Reja: Gravitatsion o‘zaro ta`sir

Fundamental o'zaro ta`sir turlari yagona maydon nazariyasi
Reja:

1. 
   Gravitatsion o‘zaro ta`sir.
   
2. 
   Eliktromagnit o‘zaro ta`sir.
   
3. 
   Kuchli o‘zaro ta`sir.
   

Elementar zarralar olamida gravitatsion ta’sir juda ham sust bo’lib, o’zini namoyon qilmaydi, uning ta’sir vaqti aniqlanmagan, intensivligi ga teng, ta’sir masofasi esa ¥ dir. Massasi Plank massasidan, ya’ni, m_n~10¹⁹ GeV dan katta jismlar uchungina gravitatsion ta’sir sezilarli bo’ladi.

Endi bevosita elementar zarralar klassifikatsiyasini qaraymiz. Kuchli ta’sirda qatnashuvchi (aniqrog’i elektromagnit va kuchsiz ta’sirda ham) elementar zarralarga adronlar deyiladi. Adronlar o’z navbatida barionlar va mezonlarga bo’linadilar. Barionlar o’z navbatida nuklonlar (proton va neytronning umumiy nomi), giperonlar va rezonanslarga bo’linadilar, Giperonlar massasi protondan og’ir bo’lgan zarralardir. Ularga L⁰,å⁺,å^-,å⁰ , lyambda giperon—L, sigma giperonlar-, å⁺,å⁰,å^- ksi — giperonlar — kiradi. Giperonlarning o’rtacha yashash davri t~10^-10 s ga teng. Rezonanslarning o’rtacha yashash davri juda kichik bo’lib, t~10^-24¸10²² s ga teng. Ular o’tgan asrning 60 — yillarida ochilgan bo’lib, hozirda ular soni 300 dan ortiq. Nuklonlar va giperonlar yashash davri rezonanslarnikiga qaraganda ancha kattaligi uchun ular stabil zarra deb ataladi. Proton haqiqiy stabil zarra hisoblanib, hozirgi vaqtda uning yashash vaqti t>10³⁴ yildan katta hisoblanadi.
Neytron esa erkin holatda ~15 min atrofida yashaydi. Mezonlar ham o’z navbatida stabil va rezonans mezonlarga bo’linadi. Stabil mezonlarga p⁺,p⁰,p^-,h⁰,K⁺,K⁰,D⁺,D⁰, D⁰_s -mezonlar taaluqlidir. Ularning yashash davri 10^-8¸10^-13 s vaqt intervalida yotadi. Rezonans mezonlarga esa h¢,R,
w,j,k^*,D^* J/Y kabi mezonlar misol bo’ladi. Umuman, barion va mezon rezonanslarining yashash vaqti t~10^-23-10^-24s oralig’ida yotadi. Ular juda qisqa vaqt mobaynida yashashiga qaramasdan ma’lum spin va juftlikka ega bo’lib, ma’lum ichki kvant sonlariga ham ega va shu sababli ham ularni elementar zarralar deb qaraladi. Rezonanslar aniq massaga ega emas va uzluksiz massa spektriga ega. Shu spektrning maksimumiga to’g’ri keluvchi qiymat rezopans massasi deb qabul qilinadi. ifodaga ko’ra, odatda jadvallarda rezonanslarning yashash vaqti o’rniga ularning parchalanish ehtimolligi — G keltiriladi. Kuchli o’zaro ta’sirda qatnashmaydigan zarralarga leptonlar deyiladi. Hozirgi paytda 3 guruh leptonlar mavjud:
va ularning antizarralari.
Elektron va neytrinolar stabil, — mezon va — leptonlar stabil emas. Barcha nostabil zarralarning yashash vaqti odatda jadvallarda keltiriladi. Leptonlar strukturaga ega emas. Shu ma’noda ular haqiqiy elementar — fundamental zarralardir, Masalan ~ 10^-18 m masshtabda (zamonaviy tezlatgichlarda erishish mumkin bo’lgan energiyalarda) ham elektron strukturaga ega emasligini namoyon qilgan. Elektron, m— mezon va t — lepton elektromagnit va kuchsiz o’zaro ta’sirda, neytrinolar esa faqat kuchsiz ta’sirda qatnashadilar. Shunday qilib, hozircha zarralar klassifikatsiyasini ko’z oldimizga keltirish uchun quyidagi jadvalni ilova qilishimiz mumkin.

