Δt~h/(2π ·Δε) (19)
Go’yo, elektron o‘zidan virtual fotonni chiqarish uchun tashqaridan energiyani qarz olinib turadi, virtual foton yutilganda esa bu qarzga olingan energiya albatta ko’tarilishi kerak .Shuni aytib o’tishimiz kerakki, bunday virtual protsesslar shunday tez bo‘lib o’tadiki, uni tajribada kuzatish mumkin emas.
Mana endi biz yadro kuchlarini izohlash uchun yetarli bilimga egamiz deb faraz qilishimiz mumkin. Yadro kuchlarining mohiyatini tushuntirib berishda sovet fizik olimi I. E. Tammning olib borgan ishlari muhim rol o’ynaydi. U proton va neytronlarning orasida xam ta’sirlashish kuchlarining mavjudligini ko’rsatib berdi. Bu ta’sirlashish zaryadlangan zarrachalar orasidagi ta’sirlashishdan tubdan farq, qiladi. Tamm neytron bilan proton orasidagi ta’sirlashish endi gamma kvantlar orqali emas, balki qandaydir yangi kvantlar orqali bo‘lib o’tishini ko’rsatib berdi, ikkinchidan, bu yangi kvantlar protonlardan bir necha marta yengil deb faraz qildi. Bu yadro kuchlarini tashuvchi yangi kvantlar qanday zarrachalar bo’lishi mumkin,— degan savol tug’iladi. Bu savolga javob berish uchun o‘sha davr Sharoitiga murojaat qilaylik. Ma’lumki, o‘sha davrda gamma kvantdan tashqari, protondan yengil zarrachalar elektron, pozitron va neytrinolar edi.Ana shu zarrachalar asosida yadro kuchlarini tushuntirib berish uchun birinchi qadam qo’yildi. Buning uchun quyidagi virtual protsesslar asos qilib olindi:
n→p+e -+v
p→n+e ++ve (20)
Bunday holda proton bilan neytron orasidagi ta’sirlashuv quyidagicha tasavvur qilinadi. Masalan, proton o‘zidan virtual holatdagi pozitron va neytrinolarni chiqaradi va o‘zi neytronga aylanadi. Neytron esa virtual holatdagi pozitron va neytrinolarni yutadi va o‘zi protonga aylanadi. Ta’sirlashishdan oldin biz proton va neytronga ega edik, ta’sirlashishdan keyin ham biz proton va neytronga ega bo’ldik.Bu hosil bo‘lgan proton va neytronlar o’zaro ta’sirlashishi mumkin. Neytron virtual holatdagi elektron va neytrinolarni chiqaradi va o‘zi protonga aylanadi. Proton esa virtual holatdagi elektron va neytrinolarni yutadi va o‘zi neytronga aylanadi. Biz yana ta’sirlashishdan keyin proton va neytronga ega bo’ldik. Bunday ta’sirlashish uzluksiz davom etadi va proton bilan neytron orasida ta’sirlashish kuchini yarata oladi. Bunday ta’sirlashish kuchlari beta-kuchlari deyiladi. Lekin tajribalar shuni ko‘rsatadiki, beta-kuchlari yadro tarkibida bir xil zaryadli protonlarni ko’rsatib turuvchi kuchlardan minglarcha marta kichikdir. Demak, beta-kuchlari yadro kuchlari bo‘la olmaydi. Biz yuqorida yadro kuchlarining ta’sirlashish doirasi radiusi taxminan 10-15 m ga tengligini aytib o’tgan edik. Beta-kuchlarining ta’sirlashish doirasi radiusi 10-16 m dan minglarcha marta kattadir. Shuning uchun ham beta- kuchlari yadro kuchlari bo‘la olmaydi.
Yadro kuchlarining mohiyatini o’rganishda yapon olimi Xideki Yukavaning olib borgan ishlari muhim rol o’ynaydi. U beta kuchlarining yadro kuchlari bo‘la olmasligi sabablarini tushuntirib berdi. O‘sha vaqtda ma’lum bo‘lgan zarrachalar yordamida yadro kuchlarining tabiatini tushuntirib berish mumkin bo’lmagan ekan, demak, yadro kuchlarini tashuvchi zarrachalar noto’g’ri tanlangan, u zarracha hali ochilmagan bo’lishi mumkin deb ko’rsatib berdi. Bu zarrachalar o‘zining tinch holatdagi massasiga ega bo’lishi mumkin. Elektromagnit ta’sirlanishlarga o’xshatib bunday zarrachalarni og‘ir fotonlar deb ataladi. Xo’sh, Yadro kuchlarining xususiyatlarini tushuntirib berish uchun bunday og‘ir fotonlar qanday xususiyatlarga ega bo’lishi kerak? Bunday savolga javob berish uchun Yukava nazariy fizikaga doir ishlarni olib bordi. U muhim xulosaga keldi; Yadro kuchlari ta’sir doirasining radiusi og‘ir fotonlarning massasiga juda xam bog’liq ekan. Yuqorida ko’rganimizdek, yadro kuchlarining ta’sirlashish doirasining radiusi 10-16 ga teng. Agar og’ir fotonlarning massasi elektron massasidan taxminan 200—300 marta og‘ir bo‘lsa, haqiqatan ham shunday bo‘ladi. Og‘ir fotonlar massasi elektronlar bilan protonlar massalarining oralig’iga joylashganligi uchun ularni mezonlar deb atalgan.
