberg) edi. , E. Schrödinger, M. Born). Nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasi tabiat fanida chinakam inqilobni amalga oshirdi va mikrodunyo hodisalarini tavsiflash uchun asos yaratdi. Biroq, elektrokimyoviy to'lqinlar bilan sodir bo'ladigan jarayonlarni tasvirlash uchun kvant mexanikasi etarli emas edi. Bu keyingi qadamni oldi - klassik maydonlarni kvantlash (ikkilamchi kvantlash deb ataladi) va kvant maydon nazariyasini ishlab chiqish.
. Uning rivojlanish yo'lidagi eng muhim bosqichlar: kvant elektrodinamikasining shakllanishi (P. Dirak, 1929), b-emirilishning kvant nazariyasi (E. Fermi, 1934), zaiflarning zamonaviy nazariyasiga asos solgan. o'zaro ta'sirlar, kvant mezodinamika (Yukava, 1935). Ikkinchisining bevosita salafi deb atalmish edi. b-yadro kuchlari nazariyasi (I. E. Tamm, D. D. Ivanenko, 1934; qarang. Kuchli oʻzaro taʼsirlar). Bu davr renormalizatsiya texnikasidan foydalanishga asoslangan kvant elektrodinamikasining izchil hisoblash apparati (S. Tomonaga, R. Feynman, J. Shvinger; 1944—49) yaratilishi bilan yakunlandi (qarang: Kvant maydon nazariyasi). Keyinchalik bu usul kvant maydon nazariyasining boshqa versiyalari uchun umumlashtirildi.
Kvant maydon nazariyasi rivojlanishda va takomillashishda davom etmoqda va elektromagnit to'lqinlarning o'zaro ta'sirini tavsiflash uchun asos bo'lib xizmat qilmoqda.Bu nazariya bir qator muhim yutuqlarga ega, ammo u hali ham to'liqlikdan juda yiroq va elektromagnit to'lqinlarning keng qamrovli nazariyasi deb da'vo qila olmaydi. h. va ularga xos bo'lgan o'zaro ta'sirlarning tabiati asosan noaniq bo'lib qolmoqda. E. h. nazariyasini qurishdan oldin barcha gʻoyalarni bir necha marta qayta qurish va mikrozarralar xossalari bilan fazo-vaqtning geometrik xossalari oʻrtasidagi bogʻliqlikni ancha chuqurroq tushunish zarur boʻlishi mumkin.
Elementar zarrachalarning asosiy xossalari. O'zaro ta'sir sinflari.
Barcha Elementar zarrachalarjuda kichik massa va oʻlchamdagi jismlardir. Ularning aksariyati uchun massalar proton massasining kattaligi darajasida, 1,6 × 10-24 g ga teng (faqat elektron massasi sezilarli darajada kichik: 9 × 10-28 g). Tajriba natijasida aniqlangan proton, neytron va p-mezonning o'lchamlari ularning xatti-harakatining kvant o'ziga xosligi 10-13 sm gacha tengdir.
Kvant nazariyasida elektron zarrachalarga xos bo'lgan xarakterli to'lqin uzunliklari (, bu erda Plank doimiysi, m - zarraning massasi, c - yorug'lik tezligi) kattaliklari bo'yicha ularning o'zaro ta'siri bo'lgan tipik o'lchamlarga yaqin. amalga oshirildi (masalan, p- mezon uchun 1,4 × 10-13 sm). Bu esa Elementar zarrachalaruchun kvant qonuniyatlarining hal qiluvchi boʻlishiga olib keladi.
Barcha elektron zarralarning eng muhim kvant xususiyati ularning boshqa zarralar bilan o'zaro ta'sirida tug'ilish va yo'q bo'lish (chiqarilish va yutilish) qobiliyatidir. Bu jihatdan ular fotonlarga butunlay o'xshashdir.