Adronlar va leptonlar o’zlarining anti zarrachalariga ega. Agar zarra va antizarra ustma —ust tushsa, haqiqiy neytral zarra deyiladi. Masalan, p⁰ — mezon haqiqiy neytral zarradir, ya’ni p⁰= , lekin neytron haqiqiy neytral zarra emas . Zarralarning bu xususiyatiga keyinroq to’xtalib o’tamiz. Hozirda foton, elektron, uch turdagi neytrino va proton haqiqiy stabil zarra deb qaraladi. Endi zarralarni bir — biridan farq qiluvchi xususiyati — ularning xarakteristikalariga to’xtalib o’tamiz. Zarralarni xarakterlovchi kattaliklar — kvant sonlari saqlanish qonunlari asosida yuzaga keladi. Bu saqlanish qonunlari fazo — vaqt simmetriyasi yoki ichki fazo simmetriyalari natijasida yuzaga keladi. Ichki simmetriya o’zaro ta’sir simmetriyasini ifodalaydi va ichki kvant sonlariga olib keladi.

Eliktromagnit o‘zaro ta`sir.
Ushbu maqolada tabiat kuchlari - tabiat elektromagnit shovqin va u qurilgan tamoyillar deb nomlanadi. Shuningdek, ushbu mavzuni o'rganish uchun yangi yondashuvlarning mavjudligi haqida gapiramiz. Maktabda hatto fizika darslarida ham talabalar «kuch» tushunchasini tushuntiradilar. Ular kuchlar eng xilma-xilligi - ishqalanish kuchi, tortish kuchi, elastiklik kuchi va boshqalar bo'lishi mumkinligini bilishadi. Ularning hammasi asosiy emas, chunki kuch-qudrati ko'pincha ikkinchi darajali (masalan, molekulalarning o'zaro ta'siri bilan ishqalanadigan kuch). Natijada elektromagnit shovqin ikkinchi darajali bo'lishi mumkin. Molekulyar fizika, van der Waals kuchini misol sifatida keltiradi. Boshlang'ich zarralarning fizikasi ham ko'p misollar keltiradi.
Men elektromagnit ta'sirni ishlashga majbur qiladigan tabiatda yuz beradigan jarayonlar yadrosiga o'tishni xohlayman. Qurilgan barcha ikkinchi darajali kuchlarni aniqlaydigan asosiy kuch nimani anglatadi? Har bir inson, elektromagnit shovqin yoki kuch kuchlari deb ataladigan asosiy omil ekanligini biladi. Bu Maxellning tenglamalaridan kelib chiqqan o'z umumiy fikrlashuviga ega bo'lgan Coulomb qonuni bilan belgilanadi. Ikkinchisi tabiatda mavjud barcha magnit va elektr kuchlarni ta'riflaydi. Shuning uchun elektromagnit maydonlarning o'zaro ta'siri tabiatning asosiy kuchlari ekanligi isbotlangan. Keyingi misol og'irlik kuchi. Hatto maktab o'quvchilari ham, yaqinda Eynshteynning tenglamalari bilan o'zlarining umumlashtirilishiga erishgan Isaak Nyutonning universal tortishish qonunidan xabardor va gravitatsiya nazariyasi bo'yicha tabiatdagi elektromagnit ta'sirning bu kuchi ham muhimdir.
