1.3. Kvant sonlari va ularning saqlanishi.
Har bir zarrani kvant sonlari deb ataluvchi fizik belgilar to`plami xarakterlaydi. Umuman zarralarni xarakterlovchi kattaliklar ko`p va xilma- xildir. Shunday bo`lsa ham, ulardan birortasini elementar zarralarning Klassifikatsiyasi uchun xarakteristika sifatida ajratish qiyin. Quyida har bir kvant soni va uning fizik ma`nosi ustida alohida to`xtalib o`tamiz. Avvalo, har bir zarra tinch holatdagi massasi bilan xarakterlanadi. Zarralarning bu xarakteristikasi jadvalning beshinchi ustinida keltirilgan.
Elementar zarralarning navbatdagi xarakteristikasi elektr zaryadidir. U elektron zaryadi birligida o`lchanadi. Jadvaldan ko`rinib turibdiki zarralarningn elektr zaryadi butun son bo`lib, 0 ga yoki ga teng
Jadvalda keltirilmagan rezonanslar deb ataluvchi zarralar gruppasida hattoki zarralar ham malum.
Elementar zarralar ishtiroki bilan bo`ladigan jarayonlarda elektroning saqlanish qonuni kabi zaryadning saqlanish qonuni ham mavjud
Endi protonning nima sababdan barqaror ekanligiga javob berishga harakat qilaylik. Biz bilamizki, har qanday kvant sistemasi minimal (yani, eng kam) energiyali holatda bo`lishiga harakat qiladi. Eynshteynning 1.1.5 formulasiga asosan minimal energiyali holat eng kichik massali holatni ifodalaydi. Sguning uchun ham ko`pgina og`ir zarralar kichik zarralarga parchalanadi. Nima elektronlarning parchalanmasligini bilamiz, chunki uni o`zida yengil foton yoki neytronga parchalanishiga elektr zaryadining saqlanish qonuni yo`l qo`ymaydi.
Lekin nima uchun proton yengil zarralarga – myuonlar, pionlar yoki pazitronlarga parchalanmaydi? Energiya va elektr zaryadining saqlanish qonuniga asosan proton pazitron va fotonga aylanishi mumkin. Lekin tajribada bu narsa kuzatilgani yo`q. shuning uchun protonning yengil zarralarga aylanishini man qiluvchi yana bir saqlanish qonunining mavjudligini faraz qilish zarur protonning bunday jarayonga nisbatan barqarorligi uning barion zaryadi (B) ga ega ekanligidan kelib chiqadi.
Jadvalda ko`rinib turibdiki protonning barion zaryadi +1 ga teng, pazitron va foton esa barion zaryadiga ega emas. Barion zaryadining saqlanish qonuniga asosan protonning maskur parchalanishi man qilinadi:
P
Proton va undan og`ir hamma zarralar barionlar deb ataladi va ularning har biri +1 barion zaryadiga ega . antibarionlar esa -1 barion zaryadiga ega bo`ladi.
Yuqoridagi jadvalning oxirgi ustunida zarralarning parchalanish mahsulotlari keltirilgan. Diqqat bilan qarasak, har qanday barion proton va boshqa zarralarga parchalanishini ko`ramiz. Masalan, ksi- minus – giperonni olaylik. U lambda – giperon va pi-mezonga parchalanadi: lekin o`z navbatida protonga va pi-mezonga parchalanadi. Proton barqaror bo`lgani uchun u bitta og`ir zarra bo`lganligi va uning parchalanganligi haqidagi informasiyani o`zida saqlaydi. Bundaay jarayonlarda zarraning “og`irlik” xususiyati yo`qolmasidan estafeta bo`yicha protonga o`tadi. Agar protondan og`ir mingta zarra bo`lsa, ular baribir min gta protonga va boshqa zarralar to`plamiga parchalanadi. Barionlarning barion zaryadining saqlanish qonuni ular parchalanganda “ og`irlik” xususiyatining saqlanishini aks ettiradi. Protonning barqarorligi esa uning boshqa barionlar oldidagi ularning “og`irlik ” xususiyatini saqlashdan iborat,
Barion sonining saqlanish qonuni bilan bog`langan, lekin hozzirgacha yechilmagan muammo barion soni uchun saqlanish qonunini qanooatlantirishdan boshqa biror malum xzususiyatning yo`qligidir. Masalan, zarraning elektr zaryadini uning elektr maydondagi harakatiga asosan mustaqil ravishda aniqlash va o`lchash mumkin. Barion zaryadining esa biz bergan “suniy” xususiyatidan boshqa xussusiyati yo`q. barian zaryadining elektr zaryadi kabi xususiyatiga ega emasligi uning puxta nazariy asosini ishlab chiqishni talab qiladi. Lekin shunga qaramasdan bu qonunning kata aniqlikda bajarishi bilan qanoatlanamiz.