Elementar zarrachalar- Bu moddalarning o'ziga xos kvantlari, aniqrog'i - mos keladigan jismoniy maydonlarning kvantlari (pastga qarang). Elementar zarrachalarbilan barcha jarayonlar ularning so'rilishi va emissiyasi ketma-ketligi bilan boradi. Faqat shu asosda, masalan, ikkita protonning (r + r ® r + n+ p+) to'qnashuvida p+ -mezon hosil bo'lish jarayonini yoki elektron va pozitronni yo'q qilish jarayonini, masalan, ikki g bo'lganda tushunish mumkin. -yo'qolgan zarrachalar o'rniga kvantlar paydo bo'ladi (e+ + e- ® g + g). Ammo zarrachalarning elastik sochilish jarayonlari, masalan, e- + p ® e- + p, boshlang'ich zarrachalarning yutilishi va yakuniy zarrachalarning ishlab chiqarilishi bilan ham bog'liq.
Stabil bo'lmagan elektron zarrachalarning engilroq zarrachalarga parchalanishi, energiya chiqishi bilan birga, xuddi shunday qonuniyatga to'g'ri keladi va parchalanish mahsulotlari parchalanishning o'zida tug'iladigan va shu paytgacha mavjud bo'lmagan jarayondir. Shu jihatdan elektron zarrachalarning parchalanishi qo`zg`algan atomning asosiy holatdagi atomga va fotonga parchalanishiga o`xshaydi. Elementar zarrachalarning parchalanishiga misollar xizmat qilishi mumkin:; p+ ® m+ + vm ; K+ ® p+ + p0 (bu yerda va pastda mos keladigan antizarralar zarracha belgisi ustida tilda bilan belgilangan).
Elementar zarrachalarbilan turli jarayonlar oqimning intensivligida sezilarli darajada farqlanadi. Shunga ko'ra, elektromagnit to'lqinlarning o'zaro ta'siri fenomenologik jihatdan bir necha sinflarga bo'linadi: kuchli, elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlar. Barcha Elementar zarrachalarlar qoʻshimcha ravishda gravitatsion oʻzaro taʼsirga ega.
Kuchli o'zaro ta'sirlar boshqa barcha jarayonlar orasida eng katta intensivlik bilan davom etadigan jarayonlarni keltirib chiqaradigan o'zaro ta'sirlar sifatida ajralib turadi. Ular elektronlarning eng kuchli bog'lanishiga ham olib keladi.Atomlar yadrolaridagi proton va neytronlarning bog'lanishini aniqlaydigan kuchli o'zaro ta'sirlar va bu hosilalarning favqulodda mustahkamligini ta'minlaydi, bu esa materiyaning quruqlik sharoitida barqarorligini ta'minlaydi. Elektromagnit o'zaro ta'sirlar elektromagnit maydon bilan bog'lanishga asoslangan o'zaro ta'sirlar sifatida tavsiflanadi. Ulardan kelib chiqadigan jarayonlar kuchli oʻzaro taʼsir jarayonlariga qaraganda kamroq intensiv boʻlib, ular tomonidan hosil qilingan E. aloqasi sezilarli darajada zaifdir. Elektromagnit o'zaro ta'sirlar, xususan, atom elektronlarining yadrolar bilan bog'lanishi va molekulalardagi atomlarning bog'lanishi uchun javobgardir.
Zaif o'zaro ta'sirlar, nomining o'zi ko'rsatganidek, elektrokimyoviy to'lqinlar bilan juda sekin jarayonlarni keltirib chiqaradi.Ularning past intensivligining misoli faqat zaif o'zaro ta'sirga ega bo'lgan neytrinolarning, masalan, Yer va Quyoshning qalinligiga erkin kirib borishi bo'lishi mumkin. . Zaif o'zaro ta'sirlar, shuningdek, sekin parchalanishga olib keladi. kvazbarqaror Elementar zarrachalar Bu zarrachalarning ishlash muddati 10-8 -10-10 sek, Elementar zarrachalarning kuchli oʻzaro taʼsir qilish vaqti esa 10-23-10-24 sek.
