Adron

Адрон композит субатомик заррачадир . Ҳар бир адрон заррачаларнинг иккита асосий синфидан, бозонлар ва фермиёнлардан бирига кириши керак

Заррачалар физикасида адрон (қадимги юнонча: ἁδρός ; „қалин“) — кучли ўзаро таъсир натижасида бир- бирига боғланган икки ёки ундан ортиқ кварклардан ташкил топган композит субатомик заррача . Улар электр қуввати билан бирга ушлаб турилган молекулаларга ўхшайди. Оддий материя массасининг асосий қисми иккита адрондан: протон ва нейтрондан келиб чиқади, протон ва нейтронларнинг массасининг катта қисми эса кучли ўзаро таъсир туфайли уларни ташкил этувчи кваркларнинг боғланиш энергиясидан келиб чиқади.

Адронлар иккита кенг оилага бўлинади: тоқ сонли кварклардан ташкил топган барионлар (одатда учта кварк) ва жуфт сонли кварклардан ташкил топган мезонлар (одатда иккита кварк: битта кварк ва битта антикварк). Протонлар ва нейтронлар (атом массасининг катта қисмини ташкил қилади) барионларга мисол бўла олади; пионлар эса мезонга мисол бўла олади. Сўнгги йилларда учдан ортиқ валентлик кваркларини ўз ичига олган "экзотик" адронлар топилди. З(4430)<суп>-</суп> деб номланган тетракварк ҳолати (экзотик мезон) 2007-йилда Белле ҳамкорлиги томонидан кашф этилган ва 2014-йилда ЛҲCб ҳамкорлиги томонидан резонанс сифатида тасдиқланган^[1]. П(4380) ва П(4450) деб номланган иккита пентакварк ҳолати (экзотик барионлар) 2015 йилда ЛҲCб ҳамкорлигида кашф этилган. Шунингдек, яна бир нечта экзотик адрон турлари ва бошқа рангли кварк комбинациялари ҳам мавжуд бўлиши мумкин.

Деярли барча „эркин“ адронлар ва антиадронлар (якка ҳолда ва атом ядросида боғланмаган) беқарор ва охир-оқибат бошқа заррачаларга парчаланади деб ҳисобланади. Маълум бўлиши мумкин бўлган ягона истисно — бу барқарор бўлиб кўринадиган эркин протонлар ёки ҳеч бўлмаганда парчаланиш учун жуда кўп вақт талаб этилади (10³⁴⁺ йил). Таққослаш учун, эркин нейтронлар энг узоқ умр кўрадиган беқарор зарралар бўлиб, яримпарчаланиш даври тахминан 879 сонияни ташкил қилади^[а]^[1]. Экспериментал равишда адрон физикаси қўрғошин ёки олтин каби зич, оғир элементларнинг протонлари ёки ядролари билан тўқнашиш ва ҳосил бўлган заррача оқимидан ҳосил бўлган қолдиқларни аниқлаш орқали ўрганилади. Худди шундай жараён табиий муҳитда, атмосферанинг жуда юқори қисмида содир бўлади, бу ерда пионлар каби мюонлар ва мезонлар космик нурларнинг ташқи атмосферада кам учрайдиган газ зарралари билан тўқнашуви натижасида ҳосил бўлади.

Терминология ва этимология

"Адрон" атамаси янги Юнонча сўз бўлиб, ЛБ Окун томонидан 1962-йилда CЕРНда бўлиб ўтган Олий энергия физикаси бўйича халқаро конференциядаги ялпи нутқда киритилган. У ўз маърузасини янги категория атамасининг таърифи билан очди:

Ушбу ҳисобот кучсиз о'заро та'сирлар билан бог'лиқ бо'лишига қарамай, биз кучли о'заро та'сир қилувчи зарралар ҳақида гапиришимиз керак. Бу зарралар нафақат ко'плаб илмий муаммоларни, балки терминологик муаммоларни ҳам келтириб чиқаради. Гап шундаки, "кучли о'заро та'сир қилувчи заррачалар" жуда қо'пол атама бо'либ, о'зини-о'зи сифатдош ясашга берилмайди. Шу сабабли, бир мисол келтирсак, кучли о'заро та'сир қилувчи заррачаларга парчаланиш "лептон бо'лмаган" деб аталади. Бу та'риф аниқ эмас, чунки "лептон бо'лмаган" деганда фотонни ҳам англаш мумкин. Ушбу ма'рузада мен кучли о'заро та'сир қилувчи зарраларни "адронлар" деб атайман, мос келадиган парчаланишларни эса "адроник" (юнонча ἁδρός "катта", "массив" деган ма'нони англаца, λεπτός бу "кичик", "енгил" деган ма'нони англатади). Умид қиламанки, бу терминология қулай бо'лади. — Л.Б. Окун (1962)

Хусусиятлари

Кварк моделига кўра, адронларнинг хоссалари биринчи навбатда уларнинг валентлик кварклари билан белгиланади. Масалан, протон иккита уп кваркдан (ҳар бири электр заряди +2⁄3, жами + 4⁄3 бирга) ва битта доwн кваркдан (электр заряди −+1⁄3) иборат. Уларнинг йиғиндиси натижасида протон заряди +1 га тенг бўлади. Кварклар ҳам ранг зарядига эга бўлса-да, адронлар ранг чегараси деб аталадиган ҳодиса туфайли нолга тенг умумий ранг зарядига эга бўлиши керак. Яъни, адронлар „рангсиз“ ёки „оқ“ бўлиши керак. Бунинг энг оддий усуллари битта рангдаги кварк ва унга мос келадиган анти-ранг антикварки ёки турли рангдаги учта кваркдир. Биринчи тартибга эга бўлган адронлар мезоннинг бир тури, иккинчиси эса барионнинг бир тури.