Jadvaaldagi eng yengil zarralar lepton zaryadiga ega. Electron ( ) va electron neytrinisi ( )+1 elektron lepton zaryadiga pazitron ( va electron antineytrinosi esa -1 lepton zaryadiga ewga . Boshqa hamma zarralar uchun myumezon | | va myuon neytrinosi uchun myuon lepton zaryadi , musbat myu-mezon va myuon antineytrinosi uchun .
Boshqa hamma zarralarning myuon lepton zaryadi nolga teng: .. 1951 yilda olimlar juda g`alati fizik xususiyatlarga ega bo`lgan zarralarni kashf qildilar. Olimlar g`alati zarralarni boshqa odatdagi zarralardan farqlash uchun S g`alatilik degan kvant belgisi bilan belgilanadi. Faqatgina shu g`alati zarralar uchun g`alatilik noldan farqli bo`lib S= . Odatda, ekvivalent kattalik Y- kattalik giper zaryad ishlatiladi. U g`alatilik va barion zaryadi kvant sonlari bilan bog`langan:
Y= S+B
Kuchlim o`zoro ta`sir zarralarning har bir zaryad multipletiga malum izotepik spin (izospin ) qiymati taqqos qo`yiladi. Agar zaryad multipleti bitta zarradan tashkil topgan bo`lsa, ushbu zarraning (zaryad multipletining ) izotopik spini npolga teng deb hisoblanadi. Masalan, eto- mezon. Ikki zarradan taashkil topgan zaryad mutipletining izospini (masalan, nuklonlar – proton, neytronlar dubleti) yarimga teng. Umuman, agar zaryad multipleti I ta zarradan tashkil topgan bo`lsa, uning izotopik spini quyidagicha aniqlanadi:
T=(i-1)/2
Malumki,”izo” so`zi teng degan manoni bildiradi.“ topos” so`zi esa o`rin, joy manosini anlatadi “izotopik” so`zi zarralarning ma`lum bir “o`rin ” ga - ma`lum multipletga taluqli ekanligini ko`rsatadi.
Izotopik spin deb spin so`zini qo`shib aytishimizning sababi spinning formal matematik apparatini izospin uchun ham qo`llanishini ko`zda tutishimizdir. Binobarin, agar zarraning spini yarmiga teng bo`lsa, u spinning yo`nalishiga nisbatan mumkin bo`lgan ikki holatda bo`ladi. Xuddi shuningdek, izotopik spinni yarmiga teng nuklon zaryad multipleti nuklonning ikki : proton va neytron holatdan iborat bo`ladi. Kuchli o`zoro ta`sirda bir zaryad multipletiga kiruvchi va o`zlarini bitta zarra kabi tutuvchi zarralar ellektromagnit o`zoro ta`siri ostida massalari va zaryadlari bilan farqlanuvchi zarralarga aylanadi.
Kuchli o`zaro ta`sirga nisbatan izospin va uning proyeksiyasi yaxshi kvant sonlari- saqlanuvchi kvant sonlari bo`lsa, elektromagnit o`zoro tasirga nisbatan esa faqat uning proyeksiyasi yaxshi kvant soni bo`ladi, xolos.