Oʻzining makroskopik koʻrinishi bilan mashhur boʻlgan gravitatsion oʻzaro taʼsirlar, E.da ~10—13 sm.li xarakterli masofalarda, E. h. massasining kichikligi tufayli nihoyatda kichik effektlar beradi. O'zaro ta'sirlarning turli sinflarining kuchi taxminan mos keladigan o'zaro ta'sirlarning konstantalarining kvadratlari bilan bog'liq bo'lgan o'lchovsiz parametrlar bilan tavsiflanishi mumkin. Protonlarning kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion oʻzaro taʼsirlari uchun oʻrtacha jarayon energiyasi ~1 GeV boʻlsa, bu parametrlar 1:10-2: l0-10:10-38 ga bogʻliq. Jarayonning o'rtacha energiyasini ko'rsatish zarurati zaif o'zaro ta'sirlar uchun o'lchovsiz parametr energiyaga bog'liqligi bilan bog'liq. Bundan tashqari, turli jarayonlarning intensivligi turli yo'llar bilan energiyaga bog'liq. Bu turli xil o'zaro ta'sirlarning nisbiy roli, umuman olganda, o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar energiyasining ortishi bilan o'zgarishiga olib keladi, shuning uchun jarayonning intensivligini taqqoslash asosida o'zaro ta'sirlarni sinflarga bo'lish ishonchli tarzda amalga oshiriladi. juda yuqori bo'lmagan energiyalarda. Shu bilan birga, o'zaro ta'sirlarning turli sinflari, shuningdek, ularning simmetriyasining turli xususiyatlari bilan bog'liq bo'lgan yana bir o'ziga xos xususiyatga ega (qarang: Fizikadagi simmetriya), bu hatto yuqori energiyalarda ham ularning ajralishiga yordam beradi. O'zaro ta'sirlarning sinflarga bo'linishi eng yuqori energiya chegarasida saqlanib qoladimi yoki yo'qmi, noaniq qolmoqda.
Muayyan turdagi o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishiga qarab, barcha o'rganilgan elektron zarralar, foton bundan mustasno, ikkita asosiy guruhga bo'linadi: adronlar (yunoncha hadros - katta, kuchli) va leptonlar (yunoncha leptos - kichik). , nozik, engil). Adronlar, birinchi navbatda, elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlar bilan bir qatorda kuchli o'zaro ta'sirga ega bo'lishi bilan tavsiflanadi, leptonlar esa faqat elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlarda qatnashadi. (Ikkala guruh uchun umumiy gravitatsion oʻzaro taʼsirlarning mavjudligi nazarda tutiladi.) Adron massalari kattaliklari boʻyicha proton massasiga (mp) yaqin; p-mezon adronlar orasida minimal massaga ega: mp "m 1/7 × tr. 1975-76 yillargacha ma'lum bo'lgan leptonlarning massalari kichik edi (0,1 mp), Elementar zarrachalarning xarakteristikalari.
Har bir elementar element, o'ziga xos o'zaro ta'sirlarning o'ziga xos xususiyatlari bilan bir qatorda, ma'lum fizik miqdorlarning diskret qiymatlari yoki o'ziga xos xususiyatlari bilan tavsiflanadi. Bir qator hollarda, bu diskret qiymatlar butun yoki kasr sonlar va ba'zi bir umumiy omil - o'lchov birligi bilan ifodalanadi; bu raqamlar elektrokimyoviy sonlarning kvant raqamlari deb aytiladi va ular faqat o'lchov birliklarini hisobga olmaganda berilgan.
Barcha Elementar zarrachalarning umumiy belgilari massa (m), ishlash muddati (t), spin (J) va elektr zaryadi (Q). Hozirgacha E. h.ning massalari qanday taqsimlanishi qonuni va ular uchun oʻlchov birligi mavjudligi haqida yetarlicha tushuncha yoʻq.
Yashash muddatiga koʻra Elementar zarrachalarsoatlari turgʻun, kvazbarqaror va beqaror (rezonanslar)ga boʻlinadi. Zamonaviy o'lchovlarning aniqligi doirasida elektron (t > 5 × 1021 yil), proton (t > 2 × 1030 yil), foton va neytrino barqarordir. Kvazibarqaror zarralarga elektromagnit va kuchsiz oʻzaro taʼsirlar natijasida parchalanadigan zarrachalar kiradi. Ularning ishlash muddati > 10-20 sek (erkin neytron uchun hatto ~ 1000 sek). Rezonanslar kuchli o'zaro ta'sirlar tufayli parchalanadigan elektromagnit to'lqinlar deb ataladi. Ularning xarakterli yashash muddati 10-23 -10-24 sek. Ba'zi hollarda kuchli o'zaro ta'sirlar tufayli og'ir rezonanslarning parchalanishi (3 GeV massasi bilan) bostiriladi va ishlash muddati ~ 10-20 sekgacha oshadi.