Bir vaqtlar bu fundamental kuchlarning faqat ikkitasi borligiga ishonishar edi, lekin ilm ilgarilab ketdi va bu asta-sekin bu holatning yo'qligini isbotladi. Masalan, atom yadrosini kashf qilish bilan yadro kuchining kontseptsiyasini joriy qilish kerak edi, aks holda yadro ichidagi zarrachalarni saqlab qolish printsipini qanday tushunish kerakligi, nima uchun ular turli yo'nalishlarda uchib chiqmasliklari kerak edi. Tabiatdagi elektromagnit ta'sirning qanday ishlashini tushunish yadro kuchlarini o'lchashga, o'rganish va ta'riflashga yordam berdi. Biroq keyinchalik olimlar yadro kuchlari ikkinchi darajali ekanligi va ko'p jihatdan Van der Waals kuchlariga o'xshash degan xulosaga kelishdi. Aslida, kvarklar faqat bir-biri bilan aloqa o'rnatgan kuchlar aslida juda muhimdir. Keyinchalik, ikkinchi darajali ta'sir elektromagnit maydonlarni yadrodagi neytronlar va protonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirdir. Gluon almashinadigan kvarklarning o'zaro ta'siri shubhasiz. Shunday qilib, tabiatda uchinchi haqiqiy fundamental kuch paydo bo'ldi.
Elementar zarralar parchalanib, og'irroq - engilroq bo'ladi va ularning parchalanishi elektromagnit ta'sirning yangi kuchini tasvirlaydi, bu zaif shovqin kuchi. Nima uchun zaif? Ha, chunki tabiatdagi elektromagnit shovqin juda kuchli. Shunga qaramay, zaif shovqin nazariyasi bu qadar uyg'unlik bilan dunyoni tasviriga kirib, boshlang'ich zarrachalarning parchalanishini mukammal tarzda tasvirlab, energiya ko'tarilsa, xuddi shu postulatlarni aks ettirmadi. Shunday qilib, eski nazariya boshqasiga qayta ishlangan - zaif o'zaro ta'sirlashuv nazariyasi, bu safar universal bo'lib chiqdi. Garchi zarralarning elektromagnit ta'sirini tavsiflovchi boshqa nazariyalar kabi bir xil printsiplarga asoslangan bo'lsa-da. Bugungi kunda to'rtta o'rganilgan va tasdiqlangan fundamental o'zaro ta'sirlar bor, va beshinchisi - yo'lda, u oldindan muhokama qilinadi. Barcha to'rtta tortishish qudratli, kuchsiz, zaif, elektromagnit - bitta printsipga asoslangan: zarrachalar o'rtasida paydo bo'ladigan kuch taşıyıcı tomonidan amalga oshirilgan bir xil almashinuv natijasida yoki boshqa yo'l bilan - shovqin vositasi.
Bu qanday yordamchidir? Bu foton - ommaviy bo'lmagan zarralar, biroq elektromagnit to'lqinlar kvanti yoki yorug'lik miqdori bilan almashinish natijasida elektromagnit ta'sirni muvaffaqiyatli tashkil qilish. Elektromagnit ta'sirlar ma'lum bir kuch bilan bog'laydigan zararli zarrachalar sohasidagi fotonlar yordamida amalga oshiriladi va bu Coulomb qonuni bilan bog'liq. Yana bir masssiz zarracha - glyon mavjud, u sakkiz turdagi mavjud bo'lib, u kvarklarni bog'lashga yordam beradi. Ushbu elektromagnit ta'sirlar ayblovlar orasidagi tortishishdir va u kuchli deb ataladi. Va zaif o'zaro ta'sirlar vositachilarsiz, massa bilan zarralar bo'lib, ular ham og'ir, ya'ni og'ir. Ular oraliq vektor bosonlari. Ularning massasi va vazni o'zaro ta'sirning zaifligini tushuntiradi. Gravitatsiya kuchi tortish maydonining kvantini almashinuvini hosil qiladi. Ushbu elektromagnit ta'sirlar zarrachalarning jalb etilishi, etarli darajada o'rganilmaganligi, gravitonning hanuzgacha eksperimental tarzda aniqlanmaganligi va kvant tortish kuchi bizni to'liq algılamamasıdır, shuning uchun uni hali tasvirlay olmaymiz.
