Bog'liq zarralar tabiatida maftunkorlik va maftunkor kvant soni
Te=Δεβ=εn – εp - mec2 (8)
Shunday qilib, agar neytron proton va elektronlarga parchalanadi deb faraz qilsak:
N → p + e−; (9)
elektronning energiyasi taxminan 780000 elektron-volt (eV) ga teng bo’lishi kerak ekan. Lekin tajribalar shuni ko’rsatdiki, neytronning β - parchalanishi natijasida bo‘lgan elektronning juda kam qismigina ana shunday kinetik energiyaga ega bo‘lar ekan. Elektronlarning asosiy qismi juda kam kinetik energiyaga ega bo‘ladi. Xatto kinetik energiyasi nolga yaqin bo‘lgan elektronlar ham uchrashi mumkin. Neytronning β - parchalanishi natijasida bo‘lgan elektronlarning kinetik energiyalari bo’yicha taqsimoti 1-rasmda ko’rsatilgan. Elektronning kinetik energiyasi maksimal qiymatga ega bo‘lganda (8) tenglama juda yaxshi bajariladi. Lekin elektronning kinetik energiyasi Te kichik qiymatlarga ega bo‘lganda bu tenglama bajarilmaydi:
Temin= Δεβ (10)
Energiyaning yetishmagan qismi qani, u nimalarga sarflanadi? Bu yerda fizikaning eng asosiy qonunlaridan biri — energiya va impuls saqlanish qonunlari xavf ostida qolgan edi. Bundan tashqari neytronning β- parchalanishi reaksiyasida harakat miqdori momentining saqlanish qonuni ham bajarilmas edi. Juda qiyin holat vujudga keldi: bu ikkita qonun bajarilmasligi mumkin degan ilmiy maqolalar paydo bo’ldi.
Bu qiyin holatdan qutulishning birdan-bir yo’lini 1934- yilda Shvetsariyalik fizik Pauli ko’rsatib berdi. U yadrolarning β - parchalanishi vaqtida elektronlardan tashqari yana bir zarracha chiqarilishi kerak deb faraz qildi. Keyinroq bu zarracha neytrino (neytroncha) deb atala boshladi. Demak, endi neytronning β- parchalanishi reaksiyasini quyidagicha yozish mumkin:
N → p+e−+v (11)
Yadrolar va zarrachalarning β - parchalanishiga neytrinoning kiritilishi energiya impuls va harakat miqdori momentlarining saqlanish qonunlarini saqlab qoldi. Lekin fiziklarning oldida ikkita masala paydo bo’ldi. Birinchidan, neytrino qanday xususiyatlarga ega ekanligini bilish, ikkinchidan, uni tajribada kuzatish edi. Hozircha neytrinoning xususiyatlari to’g’risida quyidagilarni aytish mumkin. Neytrinoning tinch holatdagi massasi nolga teng yoki unga yaqindir. Agar biz neytrinoning β - parchalanish protsessiga nazar tashlasak, neytrino zaryadlanmagan zarracha ekanligini tushunib olamiz. Harakat miqdori momentining saqlanish qonunidan, neytrinoning spini yarim (1/2) ga teng ekanligini tushunish qiyin emas. Bunday xususiyatlarga ega bo‘lgan zarrachalarni tajribada kuzatish juda ham murakkab.
Zarrachalarni tajribada kuzatish deganimizda biz shu zarrachalarning boshqa zarrachalar yoki yadrolar bilan bo‘ladigan reaksiyasini kuzatishni tushuntirishimiz kerak. Masalan, proton elektr zaryadiga ega, u Vilson kamerasida o‘zining izini qoldirishi yoki biror yadro bilan to‘qnashishi mumkin. Biz protonning Vilson kamerasidagi izini yoki to‘qnashishidan bo‘lgan yadro reaksiyalarini kuzatishimiz mumkin. Neytron zaryadlanmagan zarracha bo‘lsa ham, u yadro reaksiyalarida aktiv qatnashadi. Neytrinoga kelsak, u moddalar bilan juda kuchsiz ta’sirlashadi. Neytrinoning moddalar bilan ta’sirlashishi zarrachalarning elektromagnit ta’siridan taxminan 1012 marta kuchsizroqdir. Neytrino Yer sharining diametri bo’ylab, hech qanday reaksiyaga kirishmasdan o’tib ketishi mumkin.
Neytrino massasining nolga yaqinligi, uning zaryadlanmaganligi va moddalar bilan juda kuchsiz tasirlashishi tufayli, uni tajribada kuzatish juda qiyinchilik bilan amalga oshirildi. Uzoq vaqt neytrinoni tajribada kuzatish mumkin bo’lmagan bo‘lsa ham, uning mavjudligiga xech qanday shubha qolmagan edi.
Pauli o‘zining neytrino haqidagi gipotezasini aytgandan keyin tez orada Fermi o‘zining β - parchalanishga bag’ishlangan nazariyasini yaratdi. Bu nazariya tajriba natijalari bilan juda yaxshi mos keldi. Bundan tashqari shunday tajribalar o’tkazildiki, bu tajriba natijalarini neytrinosiz tushuntirish mumkin emas edi. Bunday tajribalardan biri yadrolarning pozitronli β - parchalanishi edi. Pozitron (e+) deganda biz massasi elektron massasiga teng, lekin musbat elektr zaryadiga ega bo‘lgan zarrachani tushunamiz. Haqiqatan ham, 1934 -yilda Iren va Frederik Jolio-Kyurilar yadrolarning pozitronli β- parchalanish hodisasini ochdilar. Bunda yadro o‘zidan pozitron va neytrino chiqarishi bilan atom nomeri 2 bo‘lgan yadrodan atom nomeri Z — 1 bo‘lgan yadroga aylanadi. Masalan, atom nomeri 6 ga teng bo‘lgan uglerod yadrosida pozitronli β- parchalanish hodisasi sodir bo‘lsa, u atom nomeri 5 ga teng bo‘lgan bor yadrosiga aylanadi: ,
C116 → B115 + e+ +v (11')
Ilmiy izlanish natijasida, hamma zarrachalarda bo‘lganidek, neytrinolarning antizarrachalari mavjudligi isbotlandi. Shu bilan birga π→µ parchalanishda bo‘ladigan neytrino va antineytrino yadrolarning (6)-parchalanishida bo‘ladigan neytrino va antineytrinodan tubdan farq qilishligiga olimlar tomonidan faraz tariqasida aytib o’tildi. Ana shunga binoan va π→µ parchalanish quyidagi sxema bo’yicha bo‘lib o’tishi kerak:
π+→µ++vµ (10')
π-→µ-+vµ Yadrolarning β-parchalanishi esa quyidagi sxema bo’yicha bo‘lib o’tishi kerak:
p →n+e++ve(10")
n→ p +e−+ve Keyinchalik (10') va (10") reaksiyalarning to’g’riligi tajribada isbotlandi. Haqiqatdan ham (101) reaksiyada µ- mezon neytrino va antineytrinosi bo‘lsa, (10") reaksiyada esa elektron neytrino va antineytrinosi bo‘lar ekan. Neytrinolar haqida biz keyinroq yana gapirib o‘tamiz. Hozircha biz elementar zarrachalar jadvalini 1- jadvalda ko’rsatilgandek tasavvur qilishimiz mumkin.