Elementar zarralarning asosiy xususiyati- harakat miqdori yani impulsning spin mamenti yoki spini (I) bilan bog`langan. Spin bilan yaqin bog`lanishda bo`lgan kvant soni P ichki juftlikni ifodalaydi va uning saqlanish qonuni sistemada biror fizik hodisa ro`y berganda uning ko`zgudagi tasvirida ham shu hodisaning o`sha yo`nalishda ro`y berishini ko`rsatadi. Matematika nuqtai nazrdan aytganda P juftlikning saqlanishi fizik qonunlarning fazoviy kordinatalar o`zgarishiga bog`liq emasligini ifodalaydi. P juftlik faqat ikkita qabul qiladi.
Kuchsiz o`zoro tasirda P juftlikning saqlanish qonuni buzuladi.
Ammo kuchli va elektromagnit o`zoro ta`sirida P juftlik saqlanadi va bunday jarayonlarda yaxshi kvant soni bo`lib qoladi. Juftlik p “ etalon” zarralar- proton, neytron va - giperolarga nisbatan aniqlanadi.
Proton , neytron va giperonlarning har biri uchun P= qabul qilingan jarayonning to`la juftligi ichki juftlik (P) va spin mamenti (I) dan iborat bo`lganligi uchun odatda bu ikki kattalik birga yoziladi. Masalan, proton uchun I=1/2, P= shuning uchun = ko`rinishida yozish qulaydir.
Energiya va impulsning saqlanish qonuni mikrodunyoda kuchga ega saqlanish yoki taqiqlash qonunlari ichida eng asosiy hisoblanadi. Mikrodunyoning har qanday to`qnashuv (va parchalanish) jarayonlarida to`qnashayotgan (parchalanuvchi) zarralarning boshlang`ich energiyasi vujudga kelgan zarralar energiyasining yig`indisiga aniq teng. Parchalanish jarayonida hosil bo`lgan zarralarning tinch holatdagi massasining yig`indisi parchalangan zarralarning tinch holat masssasidan ortiq bo`la olmaydi. Impuls uchun saaqlanish qonuni quyidagicha tariflanadi. To`qnashuv (parchalanish) jarayonigacha zarralarning impulslarining vektor yig`indisi jarayondan so`ng vujudga kelgan zarralar impulslarining vektor yig`indisiga aniq teng. Binobarin, parchalanuvchi zarra tinch holatda bo`lsa , parchalanish jarayoni yuz berganda hosil bo`ladigan zarralar ikkita bo`lsa, ular albatta qarama –qarshi harakatlanadilar. Agar biz parchalanayotgan zarra bilan birday harakatlanayotgan sanoq sistemasida turib parchalanish jarayonini kuzatsak, ushbu hol o`rinli bo`ladi. Bunda yanada qulay taqiqlash qoidasiga ega bo`lamiz. Agar sanoq sistemasiga nisbatan parchalanuvchi zarra tinch holatda bo`lsa, uning energiyasi tinch holatdagi massasi ( ) ga teng(c=1) bo`ladi. Vujudga kelgan zarraning shu sistemaga nisbatan tinch holatdagi massalarining yig`indisi har doim m dan kichik, yani
Ushbu taqiqlash qoidasidan qanday harakat qilmasin, yengil zarraning og`irroq zarralarga parchalanishi mumkin emasligi kelib chiqadi .
Impulsning saqlanishiga bir misol keltiramiz .aytaylik elektron mumkin holda sekin pozitronga yaqinlashadi va ularning annigilatsiyasi yuz beradi. Anniglyasiya natijasida ikkita foton vujudga keladi va ular o`zoro qarama – qarshi tomonga tarqaladi. Nima sababdan ikkita foton vujudga keldi va nima sababdan qarama qarshi tomonga harakatlanadilar. Ushbu savolga javob berish uchun elektronni pozitron bilan to`qnashishdagi o`zaro ta`sirini, to`qnashuv nuqtasidagi jarayonning ichki tabiatini bilishimiz shart emas. Bu ichki jarayonlar to`nashuvgacha nolga teng to`la impulsini o`zgartira olmaydi. Agar jarayon natijasida bitta foton vujudga kelsa , uning impulse albatta noldan farqli bo`ladi. P=cE. Chunki yorug`lik zarrasi tinch holatda mavjud bo`la olmaydi. Demak, eng kamida o`zoro qarama- qarshi tomonlarga harakatlanayotgan ikkita foton paydo bo`lishi lozim.