Nima sababdan Yadro kuchlari ta’sirlashish doirasining radiusi mezon massasiga bog’liq? Bu savolga to’liqroq javob berishga harakat qilamiz. Faraz qilaylik, bizning ixtiyorimizda ikkita qo’zgalmas proton bo’lsin. Bu protonlar orasidagi ta’sir kuchlari neytral mezonlar almashuvi natijasida amalga oshsin. Elektromagnit ta’sirlashishga o’xshash bunda ham proton o‘zidan virtual mezonlar chiqarishi mumkin. Bunda ham energiya saqlanish qonuni bajarilmaydi. Farq shundaki, endi energiyaning noaniqligi mezonning tinch holatdagi massasidan kichik bo’lishi mumkin emas.
Demak, massasi m ga teng bo‘lgan mezon hosil bo’lishi uchun proton ma’lum miqdordagi energiyaga ega bo’lishi kerak Bu energiya mc2 ga teng. Protonda bunday ortiqcha energiya yo’q. Shuning uchun proton o‘zidan virtual mezonlarni chiqarishga majburdir. Proton o‘zidan tinch holatdagi energiyasi mc2- ga teng bo‘lgan mezonni chiqarishi kerak Ikkinchi tomondan protonning massasi o’zgarmasdan qolishi kerak. Bunda yana biz Geyzenbergning noaniqlik munosabatiga duch kelamiz. Energiyaning noaniqligi endi mc2 ga teng bo‘ladi:Δε≈ mc2. Geyzenbergning-noaniqlik munosabatiga binoan
ΔεΔt~ h/2π
virtual mezonlar chiqarishi va qayta yutilishi taxminan
Δt~h/(2π ·Δε) (21)
vaqt davom etadi. Ana shu Δt davr ichida energiya saqlanish qonuni Δε qiymatga cho‘ziladi. Δt vaqt ichida c = 3·108 m/s tezlikka ega bo‘lgan virtual zarracha, yadro kuchlari ta’sir doirasicha masofaning ikkitasini bosib o’tishi kerak. Agar yadro kuchlari ta’sir doirasi radiusini r(r ~ 10 - 15 m) deb belgilasak, u holda:
Δt~2r/c (22)
Demak, mezonlar taxminan 10-23 s mobaynida virtual holatda bo’lishi mumkin. Agar o‘zidan virtual mezonlar chiqargan nuklondan taxminan 10-15 m masofada ikkinchi nuklon bo‘lsa, u holda ikkinchi nuklon virtual mezonni yutishi mumkin. Ikkita nuklon orasidagi ta’sirlashish ana shunday amalga oshadi. Ikkita nuklonning o’zaro ta’sirlashishi zaryadlangan yoki neytral mezonlar orqali bo’lishi mumkin. Geyzenbergning noaniqlik munosabatidan energiyaning noaniqligini topishimiz mumkin:
Δε~h/(2π·Δt) (23)
Plank doimiysi . h/(2π) = 1,05• 10-27 erg·s = 1,05- 10-34J·s. Ko‘rinib turibdiki, energiyaning noaniqligi taxminan 100 MeV ga teng. Demak, mezonlar elektronlardan taxminan 200 marta og‘irroqdir. Quyidagicha savol tug’ilishi mumkin. Yadro kuchlari orqali ta’sirlashish amalga oshishi uchun tajribada kuzatish mumkin bo’lmagan virtual mezonlar zarur ekan. Yukava mezonlarining bor-yo’qligini qanday qilib isbotlash mumkin? Bu savolga biz quyidagicha javob berishimiz mumkin. Ma’lumki, nuklonlar tomonidan virtual mezonlar chiqarilganda energiya saqlanish qonuni Δε miqdoricha cho‘ziladi. Agar biz protonga Δε dan kam bo’lmagan energiya bilan ta’sir qilsak, energiya saqlanish qonuni buzilmaydi va proton o‘zidan virtual mezonlar o’rniga real mezonlar chiqaradi. Bunday real mezonlarni biz tajribada kuzata olamiz. Shunday qilib, nazariya yana bir yangi zarracha mavjudligini oldindan aytib berdi. Endi bu zarrachalarni tajribada kuzatish qolgan edi.
Do'stlaringiz bilan baham: |