Spin E. h. qiymatning butun yoki yarim butun sonli karrali. Bu birliklarda p- va K-mezonlarning spini 0 ga teng, proton, neytron va elektron uchun J = 1/2, foton uchun J = 1. Spinligi yuqori bo'lgan zarralar mavjud. E. h. spinining qiymati bir xil (bir xil) zarralar ansamblining harakatini yoki ularning statistikasini belgilaydi (V. Pauli, 1940). Yarim butun spinli zarralar Fermi-Dirak statistikasiga (shuning uchun fermionlar nomi berilgan) bo'ysunadi, bu tizimning to'lqin funksiyasining bir juft zarrachalar (yoki toq sonli juftlar) almashinishiga nisbatan antisimmetriyasini talab qiladi va shuning uchun , yarim butun spinli ikkita zarrachaning bir holatda bo'lishini "taqiqlaydi" (Pauli printsipi).
Integral spin zarralari Bose-Eynshteyn statistikasiga (shuning uchun bozonlar nomi berilgan) bo'ysunadi, bu zarrachalar almashinuviga nisbatan to'lqin funksiyasining simmetriyasini talab qiladi va zarrachalarning istalgan sonining bir xil holatda bo'lishiga imkon beradi. Elektron zarrachalarning statistik xususiyatlari tug'ilish yoki parchalanish jarayonida bir nechta bir xil zarrachalar hosil bo'lgan hollarda sezilarli bo'ladi. Fermi-Dirak statistikasi yadrolar tuzilishida ham nihoyatda muhim rol oʻynaydi va D. I. Mendeleyev elementlar davriy sistemasi asosida yotgan atom qobiqlarini elektronlar bilan toʻldirish qonuniyatlarini belgilaydi. O'rganilayotgan E. h.ning elektr zaryadlari e "1,6 × 10-19 k qiymatining butun soniga ko'paytiriladi, ular elementar elektr zaryadi deb ataladi. Ma'lum bo'lgan E. h. Q \u003d 0, ±1, ±2 uchun. .
Yuqoridagi miqdorlardan tashqari, Elementar zarrachalar qoʻshimcha ravishda ichki deb ataladigan bir qator kvant sonlari bilan tavsiflanadi. Leptonlar ikki turdagi o'ziga xos lepton zaryadini L ni olib yuradi: elektron (Le) va muonik (Lm); Elektron va elektron neytrino uchun Le = +1, manfiy muon va muon neytrino uchun Lm = +1. Og'ir lepton t; va u bilan bog'langan neytrino, aftidan, yangi turdagi lepton zaryadining tashuvchilari Lt.
Adronlar uchun L = 0 va bu ularning leptonlardan farqining yana bir ko'rinishidir. O'z navbatida, hadronlarning muhim qismlariga maxsus barion zaryadi B (|E| = 1) tayinlanishi kerak. B = +1 bo'lgan adronlar barionlarning kichik guruhini (bu proton, neytron, giperonlar, barion rezonanslarini o'z ichiga oladi), B = 0 bo'lgan adronlar esa mezonlarning kichik guruhini (p- va K-mezonlar, bozonik rezonanslar) tashkil qiladi. Adronlar kichik guruhlari nomi yunoncha barys - og'ir va mésos - o'rta so'zlaridan kelib chiqqan bo'lib, E. tadqiqotining dastlabki bosqichida o'sha paytda ma'lum bo'lgan barionlar va mezonlarning qiyosiy massalarini aks ettirgan. So'nggi ma'lumotlar barionlar va mezonlarning massalarini solishtirish mumkinligini ko'rsatdi. Leptonlar uchun B = 0. Foton uchun B = 0 va L = 0.