Keying yillarda erishilgan elementar zarralar fizikasining eng kata yutuqlaridan biri yuqori energiyadagi jarayonlarning masshtab invariantligi simmetriyasiga ega ekanligining kashf qilinishidir. Masshtab invariantligi fazo va vaqtning cho`zilishiga nisbatan fizik jarayonlarning o`xshashligi yoki boshqacha aytganda fizik kattaliklarning invariantligidan iborat bo`lgan taqribiy simmetriyadir.
O`xshashlik tushinchasi hammmamizga kundalik hayotimiz tajribalarida yaxshi malum. Masalan Pifagor tearemasi to`g`ri burchakli kichik uchburchak uchun ham, to`g`ri burchakli katta uchburchak uchun ham birday o`rinlidir. O`xshashlik tushinchasi fizikada , mexanikada va texnikada kata ro`l o`ynaydi. Hodisalarning o`xshashligini u bilan bog`liq modellashtirishni o`rganmay turib kema, samalyot va hokazolarni qurishda zamonaviy texnik tajribalarni o`tkazish mumkin emas.
O`xshashlikka biz yuqorida ko`rgan kvant mexanikasida zarralarning o`zoro aynanlik prinsipi ham kiradi. Albatta, elektron yoki atomlarning aynanligi deganimizda mikrodunyo jismlarining o`xshashligi manosida tushinmaymiz. Mikrodunyoda o`xshashlik uchun jismlarning shakli, o`lchamlari va hokozolar asos bo`lsa, mikrodunyoda zarralarning kvant xarakteristikalari asosdir. Shuningdek o`xshashlik hodisalar o`rtasida ham bo`lishi mumkin.
Mikrodunyoda yuz berayotgan nihoyat darajada murakkabdir. Elementar zarralarning to`qnashuvida bir tur zarraning ikkinchi tur zarraga aylanishi va o`nlab yangi zarralarning paydo bo`lishi kabi hodisalar ro`y beradi. Bunday yuqori energiyadagi jarayonlarda ikkinlamchi zarralarning turi va xarakteristikalaridan qatiy nazar, ularning birortasining berilgan impulsda tug`ulish ehtimolligi o`lchanadi. Bir guruppa sovet fiziklarining Serpuxov tezlatgichida o`tkazgan tajribasida tezlatilgan protonlarning alyuminiy nishon bilan to`qnashuvi kuzatilgan. Ikkilamchi zarralardan manfiy zaryadli pi-mezonlar, K- mezonlar va antiprotonlar qayd qilingan. Tajriba natijalari shuni ko`rsatadiki, K-mezonlar va antiprotonlarning paydo bo`lish ehtimoligining mezonlarning paydo bo`lish ehtimolligiga nisbatan faqat ikkilamchi zarra impulsining protonlar boshlang`ich energiyasi nisbatiga bog`liq jarayonning masshtab invariantligiga binoan protonlarning boshlang`ich energiyasi va ikkilamchi zarra impulsini bir xil songa ko`paytirganda(masshtab almashtirishda), jarayon ehtimolliklarining mazkur nisbati o`zgarmaydi. Bu fakt boshlang`ich energiya va ikkilamchi zarra impulsi ko`p qiymatlarida, xususan hozirga zamon tezlatgichlarida erishib bo`lmaydigan energiyalarda yuz beradigan noelastik jarayonlarning ehtimolliklarini hisoblashga imkon beradi. Masalan boshlang`ich energiyaning 700 milliard eV qiymatida 300milliard eV energiya K-mezonning tug`ulish ehtimolligining boshlang`ich energiyasi 70 milliard eV qiymatida 30 milliard eV energiyali K-mezonning tug`ulish ehtimolligi bilan to`g`ri keladi. Shunday qilib, mavjud tezlatgichlarda erishib bo`lmaydigan energiya diapazoni uchun yuz berishi kerak bo`lgan jarayonlar ehtimolliklarini aniqlashga muyassar bo`lamiz. Albatta, zarralarni katta energiyalargacha tezlatuvchi yirik tezlatgichlarni ko`rishda insonning imkoniyati chegaralangan. Shuning uchun yuqori energiyalarda mazkur simmetriya yo`q bo`lganda hech vaqt yuqori energiyalarda mikrodunyo haqida biror to`la to`kis bilimga ega bo`la olmas edik va tabiat inson ustidan achchiq kulgan bo`lardi.