Biz to'rt turdagi fundamental o'zaro ta'sirlarni ko'rib chiqdik: kuchli, zaif, elektromagnit, tortishish. O'zaro ta'sir o'tkazish zarralar almashinuvi aktidir va simmetriya kontseptsiyasisiz hech qanday usul yo'q, chunki u bilan bog'liq bo'lmagan shovqin yo'q. Zarrachalar sonini va massasini aniqlaydi. To'liq simmetriya bilan massa har doim nol bo'ladi. Shunday qilib, foton va gluon uchun massa yo'q, u graviton uchun ham - nolga teng. Agar simmetriya buzilgan bo'lsa, nol massasi to'xtaydi. Shunday qilib, qidiruv vektor bisonlari massaga ega, chunki simmetriya buziladi. Ushbu to'rt asosiy o'zaro ta'sirlar biz ko'rgan va his qilayotgan narsalarni tushuntiradi. Qolgan kuchlar ularning elektromagnit shovqinlari ikkilamchi ekanligini ko'rsatadi. Biroq, 2012 yilda ilm-fan yutug'i bo'ldi va darhol mashhur bo'lgan boshqa zarralar topildi. Ilm-fan dunyosidagi inqilob, xuddi shuningdek, leptonlar va kvarklar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarni birlashtiruvchi xizmat sifatida xizmat qiluvchi Higgs bosonining kashf qilinishi bilan tashkil etilgan.
Shuning uchun fiziklar hozirgi kunda Higgs bosonidan vositachilik qilgan beshinchi kuch paydo bo'lishgan deb aytishadi. Bu erda simmetriya ham buziladi: Higgs bosonining massasi bor. Shunday qilib, o'zaro ta'sirlarning soni (zamonaviy zarrachalar fizikasidagi bu so'z "kuch" so'ziga almashtirilib) beshga etgan. Ehtimol, biz yangi kashfiyotlarni kutmoqdamiz, chunki biz bundan tashqari o'zaro aloqalar mavjudligini aniq bilmaymiz. Bugungi kunda biz ko'rib chiqayotgan model hozirgi paytda dunyoda kuzatilgan barcha hodisalarni mukammal tarzda tushuntirib berayotgan ko'rinadi, deyarli to'liq emas. Va bir muncha vaqt o'tgach yangi o'zaro ta'sirlar yoki yangi kuchlar paydo bo'lishi mumkin. Agar biz bugungi kunda ma'lum bo'lgan kuchli, zaif, elektromagnit va gravitatsiyaviy fundamental o'zaro bog'liqlik borligini asta-sekin o'rgangan bo'lsak, bunday ehtimol mavjud. Axir, agar ilm-fan dunyosida allaqachon so'z yuritilayotgan supersimmetrik zarralar mavjud bo'lsa, demak, bu yangi simmetriya mavjudligini anglatadi va simetriya har doim yangi zarrachalarning ko'rinishi, ular o'rtasida vositachilik qiladi. Shunday qilib, oldindan noma'lum fundamental kuch haqida eshitamiz, chunki elektromagnit, kuchsiz shovqin borligini bilib olishdan hayratga tushgandir. Bizning tabiatimiz haqidagi bilimimiz juda kam.
Har qanday o’zaro ta’sir uchta kattalik bilan xarakterlanadi. Bu kattaliklar — ta’sir intensivligi, ta’sir radiusi, ya’ni ta’sirlashish masofasi va o’zaro ta’sirlashish vaqtidir. O’zaro ta’sir mexanizmini ham hisobga olgan holda bu kattaliklar jadvalda keltirilgan.