Barionlar va mezonlar yuqorida aytib o'tilgan to'plamlarga bo'linadi: oddiy (g'alati bo'lmagan) zarralar (proton, neytron, p-mezonlar), g'alati zarralar (giperonlar, K-mezonlar) va maftunkor zarralar. Bu bo'linish hadronlarda maxsus kvant sonlarining mavjudligiga mos keladi: g'alati S va jozibasi (inglizcha jozibasi) Ch ruxsat etilgan qiymatlar bilan: 151 = 0, 1, 2, 3 va |Ch| = 0, 1, 2, 3. Oddiy zarralar uchun S = 0 va Ch = 0, g'alati zarralar uchun |S| ¹ 0, Ch = 0, jozibali zarralar uchun |Ch| ¹ 0 va |S| = 0, 1, 2. G'alatilik o'rniga ko'pincha Y = S + B giperzaryad kvant soni qo'llaniladi, bu ko'rinishidan asosiyroq ma'noga ega.
Oddiy adronlar bilan olib borilgan birinchi tadqiqotlar allaqachon ular orasida kuchli o'zaro ta'sirlarga nisbatan juda o'xshash xususiyatlarga ega, ammo elektr zaryadining turli qiymatlariga ega bo'lgan massaga yaqin zarralar oilalari mavjudligini aniqladi. Proton va neytron (nuklonlar) bunday oilaning birinchi namunasi edi. Keyinchalik, xuddi shunday oilalar g'alati va (1976 yilda) maftunkor adronlar orasida topildi. Bunday oilalarga kiruvchi zarrachalar xossalarining umumiyligi ular uchun maxsus kvant sonining bir xil qiymatining mavjudligini aks ettiradi - izotopik spin I, odatdagi spin kabi butun va yarim butun qiymatlarni oladi.
Oilalarning o'zlari odatda izotopik multiplitlar deb ataladi. Multipletdagi zarrachalar soni (n) I bilan bog'liq bo'ladi: n = 2I + 1. Bir izotopik multipletning zarralari bir-biridan I3 izotopik spinning "proyeksiyasi" qiymati bilan farqlanadi va
Adronlarning muhim xarakteristikasi bo'shliqlarning ishlashi, inversiya bilan bog'liq bo'lgan ichki paritet R hamdir: R ±1 qiymatlarni oladi.
Hech bo'lmaganda O, L, B, Y (S) zaryadlarining nolga teng bo'lmagan qiymatlari va Ch jozibasi bo'lgan barcha elektron zarralar uchun m massasi, umr bo'yi t, spin J va spinning qiymatlari bir xil bo'lgan antizarralar mavjud. izotopik spinli adronlar uchun 1, lekin barcha zaryadlarning qarama-qarshi belgilari va ichki paritet R ning qarama-qarshi belgisi bo'lgan barionlar uchun.
Mutlaqo neytral adronlar maxsus kvant soniga ega - zaryad pariteti (ya'ni zaryad konjugatsiya operatsiyasiga nisbatan paritet) C qiymatlari ±1; foton va p0 bunday zarralarga misol bo'la oladi.
Elektron zarrachalarning kvant raqamlari aniq (ya'ni, barcha jarayonlarda saqlanadigan fizik miqdorlar bilan bog'liq) va noaniq (ular uchun jarayonlarning bir qismida mos keladigan jismoniy miqdorlar saqlanmagan) bo'linadi. Spin J burchak momentining saqlanishning qat'iy qonuni bilan bog'liq va shuning uchun aniq kvant sonidir. Boshqa aniq kvant raqamlari: Q, L, B; zamonaviy ma'lumotlarga ko'ra, ular E. h.ning barcha o'zgarishlarida saqlanib qoladi.