Biz yuqorida elementar zarralarning o`zoro ta`sirlarini ko`rganimizda kuchsiz o`zoro ta`sir doimiysi (G)ni o`lchamli ekanligini qayd qilgan edik. Ushbu doimiy kattalik uzunlik kvadrati birligidagi o`lchamga ega. agar O``zoro ta`sir doimiysi o`lchamsiz birlikda bo`lganida edi, har qanday masshtabdagi jarayonlarda ham o`zoro ta`sir kuchsizligicha qolaverar edi. O`lchovli birlikdagi doimiyga o`zaro ta`sir jarayonlarida o`xshashlik yo`q. shuning uchun G= m dan katta sohalarda kuchsiz o`zoro ta`sir kuchsizligiga qolsa ham m sohaga yaqinlashishimiz bilan sobiq kuchsiz o`zaro ta`sir bilan bog`liq jarayonlar shiddatliroq, kuchliroq yuz bera boshlaydi. Bunday kichik sohalarda kuchsiz o`zaro tasir kuchli ro`y bera boshlaydi. Shunday qilib, kuchsiz o`zaro ta`sir bilan o`tadigan jarayonlarda sohalardaa masshtab invariantligi, yani tabiatning masshtab o`zgarishiga bo`lgan o`xshashligi buzulishi mumkin ekan.
Uch o`lchovli fazo faqat bir jinsliligina bo`lmasdan, izotrop hamdir, uning hamma yo`nalishlari fizik jarayonlar uchun ham bir xildir. Fazoda aylanishlarga nisbatan tabiat hodisalarining invariantligi (o`zgarmasligi) harakat miqdori momentining saqlanish qonuniga olib keladi. Biz bilamazki, spin zarraning harakatsiz holatidagi impuls momentidir. Demak, spinning saqlanishi ham fazoning shu xusiyati uning izotoplari bilan .Nisbiylik nazariyasiga asosan to’rt o’lchovli fazoda hamma inersial kordinata sistemari teng huquqlidir. Bu teng huquqlilikning simetriyasi inersiyas (massa) markazining saqlanish qonuniga olib kelsdi. SHunday qilib, energiya va impulusning saqlanish qonuni kabi ham makroskopik jismlar, ham mikroskopik zarralar uchun impulus momentining saqlanish qonuni kuchga ega. Elementar zarralarda spin xususiy impuls momenti bilan birga orbital harakat miqdori momenti ham kvantlangan (uzlikli bo`ladi) uning qiymatlari Plank doimiysi h ga nisbatan butun qiymatlarga ega. Agar zarralarning o`zaro almashinuvida orbital moment o`zgarmasa, sistemaning to`la spini doimiy qoladi. Tinch holatdagi -mezonning parchalanishi xuddi shunday yuz beradi. tinch holatda -mezonga va myuon neytrinosiga parchalanishi mumkin. Ma`lumki , spini nolga teng. U tinch holatda bo`lganligi sababli uning orbital momenti ham nolga teng. Shuning uchun parchalanishdan so`ng myuon va neytrino qatiy qarama-qarshi tomonlarga qarrab shunday harakat qiladilarki, ularning nisbiy orbital momentlari yig`indisi nolga teng bo`ladi. Shu sababdan ham myuon va neytronlarning spinlari yig`indisi nolga teng. Shuning uchun myuon va neytrino qarama – qarshi aylantirilgan bo`ladi.
Murakkab hollarda parchalanish jarayoni uchun orbital moment nolga teng bo`lmasligi mumkin. Bunday hollarda impulsning to`la momenti, ya`ni va spin momentlarining yig`indisi saqlanadi.
Fazo va vaqt diskret simmetriyalarining saqlanish qonunlari. Hozircha fazo vaqtning uzluksiz almashtirish simmetriyasini ko`rdik.