Массасиз виртуал глюонлар адронлар ичидаги заррачаларнинг катта қисмини, шунингдек, унинг массасининг асосий таркибий қисмларини ташкил қилади (оғир чарм ва боттом кварклардан ташқари; уп кварк адронга уланишга улгурмасдан йўқолади). Кваркларни бир-бирига боғлайдиган кучли ўзаро таъсир глюонларининг (Э) энергияси массив (м) кварклар энергияси (Э=мc²) билан резонанс бўлиш учун етарли қийматга эга. Бундан, қисқа муддатли виртуал кварклар ва антикварклар жуфтлиги адрон ичида доимий равишда ҳосил бўлади ва яна йўқ бўлиб кетади. Виртуал кварклар барқарор тўлқин пакетлари эмас, балки тартибсиз ва жуда тез содир бўлувчи ҳодиса бўлгани учун қайси кварк ҳақиқий ва қайси виртуал эканлигини аниқлашнинг маъноси йўқ; фақат кичик ортиқча адрон шаклида ташқаридан кўринади. Шунинг учун, адрон ёки антиадрон (одатда) 2 ёки 3 кваркдан иборат деб айтилиши, бу техник жиҳатдан шу адроннинг ичида антикваркларга нисбатан кваркларнинг ортиқча миқдори навжудлигини билдиради.

Барионлар

Барионлар — тоқ сонли валент кваркларни (камида 3) ўз ичига олган адронлардир. Протон ва нейтрон каби энг машҳур барионларнинг учта валент кварклари бор, аммо бешта кваркга эга бўлган пентакварклар — турли рангдаги учта кварк, шунингдек, битта қўшимча кварк-антикварк жуфтлиги ҳам мавжудлиги исботланган. Барионлар тоқ сонли кваркларга эга бўлгани учун улар ҳам фермионлардир, яъни ярим бутун спинга эга. Кварклар Б=1⁄3 барион рақамига эга бўлгани учун, барионлар Б=1 барион рақамига эга. Пентакваркларда ҳам Б=1, чунки қўшимча кварк ва антикваркнинг барион рақамлари йийиши кетади.

Ҳар бир турдаги барионнинг тегишли антизарраси (антибарион) мавжуд бўлиб, унда кварклар ўзларига мос келадиган антикварклар билан алмаштирилади. Масалан, протон иккита уп-кварк ва битта доwн-кваркдан тузилганидек, унинг мос келадиган антизарраси антипротон ҳам иккита уп-антикварк ва битта доwн-антикваркдан иборат.

Мезонлар

Мезонлар жуфт сонли валент кваркларни (камида 2) ўз ичига олган адронлардир. Машҳур мезонларнинг аксарияти кварк-антикварк жуфтлигидан ташкил топган, аммо мумкин бўлган тетракварклар (4 кварк) ва гексокварклар (дибарион ёки учта кварк-антикварк жуфтини ўз ичига олган 6 кваркдан тузилган) топилган бўлиши мумкин ва уларнинг табиатини тасдиқлаш учун ўрганилмоқда. Таснифлашнинг кварк моделига кирмайдиган экзотик мезоннинг яна бир қанча гипотетик турлари мавжуд бўлиши мумкин. Буларга ёпиштирувчи шарлар ва гибрид мезонлар (ҳаяжонланган глюонлар билан боғланган мезонлар) киради.

Мезонлар жуфт сонли кваркларга эга бўлгани сабабли, уларнинг барчаси бозонлар оиласига киради, яъни уларнинг спини 0, +1 ёки −1. Уларда барион сони $Б = .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}1/3 − 1/3 = 0$ .

Манбалар

↑ Протон ва нейтронлар ва уларнинг антизарралари бир хил схемага эга бо`лади деб тахмин қилинади, аммо уларни тутиш ва о'рганиш қийин, чунки улар оддий материя билан та'сирлашганда дарҳол аннигиляцияга учрайди.

↑ ^1,0 ^1,1 Ааиж, Р. (2014). "Обсерватион оф тҳе Ресонант Чараcтер оф тҳе З(4430)⁻ Стате". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 112 (22): 222002. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.112.222002. ПМИД 24949760.

Манба хатоси: <реф> таг дефинед ин <референcес> ҳас но наме аттрибуте.

[2] Протон ва нейтронлар ва уларнинг антизарралари бир хил схемага эга бо`лади деб тахмин қилинади, аммо уларни тутиш ва о'рганиш қийин, чунки улар оддий материя билан та'сирлашганда дарҳол аннигиляцияга учрайди.

[LHCb2014-1] 1,0 ^1,1 Ааиж, Р. (2014). "Обсерватион оф тҳе Ресонант Чараcтер оф тҳе З(4430)⁻ Стате". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 112 (22): 222002. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.112.222002. ПМИД 24949760.

[1]

[а]