Protonning barqarorligi B ning saqlanishining bevosita ifodasidir (masalan, p ® e+ + g parchalanishi yo'q). Biroq, hadron kvant raqamlarining aksariyati noto'g'ri. Izotopik spin kuchli o'zaro ta'sirlarda saqlanib qolgan bo'lsa-da, elektromagnit va kuchsiz o'zaro ta'sirlarda saqlanmaydi. G'aroyiblik va joziba kuchli va elektromagnit o'zaro ta'sirlarda saqlanib qoladi, ammo zaif o'zaro ta'sirlarda saqlanmaydi. Zaif o'zaro ta'sirlar ichki va zaryad paritetini ham o'zgartiradi. Kombinatsiyalangan CP pariteti ancha yuqori aniqlik bilan saqlanadi, ammo zaif o'zaro ta'sirlar tufayli ba'zi jarayonlarda ham buziladi. Hadronlarning ko'p kvant sonlarining saqlanmaganligi sabablari noaniq va bu kvant sonlarining tabiati bilan ham, elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlarning chuqur tuzilishi bilan bog'liq. Muayyan kvant sonlarining saqlanishi yoki saqlanmaganligi elektrokimyoviy kuchlarning o'zaro ta'siri sinflaridagi farqlarning muhim ko'rinishlaridan biridir.


Xulosa
Elementar zarralar nazariyasining ayrim umumiy muammolari. Elektrokimyoviy zarrachalar fizikasidagi so'nggi ishlanma barcha elektrokimyoviy zarralardan mikrodunyo jarayonlarining o'ziga xos xususiyatlarini mohiyatan aniqlaydigan zarralar guruhini aniq ajratib turadi. Bu zarralar haqiqiy elektromagnit zarralar roli uchun mumkin bo'lgan nomzodlardir.Bularga quyidagilar kiradi: spini 1/2 bo'lgan zarralar - leptonlar va kvarklar, shuningdek spini 1 - glyuonlar, fotonlar, har xil turdagi o'zaro ta'sirlarni amalga oshiradigan massiv oraliq bozonlar. 12 spinli zarrachalar. Bu guruhga spin 2 ga ega zarracha - graviton ham kiradi; tortishish maydonining kvanti, barcha E. h.ni bog'lash Bu sxemada, ko'p savollar, ammo, qo'shimcha o'rganishni talab qiladi.
Spin 1/2 ga teng bo'lgan zarrachalarning 2 xil guruhga bo'linish sabablari: leptonlar va kvarklar aniq emas. Lepton va kvarklarning ichki kvant sonlarining (L, B, 1, Y, Ch) kelib chiqishi va kvark va glyuonlarning "rang" kabi xarakteristikasi noaniq. Ichki kvant sonlari bilan qanday erkinlik darajalari bog'liq? Elementar zarrachalarning faqat J va P kabi xarakteristikalari oddiy toʻrt oʻlchovli fazo-vaqt bilan bogʻlangan.Haqiqiy Elementar zarrachalarning massalari qanday mexanizm bilan belgilanadi? Elementar zarrachalarda har xil simmetriya xossalariga ega boʻlgan oʻzaro taʼsirlarning turli sinflari mavjudligining sababi nimada? Bu va boshqa savollarni Elementar zarrachalarning kelajak nazariyasi hal qilishi kerak.
Elektromagnit to'lqinlarning o'zaro ta'sirining tavsifi, ta'kidlanganidek, o'lchov maydoni nazariyalari bilan bog'liq. Bu nazariyalar rivojlangan matematik apparatga ega bo'lib, u elektrokimyoviy kuchlar bilan jarayonlarni hisoblashni (hech bo'lmaganda printsipial jihatdan) kvant elektrodinamikasida bo'lgani kabi qattiqlik darajasida amalga oshirish imkonini beradi. Ammo hozirgi shaklda o'lchov maydoni nazariyalari kvant elektrodinamikasiga xos bo'lgan bitta jiddiy kamchilikka ega - hisob-kitoblar jarayonida ularda ma'nosiz cheksiz katta iboralar paydo bo'ladi. Kuzatilgan miqdorlarni (massa va zaryad) qayta aniqlashning maxsus usuli - renormalizatsiya yordamida hisob-kitoblarning yakuniy natijalaridan cheksizliklarni yo'q qilish mumkin. . Eng yaxshi o'rganilgan elektrodinamikada bu nazariy va eksperimental bashoratlar o'rtasidagi kelishuvga hali ta'sir qilmaydi. Biroq, renormalizatsiya protsedurasi nazariya apparatida mavjud bo'lgan qiyinchilikni rasmiy ravishda chetlab o'tishdir, bu ma'lum bir aniqlik darajasida hisob-kitoblar va o'lchovlar o'rtasidagi kelishuv darajasiga ta'sir qilishi kerak.