Endi diskret (uzlikli ) harakatga ega bo`lgan almashtirishlar simmetriyasini ko`ramiz. Kvant nazariyasida to`rt o`lchovli koordinata o`qlarining har xil ko`zgu aksiga nisbatan fazo- vaqt simmetriyasiga mansub ikkita saqlanish qonuni qo`shildi. Ular fazo inversiyasidan (ko`zgu aksidan) va vaqt o`qining inversiyasidan iborat almashtirishlardir.
Klasssik fizikada diskret almashtirishlar hech qanday saqlanish qonunlariga olib kelmaydi. Mikrodunyo fizikasida esa fazoviy inversiyaga nisbatan invariantlik- p- juftlik deb ataluvchi diskret kattalikning saqlanishiga, o`ng va chap kordinata sistemasiga nisbatan simmetriyaga (kuchsiz o`zaro tasirlardan tashqari) olib keladi. Kvant nazariyasida zarraning holati kordinata (x,y,z) va vaqt (t) ga bog`liq bo`lgan to`lqin funksiyasi bilan tasvirlanadi. Agar kordinata ishorasini o`zgartirganimizda (inversiada) zarra holatini tasvirlovchi to`liq funksiysiyasi o`z ishorasini o`zgartirmasa, bu holatni juft holat deymiz, aks holda. Yani to`lqin funksiyasining ishorasi o`zgarsa, toq holat deymiz. Bu operatsiya matematika tilida quyidagicha yoziladi.
p- kordinata ishorasini o`zgaruvchi operator-kordinatalar inversiyasi.
Yuqoridagi tenglamaga muofiq ketma ket ikki marta bajarilgan P- operatsiya fizik sistemani boshlang`ich holatiga qaytaradi. Umuman, aks ettirish bilan bog`liq har qanday operatsiya ketma-ket ikki marta bajarilsa, fizik sistemani boshlang`ich holatga qaytaradi.
P- juftlikning tushunchasiga asosan bu operatsiya tasirida zarralarning impulse o`z yo`nalishini teskariga o`zgartirishi kerak. Zarraning ko`zgudagi aksi uchun impuls yo`nalishi zarra impulsiga qarama –qarshi yo`nalgan. Lekin bu operatsiya tasirida impuls momenti, shuningdek, shuningdek spin o`z yo`nalishini o`zgartirmaydi.
Biz bundan buyon P-ko`zgu ( keyinchalik ko`riladigan T-,C- ko`zgu ) yoki umuman ko`zgu aksi deganimizda tegishli aperatsiya inversiyasini tushinamiz. Chunki ko`zgu aksi va inversiya operatsiyalari bir –biri bilan bog`langan. Masalan, fazo inversiyasi koordinata boshidan o`tgan biror tekislikka nisbatan ko`zgu aksi va shu ko`zgu aksini ko`zgu tekisligiga narmal o`q atrofida ga burushdan iborat operasiyalar natijasiga teng. Chunonchi, ko`zgu tekisligiga impuls yo`nalishi narmal bo`lmaganda ko`zgu aksi inversiyani bermagaan bo`ladi va ko`zgu orqali inversiyani hosil qilishi uchun hozir aytgandek ish tutishimiz kerak bo`ladi. P juftlik qo`pol qilib aytganda zarraning shaklini (formasini) xarakterlaydi. P- juftligi +1 bo`lgan zarralarning sshakli shar kabi ko`zgudagi aksi bilan aynan bo`ladi. P- juftligi-1 zarralar xuddi malum izga ega vintga o`xshaydi. O`ng vintning ko`zgudagi aksi chap vintga, chap vintning aksi esa o`ng vintga o`tadi.
Albatta, zarrani vintga o`xshatishimizda uni P-juftlikka nisbatan xususiyatni ko`zda tutdik. P-juftlik kuchli va elektromagnint o`zaro tasirlar bilan o`tadigan jarayonda saqlanadi. Lekin kuchsiz o`zoro ta`sir bo`yicha yuz beradigan jarayonlarda P- juftlikning saqlanishi buziladi, ya`ni kuchsiz o`zaro ta`sir ko`zgu simmetriyasiga ega emas. Tabiatning bazi jarayonlari uchun fazoning chap- o`ng simmetriyasi yo`qligi dastlab fiziklar uchun juda kutilmagan hol bo`lsa, hozir P- juftlikning buzilishi bilan bog`liq qator jarayonlarni bilamiz. P- juftlik zarraning ichki tabiati bilan bog`liq. Buni his etishimiz uchun quyidagi misolni ko`ramiz. Hozirgi vaqtda leptonlarning, chunonchi, elektronning, neytronning ichki tuzilishga ega emasligi haqidagi fikr to`g`ri hisoblanadi. Ushbu zarralar nuqtaviy ko`rinishda tasvirlanadi. Lekin ular spinga ega bo`lmaganliklari uchun taqriban ularni o`z o`qi atrofida aylanuvchi shar (chap yoki o`ng vint ) kabi tasavvur etishga to`g`ri keladi. Shuni qayd etish kerakki neytrino o`z o`qi atrofida faqat chapga aylanadi ( chap vint). O`ng neytrinolar yo`q. xuddi shunday, chap antineytrino tabiatda mavjud emas.SHunung uchun ham neytrinoning o’z o’qi atrofida aylanishi uni antineytrinodan farq qilishda belgi bo’lib xizmat qiladi. Zarrani antizarradan farq qilishda ularning zaryadi (elektr yoki barion) belgi bo’ladi.Neytrinoda ushbu chap aylanishdan boshqa belgi yo’q.Uningspinini qat’iy yo’nalishga ega ekanligi massasini taqriban tezligini yorug’lik tezligiga tengligidan kelib chiqadi.
Faraz qilaylik, biz zarraning xarakatlanishini u bilan teng harakatlanayotgan sistemadan kuzatish imkoniga egamiz. Masalan, elektronni orqasidan kuzatib uni soat sterelkasi aylanishiga mos o`ng aylanishini aniqladik deylik. Endi elektrondan tezroq harakatlanayotgan sistemadan uning oldidan kuzatsak, u soat sterelkasi aylanishiga teskari chap aylanishda ekanligini aniqlaymiz. Demak, elektronning chap yoki o`ng aylanishi kuzatuvchiga bog`liq bo`lishi mumkin. Neytrino uchun esa yorug`lik tezligi bilan harakatlanishi sababli, biz elektron holidagidek ikki tomonlama kuzatish mumkin. Biz neytrinoni har doim faqat bir tomondan (orqasidan) kuzatamiz, xolos. Umuman, oxirgi aylantirilgan shunchaki gap chunki neytrinoni bunday yo`l bilan kuzatib bo`lmaydi. U yorug`lik sochmaydi uni ko`rish mumkin emas, uning vujudga kelganligini va vujudga kelish va yo`q bo`lmaganligini qayd qilamiz xolos. Neytrino paydo bo`lishi va yo`q bo`lish oralig`ida qanday mavjud bo`lishini biz bilmaymiz.
Neytrino xilma-xil jarayonlarda, xilma –xil sharoitda vujudga keladi, lekin neytrino faqat chapm aylanuvchi holda dunyoga keladi va o`tadi. Qisqasi uning chaplik xususiyati tug`ulish jarayoni bilan bog`liq emas. Nega neytrino (chapaqay)? Bu savolga fiziklar hali jaavob topganicga yo`q. shunday qilib neytrino bilan biz fazoviy simmmetriyasini kuchsiz o`zoro ta`sirlar sohasida yo`qotdik. Endi T- ko`zgu haqida to`xtalib o`tamiz. Fazo-vaqt simmetriyasiga mansub vaqt o`qining inversiyasiga nisbatan asosiy qonunlarning invariantligi eskidan fizikaning fundamental prinsplaridan hisoblangan, tabiat qonunlari vaqt o`tishining yo`nalishiga nisbatan. Ular uchun o`tgan zamon bilan kelajak o`rtasida farq yo`q. qanday qilib fizik qonunlarning teskari (o`tmishga yo`nalgan) vaqti nisbatan o`zgarmasligiga misol tariqasida osmon mexanikassini ko`raylik. Chunonchi butun olam tortishish qonuni quyosh sistemasida faqat oy tutilishini oldindan aniqlash uchun qo`llanmasdan o`tgan zamonda qachon shunday tutilishlar yuz berganligini aniqlashda ham qo`llashimiz mumkin. O`tmishdagi oy tutilishlarini aniqlash uchun vaqt inversiyasidan, ya`ni vaqt o`tishini orqaga o`zgartirishdan foydalanamiz.