Hisob-kitoblarda cheksizliklarning paydo bo'lishi, o'zaro ta'sirlarning Lagranjlarida turli zarralarning maydonlari bir x nuqtaga ishora qilinganligi bilan bog'liq, ya'ni zarralar nuqtasimon bo'lib, to'rt o'lchovli fazo-vaqt tekis bo'lib qoladi, deb faraz qilinadi. eng kichik masofalarga qadar.
Aslida, bu taxminlar bir necha sabablarga ko'ra noto'g'ri ko'rinadi: a) haqiqiy E. h., katta ehtimol bilan, cheklangan uzunlikdagi moddiy ob'ektlardir; b) fazo-vaqtning kichik miqyosdagi xususiyatlari (asosiy uzunlik deb ataladigan shkalada) uning makroskopik xususiyatlaridan tubdan farq qilishi mumkin; v) eng kichik masofalarda (~10-33 sm) tortishish ta'sirida fazo-vaqtning geometrik xossalarining o'zgarishi ta'sir qiladi. Ehtimol, bu sabablar chambarchas bog'liq. Demak, tortishishning hisobi tabiiy ravishda haqiqiy E. h.ning 10-33 sm gacha boʻlgan oʻlchamlariga olib keladi va poydevor uzunligi l0 gravitatsiya doimiysi f bilan bogʻlanishi mumkin: “10. -33 sm. Ushbu sabablarning har biri nazariyani o'zgartirishga va cheksizliklarni yo'q qilishga olib kelishi kerak, garchi bu modifikatsiyani amaliy amalga oshirish juda qiyin bo'lishi mumkin.
Kichik masofalarda tortishish ta'sirini hisobga olish juda qiziq. Gravitatsion o'zaro ta'sir nafaqat kvant maydon nazariyasidagi farqlarni bartaraf etishi, balki birlamchi materiyaning mavjudligini ham aniqlashi mumkin (MA Markov, 1966). Agar materiyaning zichligi haqiqatan ham E. h. etarlicha katta bo'lsa, tortishish kuchi bu moddiy shakllanishlarning barqaror mavjudligini belgilovchi omil bo'lishi mumkin. . Bunday shakllanishlarning o'lchamlari ~10-33 sm bo'lishi kerak.Ko'pgina tajribalarda ular o'zini nuqta jismlari kabi tutadi, ularning tortishish o'zaro ta'siri ahamiyatsiz bo'ladi va faqat eng kichik masofalarda, fazo geometriyasi sezilarli darajada o'zgargan mintaqada namoyon bo'ladi. .
Shunday qilib, E. h.ning o'zaro ta'sirining turli sinflarini bir vaqtning o'zida ko'rib chiqish tendentsiyasi, ehtimol, umumiy sxemaga gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirni kiritish bilan mantiqiy ravishda yakunlanishi kerak. Aynan barcha turdagi o'zaro ta'sirlarni bir vaqtning o'zida ko'rib chiqish asosida elektrodinamikaning kelajakdagi nazariyasini yaratishni kutish mumkin.

Adabiyotlar

1. 
   J.A.Toshxonova, X.M. Mahmudova, B.Nurillaev Yadro va elementar zarralar fizikasi. Tashkent 2004y
   
2. 
   Gaziorovich S. Elementar zarralar fizikasi, trans. Ingliz tilidan, M. 1969
   
3. 
   Kokkede Ya., Kvarklar nazariyasi, trans. Ingliz tilidan, M., 1971
   
4. 
   I. Ioffe B. L., Okun L. B., Yangi elementar zarralar, "Fizika fanlaridagi yutuqlar", 1975, 117-v., v. 2, p. 227
   

Internet saytlari

1. 
   www. tdpu.uz
   
2. 
   www. pedagog. uz
   
3. 
   www. ziyonet. uz
   
4. 
   www. edu. Uz