Ikkinchi misol tariqasida billiard sharlarining o`zaro to`qnashuvini ko`ramiz. Faraz qilaylik, ikkita sharning o`zoro to`qnashuvi kinolentaga tushirilgan bo`lsin. Aytaylik, kinomexanik kinolentaning boshi va oxirini adashtirib, uni oxiridan boshlab teskari yo`nalishda qo`ya boshlasin. Sharlarning o`zaro elastik to`qnashuvining vaqt inversiyasiga nisbatan invariantligi sababli filmning to`g`ri va teskari namoyishi birdek fizik manoga ega bo`ladi. Haqiqatdan, to`g`ri namoyishda ham, teskari namoyishda ham sharning o`zoro to`qnashuvi yuz beradi . Biz kino zalda o`tirib filmning qo`yilishiga nisbatan uni qanday vaqt yo`nalishida olinganligini ajrata olmaymiz. Umuman, T- ko`zguga nisbatan bu kabi simmetriklar klassik hamda kvant fizikasining beistisno hamma (hozircha) qonunlariga oiddir.
Lekin biz kundalik hayotimizda hodisalarning vaqt inversiyasiga nisbatan simmetrikligini kuzata olmaymiz , chunki har doim murakkab jarayonlar bilan to`qnash kelamiz. Masalan, sharlar haqidagi yuqoridagi misolning murakkab holini ko`raylik. Ikkita shar o`rniga bir necha sharlarning to`nashuvida kinolentaga tushirilgan bo`lsin. Aytaylik soqqa shar uch burchakli yuzada bir xil zichlikda joylashgan sharlar to`plami bilan to`qnashsin. Bu to`qnashish natijasida hamma sharlar har tomonga tarqalib ketadi. Endi agar kinomexanik lentani teskari yo`nalishda qo`ysa, biz buni darhol sezamiz. Albatta har tomonda turgan sharlar birdan harakat qilib, uchburchak shaklidagi yuzaga joylashsa va bitta shar ulardan ajralib bir chetga to`xtasa- bu ajabranarli manzara. Demak, murakkab sistemadagi hodisalar asosan vaqtning malum yo`nalishida yuz beradi. Lekin murakkab sistemadagi hodisalarning bu kabi ajabranarli ketma- ketligi, yani vaqt inversiyasi bo`yicha o`tishi ham fizika qonunlariga xilof kelmaydi. Faqat murakkab sistemadavaqtning teskari yo`nalishi bo`yicha jarayonning yuz berish ehtimolligi juda ham kichikdir.
T- ko`zguga yani vaqt o`qining inversiyasiga nisbatan tabiat hodisalarining simmetriyasi boshqa simmetriyalardan o`zgacha namoyon bo`lad, chunki vaqt ishorasi teskariga almashtirilganda fizik sistemaning boshlang`ich va oxirgi holatlari o`zoro almashadi. Vaqt inversiyasiga nisbatan fizik jarayonlarning bu kabi simmetriyasidan detal muvozanat prinsipi kelib chiqadi mazkur prinspga muofiq agar qandaydir mikrodunyo jarayoni mumkin bo`lsa , vaqt inversiyasidan hosil bo`lgan unga teskari jarayon ham mumkin. Vaqt vaqt inversiyasining boshqa xarakterli xususiyati u uchun kvant nazariyasida ham biror saqlanuvchi kattalikning mavjud emasligidir. Fazo inversiyasi uchun P-juftlik (qiymati+1) kabi fizik kattalik to`g`ri kelsa, vaqt inversiyasi uchun esa hech qanday fizik kattalik to`g`ri kelmaydi.T- operasiyasining zarra holatiga ta`siri zarraning impulsi va impuls momenti ishoralarini teskarisiga o`zgartirishdan iborat.
Do'stlaringiz bilan baham: |